计算机辅助教学的理论基础

三、计算机辅助教学的理论基础

自从1959年美国IBM公司研制成功第一个计算机辅助教学系统以来，计算机辅助教学的理论基础经历了行为主义、认知主义、建构主义三次大的演变过程。

1.行为主义学习理论

以行为主义学习理论作为理论基础，是计算机辅助教学的初级阶段，早期的CAI是由“程序教学”发展而来，其创始人是心理学家斯金纳，从20世纪60年代初开始至70年代末。在CAI课件设计中，基于框面的、小步骤的分支式程序设计，多年来一直成为CAI课件开发的主要模式，并且沿用至今，就是行为主义影响的明显例证。行为主义认为把学习者置于一个特定的环境里，给他以特别的刺激，当他作出明确反应时学习就发生了，行为主义学习理论强调刺激、反应和强化。

行为主义学习理论认为人们的学习在很多情况下是一种尝试，是一种行为变化的过程，在这个过程中，学生接收某种刺激，并对刺激作出某种反应。当刺激和反应的结合带来某种满足时，这种结合将会得到加强，否则这种结合就会削弱。这种基于刺激—反应的学习理论称为S－R理论。基于这种理论，提出一种程序学习及程序教学的方法。这种方法要求在学生接受刺激，作出反应后，教师应对学生的反应给予一定的反馈，以增强教学效果。

2.认知主义学习理论

行为主义强调外部事件对学习的影响。而认知主义则强调内部思维在学习中的作用。以认知主义学习理论作为理论基础，是计算机辅助教学的发展阶段。20世纪70年代末认知心理学开始占统治地位，CAI应用的理论基础也由行为主义学习理论转向认知学习理论。在CAI课件设计中，开始注意学习者的内部心理过程，研究并强调学习者的心理特征与认知规律。将此理论应用CAI的著名学者是安德逊(Anderson)。

认知主义者认为学生的学习是在具有一定逻辑结构的学习资料与学生本身所具有的某种认知结构相互关联、相互作用的过程中进行的。学生的认识水平、认知特点、认知心理对学生的学习有着重要的影响。因此，在教学过程中，一方面要认真研究学生的认知结构和认知特点，另一方面要认真研究知识的结构特点，将知识以学生容易接受和理解的方式呈现给学生，并以适当的方式进行教学支援和控制，以促进学生实现有效的学习。

认知主义不再把学习看做是对外部刺激被动地作出的适应性反应，而是把学习看做是:学习者根据自己的态度、需要、兴趣、爱好，利用自己的原有认知结构，对当前外部刺激所提供的信息主动作出的、有选择的信息加工过程。安德逊于20世纪80年代初期根据认知学习理论提出一种思维适应控制方法(Adaptive Control of Thought，简称ACT)，该方法强调高级思维的控制过程，试图揭示思维定向与思维转移的控制机制和控制原则，安德逊将这种方法应用于建造认知型学生模型，以实现对学生求解几何问题思维过程的自动跟踪与控制，并取得很大的成功。他所研制的“高中几何智能辅助教学系统”也就成为这一时期运用认知学习理论指导CAI的杰出代表作。

3.建构主义学习理论

20世纪90年代初开始以建构主义作为理论基础，计算机辅助教学走向成熟阶段。最早提出者可追溯至瑞士的皮亚杰(J.Piaget)，他是认知发展领域最有影响的一位心理学家，他所创立的关于儿童认知发展的学派被人们称为日内瓦学派，他坚持从内因和外因相互作用的观点来研究儿童的认知发展。建构主义学习理论的基本观点认为:知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人(包括教师和学习伙伴)的帮助，利用必要的学习资料，通过建构的意义的方式而获得。所要建构的意义是指:事物的性质、规律以及事物之间的内在联系。在学习过程中帮助学生建构的意义就是要帮助学生对当前学习内容所反映的事物的性质、规律以及该事物与其他事物之间的内在联系达到较深刻的理解。这种理解在大脑中的长期存储形式就是关于当前所学内容的认知结构。由于学习是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人的帮助，即通过人际间的协作活动而实现的主动建构知识意义的过程，因此建构主义学习理论强调以学生为中心，认为“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境中的四大要素。提倡在学习过程中充分发挥学生的主动性，体现学生的首创精神。

建构主义全新的教学思想，要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者;要求教师要由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构的意义的帮助者、促进者。

强调“情境”对“意义建构”的重要作用。认为学习总是与一定的社会文化背景即“情境”相联系的，在实际情境下进行学习，可以激发学生的联想思维，使学生能利用自己原有认知结构中的有关经验，去同化和索引当前学习到的新知识，从而在新旧知识之间建立起联系，并赋予新知识以某种意义。

强调“协作学习”对“意义建构”的关键作用。认为协作学习环境及学生与周围环境的交互作用，对于学习内容的理解(即对知识意义的建构)起着关键性的作用。这是建构主义的核心概念之一。通过这样的协作学习，学习者群体(包括教师和每位学生)的思维与智慧就可以被整个群体所共享，即整个学习群体共同完成对所学知识的意义建构，而不是其中的某一位或某几位学生完成意义建构。

强调对学习环境(非教学环境)的设计。认为学习环境是学习者在其中进行自由探索和自主学习的场所，在此环境中学生可以利用各种工具和信息资源(如文字材料、书籍、音像资料、CAI与多媒体课件及Internet上的信息等)来达到自己的学习目标。在以学生为中心思想指导下的课件设计应是针对学习环境的设计，学习则意味着更多的主动与自由。

强调利用各种信息资源来支持“学”。为了支持学习者的主动探索和完成意义建构，在学习过程中要为学习者提供各种信息资源(包括各种类型的教学媒体和教学资料)。但必须明确利用这些媒体和资料并非用于辅助教师的讲解和演示，而是用于支持学生的自主学习和协作式探索。