新建构思想下开放教育插图式教科书的研究设计——以计算机专业《计算机网络》课程为例

苏绚

（汕头广播电视大学，广东汕头，505041）

随着普通高校的不断扩招，在职人员进修深造人数逐年减少，开放教育出现了生源持续萎缩的现象。开放教育只有寻求自身的改革与创新，才能走出可持续的发展道路。在慕课、微课、网络直播等多种网络多媒体课程出现及广泛应用背景下，开放大学在职学生经常无法参加面授或面授课程不足的矛盾得以缓解，开放教育也注入了新的生机。因此，在开放大学授课模式发生变革的同时，作为教师教学工具之一、学生自学“辅导教师”的教科书，也应当有改革创新的新面貌，展现出更适合开放大学学生特点的、更能帮助开放大学学生学习的优势，而不是可有可无的鸡肋。

一、开放教育插图式教科书的产生背景

开放大学的生源主要来源于高考落选者、中等专科学校学生、职业技术学校学生和已经进入社会的工作人员。与普通高校全日制的大学生相比，受客观或主观因素影响，开放大学学生在学习能力上存在薄弱环节，尤其是在专业书籍方面的阅读理解能力更是薄弱。而对专业教科书或专业书籍的阅读理解能力，是大学生需要具备的首要能力。任何一个专业，都需要学生从厚厚的专业书中，从理论化的、难懂的语言表述中，通过阅读去理解内容，从而掌握知识，乃至运用创新。任何专业的学习也都需要学习者有较强的记忆力。比如，在计算机专业学习中，要想顺利思考必须先有较强记忆力，思考是一个连续过程，如果记忆力过差，则有可能因遗忘前面推断出来的内容而致使思考无法继续。

但实际上，大学的专业知识因为专业设置的理论化，进一步增加了学生的学习难度。在我国普通大中专院校中，计算机科学专业的培养方向多以理论研究为主，这就需要学习大量数学理论知识，需要学生具有较强的逻辑抽象思维能力和计算能力。与普通高校相比，开放大学应该在专业设置或培养方向上有所不同，在教科书的选择或设计上应充分考虑开放大学学生的学习能力。如广东开放大学的计算机专业，专科层次的培养方向主要以实践应用为主，课程多以实践实操课程学习为主；本科层次的专业设置则以学术研究为主，但教科书难度远远低于普通高校教科书的难度。然而，一味降低教科书的学习难度，未必是行之有效的办法。如广东开放大学计算机专业的《计算机网络》课程，其教材由简单的网络基本原理和网络实训两个部分组成，在一定程度上实现了理论与实践的结合。但也存在一些不足：理论相对简单，主要以概念介绍、术语、定理定义、协议规则为主；理论知识离散，缺乏对整个理论体系的解释，难以把离散的理论知识构建成一个体系。因此，学生很难从这样的教科书学习中建构出该课程的知识树。对于开放大学学生而言，他们不能经常参加面授课，因而，教科书对他们而言往往比教师起着更加重要的作用。教科书的简化，虽然降低了课程难度，但也未能给学生学习提供完整的知识体系。在此背景下，亟需探索一种新的行之有效的教科书来适应开放大学学生的学习需要，插图式教科书便应运而生了。

二、开放教育插图式教科书的理论基础

2011年，中山大学王竹立教授提出一种教学与学习理论----新建构主义思想[1]，至今仍被不断完善与推进。新建构主义继承了认知建构主义的思想精髓，承认学生学习就是意义的建构过程。学生的“学”是主体，学习者根据自主意愿学习相关知识，对自己的目标知识体系进行建构，但对于一些基础性的知识，学生是没有必要花精力重新建构的，可以通过“嫁接”来快速获取。新建构主义思想非常适合与教师联系并不密切的开放大学学生，在指导学生自主学习方面起着重要的作用。

新建构主义提出“零存整取”的学习策略，认为在网络时代，学生获取知识的方式多样化，获取知识速度快，知识内容零碎、不系统。因此，需要通过“零存”后，进行自我建构，从而实现“整取”[2]。然而，对大学专业教科书而言，知识不可能是零碎的，知识的系统性仍然是其最基本的要求。学生对大学专业教科书的学习，其实也是存在“零存”问题的。一本知识体系完整的教科书，可以向学习者提供完整的知识链，但学习者不一定是能够完整地“存”之。特别是对于学习能力不足的开放大学学生而言，他们也许只能从体系完整的教科书中“零存”。

新建构主义提出知识的三级结构假说，认为学习知识通常需要从第一级的感性认识开始，当学习者对知识的本质与内部联系有了更进一步的认识，就可进入到第二级理性认识阶段。当学习者对所学知识产生了“联想”，并加以发挥创新，则进入了知识的第三级认知[3]。以新建构主义思想知识三级结构学说来指导教科书的设计，力求使教科书符合大多数学习者的认知结构，帮助开放大学学生从“零存”逐步完善至“整存”。新建构主义思想的教科书，其重点在于如何“存”。教科书设计者必须做到让学生更容易接受系统化知识，将其“存入”或“嫁接”入自身。

依据新建构主义思想设计的插图式教科书，通过插图或连续的漫画式插图，可以很好地将建构主义的情景导入教学法引入教科书中。通过插画绘制具体的、生动的环境，让学生看书时也能置身于某种与课程内容相关的情景之中，使学生能够接受的专业知识更形象、直观。最终使插图式教科书通过插图效应，实现其在弥补学生学习能力不足方面的积极作用。正如美国学者认为的 “带有插图的教科书的教学效果要优于纯文本性教科”[4]，或者是我国一些心理学研究者所得出的结论那样，插图功能可以补偿已成年的开放教育学生在一些文字学习上的不足[5]。

三、开放教育插图式教科书的研究设计及应用

新建构思想下的插图式教科书，其设计理念是在新建构主义学习理论核心观点“学习就是建构，建构蕴含创新”的引导下，提倡“学”与“教”的同等重要地位，“教”中蕴含“建构思想”。插图式教科书的设计，其出发点虽是一种“教学”的实现，但它更多从“学”的角度思考，遵循知识的三级结构假说，层层深入地引导学习者通过感性认知、理性认知以至联想创新的建构过程，为新建构思想这一教学与学习理论提供了实证。

（一）图文混排的情景引入发挥良好的插图效应

在建构主义中，知识不是通过传授得到，是学习者在一定的情境中，借助其他人的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。新建构主义继承了建构主义这一合理的理论。倘若学习者首次接触某一专业知识的学习，学习者未必对这一学科存在一定的情境感。对学科的知识不存在感性认识，那么直接接触纯文本的学术理性知识，对学习能力不强的学生，就会造成较大的困难。若知识结构有三层的话，学习能力强的学生也许可以从二级树干直接进行理性知识的学习，但对于开放大学学生而言，自下而上的一级一级上升式的学习步骤更适合他们。插图式教科书可以在专业教科书中呈现出一个情境式的整体画面，让学生先对这一科目有一个鲜活的、感官性的认识，再从心理上产生兴趣，对学科知识有初步理解，进而逐步接受难度更高一层的理性知识。

图1“信道极限容量”的漫画实例

插图式教科书的插画或漫画设计以及图文以何种方式呈现等至关重要。如果文字量大，只是配以相关的少量插图，难以产生图文互补效果，发挥不了良好的插图效应。但过多的不必要的插图也容易分散学习者的专注力。因此，对插图进行数量上把控的同时，也要考虑插图在文本中所处的位置，它会对阅读效果产生一定的影响。为了使插图数量与插图位置对学习者阅读效果产生更好的帮助，教科书中的知识可用以漫画故事的方式呈现，实现图文混排，以轻松的方式解析复杂问题。文本与相关漫画插图按一定配比与合适的位置加以融合，使插图与文本接近同时呈现，这样阅读效果要比图文分开呈现更有优势。

以《普通高等学校网络工程专业规划教材——计算机网络技术（ 本科）》（以下简称《网络》）这一本插图式教科书为例，其第二章的“信道极限容量”知识点正是利用了奈奎斯特与香农的漫画形象，让“他们自己来讲解”他们的“奈氏准则”和“香农定理”。具体情况如图1所示。

由图1可知，通过阅读时读者对各种人物角色的代入，能较轻松地理解“信道极限容量”这类较难懂的专业术语在现实中的意义，然后再在相应的情景中思考问题，理解信道容量所受到的限制，从而更深刻的理解与记忆奈氏准则和香农定理。

（二）图文相关的双重编码及标记协助知识“嫁接”

新建构主义提出的“知识嫁接学说”认为学与教密不可分，教学被视为一个知识嫁接过程，即把前人经验总结所产生的知识，移植到学习者原有的知识结构中。教与学就是知识嫁接的过程[6]。作为教师，或者“隐形教师”的----教科书，都需要引导和协助学习者进行知识嫁接。虽然每个人认知方式、认知水平有所不同，但有些共性是存在的。所以科学的理解与记忆方式还是可以引导更多的学习者进行有效的学习。为了协助学习者进行知识嫁接，

插图式教科书中融入了如何帮助短时记忆转换成长时记忆的科学方法。在很多计算机的专业课程中，理论性的概念、原理非常多。有些概念容易理解，却很难记忆；有些则难以理解也难以记忆。插图式教科书在帮助学生识记某个知识点时，出现表象和语义的双重编码。但是要强调的是，这双重编码既相互平行，又互相联系。也就是说教科书中的图文必须有所关联，而且必须有较强的相关性。倘若图文相关性不强，或完全不相关，那很难在人的头脑中发挥双重编码的相互补充、相互支持的作用。相反，图文不相关的插图会影响读者阅读的专注度，让正在消化文字含义的读者受到不相关插图影响而中断思考。《网络》这一本插图式教科书的第五章“运输层”，解释流量控制与拥塞控制区别，就是在插图处大量使用图文紧密结合形式,做到图文对应，插图为解释文本服务，用更直观的方式体现文本表述的内容。

有研究显示，阅读材料中的插图，若带有注明文本关键信息的标记，可以促进文本阅读，对文本内容更深入地理解。插图式教科书，可以以连续式的图画，将分步解析过程像动画分镜头那样，一步步地展现给读者。为了模拟教师课堂解析过程，在《网络》教材设计中，对讲解过程对应关键点加以标记，使读者从多幅带标记插图中理解解题过程。如第五章《运输层》“UDP差错检验”的知识点则设计了带标记的多幅连续插图分解。如图2所示：

图2 “UDP差错检验”知识点的实例图

（三）概念图与思维导图引导思维总结与发散

插图式教科书在每一个章节使用不同的插图技巧、生动有趣的感性漫画，协助学习者对间接的二级理性知识进行嫁接。同时，在每个章节的结束部分，以概念图（concept map）——一种将知识与知识之间的关系网络图形化，将思维可视化的结构插图，把整个章节的学习要点结构化，为学习者总结知识点，引导理性化认知。概念图是一种用节点代表概念，连线表示概念间关系的图示法。学习就是建立一个概念网络，不断地向网络增添新内容的过程。为了使学习有意义，学习者个体必须把新知识和学过的概念联系起来。

插图式教科书在提供知识概念图的同时，在每章的课后练习中，还要求学生绘制本章的思维导图。思维导图是表达发散性思维的有效图形思维工具。思维导图运用图文并重的技巧，把各级主题的关系用相互隶属与相关的层级图表现出来，把主题关键词与图像、颜色等建立记忆链接。它与概念图的区别在于：概念图是用来组织和表征知识的工具，它通常将某个主题的有关概念置于圆圈或方框中，然后用连线将相关的概念和命题连接，连线上标明两个概念之间的意义关系，更多的是为了表达逻辑关系。而思维导图除了对逻辑关系的表达外，更注重对发散性思维的表达。思维导图通过使用颜色，从主题的中心发散出来，比如主题是“网络”，则以网络为中心。使用任意的线条、符号、词汇和图像，以每个人大脑中的联想为规则，把大脑中联想的一长串枯燥的信息变成彩色的、容易记忆的、有组织性的图画，它与我们大脑处理事物的自然方式相吻合。插图式教科书先以概念图为基础，为学习者收敛由前面漫画插图所带来的知识感性认知，并将其转化为理性知识；再要求学习者绘制思维导图，将总结收敛的理性知识再度进行思维发散，鼓励学生进行思考与联想，促进所学知识向第三级认知阶段发展做准备。

（四） “延展阅读区”促使延伸思考

局限于书本的理论知识，知识的联想创新很难发展。很多理工科类的专业课程，特别是计算机专业课程，学生在学习的过程中容易发生理论课与实验课无法进行关联的情况。理论课作为一门理论学习，实验课作为另一门实验课学习，而需要理论实际相联系，进而创新时，学生自我建构的这个“网”是断开的。究其原因在于教科书中没有明确、强调性地指出理论与实验之间的联系。因此，在插图式教科书中设计“延展阅读区”目的在于把章节知识的相关延伸应用知识介绍给学习者，或提出相关理论与现实结合的问题，促使学习者产生延展性思考，将理论知识应用于现实问题，鼓励学生多途径“零存”，产生联想，完善自我建构。在《网络》教材的设计中，如学习到第四章《网络层》时，学习者对网络建构的一些理论知识有了一定的掌握。在延展阅读区中，则将局域网建立与网络互联所使用的具体工具，如集线器、路由器等加以区分，把理论知识与实际应用知识建立联系，帮助学生延展知识网络。同时，配套了实验教科书，帮助学生完成将理论与实际应用相联系，在实际应用中产生更多联想。