论知识表征与多媒体课件的设计*

向 雯

(湖南师范大学教育科学学院，湖南长沙 410081)

论知识表征与多媒体课件的设计*

向 雯

(湖南师范大学教育科学学院，湖南长沙 410081)

目前许多教师倾向于用多媒体课件改善教学效果，设计的多媒体课件大多是教材的搬家，只注重课件的美观与数量，忽略了其对教学质量的影响。引入知识表征这一概念，从根本上阐述了知识的表征形式与人的认知规律之间的联系，并将这一联系运用到多媒体课件的设计中，使得多媒体课件在教学过程中变得更有成效。

知识;表征;设计;多媒体课件

教育信息化的逐步推广，使得信息化教学日趋普遍，运用各种信息资源开展教学已成为学科教师的必备教学素材。多媒体课件由于具有可操作性、易制作性和实用性等优点而被广泛应用。同时，网络资源也为教师制作和使用多媒体课件提供了极大的便利。多媒体课件主要是利用数字处理技术和视听技术，以计算机为中心，按照教师的教学设计，将文字、语音、图像等多种媒体信息集成在一起，以实现对教学材料的存储、传递、加工、转换和检索的一种现代教学技术手段。目前许多的多媒体课件只是对图片、文字、声音的简单堆砌，其设计并未涉及教育学、心理学、学习理论、教学设计、美学等，更未考虑学习者的认知规律。在制作多媒体课件时，要从学习者的心理特征出发，运用认知心理学中的知识表征理论，做到从根本上改善教学，促进学生认知结构的改变，从而达到良好的教学和学习效果。

一 知识表征的内容

(一)知识表征的界定。所谓知识表征就是指知识在长时记忆和工作记忆中的加工和贮存。表征分为外部表征和内部表征，外部表征是独立于学习主体的外部信息结构形式，外在地以一种符号来代表具体的事物或事件，被记录在纸上或其他的物理媒体上，用文字符号或图形符号来表示现实生活中的各种事件以及它们间的相互关系，这种表征是根据客观事物的客观逻辑关系进行信息组织的;内部表征是指反映外部信息的学习主体的认知结构，以个人的心理结构形式对外部信息进行重新表征以促使理解外部事物以及它们间的相互关系［1］。人在进行学习的过程就是一个内部表征的过程。认知心理学将知识按照在头脑中的表征特点分为“陈述性知识”和“程序性知识”。陈述性知识和程序性知识有着本质的不同，前者主要以命题网络或图式表征，是关于事实“是什么”的知识;后者主要以产生式的方式表征(也称产生式知识)，是关于进行某项操作活动的知识。这两种知识类型大相径庭，在一定条件下可以互相转化，所以在任何一种知识表征的理论中，都有必要涵盖这两种形式的知识。

(二)知觉符号表征理论和命题符号表征理论。对于知识是如何在头脑中表征的，占主流地位的一直是命题符号理论。该理论认为在认知过程中，知觉和信息加工是两个分离的系统，知觉系统只是从环境中提取信息，构成学习材料的是命题符号，一连串的命题符号组成之后形成命题网络，这个命题网络通过存储和提取信息不断更新，在执行认知功能的系统中(如言语、记忆、思维)中独立对信息进行加工。但是心理学家们经过了大量的实验研究都无法解释命题符号是怎样在认知系统中产生的。

最近Barsalou提出了一种新的观点，认为知识是以知觉符号的形式表征的。即知觉符号理论，该理论认为知觉与认知在信息加工和神经水平上享有共同的系统，知觉系统也对信息进行表征，其核心是知觉符号。

知觉符号不同于命题符号理论，它是已经被证明存在并能解释其产生过程的。多媒体教学优势在于可用多种材料同时刺激多种感官，因而知觉符号的独立加工观赋予多媒体教学无可取代的地位，命题符号由于呈现信息的量对认知系统的加工能力有限，知觉符号则不用考虑信息呈现的数量限制问题在进行多媒体课件设计时更能发挥其优势。

(三)知识可视化理论与双重编码理论。Eppler M J＆Burkard R A(2004)对知识可视化下了定义:知识可视化是应用视觉表征手段，促进群体知识的传播和创新，研究视觉表征在提高群体之间知识传播和创新的作用，目标在于传输见解、经验、态度、价值观、期望、观点、意见、预测等，并帮助他人正确的重构、记忆和应用这些知识［2］。由于视觉是人类接受信息的重要通道，知识可视化运用视觉表征手段将抽象的知识或过程转化成利于人们接受的、生动的、具体的外显知识，大大促进了知识的理解和传播。然而知识可视化只从单一的视觉角度去研究和分析知识，并没有涉及到听觉器官，我们还应当了解强调视觉和听觉的双重编码理论。

双重编码理论强调在信息的贮存、加工与提取中用视觉和语言的两种形式同时呈现信息、两者用以增强信息的回忆与识别。这一理论假设存在着两个认知子系统和两种不同的表征单元，一个专用于对非语词事物、事件(即映像)的表征与处理，适用于心理映像的“图像单元”;而另一个则用于语言的处理，适用于语言实体的“语言单元”。前者是根据部分与整体的关系组织的;后者则是根据联想与层级组织的。双重编码理论可用于记忆、问题解决、概念学习和语言习得等多种认知现象［3］，更利于多媒体课件发挥优势。

(四)认知主义和建构主义。知识表征是认知心理学科研究中的一个分支，认知理论与建构主义对知识表征也产生一定的指导作用。情境化学习是建构主义理论学习下的特征之一，知识表征在认知理论下呈现多元化，建构主义要求加强各种多元化知识表征间的联系，如语义、情节、动作等，并要注意使知识表征与多样化的情境相关联。建构主义理论下的学习须充分利用知识的语义、情节和动作表征与编码间的联系建构丰富的多元记忆表征，充分发挥学习者自身的想象和归纳能力，增强其自身对知识的建构能力。

二 知识表征在多媒体课件设计中的应用

(一)多媒体课件的设计应当符合学习者的认知规律。斯皮罗等人根据知识的复杂性，将知识划分为良构领域知识和非良构领域知识，其中非良构领域知识是将良构领域知识(如事实、概念、规则和原理等)应用于具体问题情境时而产生的，即有关概念应用的知识［4］。目前大多数的多媒体课件的表达有缺陷，信息大量是多余的，不能清楚表达对象的本质，形成信息超载信息化。并且存在着知识表征简单化和知识预定的缺陷，对非良构知识没有提供案例或者复杂知识学习的背景性知识，只是把相关的材料搬到电脑屏幕，缺乏案例或有效的实例设计、组织、管理，优秀的多媒体课件对知识的表达应该从简单抽象到模拟仿真，是概念与案例相互交叉的多维度表征。因此，在设计多媒体课件时应当充分考虑学习者的认知规律，同时也要考虑多媒体课件中知识本身的特征。视觉和词语材料是在不同的加工系统中加工，并且视觉和词语工作记忆的容量是有限的，如果一味地追求知识呈现形式的多样性，让学习者的视听加工过多的元素，则容易引起认知超负荷阻碍学习。所以在设计多媒体课件时，应当对整体的教学材料进行分析归纳，找出知识之间的内部联系，整体呈现知识，突出某一种感官刺激。

(二)多媒体课件的设计应当帮助学习者达成学习目标。知识表征可以以知觉为基础，也可以以意义为基础。它们从不同层次上体现了信息的有组织的集合。人们对知识的认识理解，是接受信息和加工信息的过程。建构主义学习理论认为“意义建构”是整个学习过程的最终目标。在学习过程中帮助学习者建构意义就是要帮助其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。狭义的教育是一种经验传递系统，学生及其学习活动是经验传递系统的构成要素之一。学习是传授间接经验的过程，在设计多媒体课件时应着重考虑如何将现有的间接经验与学习者已有的经验发生联系。

学习者已有的知识经验对知识的表征形式也会产生不同的影响，因此在多媒体课件的设计中，要充分地分析学生以前所学知识的性质、种类和掌握程度，提供相应的先行组织者。一种是陈述性的，说明新材料的组织结构，一种是比较性的，说明新旧知识之间的联系反馈信息对心理表征的影响。从信息加工心理学的角度来看，知识表征上的差异会导致个体间智能的差异，这种表征上的差异具体体现在知识的结构和知识的使用两个方面。虽然命题符号理论在一定程度上只能形成单一的命题网络，但不会使得多媒体材料因为过多而杂乱、无序，反而更能专注于某一专家领域的知识，拥有数量丰富、结构严谨并呈现“模块化”的陈述性知识、高度整合的程序性知识和特殊的策略知识。这种知识能够对某些需要特殊技能的认知任务进行自动化操作，从而形成领域特长。领域知识就是通过命题网络和图式进行归纳的，图式是一个人获得知识的最基本的认知结构，通过对新知识的同化和顺应过程，使得原有的认知结构形成新的图式。

在多媒体课件的设计中，复杂知识表征必须达到两个学习目标:掌握知识的复杂性和具备原有知识迁移的能力。多媒体课件要进行整体的教学设计，建立合理的认知结构，注重知识的整体性和交互性，强调知识之间的有机联系，促进学习者构建合理、完善的心理结构，帮助学习者将所学的知识灵活运用，从而实现学习目标。

(三)多媒体课件中的知识表征形式。教师应在多媒体课件的制作过程中分析知识的各种呈现方式对学生表征的影响，选择适合学生表征的教学材料呈现策略，帮助学生提高学习效率。如教学内容的呈现方式有语言的、数学的、图像的、表格的、符号的，对于不同的教学内容、学习目标和学习人群，所采取的呈现方式不同，带来教学效果也会不同。认知心理学把人视为计算机式的信息加工系统，学习者从环境中接受各种刺激，这种刺激可能来自视、听、嗅等感官，并转变成神经信息，进行感觉登记。因而学习者的学习过程首先是要对学习内容进行感知，在感知的基础上深入理解，建构自己对知识的意义，并进一步地对知识进行巩固，将陈述性知识转化为程序性知识，在具体的案例中进行应用，并对自己的学习效果进行相应的评价［5］。教师在设计多媒体课件时应遵循这一规律，在学习内容感知阶段，将抽象的知识以具体的事物形象出现在人的大脑中，在知识的进一步加工中采用复述、特定情境应用等方式来加深所学的知识。在这一阶段可以采用概念图的形式，让学习者将知识间的联系通过概念图分门别类，从而具有整体属性。在知识的应用和评价阶段，可以运用图片或者视频，让学习者主动去探究和发现实际运用过程中所运用到的知识，并将这些知识应用于特定情景去解决问题。

本文对知识表征的相关内容和理论有较详尽的阐述，为的是让多媒体课件的设计者从根本上把握知识的特点，从认知科学理论的角度分析知识的构成和表征方式，用多媒体课件的形式展示出来，从而制作出符合学习者认知规律的课件，提高课堂的教学效果和学习者的学习效率。

［1］张向阳.论心理表征及其规律对教学的启示［J］.华南师范大学学报(社会科学版)，2003，(2).

［2］王朝云，刘玉龙.知识可视化的理论与应用［J］.现代教育技术，2007，(6).

［3］张彦杰，宋彦彬，王利群.信息化知识表征的理论及方法［J］.装甲兵工程学院学报，2006，(1).

［4］张武威.基于认知弹性理论的网络学习环境超文本复杂知识表征［J］.中国电化教育，2010，(3).

［5］史君坡，刘先锋.运用认知心理学提高多媒体课件的教学效果［J］.重庆教育学院学报，2007，(1).

G434

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1008－4681(2011)04－0136－02

2011－03－14

向雯(1987－)，女，湖南衡阳人，湖南师范大学教育科学学院硕士生。研究方向:网络虚拟环境中的教学设计。

(责任编校:谭纬纬)