面向教育软件的学习者中心设计方法*

陈 刚，蔡雪婷

(扬州大学 教育技术系，江苏 扬州225002)

面向教育软件的学习者中心设计方法*

陈 刚，蔡雪婷

(扬州大学 教育技术系，江苏 扬州225002)

学习者中心设计是一种面向教育软件的、特殊的用户中心设计方法。该方法建立在学习科学，尤其是建构主义基础之上；旨在指导教育软件的设计，以使之能够更好地支持学习者完成学习任务。目前，学习者中心设计提出了支持知识整合、支持设计和学以致用三个方法框架。NoRIS作为学习者中心设计的一个典型案例，为我们提供了实践参考。

教育软件；学习科学；学习者中心设计

过去的20年间，随着以个人电脑、手持电脑、无线网络和互联网为代表的技术变革，信息技术再次显现出了其改变教育的无穷潜力。对于信息技术如何支持学习，人们还在不断的探索之中，随着用户中心设计不足之处的显现，软件设计人员开始逐步研究以学习者为中心的教育软件设计方法。

一、学习者中心设计的概念

学习者中心设计（Learner-Centered Design，简称LCD）由“用户中心设计”（User-Centered Design，简称 UCD）发展而来。所谓“用户中心设计”，其基本假设是：软件用户熟知他们所从事的基本任务，他们所需要的是易于使用的技术来帮助他们完成这些任务。[1]因此，用户中心设计者特别关注软件的“可用性（usability）”问题。[2]也就是说，用户中心设计将软件服务的对象设定为工作用户，而非学习者；关注的是技术如何提高人们的工作绩效，而不是技术如何有效整合到教育情境中真正支持学习者学习。[3]显然，在教育软件中，学习者是最主要的用户群体，而学习者和工作用户有着明显的差异。因此，用户中心设计并不适用于教育软件的设计过程。

1994年美国人Soloway最先提出了学习者中心设计的概念。[4]他首先从目标、动机和知识状态三个方面对比分析了学习者与工作用户的差异（参见表），进而指出：不同于用户中心设计，学习者中心设计是一种旨在支持学习者学习和掌握某个给定领域的知识技能，面向教育软件的设计方法。学习者中心设计的基本假设是：学习者是与工作用户不同的群体，是需要努力学习才能进入到某些工作领域的新手。我们可以认为，用户中心设计是一种特殊类型的用户中心设计。

表 工作用户与学习者的差异

学习者中心设计聚焦于学习者如何利用软件完成学习任务，理论基础建立在学习科学，尤其是建构主义之上。依据建构主义观点，学习者为中心设计必须从以下三个方面努力[5]：（1）要在学习过程中充分发挥学习者的主动性，要能体现出学习者的首创精神；（2）要让学习者有多种机会在不同的情境下去应用所学的知识；（3）要让学习者能根据自身行动的反馈信息来形成对客观事物的认识和解决实际问题的方案。所以，发挥首创精神、将知识“外化”和实现自我反馈可以说是学习者中心设计的三个基本诉求。

二、学习者中心设计的策略框架

用户中心设计中的某些方法（如任务分析、情境设计等）在学习者中心设计中也可以变通使用。但更为重要的是，建构主义为学习者中心设计提供了最为基础的方法框架。研究者总结了现有研究，提出了学习者中心设计的三种方法框架[6]：

1．支持知识整合框架

该框架的形成来自于1995年Linn对她所主持的“知识整合环境（Knowledge Integration Environment）”项目设计方法的总结，重点是帮助学习者在现有理解的基础上整合新的知识，它主要包括四个原则：

（1）使学习更易体验

教育软件应采用多种不同的认知策略，用以激发学习者参与学习活动的兴趣和学习动机。不同的学习策略可以帮助学习者解决对于个人来说较有意义的问题，引导学习者的学习行为，帮助学习者在现有状况下整合新的知识。

（2）使知识可视化

相对而言，专家知识比学习者知识更隐性化。所以该原则包括三个方面：隐性的专家知识显性化、学习者知识显性化和反思过程显性化。认知学徒策略即支持使专家知识显性化。学习科学研究表明，学习者在反思过程中可以学到更多知识。

（3）帮助学习者互相学习

学习科学的研究表明，学习者与他人互动会产生强大的学习效果。学习者中心设计应该促进学习者与他们的同龄人，教师和专家之间的互动，并提供一个论坛，供学习者自由发表意见，表达思想。互动可以包括多种形式，如在线会议、论坛、数据库等。

（4）促进自主与终身学习

教育软件应当建立一个学习者可以参与其中的解决问题的综合环境，让学习者取得学习的主动权。学习者应当积极的参与到学习活动中，如制定学习目标，设计学习步骤，搜集学习资源，评价学习效果等。这样，学习者可以更自主地学习，因为是学习者自己在从事知识建构的工作。

2．支持设计框架

支持设计框架从如何帮助学习者在科学探究中解决所遇到的困难，来提炼学习者中心设计的指导方针和策略。该框架由Quintana根据学习科学的已有研究综合而成，并将该框架的策略和原则从三个方面进行了分组：

（1）意义形成

意义形成是学习活动的终极目标，伴随着整个学习过程。例如，在科学探究学习时，意义形成要求学习者能够理解和推理科学家们所使用的数据和其他观察到的现象。此外，意义形成还涉及到对学科术语的理解，及在科学探究中所采取的策略方法。支持设计框架提出了三条原则，用以指导教育软件的设计，从而支持学习者的意义形成过程：

1）帮助学习者组织知识结构：设计者可以使用语言描述来联结学习者的知识，以帮助学习者更好地组织自己对知识的理解。

2）提供认知工具：设计人员可以围绕学习者将要完成的任务，设计和组织相关的认知工具，用以支持学习过程。

3）知识可视化：除了言语信息外，应当尽量为学习者提供关于知识的多种表征方法（如图片、表格、图形等），这样可以帮助学习者以不同的形式去理解知识，促进思考。

（2）过程管理

学习者需要参与、管理和规划学习任务的进程。教育软件设计者应当关注为学习者搭建学习过程脚手架，尤其是当学习任务比较复杂的时候。支持设计框架提出了三种用于过程管理的原则：

1）结构化复杂任务：设计者应当帮助学习者将复杂的学习任务分解为一系列的子任务，设置清楚每一个子任务的界限；并且，通过配置不同的功能为每个子任务提供软件中的活动空间。这样有助于学习者有序、有效地完成学习任务。

2）提供任务指导：教育软件应该为学习者提供学习任务向导模块，以语言或图形等形式提供任务指导，为学习者描述学习任务的特征和基本原理。

3）自动处理无关紧要的细节：教育软件应当能够帮助学习者自动处理无关紧要的工作，从而引导学习者将注意力集中于重要的学习任务。

（3）反思与表达

设计人员需要为那些没有反思或根本不理解反思重要性的学习者设计反思与表达框架。具体来说，有两条指导原则：

1）计划与监控学习过程：设计人员可以在软件中加入特定的功能，以帮助学习者规划和监测学习过程。实验证明，在教育软件中提供关于学习任务的计划和监控功能，不仅可以帮助学习者反思他们正在做的工作，而且还可不断跟踪其进展情况，使他们能够继续富有成效地工作。[7]

2）支持学习者表达：教育软件应当引导学习者表达他们在学习过程中产生的观点或想法，这有助于学习者的理解和反思。具体方法包括使用文字提示或相关的文本区域，提示学习者阐明要解决的问题和对问题的假设，或支持学习者相互之间进行讨论。

3．学以致用框架

学以致用框架建立在学习者通过目标导向的行为构建自己的知识框架的基础上，强调设计者应当关注学习活动以满足特定的学习目标，认为应当从三个方面为学习者搭建脚手架：

（1）动机

学以致用框架要求通过使学习者明确他们目前认知的局限性来激发学习者的学习动机。这种方法可以帮助学习者看到为满足目标他们应该掌握哪些知识，并明确应该如何整合自己的新旧知识。

（2）知识建构

学以致用框架指出，学习者可以通过直接经验或通过与他人沟通建构知识。因此，学习者必须接触不同的观点，和其他学习者讨论，以努力学习知识并进行内化。

（3）知识提炼

学习者需要反思和应用知识，以供学习者未来检索和使用这些知识。学习者就必须能够在不同的情况下运用自己的知识，以加强对这些知识深度的归纳总结。

三、以学习者为中心的设计案例：NoRIS

NoRIS是美国密歇根大学核工程部门设计的一个支持科学探究的学习环境。NoRIS在情境、任务、工具和界面四个要素中均体现了学习者中心设计的众多特性。

情境：NoRIS提供了一个平台，让学习者能够像科学家一样进行科学探究。NoRIS减少了许多需要计算内部数据的复杂性问题，更多地从社会文化角度出发，为学习者营造良好的学习环境。学习者已经使用NoRIS完成了多项科学探究任务，证明了是NoRIS使他们的探究过程变得更容易进行。可以看出，NoRIS给学习者提供了一个可进行科学计算和可控制探究过程的学习环境。

任务：因为掌握较少专业知识的学习者可能被一些杂乱的、细枝末节的知识或低水平的任务所阻碍，所以NoRIS将每个复杂的学习任务都分解为一系列的子任务，并且为这些子任务设计了各种支持功能。例如，在学习过程中，学习者可能要重复查阅或编辑各种资料（如笔记、源代码、数据文件等），但它使学习变得乏味且分散学习者的注意力。因此，NoRIS特别设计了资料管理功能，这样学习者可以把更多的精力集中在科学探究上。事实证明，NoRIS任务分解的功能有助于减少学习任务的复杂性。

工具：为了给学习者营造一个友好的科学探究的学习环境，NoRIS提供了各种支持工具以帮助学习者完成学习任务。现在有很多软件工具可用于科学探究，如计算工具（如编译器软件、数学软件等），可视化工具等，NoRIS尽可能地集成现有的这些软件工具，以减轻科学探究过程中不必要的认知负担。

界面：科学探究的复杂性之一就是必须学会不同的软件支持工具。在教育软件中，即使提供了所需的工具，但如果没有一个友好的软件界面，学习者仍然无法使用这些工具。因此，NoRIS为所有不同种类的工具提供了一个简单且一致的界面，学习者可以通过系统提供的按钮和菜单轻松的访问每一个工具。例如，工作区工具提供了建立和分析数值条理案例时所需要的按钮和菜单访问的工具。规划区工具允许多个学习者在同一个图形窗口中同时编辑数据文件。

总之，NoRIS遵循了学习者中心的设计方法。用户的使用表明，NoRIS确实能够很好地支持学习者完成科学探究的学习任务。

四、结束语

教育软件是为了支持学习者更好地完成学习任务。因此，教育软件的设计重心应从传统的“用户中心”转向“学习者中心”，并需要超越“技术”本身，将技术设计的考虑要素扩展到包括学习内容、学习的社会结构等组成的更广阔的学习技术革新系统中。而这正是学习者中心设计的目标所在。

[1]许为.以用户为中心设计:人机工效学的机遇和挑战[J].人类工效学,2003(4):8-12.

[2]顾小清,顾凤佳.微型移动学习的可用性设计[J].电化教育研究,2010(2):52-57.

[3]杨南昌,刘晓艳.学习者中心的技术设计:理念、方法与案例[J].远程教育杂志,2008(6):14-19.

[4]Soloway,E.,Guzdial,M.,&Hay,K.H.Learner-Centered Design:The Challenge for HCI in the 21st Century[J].Interactions.1994(1):36-48.

[5]乔纳森著.郑太年,任友群译.学习环境的理论基础[M].上海:华东师范大学出版社,2002:1-23.

[6]Quintana,C.,Shin,N.,Norris,C.,&Soloway,E(2006)..Learner-centered design:Reflections on the past and directions for the future[M].In K.Sawyer(Eds.),Cambridge handbook of the learning sciences.New York:Cambridge University Press,2006:119-134.

[7]BARBARAL.MCCOMBS,DONNAVAKILI.ALearner-Centered Framework for E-Learning[J].Teachers College Record.2005(8):1582-1600.

（编辑：隗爽）

G632

A

1673-8454（2010）23-0063-03

*本文得到教育部人文社科规划基金项目（09YJA880119）“学习科学视域下的问题解决学习设计研究”资助。