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建构主义理论指导下的信息化教育 

张屹¹，祝智庭²

（1.华东师范大学　教育信息技术系，上海　200062；

2.华东师范大学　　教育信息网络中心，上海　200062）

［摘要］本文在结构一建构论和建构主义学习理论指导下，提出了信息化教育化教育的若干教学方法：活动法、发现法和同伴影响法。

［关键词］建构主义；信息化教育；模式

［中图分类号］G40-057　　［文献标识码］A

一、引言

信息化教育的概念是从90年代伴随着信息高速公路的出现而提出来的。它指全面深入地运用现代化信息技术来促进教育改革和教育发展的一种全新的教育形态，它是建构主义理论与先进的技术（如多媒体技术、网络技术、人工智能技术）相结合的产物。运用建构主义学习理论形成全新的教学模式，促进教学内容与方法的变革和实现教育信息化，迎接正在到来的信息社会对于教育的挑战，已尼成为当今教育的必然选择。本文首先对建构主义理论做简单介绍，然后阐明在建构主义指导下的信息化教育的教学模式和教学方法。

二、建构主义理论的概述

　　1、结构――建构论

建构主义（constructivism）也称为结构主义，它是由瑞士学者让 ·皮亚杰（J.Piaget）最早提出来的。皮亚杰认为智慧本质上是一种对环境的适应，智慧的适应是一种能动的适应。一定的刺激只有被主体同化于认知结构之中，主体才能做出反应。因此从功能上说，智慧是一种高级的能动适应结构上说，智慧本质上就是一系列不同层次的认识结构的发展和构造。认知结构的功能（适应环境的功能）不变性和认知结构的结构可变性的皮亚杰认知发展理论的两个立论基础。

功能不变性的最基本含义是“适应”的本质不变，皮亚杰提出了完整的同化一顺化学说以阐明适应的过程。同化是指个体把外界刺激所提供的信息整合到自己原有的认知结构中化是指原有的认知结构无法同化新环境提供的信息时所引起的个体认知结构发生重组和改造。可见，同化是认知结构数量的扩弃，而顺化则是认知结构性质的改变。保持同化与顺化的动态平衡，才能实现主体与环境的良好适应。即当个体能用现有的认知结构和同化环境信息时，他处于一种平衡的认知状态，而当个体原有的认知结构无法同化新刺激时，平衡即被破坏。而顺应（修改或创造新结构）就是寻找新的平衡的过程。在“平衡――不平衡――平衡”的动态循环中，个体的认知结构为了“适应”的不变性而逐步建构起来。总之，主体的一切认识都离不开认知结构的同化与顺化功能，它们是“外物同化于认知结构”（同化于己）与“认知结构顺化于外物”（顺化外物）这两个对立统一过程的产物。

认知结构产生的源泉是主、客体的相互作用的活动，在相互作用的活动中蕴涵着双向建构，即环境信息内化以形成认知结构（内化建构），同时，已懒散　成或正在形成的认知结构运动于环境以改造环境（外化建构）。换言之，内化建构本身体现了个体对环境信息的顺化，而对外化建构来说，个体此时把认知结构运用于外物，使客体纳入于主体认知结构之中，不断运用主体在先已内化的认知结构改造客体或环境，这一过程自然体现着同化作用。基于这种双向建构学说，皮亚杰认为儿童关于现实的概念，不是一种“发现”而是一种“发明”。换言之，概念（如空间、时间、因果性等）不是预存于内，后天逐步显现出来，也不是预存于外，等待儿童去发现。儿童必须自己去构造，构造就是发明。

2、建构主义学习理论

由于个体的认知发展与学习过程密切相关，因此利用建构主义可较好地发现人类学习过程的认知规律，说明学习是如何发生的，概念是如何建构的、学习环境应包含哪些因素。下面简单介绍建构主义学习理论的基本观点。

（1）学习是一种意义的过程

人们对事物的理解与其自身的认知结构有关。学习者在学习新的知识单元时，不是通过都是的传授而获得知识，而是通过个体对知识单元的经验解释从而将知识转变成了自己怕内部表述。知识的获得是学习个体与外部环境交互作用的结果。外部世界的知识既可以同化到原来的认知结构中，又可以通过顺化机制改变已有的认知结构。

（2）一种协商活动的过程

学习过程并非是一种机械的接受过程。在知识的传递过程中，学习者是一个极活跃的因素。知识的传递者不仅肩负着“传”的使命，还肩负着调动学习者积极性的使命。对于学习者的许多开放着的知识结构链，都是要能让其中最适合追加新的知识单元的链活动起来，这样才能确保新的知识单元被建构到原有的知识结构中，形成一个新的开放的结构。学习的发展是依靠人的原有的认知结构。由于每一个学习者都有自己的认知结构，对现实世界暑阴自己的经验解释，因而不同的学习者对知识的理解会不完全一样，从而导致了有的学习者在学习中所获得的信息与真实世界不相吻合。此时，只有通过社会“协商”和时间的磨合才可能达成共识。既然学习者对于外部世界的理解可以是各异的，教学评价应该侧重于学生的认知过程，而不是学习结果。

（3）学习是一种真实情境的体验

学习发生的最佳情境（context）不应是简单抽象的，相反，只有在真实世界的情境中才能使学习变得更为有效。学习的目的不仅仅是要让学生懂得某些知识，而且还要让学生能真正运用所学知识去解决现实世界中的问题。在一些真实的情境中，学习者如何运用自身的知识结构解决实际问题，是衡量学习是否成功的关键。如果学生在学校教学中对知识记得很“熟”，却不能用它来解决现实生活中的某些具体问题，这种学习只做到了单向的内化建构，而忽视了逆向的外化于物，这显然是一种无效的学习。

基于以上的理论指导，我们可以得到信息化教育的教学模式和教学方法。

三、信息化教育的教学模式

教学模式是指在一定的教育观念、教学理论和学习理论指导下的教学过程的稳定结构形式。在一般的教学过程中包含教师、学生、教科书和媒体等四个因素，这四个要素相互关联、相互作用所形成的稳定的结构形式便称为教学模式。传统的教学模式是以教师为中心。教师利用教科书运用讲授、板书及其他的教学媒体作为教学手段与方法向学生传授知识；学生则像海绵吸水般被动地接受教师传递的知识。在这种模式中，教师是教学活动的中心，是知识的传播者和灌输者；学生处于被支配地位，是外界刺激被动的接受者和输对象；教科书是学习内容的载体；教学媒体则是教师向学生灌输的方法与手段。新的媒体则是教师向学生灌输的方法与手段。新的媒体的介入使“书灌”变成了“电灌”，并没有引起教学模式的重大变革。

那么在建构主义指导下的信息化教育的教学模式又是怎样的呢？建构主义提倡在教师指导下的、以学习者为中心的学习。学生是信息加工的主体，是认知结构的主动建构者，而不是外部刺激的被动接受者和被灌输对象；教师是意义建构的帮助者、引导者与促进者，而不是知识的传输者与灌输者。这样我们就可以把学生、教师、教学信息、学习环境作为信息化教育教学模式的四个要素，这四个因素相互作用、相互联系成为稳定的信息化教育的教学模式结构，如下图所示：

信息化教育的教学模式可描述为：以学生为中心，学习者在教师创设的情境、协作与会话等学习环境中充分发挥自身的主动性和积极性，对当前所学的知识进行意义并用其所学解决实际问题。在这种模式中，学生是知识的主动建构者和运用者；教师是教学过程的指导者与组织者，意义建构的促进者和帮助者；信息所携带的知识不再是教师传授的内容，而是学生主动建构意义的对象（客体）；学习环境包括“情境”、“协作”、“会话”等要素。情境必须有利于学生对所学内容的意义建构；协作发生在学习过程的始终；学习小组的成员之间必须通过会话协商共同完成学习任务。

在这种模式中，媒体不仅用来帮助教师进行众体教学（如呈现教学信息），而且用来帮助学生查询资料、搜索信息、进行协作学习和会话交流，即作为学生主动学习、协作式探索、意义建构、解决实际问题的认知工具。教师和学生是互动关系，教师给予学生引导和帮助，同样教师可在教学过程中吸收到许多新的信息，正所谓教学相长。这符合后现代主义教育观，即过去是晚辈向长辈学习。建构主义指导下的停息化教学模式与传统的教学模式的区别如下表所示：

            信息化教学模式与传统的教学模式的比较 

传统的教学模式。

信息化教学模式。

教学目标

课程从局部开始，强调基本技能。

课程从整体入手展开至部分，强调大概念。

教学内容

严格忠实于固定的教材。

追踪学生的问题和兴趣。

教学资源

材料主要来源于课本和手册。

原始的信息和可被操纵的材料。

教学信息

为学生准备妥当、包装精良。

由学习者自己去发现、分析和处理。

教学过程

学习是重复的过程。

学习时交互式的，建构在学生已有的认知结构上。

教学方法

教师向学生传递信息，学生是知识的接受者。

教师与学生对话，帮助学生建构知识。

教师角色

指示者、专家和权威。

发问者、引导者、帮助者，促进者、协商者、谈判者。

学生角色

学生主要是独立学习。

学生与小组成员一起学。

教师评价

通过测验、正确答案来评价学生，强调结果。评价主要采取定量分析的方法。

既通过测验也通过学生的作品、试验报告和观点，过程和结果一样重要。评价采用定量与定性分析相结合的方法。

知识状态

知识是静态的。

知识是动态的，随着我们的经验而改变。

四、信息化教育的教学方法

在信息化教育的教学模式下，遵循建构主义的理论，目前已经开发出以下几种教学方法。

1、活动法

皮亚杰认为智慧来源于动作，活动是连接主、客体的桥梁。在教学过程中实施活动原则，就应该放手让儿童自己去动手、动脑探索外物，使他获得丰富的经验，通过经验的抽象和反省的抽象，逐步形成、发展自己的认知结构。这就像织网，活动愈多，则经纬交错愈缜密，认知结构同化外来信息的功能就愈强。

·虚拟实验室

虚拟实验室（Virtual Laboratory），实际上是利用虚拟现实技术仿真或虚构某些情境，供学生观察、操纵、建构其中的对象，使他们获得体验或有所发现。如有一个名叫“电子工作台”（Electronic Workbench, EWB）的软件系统允许学习者利用它提供的元件构造各种模拟电路和数字电路，并能动态地测试电路的性能。另一个名叫“虚拟青蛙”的解剖实验室，学生可以做非常逼真的青蛙解剖实验，可“剥”开青蛙的皮肤和肌肉观察骨骼，还可“解剖”眼睛和大脑了解其内部构造。再如：由美国科学探索网络开发的学习化学酸碱度知识的“PH酸碱度”（www. csi-ctr. edu. Sg/sln/phfactor/ph0.html）是网上虚拟实验室。学习者在良好的网络学习环境里通过各种实验活动学习酸碱度知识，丰富化学的认知结构。

虚拟实验室既符合皮亚杰“把实验室搬到课堂中去”的设想与实践，又符合建构主义学习理论的关于“学习是一种真实情境的体验”的观点。

·教学模拟法

教学模拟（Instructional Simulations）是利用计算机建模和仿真技术来表现某些系统的结构和动态，为学生提供一种可供他们体验和观测的环境。计算机模拟允许学生通过改变输入数据的大小来观测系统的变化。教学模拟软件为学生提供了一个无危险的、不昂贵的方式与真实世界交互。学生操作模型元素，改变模型的不同变量得到不同的结果。例如：SimCity提供一个想象的城市，允许学生管理该城市、处理诸如预算、交通、能源、犯罪、环境污染等问题，通过对以上因素的综合考虑做出决策。不同的决策将导致城市健康发展、陷入经济困境、引起全球环境污染等不同的结果。

·基于资源的学习法

基于资源的学习（Resources-Based Learning）就是要求学生利用各类资源进行学习。现代信息技术，特别是多媒体与计算机网络技术的应用，为学习者提供了极为丰富的电子化学习资源，包括数字化图书馆、电子阅览室、网上报刊、数据库、多媒体电子书等。Internet上蕴藏着无穷无尽的信息海洋。学习者只要掌握了一定的网络通讯操作技能和资料检索能力、就可以通过各种网上搜索引擎（ya-hoo.google.sohu），方便快捷地获得取自己所需要的信息。

·认知工具法

认知工具（Cognitive Tools）是教师给学生提供一些工具软件，学生利用这些工具通过自己手来探索外物，以更好地丰富原有的认知结构。如作为通讯工具有e-mail、电子公告版、聊天室、远程会议、电子白板为建构工具（Mindtool）有字处理；　格处理软件、多媒体制作工具、网页制作软件和要领地图。概念地图可看作是个体认知结构某一层面的形象化表示，它有助于学生将形象化地表示外物联系的知识结构整合内化到自身的认知结构中。如有一个名叫“灵感”（http://www.inspiration.com）的概念表象软件，是专门用来建立概念地图的。

由因特尔公司承办的因特尔未来教育教师培训教材（Intel Teach to the Future）中始终贯穿这样一条理念：学生每学过一个单元就必须拿出自己的电子作品，为此，教师要给学生提供诸如Word、PowerPoint、FrontPage等工具软件以方便学生完成作品。

2、发现法

根据皮亚杰理论，儿童自我发现的东西才能积极地被同化，从而产生深刻的理解。发现法与“向儿童呈现学习材料，强化正确的答案”的传统学习方法相比，其学习效果远优于后者。发现法体现了认知结构是由儿童主动构造起来的特点。

·探索法

探索法（Researching）是学习者在模拟的情境中进行探索，去发现隐藏在其中的奥秘的教学方法。皮亚杰有句名言：“儿童是小科学家”。探索法让学生像科学家一样进行工作，自行找出模拟世界的模型。例如，有一个叫做“虚拟果蝇”的模拟实验软件，可以让学生通过做果蝇交配实验来发现孟德尔遣传的定律，学生首先选一只雄果蝇和一只雌果蝇作为亲本，它们有不同颜色的眼睛和不同形状的翅膀。过了几秒钟，这一对新婚果蝇就会繁殖出许多小果蝇，他们中有的像父亲，有的像母亲，有的是二者兼而有之。计算机提示学生仔细观察这些后代果蝇，记录不同形态果蝇的数目。然后，从这些果蝇中再选择一对作交配，看看它们会产生什么样的后代。经过几代交配实验后，学生最多花几小时就能独立地“发明”生物的遗传定律，而如果用真实果蝇做实验则需要几个星期。

·问题解决法

问题解决法（Problem-Solving）是让学生利用计算机的信息处理功能解决学科领域相关问题的方法。通常有两种不同的做法：一是让学生利用某种计算机语言来编制解决问题的程序；二是向学生提供问题求解软件包，如力学计算程序、社会科学统计软件包（SPSS）等，它可使学生将精力集中于问题求解的方法而非编程细节。如学生利用SPSS得到统计学意义上的平均数、标准差、相关系数等，再结合学科领域的相关知识进行定性与定量的分析才能发现现象背后隐藏的规律，才能将自己的认知结构外化于物来揭示事物的本质。

3、同伴影响法（Peer teaching）

皮亚杰一贯重视儿童之间的相互影响。儿童之间彼此交流相法，可使他们不断了解他人的观点。在同一认知水平上的其他儿童比成人更能促使儿童从自我中心解脱出来。

·计算要支持合作学习法

计算机支持合作学习(Computer-Supported Cooperative Learning, CSCL)是与传统的个别化CAI（Computer Supported Instruction）截然不同的概念。个别化CAI注重于人机交互活动对学习的影响，CSCL强调利用计算机支持学生同伴之间的交互活动。在计算机网络通讯工具的支持下，学生们可突破地域和时间上的限制，进行同伴互教、小组讨论、小组练习、小组课题等合作性学习活动。计算机支持的有意学习环境（Computer-Supported Intentional Learning Environments: CSILE）软件提供了一个合作学习环境和公共的数据库，支持学生用“记事本”（notes）发表自己的观点，用注释（comments）来响应他人的观点，学生既贡献自己的想法又共享他人的意见，这种由学生自制的数据库形成了CSILE的核心。

如新加坡在实验改革课程培养新世纪知识工作人才的方案中，为了鼓励创意思考，在全国几所中学率先实施信息化教育，其中有一项课程改革计划就是运用CSCL培养学生的创新精神。几所学校的学生联手探讨“气味与学生成绩的关系”问题，通过实验操作、Internet网上资料查询、数据分析与处理、网页的制作等自主学习与协作学习的活动，最终使学生完成了对知识的意义建构和认知结构的外化运用，同时也使教师从中提高了信息化教学的能力。

·虚拟教室法

虚拟教室（Virtual Classroom，简称VC）是指在计算机网络上利用多媒体通讯技术构造的学习环境，允许身处异地的教师和学生互相看得见听得着，不但可以利用实时通讯功能实现传统教室中所能进行的大多数教学活动，还能利用异步通讯功能实现前所未有的教学活动，如异步辅导、异步讨论等。它利用网上群体虚拟现实工具MUD、MOO支持异步式学习交流形式，MUD代表虚拟的多用户空间（Multi User Dimension），MOO（Multi User Dimension Object-Oriented）是一种面向对象的MUD，它通过对由各种MOO对象构成的核心数据库的共享来向用户提供虚拟社会环境。MOO提供实时的在线通讯，它引入房屋空间隐喻的概念，使得在实际地理位置上处于分离状态的用户能够在一个共同机制中进行交互和协作。一个教育MOO有一个学术主题，它利用MOO提供的各种通讯工具（电子邮件、电子报纸、文档、电子白板等），来支持各种学习活动和校园文化。“课堂前锋”（Classfronter）是由挪威“前锋在线”公司推出的一个网络学习平台，它主要是针对各大学和各类专业院校等高等教育单位的网络教学而开发的一套完整的e-Learning系统（http://webcourse. Mettc.ecnu.edu.cn/fronter/），它集活动计划、虚拟房间、电子邮件、视频演讲、前锋论坛、协作书写、前锋测试等40多个模块为一体，可满足大多数学校风格学习活动和教学管理的需要。

谁掌握了21世纪的教育，谁就掌握了21世纪的经济；谁掌握了信息化教育，谁就把握了21世纪教育发展的方向。信息化教育的教学模式和教学手段与方法的研究与实践，必将推动中国教育改革进一步向纵深发展。

［参考文献］

［1]  祝智庭.　现代教育技术学――走向信息化教育［M］.　北京：教育科学出版社，2000.

［2］ 李其维.　破解“智慧胚胎学”之谜――皮亚杰的发生认识论［M］.武汉：湖北教育出版社，1999.

［3］ 何克抗.　建构主义――革新传统教学的理论基础［J］.　学科教育，1998，（3）.

［4］ Dr. Micheal D.Williams, Integrating Technology Into Teaching and Learning, Pearson Education Asia Pte Ltd, 2000.

［5］ WNetSchool, Constructivism as a Paradigm for Teaching and Learning, http://www.wnet.org/wnetschool/concept2class/month2/index.html.

［6］ 因特尔未来教育教师培训教材（Intel Teach to the Future）中文版3.0［Z］.因特尔公司.2000

文章选自《电化教育研究》　2002年第1期（总第105期）

论文编号　　1003-1553（2002）01-0019-05