范文一：稳健创新设计的基础发明问题解决理论TRIZ

通过试验获取零部件及整车的 载荷情况的，然而在汽车开发阶 乳，lnnovatorw 段对所设计的零部件、车架、车

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所带来的设计成本。 200 5年度《中国现代化报 将设计思想落实到具体 无疑，虚拟样机仿真技术在告》已由中国科学院推出，报告 实现细节设计。在概念设计期 设计中， 对促进中国经济现代化提出了 间，所涉及的设计需求和条件 同捷公司产品开发中得到了卓有成效的应用，而虚拟样机仿真 技 十大建议，其中之一为”建议在 等，往往是不精确的(近似的或 21世纪前30年完成新工业化和 未知的(这造术的不断深入研究与应用也 必将成为同捷公司进一步提升信息化”。我国自从推行”信息成了概念设计过程 产品核心竞争力的有力武器。 的复杂和困难。因此概念设计要 求设计者能综合运用跨学科的 化带动新型工业化”国策以来， 限知识、拥有丰富的实践经验和优 取得了卓越成效。但我们看到， 上海同济同捷科技股份有 秀的创新能力。因而在新产品开 目前我国各个行业的信息化程 公司下设的同济同捷汽车设 计工程研究院仿真分析(CAE) 度与发达国家相比还存在较大 发设计过程中急需有成熟的创 新理论指导，有优秀的计算机辅 差距;国际上，虽然越来越多的 工程研究分院拥有包括汽车的 媒体将中国称为制造大国(但由 助创新软件可借助。cAD、CAE、 碰撞安全、运动学动力学、耐久 我们自行研发设计的产品种类 CAM均应用于详细设计阶段，那 性(疲劳)、强度刚度、NVH、空 较少(产品技术含量还较低。从 么(有没有一种软件能够支持概 气动力学六大研究方向在内的

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学、几何学、电子学等)知识库 二、TR亿的主要内容 ?基于技术系统进化法则 相J关J链I接TRlz主要包含有以下创新设 预测未来发展趋势(开发新产 美国亿维讯集团最新的计算机 计问题解决工具:技术系统进化 品 辅助创新解决方案，是目前计算机辅 法则，物一场分析法，发明问题 助创新技术发展的典范，正逐步在工 ?有效保存创新成果以备 标准解法(发明问题解决算法 程技术领域发挥巨大的效用。解决方 后续之用 算机辅助创新平台P r与创新 案的核心是两个软件平台，分别是计 四、cAl简单应用实例 AR亿(技术矛盾解决矩阵(40个 创新原理等。这些工具为创新理 ro,JnnoVato 能力拓展平台cBT,NoVA。cBT,NoVA的 论软件化提供了基础，从而为 目的是帮助人们快速学习和掌握以 在水翼船的使用中(曾经遇 TRz为核心的先进创新理论和方法， TRIz的系统化应用提供了条件。 到这样一个问题:当船的水翼在培养入的创新思维，全面拓展和激发 水中移动时，大量气泡会在水 ro,JnnoVator则具 工程师的创新能力。P 三、cAI的应用 备了从创新问题的系统分析，到提供 翼表面产生，形成气穴而造成 一项优秀技术理论的大规 创新性的解决方案，专利查询与分 腐蚀。通常采用的办法是冷却 析，以及解决方案评价等基本功能。 模普及和应用，软件化是关键。 尤其它具有来自世界专利的大量解决水翼，使其表面被冰覆盖，让冰 cAl的出现为TRIz的大规模系统 方案构成的知识库，为打破领域界 层成为气穴腐蚀的载体。但维 化应用铺平了道路。在国外，福 限(实现技术突破奠定了基础。 万方数据

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范文二：稳健创新设计的基础——发明问题解决理论TRIZ

稳健创新设计的基础——发明问题解决理

论TRIZ

通过试验获取零部件及整车的 载荷情况的.然而在汽车开发阶 段对所设计的零部件,车架,车 身等进行强度和刚度分析又是 非常必要的.虚拟样机仿真技术 使得这个问题迎刃而解.通过计 算机模拟汽车可能出现的危险 工况,从而在虚拟样机中计算得 到产品强度刚度分析所需的载 荷条件.利用这种方法.同捷公 司不仅能够及早地准确发现并 解决产品强度,刚度不足的问 题,而且减少了因需要反复试验 所带来的设计成本.

无疑.虚拟样机仿真技术在 同捷公司产品开发中得到了卓 有成效的应用,而虚拟样机仿真 技术的不断深入研究与应用也 必将成为同捷公司进一步提升 产品核心竞争力的有力武器. 上海同济同捷科技股份有 限公司下设的同济同捷汽车设 计工程研究院仿真分析(CAE) 工程研究分院拥有包括汽车的 碰撞安全,运动学动力学,耐久

性(疲劳),强度刚度,NVH,空 气动力学六大研究方向在内的 15个子研究方向几乎涵盖汽车 分析的所有方面,为同济同捷的 自主研发提供了坚强的后盾.同 济同捷承接过国内多款车型的 碰撞仿真分析与优化设计,具备 较为成熟的产品设计,CAE仿真 分析及优化技术,可以在汽车设 计阶段对产品的性能与安全性 作出准确的评价.2004年下半 年.同济同捷开发的两款全新车 型(包括一款MMPV与一款三厢 轿车)仅做一次实车碰撞试验就 通过了我国正面碰撞法规 (CMVDR294).很好的印证了 CAE仿真分析的结果.

,Innovat0r

稳健创新设计的基础

发明问题解决理论TRIZ 亿维讯集团牛晓

2005年度<中国现代化报 告>已由中国科学院推出.报告 对促进中国经济现代化提出了 十大建议,其中之一为"建议在 21世纪前30年完成新工业化和 信息化".我国自从推行"信息 化带动新型工业化"国策以来, 取得了卓越成效.但我们看到,

目前我国各个行业的信息化程 度与发达国家相比还存在较大 差距;国际上,虽然越来越多的 媒体将中国称为制造大国,但由 我们自行研发设计的产品种类 较少,产品技术含量还较低.从 某种意义上来说,中国实现现代 化的过程也是由"中国制造"向 "中国设计"转变的过程. 从CAD(计算机辅助设计) 到CAE(计算机辅助工程),CAM (计算机辅助制造),计算机就为 我们提供了巨大帮助.众所周 知,产品设计大致可分为两类: 一

一类是概念设 类是细节设计,

计.概念设计的作用主要是在产 品设计的初期阶段.把根据产品 功能的需求而萌发的原始构思 形成产品的主体框架及其主要 模块和组件,以完成整体布局和 外型初步设计;然后进行评估和 优化.确定整体设计方案最后, 矗亨证一t与囊?2?5年第4期 将设计思想落实到具体设计中, 实现细节设计.在概念设计期 间.所涉及的设计需求和条件 等,往往是不精确的,近似的或 未知的,这造成了概念设计过程

的复杂和困难.因此概念设计要 求设计者能综合运用跨学科的 知识,拥有丰富的实践经验和优 秀的创新能力.因而在新产品开 发设计过程中急需有成熟的创 新理论指导,有优秀的计算机辅 助创新软件可借助.CAD,CAE,

CAM均应用于详细设计阶段,那 么,有没有一种软件能够支持概 念设计呢7答案是肯定的. 计算机辅助创新CAl

(ComputerAidedInnovation)技术 是新产品开发设计中的一项关 键基础技术,在概念设计阶段对 研发加以支持,成功地把信息化 技术应用到了产品生命周期的 最前端.CAI是以近年来在欧美 国家迅速发展的发明问题解决 理论(TRIZ)为基础.再结合本体 论,现代设计方法学,计算机软 件技术.综合而成的计算机辅助 创新设计技术.下面就CAI技术 的基础一-TRIZ理论做简单介绍. 一

TRIZ的基本思想

TRIZ的基本思想是"在概念 143

设计阶段,将产品作为,个系统

加以考虑.对产品的创新问题着 手解决之前首先勾画出理想的 解决目标.进而设法消除创新设 计过程(详细设计)中的技术矛 盾".

另外,在发展历程中,TRlZ 总结出三条创新基本规律: ?创新的本质就是不断发现 和澄清产品内在的技术矛盾和 物理矛盾并着力消除它们.采用 妥协折中的方法不能从根本上 解决矛盾

?创新是有规律可循的.人 类在解决工程技术问题时所采 用的方法都是有规律的.并且这 些规律可以通过总结和学习加 以掌握和应用

?一个领域所采用的技术和 方法能够应用到其他领域相同 或类似的问题中.同一领域的不 同问题之间所采用的技术和方 法也能够相互借鉴.但由于思维 惯性以及人类自身能够掌握的 知识有限,一个人只专长自己所 熟悉领域的技术,因此有必要构 建以创新问题解决为目的的跨 学科知识库

二,TRIZ的主要内容

TRIZ主要包含有以下创新设

计问题解决工具:技术系统进化 法则.物一场分析法,发明问题 标准解法.发明问题解决算法 ARIZ.技术矛盾解决矩阵,4O个 创新原理等.这些工具为创新理 论软件化提供了基础.从而为 TRfz的系统化应用提供了条件. 三,CAI的应用

一

项优秀技术理论的大规

模普及和应用.软件化是关键. CAI的出现为TRIZ的大规模系统 化应用铺平了道路.在国外,福 44

特,波音,施乐和三星电子等公 司早就在产品研发的概念设计 阶段运用cAl软件来解决问题. 同时期的一项国外的相关调查 数据表明,运用CA『,在产品设 计和质量改进方案的形成速度 上可提高7O%至300%.在中国. 亿维讯集团作为世界CAI技术与 应用的领跑者.已经为国内多 所研究所,企业研发机构提供 了完整的计算机辅助创新设计 解决方案.为提升我国企业的 创新能力提供了强大动力.在 创新设计中.CAI的主要作用有: ?对问题情境进行系统分

析.发现问题本质,准确定义问 题及矛盾

?对创新性技术问题和技 术矛盾提供更合理的解决方案 ?提供基于语义处理技术 而构建的自然语言查询技术 ?提供基于世界数百万专 利分析结果而构建的创新方案 库

?提供基于TRIz理论而构 建的创新原理库和技术矛盾解 决矩阵

?提供跨学科(物理学化 学,几何学,电子学等)知识库 ?基于技术系统进化法则 预测未来发展趋势.开发新产 品

?有效保存创新成果以备 后续之用

四,CAI简单应用实例

在水翼船的使用中.曾经遇 到这样一个问题:当船的水翼在 水中移动时.大量气泡会在水 翼表面产生.形成气穴而造成 腐蚀.通常采用的办法是冷却 水翼,使其表面被冰覆盖,让冰 层成为气穴腐蚀的载体.但维 矗亨一It与囊?2O05年第4期 系冰层需要消耗大量能量.(图

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图1.带有冰层的水翼

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图2.带有保护水层的水翼

相I关I链l接

美国亿维讯集团最新的计算机 辅助创新解决方案,是目前计算机辅 助创新技术发展的典范.正逐步在工 程技术领域发挥巨大的效用.解决方 案的核心是两个软件平台,分别是计 算机辅助创新平台Pro/Lnnov&tor与创新

能力拓展平台cBT/NOVA.CBT/NOVA的 目的是帮助人们快速学习和掌握以 TRlZ为核心的先进创新理论和方法, 培养人的创新思维,全面拓展和激发 工程师的创新能力.Pro/Innov&tor则具 备了从创新问题的系统分析,到提供 创新性的解决方案,专利查询与分 析,以及解决方案评价等基本功能. 尤其它具有来自世界专利的大量解决

方案构成的知识库,为打破领域界

限,实现技术突破奠定了基础.

范文三：教学设计的理论基础

教学设计的理论基础

冯学斌 万 勇

(山东师范大学电教系?济南?250014)

教学设计,是运用教学技术分析教学问题,确定解决方法和途径,然后评价教学结果的系统计划过程。由于教学既是教师的教和学生的学组成的一种教学活动,又是一种特殊的信息传播活动,视听教育在课堂教学中占中有重要地位,是一个较复杂的系统。因此,学习理论、传播理论、视听理论、系统科学理论、认识论和教育哲学共同构成了教学设计的理论基础。

一、学习理论

学习理论是旨在阐明行为变化何以产生,并揭示学习依据的心理机制而形成的理论,它是从学习的实际和实验研究中概括总结出来的。传统的学习理论,基本上分为联结派、认知派两大派系,各大派系内,又分为若干小派,由于新的认知理论的兴起,各派开始由对垒转为相互吸引、补充,逐步走向统一。

联结派基本上是美国人的观点,认为学习是刺激与反应间的联结,注重学习者的外部现象与外在条件的探索,其代表理论有:桑代克的“试误说”、华生的“刺激反应说”、斯金纳的“操作条件说”等等。

认知派是德国格式塔派的观点,它强调知觉的整体性,认为学习是个体对情景的了解,是认知的结果。其代表理论有:柯勒的“顿司论”,托尔曼的“认知——目的论”、莱温的“场”理论等等。

由于以上学习理论多数是从实验室的动物学习活动中产生的,不能直接应用于人类的学习活动,因此,对教学设计更具有指导意义的是现代认知学习理论,其代表理论有: 1.加涅的学习的层次与条件:加涅将智慧技能的学习分为连锁——辨别——具体概念——定义概念——规则——高级规则六个层次,每个高一级的层次都以低一级的层次为基础。他将学习结果分为言语信息、智慧技能、认知策略、动作技能和态度五种类型,各种类型的学习条件是不同的;在他的学习结构模式中,明确地指出了认知策略同智慧技能的区别[1]??这些理论对教学设计具有深远的意义。

2.布鲁纳的认知发现说:这就是后来在教学中常用的“发现学习”或“指导发现学习”,是指由例证到概念和规律的教学法。但是,这一方法的外部条件是:教师必须列举若干体现概念或规律的例证,内部条件是学生已掌握相关的概念为基础,学生的心理过程要经过辨别、提出假设、检验假设和进行概括几个阶段。在物理课堂教学中,只有那些很简单或很直观的概念或规律可以采用这一方法,而且在课堂环境中,完全由学生独立发现的情况是罕见的,一般是在教师的指导下的发现学习。

由于它是由例证到结论,所以其学习模式称为上位学习[2]。由于学习者头脑中贮存了某种认知结构,它可以吸收新的信息,而新的信息吸收后,又使原来的认知结构发生某些改变。它强调接受学习,认为学校学生的学习主要是接受系统的知识,这种学习是有意义的主动学习。接受学习一般先呈现概念和规则,然后用实例说明。其内部条件是要求学生原有的认知结构比较清楚、稳定,而且与要学习的知识具有上位结构。所以,它称为下位学习,它又分派生的下位学习和相关的下位学习[3]。二者的区别在于前者的概念或规则完全可以由上位派生,而后者不是由前者派生的,学习新知识会改变原有概念的认知。当新知识与原有认知结构处于互不包含的并列关系时,就属于并列学习。

二、传播理论

教学中的大量事例表明:学生所接受的教学信息并不完全取决于教师所讲授的信息输出量,即教学信息在传输与转换中受到了众多因素的影响。但是,影响教学信息传播的因素有哪些,在教学设计中如何综合考虑各相关因素,以达到较优化的教学效果,是长期困惑教育研究者的问题。本世纪40年代兴起的传播学,通过对传播模式、传播者和受播者的研究、传播的信息、传播的符号、传播的媒介、传播的效果等的研究,使人们对大众传播有了较清晰的认识。同时也给教育研究者以启示,因为教学过程也是信息传播过程,是特殊的传播过程,它遵从传播学的规律。所以,教学设计体系理论的一个重要方面是以传播理论为基础发展起来的。

传播模式是对传播这种复杂现象和过程的理想的简化表示,传播学的模式很多,主要包括拉斯威尔的“五W”模式、贝罗模式、泽伯纳模式、香农—韦佛模式、宣韦伯模式等等。 下面以前两种模式为例,说明传播模式对教学设计的影响。

拉斯威尔的“五W”模式:它可以用一句话来表示,“Who says What in Which channel

to Whom with What effect”。(谁,说了什么,通过何种通道,对谁说,产生了什么效果)这一模式可用表1—1表示。

表1—1拉斯威尔的传播模式

传播的要素 研究的领域

谁(Who) 控制分析

说了什么(Says What) 内容分析

经过什么通道(In What Channel) 媒介分析

对谁(To Whom) 受众分析

产生什么效果(With What Effect) 效果分析

从“五W”公式中,明显看到教学过程至少涉及如下因素:谁——教师及其它教学信息源说了什么——教学内容通过什么渠道——教学媒体对谁说——教学对象产生什么效果——教学评价

这对教学是极有启发的,例如,如何控制教学过程,如何针对教学内容的特点和内容进行教学,利用什么媒体,教学对象的兴趣、特点和影响接受的因素是什么,学习后的效果如何等等,都是教学设计中应予以考虑的。但应注意的是,这一模式虽然完全符合教育传播过程,但不能照搬,因为它忽略了教学中动机和信息反馈两个重要因素。

贝罗的SMCR(Source Message Channel Receiver)模式(表1—2),以直观方式进一步揭示了传播过程的复杂性质。

这一模式对教学设计具有重要的指导意义。首先,同教师(信息源)的内容一致的是,学生(受播者)的传播技能态度、知识水平、社会及文化背景直接影响着教学效果。这就要求教师在进行教学设计时,充分考虑学生的知识水平、智慧技能、态度等因素。其次,从信息上看,教学内容如何处理才能既符合科学性,又适合学生的心理特点,选取什么内容,侧重什么知识才能达到教学目标,用什么方式来传递信息才能达到最佳效果等,都是教学中影响传播效果的因素。另外,不同的感官对信息的传输效果也不一样,如何利用多种媒体充分发挥学生的视听等感觉,也是教学设计的重要方面之一。

表1—2贝罗模型

信息源 讯息 通道 接受者

传播技能 内容 视 传播技能

态度 要素 听 态度

知识 处理 触 知识

社会系统 结构 嗅 社会系统

文化背景 编码 味 文化背景

传播理论在教学设计中有着极广泛的应用,信息度量、媒介理论、传播符号的研究等内容已有机地和教学设计结合起来。这里值得一提的是,教学进程同大众传播之间是有差异的,教学过程是一种教育传播,它具有信息内容明确的目的性,受播者是特定的,受播者要有自觉性和积极性,传播媒体具有多样性等特点。

三、视听理论

视听理论产生于40年代,比较成熟的是戴尔的“经验之塔”理论,他将学习分为活动的(直接经验的)学习模式、图像的(模糊经验的)学习模式、符号的(高度抽象经验的)学习模式三种类型,并按由具体到抽象排成一个塔状[3],形成了从实际活动到观察、再到抽象的完整过程。

戴尔的“经验之塔”理论,对教学是很有启发的。首先,教学应从具体经验入手,随着学生知识和年龄的增长,逐步走向抽象,抽象的概念,应以具体经验为基础。其次,塔中的视听教具,它比语言更具体和易于理解,而且它能冲破时空的限制,弥补学生的经验不足,所以教学中应大力提倡利用各种媒体进行教学。

四、系统科学理论

控制论、信息论、系统论统称为系统科学。近几年来,三论的许多原理被广泛地运用在教育系统分析、课堂教学的信息加工、反馈与控制等方面。这些研究使人们对复杂的教学过程的信息传递、反馈与控制等问题有了新的认识。在教学设计中,常用的三论理论基础有三对相关概念和三个原理:

(1)三对相关概念是:系统与要素、结构与功能、过程与状态。系统即要研究的对象,它是由许多要素构成的,系统内部各要素的组织形式就是结构,而系统在一定环境条件下所能发挥的作用即功能。系统状态的变化称为过程,而对系统特征的量度即表征状态。这就要求在教学设计过程中,以研究对象为系统,弄清它由哪些因素构成,它们之间存在何种层次关系,如何相互作用,随着外界条件的变化,如何度量这些变化。

(2)三个原理:反馈原理、有序原理、整体原理

反馈原理:任何一个系统只有通过信息反馈,才能实现控制,没有反馈,要实现系统控制是不可能的。在教学过程中,要实现教学目标,也只有通过提问、作业、测试等方式反馈信息,才能发现教学中存在的问题,调整教学态度,改进教学方法,因材施教,提高教学质量。 有序原理:任何系统只有开放,与外界有信息交换,才能有序。任何的独立系统,都会自发地达到最大的无序状态,开放系统由低级结构转为高级结构,即为有序。教学设计作为教育的一个子系统,也应采用开放式的研究,不断学习其它相关学科的新观点、新方法和新技术,以达到不断地自我发展、自我完善的目的。

整体原理:任何系统都是有结构的,系统的结构功能不等于各孤立部分的功能之和,系统各部分互相联系,可以形成新的结构,从而产生功能,教学进程中,我们不仅要传授知识,还应培养

学生科学的态度,从而从整体上提高学生的素质。在讲授知识时,首先要从总体上把握知识结构,然后具体分析各部分的关系,从总体上认识各个部分,再由各个部分认识总体。

五、认识论、教育哲学

教学过程是一种特殊的认识过程,必须接受辩证唯物主义认识论的指导。在教学设计中,教学活动必须符合认识规律,处理好传统与现代、教与学、直观与抽象、直觉与逻辑、知识与方法、理论与实践、重点与全面、集体与个别的各种关系,将教师的主导作用与学生的主体作用很好地结合起来。

哲学无疑对教育设计具有指导意义,但对教学设计更直接作用的是教育哲学,自本世纪初到现在,五种不同的教育哲学对世界各国的教育起着不同的影响,这就是:传统的文科教育、进步教育、学科结构运动、新行为主义、人文主义心理学[4]。对教学设计有重要影响的还有美育理论,在教学中,不仅要将学科知识的科学美渗透出来,还应提倡教学美、艺术美,从而使学生在振奋、愉快的环境中接受教育。

参考文献

[1]邵瑞珍《学与教的心理学》,华东师范大学出版社,1990P101—P103。 [2]李镜流《教育心理学辩论》,光明日报出版社,1987P64—P73。

[3]尹俊华《教育技术导论》,北京师范大学出版社,1992P18—P20。

[4]美罗伯特?梅逊《西方当代教育理论》,文化教育出版社,1984.03

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范文四：教学设计的理论基础

教学设计的理论基础

教学设计的理论基础

从学科性质上来看，教学设计基本上属于应用类学科。与教学设计相比，教育学和教学论是发展历史比较悠久的学科，它们着重研究教育、教学方面的客观规律。近几十年的发展，这些学科的理论研究已经渐渐由单纯的哲学思辩转变到以学习心理学为主要理论基础来研究教育教学的客观机理了。教育学和教学论虽然以心理学为基础，但并不将学习的心理机制作为其研究对象。而学习理论的任务是探索人类学习的内部机制，着重研究学生学习的内部心理因素。这两方面的基本理论不同程度地为解决教育、教学问题，为制定和选择教学方案提供了关于教学机理和学习机制的科学依据。所以说，教学设计的理论基础不可避免地要包括教与学的理论。

由于学习理论和教学理论的发展不是同步的，因此，旨在应用现有理论和方法解决教学问题的教学设计就必须同时关注这两方面理论的最新发展，将最新的理论成果应用于解决教育教学问题。

与教学设计形成对比的是，教与学理论关心的是“是什么”的问题，即教学规律是什么、学习机制是什么等等。而教学设计则关心的是“怎么做”的问题。理论按性质可分为规定性理论和描述性理论两大类。描述性理论提示事物发展的客观规律，而规定性理论一般是以描述性理论揭示的客观规律为依据，关注达到某种理想的结果所采用的最优方法。教与学理论中更多的是描述性理论，而教学设计中更多的是规定性理论，它规定了为达到某种教学目标，在一定的教学条件下如何去选择和确定最好的教学策略。

(1)学习理论对教学设计的指导

由于研究者的哲学观点和研究方法不同，当代学习理论分化为两大学派:行为主义学派和认知学派。行为主义者认为人类的心理行为是内隐的，不可直接观察和测量。可直接观察和测量的是个体的外显行为。他们主张用客观的方法来研究个体的客观行为，并提出“心理即是行为”的观点。他们认为，如果给个体一个刺激，个体能提供预期的反应，那么学习就发生了。这就是著

名刺激,反应(S,R)联结公式。行为主义特别强调外部刺激的设计，主张在教学中采用小步子呈现教学信息，如果学生出现正确的反应时应及时予以强化。虽然行为主义将从动物的机械学习实验中所得出的结论不加任何约束条件地应用于教学的做法后来受到了许多严厉的批评，但行为主义学习理论中重视控制学习环境、重视客观行为与强化的思想、尊重学生自定步调的个别化学习的策略至今仍具指导意义。特别是在行为矫正(即态度的学习)方面，行为主义的贡献是其它学习理论所不能比的。

随着脑科学的发展，人们对心理认知的研究逐渐增多，认知学派占据了主导地位。认知学派否定了行为主义所倡导的学习是机械的、被动的S-R联结的观点，主张研究个体的内部心理活动。认知学派认为学习是个体积极的信息加工过程，教学应该按照信息的心理加工顺序准备教学活动。认知学派还可以根据研究者所关心的问题和研究方法的不同划分为信息加工学派和建构主义学派两个主要分支。信息加工学派主要关心的问题是个体的心理加工过程，其主要贡献是信息加工的心理模型。感觉、注意、短时记忆、长时记忆等概念都是这一学派提出的理论范畴。但信息加工学派并没有回答个体加工的结果与原信息是否一致这个问题，默认的是客观主义的观点。即人所学到的知识是客观的。而建构主义心理学家关心并不是心理加工的细节，而更多关心的是影响信息加工的心理因素。图式的概念便是这一分支的理论贡献。建构主义所持的知识观是主观主义的，即人所学到的知识都是主观的，是人对客观世界的主观认识。就这一点而言，建构主义的知识观符合马克思主义哲学。需要说明的是，信息加工学派与建构主义形成了优势互补，而不是相互排斥。信息加工学派关心的是加工过程，而不关心加工结果，而建构主义关心的是加工结果，认为图式不但会影响信息加工的结果(获得对信息的主观理解)，而且会影响加工过程。

总体来说，认知学派对教学设计的主要启示包括:

, 学习过程是一个学习者主动接受刺激、积极参与意义建构和积极思维的过程。

, 学习受学习者原有知识结构的影响，新的信息只有被原有知识结构

所容纳(通过同化与顺应过程)才能被学习者所学习。

, 要重视学科结构与学习者认知结构的关心，以保证发生有效的学习。

, 教学活动的组织要符合学习者信息加工模型。

因此，教学设计过程要特别重视学习者分析、学习内容的分析、确保学科结构与学习者的认知结构协调性、按照信息加工模型来组织教学活动。

(2)教学理论对教学设计的指导

教学与学习联系紧密但却是完全不同的两个研究对象。学习理论虽然为教学设计提供了许多有益的启示，但它本身并不研究教学。揭示教学的本质和规律是教学理论的任务。要进行教学设计，不但要有正确的学习观，还要对教学规律有清楚的认识。教学设计离不同教学理论的指导，同时教学设计这门学科的产生也是教学理论发展的需要，教学设计理论的发展反过来也会为教学理论的发展提供科学依据。从这一点来看，教学设计研究者应特别重视教学系统的实效研究。

(3)传播理论对教学设计的指导

传播理论的研究内容范围很广，它探讨的是自然界一切信息传播活动的共同规律。传播理论虽然不单纯研究教学现象，但我们可以把教学过程看成是信息的双向传播过程，包括信息从教师或媒体传播到学生的过程和信息从学生传播到教师的过程，也即是师生人际交流的过程(当然教学过程不只存在师生交流这一种交流活动)。这样我们就可以利用传播理论来解释教学现象，找出某些教学规律。

传播理论对教学设计的一大贡献是它的信息传播模式(见图1)。我们知道，师生之间的有效交流是教学成功的必要条件之一。从下面这个信息传播模式图我们可以看出，在师生交流过程中，信息的传播会受到这样那样的干扰。比如说，在课堂教学过程中，如果教师口齿不清或存在噪声，就会使学生很难准确接受教师所讲述的内容。这种干扰存在于信道;如果教师的语言组织不当或媒体设计不当，那么有可能会造成词不答意，传播了不准确甚至有错误的信息。这种干扰存在于编码过程。如果学生的阅读能力不够强，那么他将很难从语言材料中获取有效信息。这种干扰存在于译码过程。从传播的角度来看，教学设计者要能够预见到可能的干扰并利用有效手段消除传播过程中的干扰。

图1 信息传播模式

范文五：教学设计的理论基础

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教学设计的理论基础

教学设计概念、定义及理论基础一、教学设计的概念和定义1.教学设计的定义“教学设计是以获得优化的教学效果为目的,以学习理论、教学理论和传播理论为理论基础,运用系统方法分析教学问题、确定教学目标、建立解决教学问题的策略方案、试行解决方案、评价试行结果和修改方案的过程”“所谓教学设计,就是为了达到一定的教学目的,对教什么(课程、内容等)和怎么教(组织、方法、传媒的使用等)进行设计”归纳以上的观点,对教学设计的一般定义描述为,以学习论、教学论、教育传播学、信息技术等作为指导思想的理论依据,采用系统方法,分析学习需要、确定学习目标和任务体系,整合教学策略和制定解决方案,开展评价活动和试行解决方案、并在评价基础上改进工作和方案的有序过程教学设计的目的是实现教与学的最优化2.教学设计的特点1.系统教学设计以系统理论与方法作为其方法论基础系统教学设计的最根本特征是追求教学系统的整体优化系统理论把事物看成是由相互关联的部分所组成的具有特定功能的整体它要求人们着眼于整体,从整体与部分、整体与环境之间的相互联系、相互制约中选择解决问题的优化方案例如相对于一堂课来说,不仅要考虑这堂课中的各个要素,把它本身作为整体来看待,同时,还要考虑这堂课与本单元教学甚至本课程教学的关系所以,教学系统作为一种“人为系统”,其

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本身是分层次的,而且由于参照点不同,系统的构成也是灵活多变的当我们把课堂教学作为一个系统来对待时,系统教学设计主要是从“输入(建立目标)—过程(导向目标)—输出(评价目标)”这一视角来看待其整体优化问题的2.系统教学设计更加完整合理地看待学习与教学之间的关系系统教学设计致力于设计、开发、利用及评价恰当的学习环境、学习资源和学习经验,因而,“为学习设计教学”这一当代杰出教学设计理论家罗伯特?M?加涅提出的名言,正是人们长期以来对学与教关系加深认识的总结系统教学设计把“学习”看成是学习者认知结构或业绩行为发生的持久变化,这一变化既体现为过程又反映在结果上“学习过程”遵循着一系列复杂的身心内部加工,诸如产生警觉、知觉选择、复诵强化、编码组织、提取回忆、执行监控、建立期望等,“学习结果”则是身心状态的积极转变,例如认知完善、情感陶冶、态度转变、动作精致、交往和谐等,两者共同构成了学习的内部条件教学不仅仅体现为教师教与学生学的共同活动(劳动)性质,更重要的是,教学是人们精心创设的环境,通过外部条件的作用方式,激发、支持和推动学习内部过程的有效发生和学习结果的达成因此,学习的内部条件(学习过程与学习结果)与学习的外部条件(教学)共同决定了学习者的发展潜力然而,教学本身却是围绕着学习展开的,教是为学服务的为学习设计教学即意味着不能仅仅考虑教师教得方便、教得精彩、教得舒畅,

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而是把学习与学习者作为焦点,以教导学、以教促学3.系统教学设计重视教学活动的循序操作系统教学设计中的“系统”一词,既有着眼整体、统揽全局的意思,也包含有条不紊、合理有序的内容所谓重视教学活动的循序操作,就是要突出教学在促进学习过程中的程序化与计划性也就是说,教师在备课、上课、评(价)课、说课等一系列教学工作中都应有相对明确的操作程序和基本要求这些程序和要求有些是同教师以往的经验积累相吻合的,或者他们在实践摸索中已经知晓,有些则是集学习理论、教学理论与技术、传播理论等多学科数十年研究得出的尝试性结论,它们往往需要广大教师,特别是那些有经验的教师敞开心胸去认真倾听和择善而从人们不能把循序操作看成是对“教无定法”的否定,当然也不是让人死守教条、刻板行事,而是强调教学外部条件应环环相扣、层层落实4.系统教学设计致力于提高教师的教学素养系统教学设计虽然以学习者为焦点但丝毫不意味着教师学素养高低与学习结果无关恰恰相反,与以往的做法相比较,系统教学设计把教学成功的基础建立在教师教学工作的规范化、合理化、有序化和技术化之上通过系统教学设计的实践,能够指导帮助教师目标更明确(知道要做什么)、程序更清晰(知道应怎样去做)、针对性更强(知道为什么要这样做)和灵活性更大(知道在什么样的具体情况下该做什么和怎样去做)从这个意义上说,系统教学设计对于一所学校、一个地

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区普遍提高教师的教学素养是一条现实合理的途径,也是较为理想富有实效的“名师工程”,由此推出一大批合乎规范、质量稳定的教学新人,缩短从“新手”到“专家”的转换时间,减少失误,少付代价在这个基础上,每一位教师都可能随着经验积累与个人风格的形成,逐渐达到教学上炉火纯青、出神入化的艺术境界因而,系统教学设计在提高教师教学素养上具有“雪中送炭”和“锦上添花”双重效能5.系统教学设计强调从学习者的需要出发确立教学目标并加以具体化教学目标是指某一教学活动结束后学生应达到的预期状态根据系统教学设计的逻辑,教学始于问题,问题则表明现状(教学开始前)与预期状态(教学结束后)之间存在的差距,有差距也就是有学习与教学的需要因此,教学目标的确定除了要把教学大纲作为依据,认真钻研教科书和教学参考资料之外,更重要的是应对学习者的学习需要进行评估和分析需要评估是寻找教学起始点与教学终结点之间的差距大小,需要分析则是对已确定的多项需要加以筛选班别,列出一种或几种需要作为优先考虑满足的需要从需要出发确立目标意味着对学习者进入某一教学活动时的起点行为进行细致分析当学习处于一个连续环节时,学生的起点行为实际上就体现为对新任务掌握起重要影响的先决知能、情感条件无论是从认知学派或是主张建构主义的情境学派观点来看,起点行为与教学目标之间的彼此依存关系都是至关重要的,因为起点行为是做出

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需要评估的基本依据之一如果人们仅仅以本(教科书)为本、以纲(教学大纲)为纲开展备课和上课,忽略从学习者的需要特别是起点行为出发来确定教学目标那就势必会造成教学效果差强人意,因为教学大纲、教科书和教学参考资料实际上都不能完全确定学习者具体、准确的学习需要根据学习者的需要确定目标之后,还要考虑将教学目标具体化实际上,这往往是指把教学目的、意图、范围、领域转化为具体的行为目标或业绩目标也就是说,应当按照期望学习者身上出现的可观察、可操作、可测量结果的方式对教学目标做出具体说明这种说明常常包含了行为(做什么?)、条件(在什么具体情况下?)和标准(达到什么样的要求?)三种成分的句子陈述从系统教学设计的观点看,只有这些具体目标得到事先确认之后并让学习者在教学开始前心中有数,才能凭借教学条件引发与强化预期的行为,才能够保证教师在教学中严格贯彻教学意图,随时对教学活动进行调控教学目标大而无当、笼统宽泛可以说是以往教学中一直存在的重要缺陷,貌似完美完整的教学目标实际上不能保证教学措施得以有效落实、教学结果得以精确检测6.系统教学设计要求教师对教学任务进行周密分析教学任务分析要求把教学活动结束时学生应达到的预期结果,即终点目标分解为若干个过渡目标或从属技能、过渡目标本身之间的关系又怎样、过渡目标又以哪些先决条件习得作为支撑换句话说,教学任务分析是要查明新

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学习本身以什么样的逻辑顺序体现层级关系或组成关系,并以哪些原有的知识技能作为先决条件显然,教学任务分析是以教学目标为依据,“由上而下”地逐级排序,由此对学习过程的开展进行“层级分析”、“程序分析”或“归类分析”,从而确定“可能的教学起点”将来的实际教学过程遵循着任务分析中确定的路径“由下而上”地逐级达标两者之间的互逆关系表明教学任务分析通过理清目标序列和层级,为教学过程的设计与实施提供了依据如果说教学目标是确定“教什么”,那么,任务分析则是把握“先教什么,后教什么”并指明应“怎样去教”由此可见,任务分析是教学过程的“路线图”,绘好这张图有赖于教师做好以下几项工作:?首先确定具体清晰的终点目标?为了达成终点目标,学生必须先掌握哪一个过渡目标??为了掌握这一个过渡目标,必须先知道什么或先会做什么,逐级推演,一直到找出全部过渡目标和先决条件为止?按照终点目标—过渡目标—先决条件的层级进行排序?考虑用什么样的方法途径才能最有效地达成每一项学习任务?根据学生的起点行为确定“可能的教学起始点”从以上操作中可以看到,教学任务分析比以往单纯确定教学重点和难点的做法更为周到、详尽和科学7.系统教学设计在学习归类的基础上,提出了“分类教学”原则从“为学习设计教学”这一基本观念出发,系统教学设计确定了“不同的学习需要有不同的教学条件”新思路,亦即“分类教学”的原则所谓“不同的学习”,主要是

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指教师根据教学目标和任务分析对学习的类型做出归类这种学习类型显然不只局限于辨别学科内容或教材内容(诸如语文中的阅读理解或数学中的“二项式定理”等等),而是在此基础上做出心理学和教育学的抽象当代认知心理学家和教学设计理论家越来越倾向于将学习任务的类型划分为,?言语信息(陈述性知识)?智力技能(程序性知识)?认知策略(策略性或情境性知识)?动作技能?情感态度?社会交往等诸种领域如果在备课中一旦能够确定以教材内容或学科内容为载体学习任务属于哪一种或几种类型,那么,教师就可以据此设计教学过程,有针对性地创设教学环境促使学习有效地发生没有进行合理的学习归类,就会导致教学无的放矢或失之笼统强调“学习归类”,既可以改变以往学科间互相隔阂、联系薄弱的缺陷,又可以为不同类型学习结果之间的转化、迁移、渗透提供保障8.系统教学设计要求教学目标与检测项目的对应匹配如何保证全部教学行为都能够不脱离教学目标呢?系统教学设计认为行为目标与教学结果检测项目之间必须有一一对应关系,也就是说,一个行为目标至少应有一项检测项目加以落实,必要时常常用几项检测项目(不同类型、不同形式)检查一个行为目标再加上讲解实例、课内尝试练习和回家练习作业的心选择,系统教学设计为教学目标的达成建立了可靠的监控调节机制从这个意义上说,系统教学设计倡导者所津津乐道的一句格言“为检测而教”,就丝毫不带

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有“应试教学”之嫌,反倒证明这是在教学中运用全面质量管理或全面质量控制思想的生动体现传统教学(设计)在质量监控方面显得软弱无力,往往只是到了检测实施之前再来考虑检测项目,或者是因为没有明确具体的行为目标,检测项目选择的主观随意性很大9.系统教学设计以达标度作为评估教学效果的主要依据传统教学在评估教学效果时往往有两个特点,一是从教师的教出发来考虑效果,例如“教师是否讲透讲完了教材”、“教师是否使用了电化辅助手段”、“教师采用的教学方法是否吸引人或带有新颖性(如发现法)”等等,二是过分强调常模参照比较,热衷于按照百分制、评等制进行横向排队系统教学设计则以达标度作为评估教师教学与学生学习的落脚点由于行为目标事先得到了确认,检测项目又与之对应,因而根据检测结果得到的达标程度(例如将不同测验项目归并为相应的教学目标,据此可以设计表式统计学生个体及群体达标度,用适当的代码对学生出现的测试错误进行归类)能够清楚地反映教学措施的效果究竟如何这种以“产品”(结果)为导向的评价观,再加上贯彻因人而异的分层达标思想,能够真正激发学习者的积极性,使原有的“少数人掌握大部分目标”变为“绝大部分人都能掌握大部分目标”,使得教学评价真正担负起了解进步状况,检查达标程度、激励付出努力、监控教学实施、调整教学安排等多重功能10.系统教学设计强调必须精心安排教学过程教学过程体现为按照时间

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流程和空间条件制约的教学环节实际展开的程序在教学目标的指引下,根据学生的起点行为和学习任务归类,考虑对教学任务所作的周密分析,教师可以对课时分配、教学内容处理,策略、方法、媒体及教学组织形式的选择做出优化决策当代教学设计理论都一致强调教学过程要依据学习过程的性质与特点,教的步骤要支持推动学习过程的展开与预期学习结果的达成具体来说系统教学设计所倡导的精心安排教学过程大体包括了,教学设计的理论基础包括哪些内容教学设计的理论基础包括,1、一般系统理论系统论提供用相同原理构建不同学科概念体系的方法,其意义在于首先它为制定计划和解决问题提供了系统工具,其次是一般教学系统理论为教学设计提供了一种系统方法2、传播理论运用传播理论分析教学活动,可以比较直观地看到教学信息传播过程的复杂性第一,从教学信息的传播者和教学信息的接受者来看,至少有四个方面的因素会影响教学信息传播的效果一是信息传播的技能,二是态度和情意,三是知识和认知水平,四是社会以及文化背景第二,从讯息本身来看也有很多因素会影响到传播的效果第三,从信息传播的渠道来看,不同的传播媒体也会产生不同的传播效果在教学设计中,要尽可能地运用多种渠道和方式展示知识,有效地调动学生运用多种器官接受信息,以取得更加满意的教学效果3、学习理论教学设计就是通过选择适当的技术、工具、方法来帮助学习者

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获得知识和能力的挂牌变化,教学设计者所关心的是如何发展学习者未来的能力与与倾向有两在学习理论体系对教学设计的过程和决策产生了很深远的影响,它们就是行为主义学习理论和认知学习理论概括地说,行为主义学习理论把学习看作刺激与反映之间联结的建立或习惯的形成,而认知学派学习理论则认为学习是一种组织作用,是学习者对情境的认知、顿悟和理解,是学习者知觉的再构造或认知结构的变化二者虽然对学习产生的情境的理解有所不同,但它们都为教学设计的实践提供了相应的理论基础4、教学理论教学理论是教学设计者最直接的理论来源教学理论以教学的普遍规律为其主要的研究对象,其研究范围包括了教学任务、教学内容、教学过程、教学原则、教学方法、教学评价等,这都为教学设计提供最基础、最核心的理论源泉教学设计的理论基础包括哪些内容系统理论是作为一种科学的方法论对教学设计产生举足轻重的影响任何系统都包括五个要素,人、物、过程、外部限制因素和可用资源,这五个要素间有三种联系形式,?过程的时间顺序,?各因素间数据或信息流程,?从一个系统中输入或输出的原材料(人或物)传播理论信息传播是由信息源、信息内容、信息渠道与信息接受者为主要成分的系统进行信息传播,必须对信息进行编码,考虑信息的结构与顺序是否符合信息接受者的思维与心理顺序信息不能“超载”,过于密集的信息直接影响传递效果,增加

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负担而且不同信息的注意获得特性不同有些材料宜于以视觉方式呈现,有些则宜于用听觉方式呈现还可以运用多种暗示技巧来增强这种注意获得特性,更重要的是考虑信息接受者的特性(年龄、性别、偏好等),激发其内在学习动机等学习理论行为主义理论与教学设计概括地说,行为主义观点在教学设计中最基本应用是把可观察行为作为教学基础,提出用可观察行为动词界定各类教学目标(包括价值观与态度教学)并依此进行教学传递与评价认知理论与教学设计认知理论探讨学习者内部的认知活动,其中主要是信息加工学习理论和认知建构学习理论信息加工学习理论把人类的学习过程看成是由一系列信息加工的转换过程,例如,加涅的信息加工的学习与记忆的8个阶段的学习模型认知建构学习理论是在皮亚杰和维果茨基的学说基础上发展起来的,认知建构学习理论对教学设计指导意义是,建构过程要引导学生发现原有知识结构与新知识之间的不协调性,然后主动去改变它学习的认知建构发生在具体的情景中,在具体的情景中,能够使学生感受到知识的意义人本主义学习理论与教学设计人本主义学习理论对教学设计的意义大都是在观念上,如何发挥人的潜能问题等教学理论的概念模式教学理论的概念模式是教学设计的基础理论,教学的概念模式分为三类,时间中心模式、学习者中心模式与任务中心模式时间中心模式的代表性是卡罗尔模式,用理解教学的能力、能力倾向、教

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学的质量决定所需时间,用毅力与学习机会决定学生实用时间,与学习程度一起组成一个公式,任务中心模式关注于如何促进学习的过程,例如,布鲁纳模式与加涅模式布鲁纳认为知识的获得与储存取决于知识的结构方式,提倡编制学科中心的结构化教材,通过学生自我的探究来把握、理解学科结构加涅模式源于他对认知学习的信息加工观点他把学习结果(学习领域)分为动作技能、言语信息、智力技能、认知策略与态度五类,形成系统的教学任务分析观和九个事件的教学过程等学习者中心模式把有效教学建立在对学习者个体差异的分析上它的目的不在于要求每个学生接受所有学科规定的内容,而在于强调每个学习者都能得到个体的充分自由发展依据一般都是采用皮亚杰对儿童认知发展的研究理论

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