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1、电化教育研究19 9 5 年第 2 期 电教理论探讨 对布鲁纳的发现法应用于 cAI 的几点思考 赵 健毅 ( 河北大学教育系 保定 07 1002) 摘要 : 本文通过 对现有 cIA 软件及程序教学理 论的分析 , 探讨布鲁纳的认知发现法理论 在 c A I 中应用的必 要性 和可能性 , 并指出应用发现法理论 , 进行计算机辅助教学时应注意的问题 。 计算机辅助 教学(c A)I 是现代教育技术的重 要组成部分 。 随着新信息技术和 教育科学 理论的发展 , c A I在教学过程 中得 到广泛 的 应用 。 一 、 问题的提出 在我 国目前实 施 的计 算机 辅助教学 中 , 大 部分教
2、学 软件 是非智 能化 的 , 基本上采用呈 现 构答反应 , 呈现选择 反应 等模 式 。 学 生在 这种环境中的学习 , 是一种被动 的接受学 习 , 在有些科目中 , 甚至 是机 械地接受学习 。 实 验表 明 , 当学 生 刚开始应用 C A I 进行学习时 , 兴趣盎然 , 学习的积 极性非常高 , 但经过 一段 时 间以后 , 学生感到软件模式单一 、 泛味 , 其注 意力就发生转移 , 甚 至有的学生 要求教师拿游戏盘来玩 。 这从 一定程度上说明我们目前 C A I 软件所存在 的缺陷 。 这种缺陷产 生 的原因 , 主要 在于软件的设计思 想缺泛足够 的理论依托 , 我们的设
3、计思想及 软 件结构受斯金 纳 的程 序教学影 响太深 , 以至于在各科教 学软件设计中 都应用程 序教学 的模 式 。 美国心理学 家斯金纳( S ki n e n r , B F)倡导的程 序教 学 , 其理论依据是操作 性条件反射 , 即 “ 如 果一 个操作发 生后 , 接 着给 予一 个 强化 刺激 , 那么这个操作的强度(可能性)就增 强 ” 。 因此 , 在 教学 程序设 计时 要求遵 循 小的步子 , 即时确认 , 积极反应和 自定 步调 等原则 。 “ S 一 R ” 理论以及程 序教学 的模式在 CA I 中 , 特别 是技能 训练 与模 拟的 CA I 中确实 发挥着 一
4、定 的作 用 。 但是 , 人 的学习过 程 十分复杂 , 并不单纯是刺 激反 应 的过程 。 教学 实践证明 , 同样 的反 应 可能 来自不同的 刺激 , 同样的刺激 可能引起不同 的反应 。 从认知理论的角 度来看 , 人的学习 还 应包括顿悟与发现 、 问题解决 、 概念形成与 同化等内容 。 美国教育心理学家杰 罗姆 布鲁纳(B ru n e r , J ) S在他的代表作教育过 程一书中提 出并回答了三 个 问题 。 “ 我们教 些什么? , 什么时候教? ” 和 “ 怎样教法 ” 。 布鲁纳 对第三个问 题的回答包 括三个方面 : 一定要 培养 学 生 的兴趣 ;要 广泛 采 用
5、发 现 法;要 重 视 培养学生 的直 觉思维 。 他 提 出的这三个方面 , 对 我们搞好 cA I 软件的设计 , 促进学生智能 的发展 , 有着 非 常重要 的意 义 。 从一个侧面来看 , 应用 CA I 进行学习的过 程 , 是 学生进 行发 现学习 , 运用直 觉思维 、 探索求知 的过 程 。 9 二 、 什么是发现法 发现法 是人类认识客观 世界 过 程 中 , 一种 典 型 的 、 科 学 的教学方法 , 其目的是让学生 自 己去发现 和 解答他们自己的疑 问 , 以便发展他们探求知识的能力 和创造精神 。 布鲁纳在发 现 的行为一文 中对这 种方法作过详细描述 。 他指出
6、:“ 发现不限于那种寻求人类尚未知晓之 事物 的行为 , 正 确地说 , 发现包括用自己的头 脑亲自获 得知识的一切形式 。 ” 他认为 , 发现 , 无 论是 一个学 生独 立摸索出来的 , 还是 由科学家在 他那个领 域里栽培出来的 , 本质 上都是重新 整理和改造的证据 , 是达到了新的洞察力 。 教师应把主 要注 意力放在 教材的重要思 想和关系 上 , 从而 为学生提供产 生新概念 、 思 想 、 关系与原 理 的结构 , 较系统地检验这些推论 ,培 养通 过直 觉思维的领域 。 三 、 发现法应用于 CA I 的必要性 计算机作为现代化智能媒体 , 有着其它手段不可比拟的功能和作用
7、 。 但是 , 如何挖掘计 算机的潜力 , 有效地进行计算机辅助教学?用什么样的教育理论指导 cAI 的设计与实施?是 我们目前面临 的 、 急待解决的问题 。 程序 教学理论是 计算机辅 助教学 的理论基 础之一 。 随着 教育科学的发展和教学改革的 深人 , 程 序教 学理论的缺 陷逐 步显 露出来 , 具 体表 现 在 : (l ) 该理论是 动物实验引出的 , 对于 人类学习中的理 解 、 概括 、 迁移 等不能完全适 应 ; ( 2)教 学是形 式的 、 机械的 , 很难培养学生学 习的灵 活性和创 造性思维 ; (3) “ 小的步子 ” 等原则 并 不完全适 用学 生 的情 况 ,
8、 特别 是 对优 秀 的学生来说 , 由此易 产生厌恶情绪 。 同程序 教学 理论相比 , 发现法有其自己的优势 。 可从以下几方面来表征 : 1 . 有利于激发智慧的潜力 布鲁纳认 为 :“ 强调学习中的 发现 , 确实 影响着学生 , 使之成为一个构造主义者(C on- st ru c ti oi n st ) 。 这 是学生对 遇到事 物加以组织 时所抱的一种态度 。 它使学生不仅想发 现规律 性和 联系性 , 而 且还想使信息不致陷人放任自流的状态 , 以保证信息随时发挥其可能发挥的 作用 ” 。 这是因为发 现本身包括着已有认知图式的改组 。 这种改组促使学生 的认知图式和所 面临
9、的新情境建立有机联 系 , 进而将新知识 、 新观念和认知图式融会贯 通 , 形成新 的 、 层次更 高的认知图式 。 因此 , 发现 学习起到提高智 慧潜 力的作用 。 2 . 可产生兴奋感 和 自我激励的动机作用 布鲁 纳认为 , 研 究 表明 , 最好的 动机莫过于学 生 对于所学材料具有内 在兴趣 , 有新发 现 的 自信感 。 “ 使儿童 的认知活动 有效率的 问题 , 多 半在 于应让儿童 摆脱周 围环境所给以的奖 惩的直接控制 ” 。 即摆脱外来动因的控制 。 “ 既想达到一个人要能把学习方法作为有所发 现 而非有所习得的一项任务 , 又想达到 儿童将有一种倾向性 , 即用自我奖
10、赏(s e l f 一r ew a rd )这 一 自主性来展开他 的学习活 动 , 说 得更 确切些 , 便是儿童以发 现作为奖赏而 自行进行学习的活 动 ,。 3 . 帮助学生学会 如何 学习 布鲁纳认为 , 学习某些学科的态 度或方 法 , 诸如对 待研究 、 对 待推测 、 对待独立解题的可 能性等等态度或方法 , 都可以在 小学儿童中开始训练 , 可望 在他们以后的学习活动中进一步 提高 , 通 晓学科的基本知识往往 与学会 发现的态 度或方 法相伴随 。 他 说 ,“ 人们只有 通过 练习 l0 解决间题和努力于发 现 , 方 能学会发 现的探索方 法 。 一个人 越有 实践经 验
11、 , 就越 能把学习所 得归 纳成一种解决问题 的方式 , 而这 种方式对他可能遇到的任何工作都有用处 ” 。 此外 , 发 现法 在加强学 生 的 自我观念 , 增强学 生 自学 的责任心 , 培 养学 生 独 立思考的习 惯 , 以及学生对 所学材料的保持记忆等方面 , 都有积极的促进作用 。 美国麻省理工学院西摩 佩拍特(s e ymi ePa n e i t)在其著名 的著作Mid n st o rm , 中指 出 , 计算机 不 只是一 种辅导教师 , 而且是 一种 文化 、 一种环境 。 他强调 通 过计算机给学生提供 一些 现象 , 从中让儿 童建立 一种想象力 , 从而自己去探
12、索 、 去发 现 , 去 开 “ 黑箱子 ” 。 另外一 些 研 究 工作者和教 师 认 为 , 计算机 可 提供一个学习环境 , 学 生 在其中可以通 过 “ 设想做 比较 发现 ” 的途径 学习 。 在学习过 程中 , 要求学 生积 极主 动思 维 , 去理解 、 顿悟学习 内容 , 并 通过反复比较 与丰富联想 , 去 发现疑 点并 提出 问题 。 在这里 , 求异思 维 , 发散性思维 , 随 意想象等高级认识 过程 被不断 激活并发挥作用 , 使紧张系 统 中有了较高层 次 的心理 水平 。 综上所述 , 将布鲁纳的认知发现 法应 用到 CAI 中去 , 对提高 c A I 的设计思
13、想水平是很 有意义 的 , 也 是 完全必 要 的 。 但 CAI是否 能实 现这种 思考和模式 , 譬如 , 如何能创 造 出适合 学生的问题情境等 , 这 均需我们认真地进行 论证 。 四 、 发现法应用 于 CAI 的可能性 发 现法 大致包括如下步骤 : 1 . 创设问题 的情境 , 使学生 在这 种情境中产 生矛盾 , 提出要求解决或必 须解决的问题 。 2 . 学生利用教师和教材所提供的某些 材料 , 对提出的 问题 , 作出解答的假设 。 3 . 从理论上或实践上检验 自己的假设 。 4 . 提取一般原理 或形 成 概念 。 c A I可 综合控制及运用多 种媒体 , 通 过 视
14、 、 听等通道向学生 阐述或呈 现有启发性的 问 题 , 使人困惑 的情境或有趣的难题(学习者所得到的信息不限于 小 量 的信息单元 , 除了来 自 视觉 的 印刷品信息之外 , 还可以增 加运 动 图像 , 颜色 和 明暗 度等不同信息) , 鼓励学生观察 、 思考(学习者 既接受左半脑加工 的线性 的信息 , 也接受由右 半脑加工 的视 觉形象信息) , 运用 直觉思维 , 形 成假设 。 c A I实施 的 是个别化 教学 , 有利于培养学生 独立发 现 、 创 造性思维 的能 力 。 在学习过 程 中 , 每个学生 的资质不同 , 原 有的知识基 础不同 , 以及思维方式信息加工 的方
15、式不 同 , 因 此 , 进行发现学习 、 概念形 成 的速度不同 。 智 能 CAI通过 对学 生 的询 问和测试 , 跟踪和分析 , 以及获得生理和心理信息的传感 , 为教学控制的决策提供依据 , 建立学生实时的行为目标和 可能 性目标 , 然后产生适 应 学生个性 特点 的教 学内 容 , 分层次 地培养学生发现和直觉思维的 能 力 。 另外 , 对于学习差 的学 生来 说 , 也不会因为课堂 内教师和 同学 的歧视 , 心理 上感到压 力 , 可在没有窘迫感的学习环境下 学习 。 在计算机上 进行发现学习 , 其本质是一种 “ 指 导发 现(G i u d ed iD sCv oery
16、 ) , 这 种指 导来自 于教师和计 算机 两部分 。 计算机 根据 仔细规 定 的程序 , 向被试者 提供线索 , 使学生 沿 着特定 的道路 自行发现规律 或解决问题 。 由于 c A I有及 时强化的优点 , 它 给予 学生的帮助 、 指导 是 及 时 、 有效的 。 米勒 雷说 “ 在反馈效应 方面的重要标志 就是 在两秒钟内作出反应 。 ” 计算机可 以用毫秒为单位作出反应 , 这就弥补了课堂 上进行发现学习效率低 、 不 能及 时得到教师帮助 或反馈 的弊端 。 1 l 高里 尼( J G a ll i n i ) 在总结了著 名心理 学 家沙利 文(s u 一sv a n )
17、、 吉 尔福 特( G u i一伪 r d ) 和 托 伦斯( T o r r an ce ) 等人成功 地 训练创 造性 过程 及其条件以后 指 出 , 如果 在 cAI 的条件下 能 给 学习者提供创造性 的学习环境 , 这种 环境具有灵活的知识结构可供学生 去选择、发 现 并检验 解决问题所用 的不 同策略 ; 能鼓励学生 在不担心做错的情况下 去尝试一些想 法 ;特别是对学 生的进步不断给予反馈 , 那么它就能大大优于传统的教学方法 , 而起到鼓励创造思维的作 用 。 由此可见 , 认知发 现法 应用于 c A I既是必要 的 , 又是可 能 的 。 那么我们在应用发 现法 思 想和模
18、 式编制 教学软件 , 进 行计算 机 辅助教学 时 , 需 要注 意 哪些问题呢? 五 、 发现法应用于 cAI 需注意的问题 运用发 现 法思想设计 cA I 软件 , 必须选择有助于学生进行直觉 思维的教学内容 , 搞清 应 用 c A I进行发现学习的过 程 。 在这个过程中 , 教师需要做哪些工作 , 计算机要发挥出哪些 功 能 , 学生如何进行发 现学习都 必须认真分析和研究 。 1 . 选择 “ 适合 ” 发现的教学内容 。 在 应用 c A I手 段传递教育信息时 , 并不是所有内容都 适合学生进行发现学习 。 如语文 、 历 史 、 布尔代数等科目的知识 , 要采用分析思维
19、, 以逻辑推 理 的方式进行有意 义的接受学习 。 教 师在 程序设计前 , 应认真分析学生 的认知结构和水平 , 建立相 应 的学习目标 , 选 择一科或一科中的某些 内容 , 如初中数学中利用多边 形 的拼凑引导 学 生发现一 元二 次 三项式的因式分解 等 , 进行程 序设计 。 2 . 创造问题情境 , 激发学习兴趣 。 利用计算机本身所具有的动画 、 彩色 、 闪烁 、 音响等 功 能 , 向学生呈 现 生动 的 问题情境 。 这 种情境必须有助于 学生 获得某种发现(认知改组) ; 这 种 情境必须富有 启 发性 ;必 须符合 “ 最近发现区 ” , 以便促进学习的迁移 ; 必须有
20、助 于激发学 生 的内在动机 。 cAI 软件设 计 应充分发 挥计算机信息处 理 和 图形输出等功能 , 通 过多通道来 揭 示复杂 的现象或过程 , 解决学生 由直观感 觉到形象思维 、 直觉思维到抽象思维的过 渡 。 3 . 充分考虑学生认知结构的宽容度 。 由于学龄长短 、 个性差异及学生知识的积累 和认识 的能力 等方面 分别处于 不同的层次上 , 学 生的认知结 构具有不 同的宽容度 。 如果向学生呈 现 的教学 内容 远 远高于学生 本身 的经验范 畴 , 则学生进行 发现的可能 趋于零 。 另外 , 间题情境 的隐含变量 的个数及重要 程度 , 也要合理 地加以控制 。 教师在程序构思中应当以学生的眼去 看 , 以学生 的脑去 想 , 从学 生 的角度去分析 、 去把 握 。 因此 , 在分析学生 的学习准备条件下 , 呈 现符合学生认知结 构的 问题情境 , 就可 以发展学生 的自信和勇气 , 去发 现 、 掌握知识 , 培养有 效的直觉思 维 。 结束语 本文 只是 对布 鲁纳 的 认知发现法 在 cA I中的运用 , 从理论上 作 一肤浅探讨 , 还 有许多 问题需要进 一步研究和解决 。 我相信 , 一 个被公 认 的心理学理论 , 可以成 为我们 进行计算机 辅助教学 、 优化教学 环节 、 提高 教学效果 的理论依据 。