多媒体教学应用泛化探析

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  学习信息时工作记忆运作所产生的负荷为切入点,对多媒体教学应用泛化后所导致教学效果下降,学习效率低等现象进行深入剖析。
  关键词:泛化;认知负荷;多媒体
  中图分类号:G40-057文献标识码:A文章编号:2095-7394(2014)04-0086-04
  0引言
  随着科学技术与经济的快速发展,以计算机和互联网为代表的多媒体信息技术迅速溶入了教育领域,这不但极大地丰富了教学内容,提高了教师的教学效率,还有效地激发了学生学习的兴趣,拓展了知识面。因此一些地区、一些学校对多媒体手段推崇备至,投入巨资建设多媒体资源,并纷纷把这种现代化教学手段的运用列为评课的关键指标,同时各个学科教师也都以应用多媒体技术讲解教学内容来体现自己教学技能的优劣。这样脱离实际、任意“拔高”其在课堂教学中的地位,过分夸大其作为教学技术应起的作用,致使多媒体教学应用日趋泛化,严重地影响了教学效果,极大地浪费了资源。另外一方面,从其起源来看,多媒体应用教学最初源于CAI,即英文“Computer Assisted Instruction”单词的缩写,中文译为“计算机辅助教学”,是作为教学工具而编制的教学程序。尽管随着科技的进步,其概念的内涵与外延都发生了实质性的变化,理论研究也从最初斯金纳的行为主义程序教学研究扩充到多媒体学习认知主义理论研究,但其作为教学辅助工具的实质是不应该产生变化。而目前很多教师在教学过程都偏离这一宗旨,将多媒体作为教学的主要工具和策略,也是其应用泛化的重要原因。本文将从信息认知加工的角度出发,对学生的认知负荷和自主认知能力培养进行系统研究,为防止这种多媒体教学应用泛化的进一步产生提供理论依据。
  1相关概念界定
  1.1“泛化”
  “泛化”一词在《辞海》、《现代汉语词典》等辞书中均未找到与之相对应的词条,是一个较新的词条,只是在《简明不列颠百科全书》有过定义,即“机体对不同但相似的刺激,往往以同样的方式做出反应的现象”,显然这一定义与我们通俗上所理解的含义还有一定的差异。具体来说“泛化”是指把本适用于甲事物的词义推演到乙事物或其它多种事物上;或把本适用于个别事物的词义演进到用于一般事物,即滋出某种边界,从而使其分布范围扩大,造成优势地位丧失。当前多媒体在教学(尤其在大学教育)中的应用现状,只要是硬件允许,几乎所有教学内容或教学科目的教学都离不开计算机、投影仪以及教学录像等多媒体,一旦学校停电,就会导致众多教师无法上课的尴尬局面;对于中小学的教学内容,几乎是任何一门课程、一章、一节甚至是一个知识点,都能在网络上搜寻到与之相对应的多媒体教学资源及其设计过程。这种忽略学科性质以及学习者对不同学科的认知过程,而牵强利用多媒体技术进行资源开发、设计并进行教学应用的现象就称之为多媒体教学应用泛化。这种过度的泛化使得教师在进行教学时很难达到预期的效果,甚至起到负面影响,同时多媒体资源设计者耗费巨大的财力、人力开发的资源也被荒废。究其原因,其根本是忽略了学生对不同性质知识信息的认知过程,以及多媒体显性化这一性质知识与学生内化这一性质知识的匹配过程。
  江苏理工学院学报第20卷
  第4期
  殷常鸿:多媒体教学应用泛化探析
  1.2认知负荷
  认知负荷理论(Cognitive Load Theory)是由澳大利亚新南威尔士大学的认知心理学家约翰·斯威勒(John Sweller)于1988年首先提出来的,发表在Educational Psychology Review上,对教育教学提出了新的研究方向。研究表明人类的认知结构由工作记忆和长时记忆两部分组成。其中工作记忆是由Baddeley在研究短时记忆的基础上提出来,负责信息存储和加工,它的容量很有限,每次大约存储5~9条基本信息或信息块[1],而当处理信息被处理时,工作记忆一次却只能处理2~3条信息,这是由于存储在其中的元素之间的交互也需要工作记忆空间,因此减少了能同时处理的信息数量;长时记忆是在1995年由Ericsson和Kintsch等提出,并认为其容量几乎是无限的,是学习的中心。在长时记忆中知识是以图式的形式进行存储。图式是根据信息元素的使用方式来组织信息,它提供知识组织和存储的机制,是记忆的关键,可以是任何所学的内容,无论大小,在记忆中都被当作一个实体[2]。记忆中的子元素或者低级图式可以被整合到高一级的图式,不再占用工作记忆空间,并且当图式被构建后,通过大量的实践活动进一步将其自动化、系统化,以为其它活动释放空间,进而有效地降低工作记忆的负荷。而要构建图式,信息必须在工作记忆中进行处理,即在信息以图式形式存储到长时记忆中之前,信息的相关部分必须在工作记忆中提取出来并进行操作。由于图式复杂程度的不同,即图式中元素之间联系的紧密程度不同,所以对工作记忆的加工要求也不同,同时工作记忆的负荷还受来自材料的内在本质、材料的呈现形式及学生的活动的影响,因此信息在工作记忆中的处理过程显得尤为重要。
  1.3认知反应时
  学生学习认知的过程是一个系统加工信息的过程。认知就是信息加工,包括对输入信息的变换、简约、加工、存储和使用的全过程,其中每个阶段都要对输入的信息进行某些特定操作,而反应则是这一系列阶段和操作的产物。因此当某一知识呈现时,学习者首先要花费一定的时间对其进行处理,并在工作记忆中进行临时存储,然后才能为知识进入长时记忆做准备,这段处理时间就是反应时。在认知心理学的研究中,可以采用诸如短时记忆编码、句子-图画匹配等实验对这一时间进行测量,并以此来衡量学习者的认知过程。恰恰是这段反应时间经常在教学中被忽视。这是因为教师在使用多媒体课件展示教学内容的过程中,手忙于控制鼠标,眼睛集中在屏幕上,注意力沉浸在课件内容,这样无形中加速了知识的讲解速度与容量,使得教学信息地呈现过于连贯,超出了学习者有限的工作记忆存储能力,因此教学信息在进入工作记忆前被堵塞,当后续教学信息到来时,就会将此之前堵塞的信息覆盖掉,这样进入长时记忆中的知识结构不完整,也就难以被长期保存,即形成了课上“看”知识,课下“忘”知识的现象。   2多媒体教学产生负影响的因素分析
  多媒体作为现代化的教学辅助工具,无论是对于教师的“教”还是对于学生的“学”都提供了极大的方便,正是这种快捷与方便导致教师在教学中迷失了方向。究其原因,是由于忽略了多媒体学习的过程及效果要受到众多内外因素的影响,诸如学习者的先前知识、学习者的认知风格、媒体呈现形式、媒体之间的关系、媒体的特性、教学内容的性质以及教学过程中的策略等,但这些因素的实质都是由学习者的认知特性与媒体在呈现不同教学内容时的相互匹配关系所决定的,因此本文对此展开分析。
  2.1在教学中,多媒体传递不同性质教学信息的容量、速度与学生对这种信息能够接受的容量和速度难以同步
  当教学过程中使用多媒体传递教学信息时,学生在对复杂知识学习的认知过程中所进行辨别、选择等心理过程时是需要时间的,而这个时间是由多媒体传递信息的容量及速度来决定的。利用多媒体进行教学的优势在于多媒体能够显性化复杂信息各元素之间的关系,以减少学生在构建图示时处理各元素之间的复杂关系所需的记忆空间,进而减轻学生的认知负荷,提高教学效率。但实际上,多媒体虽然减少了处理各元素之间的复杂关系所需的记忆空间,但却增加了众多的信息元素,同时正是这种认为简化了认知过程的观点使得教师在无形中加速了知识讲解的进度,进而缩减了学生进行认知图示构建时所需的时间,这样不但不能降低学习者在信息接收时所产生的认知负荷,相反却增加了。即在利用多媒体呈现知识的时候,使得教师将信息语义显性化的速度不同步于学生将显性的信息内化为语义的速度。例如,教师在讲解汇编语言、C语言等非可视化编成语言的时候,如果用多媒体技术讲解,可极大地增加授课内容与信息含量,但由于教师备课充分且原有的知识结构丰富于学生的,使得对一段长的代码分析解释外化的速度远大于学生对代码显性知识内化的速度,缩短了学生思维的时间,那么单位时间内学生在工作记忆中接受的信息量就超出了原有的认知负荷,这样就更容易使得学生产生思维疲劳或者视觉疲劳,降低了学习效率。相反教师通过板书书写代码并进行分析,势必延长了教师将代码语义显性化的时间,对学生来说就是增加了将代码含义内化的时间,更有助于学生进行更深一步的思考。正是由于短时记忆的容量是有限的,因此加速了的转移过程更容易忘记,只有部分被转化为长期记忆,所以不利于诸如思维严禁、逻辑强化和抽象性强的推理类知识的讲解,诸如高等数学、编译原理、算法结构等。因此出现学生课上理解了,但是课下却又忘记了的现象也就不足为怪了。
  2.2加速了学习者从原有的知识结构迁移到新的知识结构的内化过程,这就使得学生丧失了对所学知识的相应探索过程
  学生在学习和思维的过程中,还存在着一系列现实经验与信息编码之间相互转换的过程和能力,即语义编码、抽象概括和长时记忆的能力,而在应用多媒体教学时却往往忽略了学生的信息编码以及编码转换这些关键认知能力的培养环节。例如一篇课文,从作家创作作品,到学生学习作品,到学生模仿表达,然后形成自己独特的思维,最后尽可能真实地体会或再现作者的意图,这是一系列复杂的过程。在传统教学模式中,学生通过阅读接受信息编码,存储在工作记忆单元中,然后将这些信息编码组织加工,转换成具有个特征的客观经验和图像存储在长时记忆单元中,这些客观经验和图像再按学生自己的图式构建方式转换成语言信息编码。但如果利用多媒体进行教学,则由老师直接破译语言信息编码,转换成图像和经验,交由学生接受。因此在这个知识传递的过程中,教师和媒体工具代替了学生的思维过程,而学生在学习过程中看似学到了知识,但实际上只是一种编码的物理模仿,是一种短时记忆模式,并没有进入长时记忆中进行图式编码。由于缺乏了从接收信息编码到经验和图像的转换过程,这就使得学生的自身能力难以得到提升。
  2.3在多媒体资源或作品中融入设计者的意图对学习者从原有的知识结构迁移到新的知识结构的内化过程产生定势影响
  美国比较心理学家哈罗在对恒河猴的实验中,发现动物在反复进行同类课题的学习中,会逐渐找到解答这类问题的固定方法,以后学习类似课题时,会大大地提高解答效率,这种现象被称为思维定势。思维定势一旦形成,一方面会提高解决同类问题的速度和能力——积极影响;但另一方面也会因固定方法的限制,而妨碍对新课题的具体分析,甚至产生错误结论——消极影响。当一个问题的条件发生质的变化时,思维定势会使解题者墨守成规,难以涌出新思维,做出新决策,造成知识和经验的负迁移。例如在讲解《荷塘月色》这篇课文时,如果教师展现了一幅美妙的视频录像,将夜色的美景这个意会的景色显性化为一个固定的模式,那么在学生头脑中所形成荷塘月色夜景都是类似,从而在无意识中就剥夺了学生意想的空间。因此,在讲解古文、诗歌、散文等知识时,需要让学生通过阅读进行信息编码,然后自行将编码信息转换成会意经验或者图像,以提高学生的想象创新能力。
  2.4过分依赖模拟仿真、虚拟现实等多媒体资源、课件进行教学实验,弱化了学生的实验能力、动手能力、解决实际问题的能力
  教学实验的目的是让学生通过观察、研究、分析实验的过程、现象和结果以获得感性和理性知识,培养学生创新思维和创新能力。而在实际教学中,很多教师都是80后,学历高,多媒体信息技术掌握娴熟,且用多媒体课件“讲实验”比起“做实验”要轻松,再加上许多实验既费时又费力,成本高,因此很多学校为了降低实验的成本,对于实验课是能不开就不开,能做演示实验的就不做学生实验,例如现在据上海市某区的一项调查显示,目前学生实验课开出率不到80%。这样一味地利用这些多媒体模拟仿真技术展现实验的过程和结果,代替学生真实的实验操作,将致使学生忽略实验过程而只是机械地记住实验结果和结论。更为重要的是,这些多媒体软件资源的可恢复性和可重复性也养成了操作的随意性和盲目性,这种缺乏细致严谨的态度是实验操作的大忌。
  另一方面,过分的借助于多媒体计算机去学习,还使得学生对于一些知识的记忆存储方式发生了变化。很多具体的知识完全存储在网络或计算机中,而不是在其自己的长期记忆中,大脑中所存储的只是知识体系的目录。这就使得学生所学的知识分散零乱,缺乏逻辑性和系统性,也就不能在长时记忆中形成图示。因此,当遇到实际问题的时候总是似是而非,很难进行深入的思考。
  3结语
  尽管多媒体作为现代科技的成果,给教育教学带了了巨大的变革,很大程度上提高了教育教学的效果和效率,但由于多媒体的内在本质特征决定了在利用多媒体进行教学时,很难改变学习者的认知架构和知识建构时内在认知历程的模式。因此,教师在利用多媒体进行教学时要根据具体的教学内容而定,并对多媒体的使用加以限制,避免其泛化的产生。
  参考文献:
  [1]陈巧芬.认知负荷理论及其发展[J].现代教育技术,2007 ,17(9 ):16-19.
  [2]李梅.国外多媒体教学中学习者认知表征方式的理论[J].黑龙江教育学院学报,2008(27):62-64.
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