基于因素分析的教学设计效果研究

那一沙，张凯晴，袁 梅

(天津大学 教育学院，天津300072)

教学设计的概念是20 世纪80 年代中期引进我国的，它以促进学习者学习为根本目的，其效果的优劣直接影响到学习者学习效率的高低。本文主要针对教学设计各要素之间的关系，提出一种能提高教学设计效果的方法，使其更好发挥作用。

一、教学设计的基本概念

教学设计是根据教学对象和教学目标，确定合适的教学起点与终点，将教学诸要素有序、优化地进行安排以形成最佳教学方案的过程。它是一门运用系统方法科学解决教学问题的学科，它以教学效果最优化为目的，以解决教学问题为宗旨。加涅曾在《教学设计原理》一书中指出:“教学设计是一个系统化规划教学系统的过程。教学系统本身是对资源和程序做出有利于学习的安排。任何组织机构，如果其目的旨在开发人的才能均可以被包括在教学系统中。〔1〕”Reigeluth Charles 对教学设计的定义基本上同对教学科学的定义是一致的〔2〕。他在《教学设计是什么及为什么如是说》一文中指出:“教学设计是一门涉及理解与改进教学过程的学科。任何设计活动的宗旨都是提出达到预期目的最优途径，因此，教学设计主要是提出最优教学方法，使得学生的知识和技能得到不断地提高。”美国学者J.E. Kemp 给教学设计下的定义是:“教学设计是运用系统方法分析研究教学过程中相互联系的各部分中存在的问题和需求，并在连续模式中确立解决它们的方法、步骤，然后对教学效果进行评价的过程。”〔3〕

二、教学设计的诸多因素分析

高利明根据加拿大Manitoba 省教育部在规划该省基础教育课程设置时所采用的基本要素，提出教学设计的基本要素有:课程的学科本质特征、课程的基本理念、课程教学目标、课程结构、学生应取得的学习成果和课程标准〔4〕。

刘付林提出教学设计要素包括教学任务与对象、教学目标、教学策略、教学过程和教学评价，同时应以课程的相关理论检视教学设计的要素，以提高教学设计的效果，不断提升教学质量〔5〕。

李忠信对教学设计要素进行研究，提出教学设计要素包括教学目标、学习情境的设计、学习组织的设计和学习评价设计等〔6〕。

本文在已有分类的基础上提出教学设计要素应包括学习目的、教学目标、教学内容、教学策略及教学方法、教学媒体和教学评价几个方面。首先应确定学习目的，然后根据教学目标确定教学内容;在传授教学内容过程中，应选择合适的教学策略和方法，并结合教学媒体进行教学;最后对教学效果进行评价。但是由于学习是一个学习者主体、教师与学习内容和学习环境相互作用的过程，而学习环境又涉及到自然、社会和人文等诸多因素，因而本文主要关注教学设计中学习者、教师和学习内容这三个因素，并针对这三个主要因素的耦合关系提出提高教学设计效果的途径。

三、教学设计各因素的耦合

耦合本指“连接两个电路，使信号从一个电路传递到另一个电路的过程”〔7〕。作者将耦合的概念引入到教学设计中来，是想针对教学设计的各个因素之间的关系，即学习者、学习内容和教师之间的关系，来提高教学设计效果的途径。耦合可以分为松散耦合和紧密耦合，松散耦合的本意是指系统中相互作用相互联系并相互独立，是自包含的独立实体。紧密耦合是指系统中相互作用相互合作的不可分割的关联关系，紧密耦合存在相互调用。紧密耦合系统的缺点在于更新一个模块的结果会导致其他模块的结果变化，难以重用特定的关联模块。

学习者和学习内容之间是紧密耦合关系，学习者根据自身需求和学习内容构成紧密耦合关系，在这一子系统中，更新任何模块都将导致其他模块发生变化，因此学习内容应该随着学习者需求的变化而变化，学习者必须选择合适的学习内容，才能使学习者和学习内容存在互动，可见紧密耦合关系能促进学习内容的变迁，提高学习者的学习兴趣。同时，基于现代信息技术环境，学习者对学习内容还有反作用，可以拓宽学习内容，使两者关系逐步实现和谐耦合，更好地提高教学效果〔8〕。

学习者和教师之间是松散耦合关系，信息时代的教师不再是教学过程的独裁者，也不再是教学过程中唯一的知识拥有者和权威者。教师在现代信息技术的环境下，角色发生了转变，从知识的传授者转变为知识的共享者。因此教师和学生之间是一种松散耦合的关系，特别是基于现代信息技术的网络学习和移动学习，更使教师和学习者无论是在空间上还是在时间上都是自包含的独立实体，但是又具有相互联系相互合作的特性。相互联系是指教师和学习者可以通过各种媒体进行面对面的交流或者进行虚拟交流，相互合作是指教师不再是知识的权威，教师也需要随时随地遴选、总结、学习新知识，是与学习者耦合在一起的知识共享体。只有学习者和教师之间的耦合顺畅，学习者的学习才会更加有效。

教师与学习内容之间是紧密耦合关系。教师是学习内容的主要选择者，是学习内容是否有效的主要决策者，教师和学习内容之间体现的是紧密耦合关系，教师应该保证学习内容的及时性、开放性、探究性，以及满足学习者对学习内容的充分渴望。教师还应分析学习者的知识结构、自身特点、学习习惯和动机等，以开发学习内容，更好地考虑学习者的起点学习能力和终点学习目标，并确定相应的学习内容〔9〕。

四、提高教学设计效果的途径

如上所述，学习者、教师和学习内容之间存在耦合关系，但需要指出的是这些耦合关系不是恒久存在的，例如，一位小学三年级的学习者、一位高中教师和立体几何的学习内容之间就没有任何耦合性。因此，研究这三者之间的耦合关系时，必须考虑到耦合的产生条件。共振是指“系统在周期性外力的作用下，当外力的频率和系统的固有频率接近时，系统的振幅急剧增大的现象”，而“在某些微观过程中，常有的某一条件下，过程发生的几率比条件稍有不同时的几率急剧增大的情况，这种现象叫共振”〔10〕，作者将共振引入到教学设计三要素耦合问题中来，主要是为了找出三者出现强耦合的条件，从而提高教学设计效果，提高学生学习效率。当教师提供的学习内容对学习者的心理场产生作用，或者说只有当教学信息场中的知识结构与学习者的心理图式接近时〔11〕，教学以特定的教学设计形式适当耦合，才能获取并唤醒学习者的心理图式与教师的教学活动和学习内容之间的共振〔7〕。因此，耦合是共振的基础和前提，而共振则是耦合的结果和促进。

教学设计因素的共振区间Q'可以用如下公式表示:

式(1)中的E 可以代表教学设计中教学内容的中心领域，Δe 表示区间的下限空间，Δe'表示区间的上限空间，注意Δe'很有可能和Δe 是不相同的。只有当教师进行教学设计的学习内容Q'落于这一区间，才会引起学习内容和学习者产生共振，也只有产生共振，学习者相应教学设计的效果才有可能进一步提高。

1.共振区间的取值范围

显然学习者和学习内容存在共振区间，如共振区间在［E -Δe，E +Δe'］这一区间，则会使学习内容和学习者产生共振，因此教学设计效果的优劣主要取决于共振区间的取值。将一个知识点看做是E，确定Δe'和Δe 是确定区间取值的关键。区间的上限取值可以根据学习班级成绩较好的学生的认知程度确定，区间下限则可以根据学习班级成绩较差的学生的认知程度确定。教师在进行教学设计的时候，应该掌握班级学习者的综合情况，在教学设计过程中应保证知识点的充分讲解，同时适当补充本知识点的前导知识点，并要适当做本知识点的延伸，以满足不同成绩学生的不同需求。以《面向对象程序设计C + +》(《面向对象程序设计C ++》是计算机应用专业本科阶段的专业主干课)中“多继承”这一知识点为例，作者在进行教学设计的时候，结合共振区间的概念，确定了教学设计的内容，并在授课过程中得到很好的评价。

多继承的概念是有两个或两个以上直接基类的继承。多继承的前导知识点是单继承，延伸知识点是多继承的二义性并导致虚基类，“多继承”教学设计基本框图如图1 所示。

图1 “多继承”教学设计框图

需要强调的是，在上限和下限的共振区周边，尚存在过渡区域，可以看作是共振的临界区。

2.教学设计循环周期

一个知识点的教学设计是整个学习内容教学设计的一个环节，这个环节结束后，进入新知识点的教学设计过程，依此类推。因此共振达到平衡后，需要修改E 值，从而得到新的区间，再逐步进入新的平衡，直到整个学习内容结束为止。

全部学习内容的教学设计用Q 表示，可以列出如下公式:

只有当每个节点的Q'i尽量趋近无穷大，其求和才能趋近最大，这时才是最优的教学设计效果。在一轮迭代结束后，会达到暂时的新平衡，这一平衡将产生新的区间数据，之后又开始新的一轮迭代。这一过程是迭代递增的过程，直到全部学习内容迭代完毕，其形式如图2 所示。

图2 学习内容教学设计迭代图

综上所述，基于主要因素的教学设计效果分析是针对学习者和学习内容以及教师之间的相互耦合关系，从而确定共振区间，教师可以根据阶段性教学的需要，针对学习单元和学习者主体发展的规律来选择适合的教学设计模式，以促进学习过程共振的产生，从而提高教学设计效果〔7〕。

〔1〕加涅.教学设计原理(第五版)〔M〕. 王小明，等，译. 上海:华东师范大学出版社，2007:20 -40.

〔2〕Reigeluth Charles.Instructional Design:What Is It and Why Is It?Instructional Design Theories and Model:An Overview of Their Current Status〔M〕. Hillsdale. NJ:Lawraence Erlbraum Aassiates，1994:30 -56.

〔3〕J. E. Kemp. The Basics of Instructional Design〔J〕. Journal of Continuing Education in Nursing，1992，23(6):282 -284.

〔4〕高利明.教学设计:要素分析及设计模式比较〔J〕.现代远程教育研究，2005，(2):12 -16，71.

〔5〕刘付林.关于新课程理念下教学设计要素的检视〔J〕.文教资料，2010，(35):206 -207.

〔6〕李忠信.以“学”为中心的教学设计要素研究〔J〕. 广东广播电视大学学报，2005，(3):39 -41.

〔7〕曹茂林.教育场视野中的教育技术原理〔J〕.现代教育技术，2011，(9):25 -28，28，28.

〔8〕曾祥翊.从国际学者对话透视教育技术发展〔J〕.电化教育研究，2011，(8):9 -15.

〔9〕王志岩.运用合作学习增强非专业俄语学习者的成就动机——从改善学生、教师和学习内容的关系入手〔J〕.语文学刊(外语教育教学)，2011，(11):110 -112，126.

〔10〕王同亿，等，编.现代科学技术词典(上)〔K〕.上海:上海科学技术出版社，1980，(8):23 -26.

〔11〕吴吉惠.问题图式:培养学生问题解决能力的基石〔J〕.西南交通大学学报(社会科学版)，2010，(6):115 -119.