基于问题求解的微课程设计模式研究

谢云等

【摘 要】 本文力图以问题求解理论为出发点，构建一个充分支持学习者有意义学习的微课程设计模式。首先，文章对有意义学习概念与特征进行诠释，并阐述了微课程特点和问题求解核心理念，以理论推演的方式论证了基于问题求解的微课程就是一种以学习者为中心的有意义学习的假设；其次，在分析问题求解与微课程学习过程的基础上尝试构建了两者的映射关系；再次，通过对问题求解影响因素的剖析，梳理了基于问题求解的微课程设计要素；最后，综合课程理论、ADDIE教学设计模式和情境认知等理论，建构了基于问题求解的微课程设计模式。

【关键词】 问题；问题求解；有意义学习；微课程；设计模式

【中图分类号】 G420 【文献标识码】 B 【文章编号】 1009—458x（2015）05—0048—07

引 言

作为一种具有多元用途的信息化学习资源，微课程是目前信息化教育研究的热点。诚然，微课程的表现形式是多样化的，但根据微课程“解惑”的显著特点来看，我们认为，聚焦基于问题求解的微课程设计理应成为微课程设计的重要取向之一，因为这对促进学习者的有意义学习，发展学习者的问题求解等高阶思维能力乃至终身学习能力都具有现实的价值。

一、问题求解与微课程

问题求解是指问题解决者结合当时的情境，针对问题采用适当的方法和工具进行实践，从而走出未知状态，达到目标状态的思维过程。对问题求解的研究中，典型代表是美国著名教学设计专家乔纳森（David H.Jonassen），他认为“如果能够找到解决真实生活中的问题情景的未知模式不仅具有智力价值，同时也具有社会或文化的意义，”并认为问题求解本身就是一种有意义学习。[1]

所谓有意义学习（Meaning Learning）具有五个特性，即主动性、建构性、意图性、真实性和合作性。[2]主动性表现为学习者能够根据学习的需要，积极参与学习活动，并能对学习过程或结果负责；建构性表现为学习者能够阐释和反思学习，并结合原有知识整合观点，而不是知识简单的输入和输出；意图性表现为学习者对学习具有明确的目标导向；真实性表现为学习者的学习处在一个复杂的、情景化的环境当中，所学知识只有通过所依托的环境产生意义；合作性表现为学习者的知识和经验是有限的，通过接触多样化的观点和视角，能够帮助学习者更有效地学习。

根据有意义学习的五大特性，结合信息技术新手段，支持有意义学习的信息化学习资源设计也出现了新的要求，即：在设计过程中，需要充分激发学习者的兴趣或需求；不仅阐释学习知识，更要引导学习者思考；清晰地阐明目标，并建立目标与学习者之间的意义关联；这种资源必须是在学习者生活或工作大环境中极易获取、方便学习并能随时应用于实践；需要提供学习合作与交流的工具。

微课程作为一种信息化学习资源，属于课程范畴，是以某一知识点为学习内容及学习活动的总和，它包括了学习内容和学习支撑环境两个方面。微课程必须满足以下几个基本条件：① 微课程具有一个完整的教学设计，同时强调对学习支持环境的设计；② 微课程内容本身是独立的、完整的；③ 微课程拥有最佳媒体呈现形式，其中视频是微课程学习内容的主要载体；④ 微课程学习的效果突出。

此外，微课程具有几个鲜明的特征，即微小性、结构化和实用性。微小性表现在学习时间短，学习内容以微粒化的单元形式呈现，且媒体容量小，便于学习者接收和学习。微小性特征解决了学习者由于学习时间和学习地点不固定而影响学习的问题。结构化表现在微课程具有完整的教学设计，能够促进学习者对知识进行持续性理解和思维模式建构。结构化特征解决了随机进入学习过程中容易导致的学习分散和知识零散的问题。实用性表现在微课程内容本身是独立的，它独立存在的价值体现为方便学习者根据自身的学习、工作、生活和兴趣的需要来选择微课程，针对具体问题情境来体现微课程的实用性，从而弥补了传统课程学习效果的滞后性。从上述微课程的概念阐释中可以发现，微课程能够充分体现学习者的需求，促进学习者对知识的建构，将学习、生活和工作情境融为一体，具有良好的学习支持环境。它满足了促进有意义学习的主动性、建构性、意图性、真实性和合作性这五大特征。可以说，微课程是一种支持有意义学习的有效学习资源，微课程的学习过程是一种促进有意义学习的过程。

结合乔纳森的观点，本研究尝试将问题求解理论应用于指导微课程的设计，构建基于问题求解的微课程设计模式，以期为教学设计者或教师设计微课程提供有意义的建议。

二、问题求解与微课程设计的映射关系

（一）问题求解的影响因素

影响问题求解的因素很多，其中乔纳森（Jonassen，1997）认为问题求解的成功与否取决于三个方面，即问题本质的把握、问题的表征和问题求解过程中的个体差异性。[3]

1. 问题：问题作为问题求解中最主要的因素。乔纳森认为不同的问题在本质、呈现或提出方式、组成部分和交互等方面表现也有所不同。[4]他根据问题的特性，把问题分为11大类，并认为每一类的表现都不一样。[5]罗伯逊（S.Ian Robertson）根据不同的视角对问题分类进行了整理，主要包括六个方面，即解决新问题需要的知识、不同的目标类型、定义的明确或不明确、语义的丰富或贫乏、相同结构及决定性步骤。[6]

2. 问题的表征：问题求解者要成功地解决问题，必须要构建问题空间，将问题呈现的刺激与已有的知识和经验创建有效地联结。因此，问题的表征是影响问题能够成功解决的关键性因素。[7]Zhang.J认为问题的表征分为外部表征和内部表征两种，外部表征（问题的呈现）是指由知觉能直接觉察到的问题情境成分和结构。相同的问题情境用不同的外部表征，如组织结构和呈现形式不一样，则结果都不一样。内部表征则是激活深层认知操作，激活记忆中某种认知机制，经过想象、推理等操作形成对问题的内部表 征。[8]认知心理学家特别关注问题表征的研究，纽厄尔和西蒙将形成的问题表征称作问题空间，并认为决定问题空间的信息源有以下几个：任务情境；对状态、操作和限制的推理；背景推理；先前与该问题有关的经验；先前一个相似问题的经验；错误信息；解题步骤；外部记忆；指导语。[9]对于指导语对问题表征的影响，西蒙和海斯（H.A.Simon&Hayes，1976）使用河内塔问题的两种变式进行了研究。研究发现，他们的被试正如UNDERSTAND（Simon&Hayes开发的计算机程序）预示的一样，受到了给予他们的指导的强烈影响[10]。同时，问题的突出特征是影响表征方式的因素之一。[11]在问题求解中，问题的表征是至关重要的环节。如何帮助学习者正确地表征问题，能够使他们把问题快速有效地解决。通过对专家和初学者对问题表征过程的研究发现，专家和初学者在对同一文本的陈述性表征中区别不大，但是在对问题的解释和推理上差别很大。

3. 个体差异性：学习者个体对问题情境的熟悉度、已有的知识与经验、认知与元认知、情感和意动等因素会帮助问题求解。[12]通过熟悉的问题情境，能够回忆并运用该领域的知识和技能，或者学习者个体经验，帮助问题求解者顺利解决问题。图式是人脑中已有知识经验的网络，对专家和新手问题求解的研究发现，最为突出的差异是专家具有大规模的、丰富的图式。专家的图式中存在与当前问题情境高度相关的知识单元，因此能够快速地构建出有效问题空间。同时，一个优秀的问题求解者应该具有“领域特定的”思维方法。而且，不同学习者个体存在的经验，能够帮助辨别问题的特征。这样一来，经验就能够帮助学习者个体寻找到关键信息或者解决问题的方法。[13]问题求解者具有各自的思维方式并对问题求解结果具有各自的意识和控制，如独立型问题求解者以及方向明确的问题求解者能更有效地解决问题。情感因素包括对问题的态度、信念和能力。意动因素有目的性、努力程度等。这些因素都会影响问题的求解，如问题求解者缺乏解决的信心，则不会努力解决问题。

综合以上问题求解的影响因素，微课程的设计应该从问题本身、问题表征和个体差异等角度进行把握。针对问题本身的影响，需要对问题进行设计。问题表征方面主要考虑提供问题表征的支持，即呈现问题的知识或情境。个体差异主要表现在学习者自身的学习风格、学习水平等，这就需要预先对学习者和学习需求进行分析，并提供促进理解或问题求解的学习资源以及问题求解的效果评价。当然，在微课程学习中并不仅仅是个人对知识的建构，还包括相互协作建构，这就要求有专家或学伴互相提供知识和经验。因此，微课程设计中包含问题、情境、资源、互动和评价五个要素。这些元素之间是动态的、非线性的关系，如图1所示。

（二）问题求解的一般过程

认知心理学认为问题求解就是对问题空间的搜索过程，因此问题求解过程分为问题表征、算子选择、算子运用和状态评价四个阶段。[14]布朗斯福特与斯特恩（Bransford&Stein，1984）开发了一般问题求解的模式，将问题求解过程分为问题识别、问题表征、策略选择、策略应用和结果评价五个阶段，并针对每个阶段存在的关键问题进行了阐述。[15]在问题识别阶段，影响理解问题的因素有先前定义问题的经验、具体领域知识、聚合思维倾向和理解问题的心境。在问题表征阶段，需要采用适当的手段和方法帮助学习者将问题与现有的背景联系起来。在策略选择阶段，根据不同的问题类型可以选择相应的策略。斯滕伯格（R.J.Sternberg）从认知技能与解决问题的关系方面把问题解决的活动分为七个阶段，[16]并在其著作《认知心理学》中对七个阶段进行了调整。格拉泽（Robert Glaser）将问题求解的学习过程分为四个阶段。在建构主义思想的基础上，乔纳森（Jonnason）将问题求解归纳为六个阶段，即界定问题、生成问题的解决方案、确定目标并建立可行方案的评价标准、过程规划、执行过程、效果评价。后来美国教育学者鲍勃·伯克维茨（Bob Berkowitz）和迈克·艾森堡（Mike Eisenberg）提出了网络探究模式Big6，即制定问题、寻找策略、搜索信息、运用信息、综合信息和评价信息。问题求解是非常复杂的，很难用一种线性的方式简单描述。在所有的问题求解过程中，通常认为基克（M.L.Gick）等人提出的“四段式”问题求解模型最能反映问题求解的动态过程，如图2所示。

综合以上对问题求解过程的表述发现，研究者们对问题求解过程的观点虽然并不一致，但也可以看出，问题求解是通过采用方法和工具走出未知状态的一个过程，如表1所示。从整体上来看，问题求解过程一般会经过以下五个阶段，即发现问题、分析问题、寻求策略、尝试解答和效果评价。

综合前面的论证，我们已经知道微课程的学习过程就是有意义学习过程，也是问题求解的过程。因此，通过问题求解的一般过程，可以对微课程的学习过程进行分析，得出五个环节，即进入微课程、确定学习目标、获取学习任务、微课程内容学习和解决学习问题，如图3所示。学习者首先根据自身的学习需求，选择并进入微课程，然后从微课程中确定学习目标并获取学习任务，接着进入微课程进行内容学习以获取相对应的知识技能和解决问题的经验，最后根据学得的知识、技能和方法等对问题进行解答。

本文参照问题求解一般过程和微课程学习过程，结合问题、目标、情境、资源、互动和评价等设计要素，建立与微课程设计的映射，分析结果如图4所示。由此可知，作为微课程设计者所需要做的工作包括：学习需求分析；呈现问题；阐述目标；创设情境；提供学习资源；引导学习活动；评价学习效果。这些结构要素都要围绕问题要素来展开设计。

三、基于问题求解的微课程设计模式

模式是指再现现实的一种理论性的简约形式。基于问题求解的微课程设计模式，是对问题求解一般过程与微课程设计的映射关系梳理后，再结合课程理论、教学设计理念及ADDIE教学设计模式，从而衍生出的微课程具体教学设计流程。该流程主要包括：学习需求分析、问题设计、目标设计、情境设计、互动设计、资源设计、评价设计等操作环节，如图4所示。其中，根据学习需求分析产生问题，然后根据问题生成微课程目标，这三个环节之间存在线性关系，而情境设计、互动设计、资源设计和评价设计这四个环节主要围绕问题而展开，属于动态、非线性关系，如图5所示。

（一）学习需求分析

微课程学习活动始终是围绕问题展开的。问题的来源可以从以下两个方面来考虑：第一，对教材进行分析，从教学目标和教材内容里面进行选择，包括具体课程内容的疑问或思考，以及思维方法或认知途径的疑问。这也是教师最常用的方法。问题在学习中的重要作用表现在问题能够促进学习者知识、思维及能力的增长与提高。[18]因此，微课程问题可以从以下几个方面来考虑：① 融合了教材中关键性的知识点，对教材理解起着重要作用；② 融合了教材中抽象的、容易混淆的比较难理解的知识点；③ 融合了学习者自身条件限制下较难理解的知识点。在教学内容的具体分析中，可以不局限于某一章节，根据教学需要对内容进行适当扩展或整合。第二，在网络环境下，微课程的学习者类型多种多样，年龄和背景都参差不齐。不同类型的学习者具有不同的学习需求。这就要求微课程设计者要善于在生活中发现问题。

（二）问题设计

完成学习需求分析后就产生了微课程的问题。Chuska认为问题的有效性体现在能够激发学习者的兴趣，以及能够让学习者积极参与到学习过程中。[19]为了保证问题的有效性，应该在问题设计中严格把关。对于通过教材来设计问题，有学者（胡小勇，2006）从知识的类型和知识的认知程度两个维度提出了三种问题设计支架：面向人文学科课程的教学问题设计支架、面向理工科课程的教学问题设计支架、面向各科课程的教学问题设计支架。[20] 对于从学习者自身生活中提炼的问题，要判断问题是否存在以及存在的问题在微课程设计中具有必要性。大多数心理学家认为问题由给定、目标和障碍三个要素构成。[21]因此，问题的存在条件在于是否具有问题的三要素。同时，在设计问题的过程中应该注意以下几个问题：① 问题应该具有价值；② 问题应该对学习者来说是有趣的、相关的和需要解决的问题；③ 问题的陈述应该清晰、具体和完整。

（三）目标设计

微课程目标是指微课程学习的预期结果。对于微课程目标设计需要考虑以下两方面问题：第一，微课程目标分类。对于支持问题求解的微课程目标来说，作为一种新型的课程形态，可以参照课程目标的分类标准，同时作为问题求解的一种设计来说，要体现微课程本身具有的微小性特征。前面提到，问题求解的影响因素包括问题、问题表征和个体因素。微课程的目标设计实质就是围绕某一问题，对该问题进行表征的过程。专家型问题求解者与新手型问题求解者最显著的特征差异表现为是否具有丰富的经验，具体体现在问题求解所需要的知识、技能和方法。这些经验是可以通过后天学习获得的。而对于个体因素影响来说，有情感态度和价值观目标。因此，支持问题求解的微课程目标有知识目标、技能目标、方法目标、情感态度以及价值观目标。第二，微课程的目标表述。微课程的目标可以通过ABCD模式和内外结合法进行表述。但是，在对微课程目标进行表述时，需要注意：① 微课程目标的行为主体是学习者；② 微课程目标表述的是学习的预期结果；③ 微课程目标的行为动词是具体的、可观察的。

（四）情境设计

综合网络资源丰富性和网络学习时间碎片化这两个特征，微课程学习的有效性体现在学习者能够迅速锁定资源，进入学习状态并进行有意义学习。建构主义提倡情境化教学，认为在一定情境下学习，可以更积极主动地建构内容。因此，微课程需要通过有效的情境创设给学习者提供问题理解和表征的线索，帮助学习者将问题与自身的实际情况和经验联系起来，同时促进知识、技能和经验之间的连接，为问题求解提供方向和方法。在这里，情境设计在微课程中主要是从微课程视频内容设计和导学模块设计中体现。在导学模块里，需要提供与学习内容紧密相关的背景及依据，能够帮助学习者回答以下三个问题：“为什么学”，即该微课程适用的对象是哪些人？这些人具有的知识水平在哪个程度？“学习什么”，即该微课程的性质是什么？它的具体内容有哪些？“怎么学”，即学习者怎样利用该微课程才能获得更好的效果？

（五）资源设计

资源，尤其是有意义组织的资源能够帮助新手问题求解者掌握问题求解的方法和技巧，构建问题求解图式，缩小与专家之间的差距。针对微课程学习者问题求解知识和经验的不足，微课程设计中需要对资源进行设计。通过微课程的定义可知，视频作为微课程资源的主要载体，是重要的信息资源。因此，在资源设计中主要包括微课程视频资源的设计和相关辅助资源的设计两部分内容。

1. 微课程视频资源设计：基于问题求解的微课程资源的优劣直接影响到问题的求解。视频资源的设计是围绕问题来进行的，针对不同的问题类型，其视频设计内容有所差异。因此，在视频资源设计之前，第一，要对问题进行识别，即要知道问题类型的特点，还要知道不同问题类型所表现出的不同结构、特点和求解过程以及解决时需要运用不同的知识领域和技能，从而为视频内容和过程设计提供依据。第二，针对不同的问题类型来设计视频内容，使学习者通过解决问题的过程来掌握知识技能和思维方法。按照教学设计理念，在视频内容设计部分需要考虑视频内容选择、方法和策略选择、媒体选择以及过程设计。微课程视频是问题求解的一个典型的实例，主要是针对某一个问题来设计，那么需要考虑围绕问题需要呈现的内容、内容呈现的先后顺序以及内容呈现的方式。

前面提到，问题类型的识别有助于选择视频的内容和过程。在此基础上，选择适合视频内容的教学方法，主要包括讲授法、谈话法、启发法、讨论法、演示法、练习法和实验法等。同时，要选择合适的媒体。常用的媒体包括电视、录音、实物模型、教材等。不同的媒体具有不同的特性，选择最合适和有效的媒体需要综合考虑媒体选择的各种影响因素，如图6所示。

除此之外，视频的呈现形式也是媒体选择的一个重要部分。本文罗列了五种常用视频呈现形式，如表2所示。

2. 相关辅助资源设计：鉴于微课程学习者学习水平和学习能力参差不齐，以及视频内容本身并不能够提供问题的完整图式，这就需要相关辅助资源的支持。这些相关辅助资源包括视频资源设计过程中产生的课件、教案和学习工具等，以及与问题相关的概念模型、相关案例、问题解决策略、元认知策略等。这些资源可以给学习者提供解决问题的信息、经验和策略。能够辅助学习者将呈现的问题与已有的知识经验产生联系，激活图式，形成问题求解的方案。

（六）互动设计

互动是学习环境中比较重要的元素。有效的互动既可以帮助问题表征，同时又能够为问题求解提供相应的经验和问题求解新视角。按照活动对象来分，可以分为学习者与信息资源环境的互动、学习者之间的互动和学习者与教师之间的互动。[22]因此，微课程的互动设计包括学习者与学习内容的互动、学习者与学习者的互动、学习者与教师的互动。针对这三个方面，分别提供练习反思模块、生生讨论交流模块以及师生交流模块。

1. 练习反思设计：练习反思是检验学习者能否真正解决问题的环节。将学和做紧密地结合起来，更能促进有意义的建构。练习反思模块能够将先前获得的问题图式运用于新问题解决中，促进学习者掌握图式，同时熟练地应用规则。在微课程中，练习的提供应该遵循以下三个原则：

相关性原则：由于微课程提供的是某一知识点的传授或者是某一问题的解决思路和方法，因此在一般情况下，可以提供相类似的练习。这类练习是学习者通过微课程的学习，能够很容易抓住关键信息，将问题陈述映射到已有的图式上。如果练习与微课程内容相差过大，学习者利用已掌握的图式和经验很难解决，则会形成挫败感。

层次性原则：针对同一个知识点、思路、经验能衍生出各种情境下的问题。微课程的学习并不仅仅是解决一个问题，更重要的是解决同一类型的问题。因此，在紧扣主题的情况下，将同一类型问题进行整理，按照从易到难的编排方式进行编排。这种编排方式能够促进知识的有效迁移。

匹配性原则：练习的设置应该与微课程目标相一致。

2. 讨论交流设计：活动理论认为有意识的学习和活动表现完全是相互作用和依赖的。[23]它要求先有某个确定的目标以及达到目标对应的规则和方法。互动就是一种有效的学习支持环境。微课程学习者的初始水平和学习能力不一样，即使提供了视频指导，也需要针对课程内容进行答疑解惑或者提供多样化的观点和意见。认知弹性理论认为传达多样化的观点是一种有益的教学模式。[24]讨论可以将不同学习者的经验聚焦起来，让学习者感知不同的人对问题情境的不同阐释。

（七）评价设计

评价在问题求解过程中起着激励、导向、监督和调节的作用。对学习效果的评价，不仅包括对问题求解的结果评价，也包括对问题求解过程中经验或收获的总结。微课程可以设计相应的练习题，针对不同的问题类型，评价标准具有相应的差异性。这就需要根据微课程目标的要求进行相应的练习设置及评价。同时，练习的数量并不是越多越好，而是选取个别典型的且具有代表性的例子。练习的形式多样，包括选择、填空、判断、简答和案例分析等。

总之，本文紧扣有意义学习、微课程和问题求解等核心概念，在充分把握问题求解和微课程的映射关系基础上，运用教学设计思维构建了基于问题求解的微课程设计模式，该模式主要包括学习需求分析、问题设计、目标设计、情境设计、互动设计、资源设计、评价设计等基本环节。作为一种理论框架，该模式为促进学习者有意义学习的微课程设计提供了一种新的视角，其理论框架有效性和现实价值的可能性，还需要进一步的实践确认和循环修正。我们认为，未来的学习趋势主要是融合信息化技术的、自主的有意义学习。面对这种趋势，信息化学习资源必须契合海量的、问题导向的和个性化设计的特点。微课程作为一种信息时代的产物，不单是课程资源形式上的创新，更是设计思维内核的创新，这种创新必须兼顾人的发展、信息技术、学习心理、教学设计和特点，使微课程成为智慧学习环境的一个有机元素，让学习者浸润其中，实现自身的发展。

[参考文献]

[1] Jonassen，D.H.Toward a design theory of problem solving[J].Educational Technology Research and Delelopment，2000（48），63-85.

[2] 钟志贤. 大学教学模式革新：教学设计视域[M]. 北京：教育科学出版社，2008：161.

[3][4][12] David H. Jonassen. 面向问题求解的设计理论（上）[J]. 钟志贤，谢榕琴译. 远程教育杂志，2004，（6）：16.

[5] David H. Jonassen. 面向问题求解的设计理论（下）[J]. 钟志贤，谢榕琴译. 远程教育杂志，2005，（1）：33-37.

[6][9][10][11][13] S. Ian Robertson. 张奇等译. 问题解决心理学[M]. 北京：中国轻工业出版社，2004：8-13、39、86、277、278.

[7] 杨栋. 基于问题解决的教学游戏设计及应用研究[D]. 陕西师范大学硕士论文，2011.

[8] Zhang J.The nature of external representation in problem solving[J].Cognitive Science，1997，21（2）：179-217.

[14][16][21] 张掌然. 问题的哲学研究[M]. 北京：人民出版社，2006：8、14-15、186-193.

[15] 高文. 一般的问题解决模式[J]. 外国教育资料，1999，（6）：19-24.

[17] 金婧. 问题解决学习的技术支持研究[D]：扬州大学硕士学位论文，2009.

[18] 《新华字典》，第10版，商务印书馆，2004年1月.

[19][20] 胡小勇. 问题化教学设计——信息技术促进教学变革[M]. 北京：教育科学出版社，2006：85、82-83.

[22] 钟志贤. 面向知识时代的教学设计框架——促进学习者发 展[M]. 北京：中国社会科学出版社，2006，（5）：201-203.

[23][24] David H.Jonassen. 基于良构和劣构问题求解的教学设计模式（下）[J]. 钟志贤，谢榕琴译. 电化教育研究，2003，（11）：61-66.

责任编辑 碧 荷