专 业 ：教育技术学 方 向 ：学习技术与应用 导 师 ：张际平 教授 博士生 ：马宪春 华东师范大学 博士学位论文 答辩 学习技术系统设计 专 业 ：教育技术学 方 向 ：学习技术与应用 导 师 ：张际平 教授 博士生 ：马宪春 2004 - 05 - 29

L 要点陈述 T 　选题目的、缘由 　研究内容概要 　创新点 　不足及后续研究 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

研究、设计学习技术系统，使学习过程最优化。 L 选题目的 T 研究、设计学习技术系统，使学习过程最优化。 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

选题缘由 其实，这是很不正常的现象，因为，没有强有力的学习理论支撑，怎么会有先进、可靠的教学理论呢？ L 选题缘由 T 学习（科）学、学习论 教育学、教学论 其实，这是很不正常的现象，因为，没有强有力的学习理论支撑，怎么会有先进、可靠的教学理论呢？ 起步较晚且研究不够，虽然近些年来发展迅速，但较之教学论还略显稚嫩 研究起步较早、 比较成熟 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

选题缘由 研究还很薄弱， 研究起步较早、 尤其是系统地对学习技术进行全面研究就更加缺乏 比较成熟 学习（科）学、学习论 教育学、教学论 L 选题缘由 T 学习（科）学、学习论 教育学、教学论 学习技术（学） 教育技术（学） 研究还很薄弱， 尤其是系统地对学习技术进行全面研究就更加缺乏 研究起步较早、 比较成熟 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

L 选题缘由 T 学习（科）学、学习论 教育学、教学论 学习技术（学） 教育技术（学） 科学 技术 学习科学 学习技术 学习科学是学习技术的最直接基础。鉴于学习科学的发展尚不成熟，因此，心理学，尤其是神经心理学必然担此重任。 山西大学王秀芳研究员在研究学习科学时指出，“历史再一次告诉我们，学习科学基础理论的建设必须依托于学习技术的发展。目前，知识的急骤增加，与人们学习技术的落后已形成了尖锐的矛盾”。 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

综上，由于学习理论和学习实践的需要，对学习技术系统的研究已是当务之急。 L 选题缘由 T 综上，由于学习理论和学习实践的需要，对学习技术系统的研究已是当务之急。 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

1. 学习技术系统结构设计 2. 学习过程模式设计 3. 应用 研究内容概要 L T 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

学习技术系统结构设计 学习技术 学习者利用相应的学习工具作用于学习对象之上实现特定学习目标的能力。 三 要 素：人、工具、对象 L T 技术 是人们利用相应的工具作用于对象之上实现特定目标的能力。 学习技术 学习者利用相应的学习工具作用于学习对象之上实现特定学习目标的能力。 三 要 素：人、工具、对象 相关因素：环境 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

学习技术系统结构 L T 学习环境 学习对象 学习环境 学习对象 学习对象 学习环境 学习对象 学习环境 学 习 者 工 具 工 具 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

学习技术系统结构 L T 学习环境 学习对象 书 本 学习环境 教 师 实 验 学习对象 学习对象 学习环境 课 件 学习对象 学习环境 书 本 学习环境 眼 教 师 实 验 学习对象 学习对象 学 习 者 耳 工 具 手 工 具 认知工具 学习环境 课 件 学习对象 学习环境 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

学习技术系统的输入输出 学习技术系统的功能 学习者增值 社会增值 学 习 技 术 系 统 L T 输入 L1 输出 L3 工具 资源 环境 技 术 系 统 L1 输出 L3 工具 资源 L 代表学习者 环境 学习者增值 学习技术系统的功能 社会增值 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

学习过程模式 含义 典型学习模式及分析 学习的生理、心理基础 学习过程的元控制模式 L T 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

含义 模式 理论上(模式的来源)： 它是对事物发展变化过程的必然环节构成的相对固定的结构的抽象概括的结果。 实践上(模式的去处)： L 含义 T 模式 理论上(模式的来源)： 它是对事物发展变化过程的必然环节构成的相对固定的结构的抽象概括的结果。 实践上(模式的去处)： 它是指导人们可以照着去做的模型。 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

L 含义 T 学习过程模式 就是用模型的方法表示对学习 过程的基本环节的认识成果。 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

L 典型学习模式及分析 T 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

阿特金森-希夫林模式 L T R.C. Atkinson & R.M. Shiffring 感觉登记 从感觉登记中丧失 短时存贮库 听觉 言语的 从短时存贮库中丧失 长时存贮库 听觉 言语的 …… 视觉的 等等 时间性的 信息在长时存贮库中强 度衰减、受干扰和丧失 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

阿特金森-希夫林模式（修改） L T R.C. Atkinson & R.M. Shiffring 反应输出 反 应 发 生 器 感觉 登记 复述缓冲器 刺激输入 短时储存 不易衰退的 自标地址的 记忆库 易迅速衰退的 记忆库 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

加涅的信息加工学习过程模型 L T 执行监控 预 期 环 境 效应器 反 应 生成器 接受器 感 觉 登记器 短 时 记 忆 长 时 记 忆 预 期 环 境 效应器 反 应 生成器 接受器 感 觉 登记器 短 时 记 忆 长 时 记 忆 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

梅耶的学习过程模式(Mayer,R.E.) L T 信息 （刺激） 短时记忆 工作记忆（C） 行为 （反应） （A） （D） （E） 长时记忆 （B） A: 注意 B: 原有意识 C: 新知识的内部联系 D: 新旧知识之间的联系 E: 新知识进入长时记忆 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

PASS模型 这些功能单元都依赖于个体的知识基础 (J.P.Das 等) Planning Arousal-Attention Simultaneous Successive 第一功能单元 第三功能单元 唤醒/注意 计 划 这些功能单元都依赖于个体的知识基础 概念上的 概念上的 知 识 基 础 知觉的 知觉的 知 识 基 础 记 忆 记 忆 脑 干 额 叶 功 第 能 二 单元 枕 叶， 顶 叶， 颞叶 记忆 概念上的 知觉的 同 时 和 继 时

学习过程模式存在的问题 长时记忆的输出问题→ L T 长 时 记 忆 反 应 生成器 反 应 生成器 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

学习过程模式存在的问题 长时记忆的输出问题→ 记忆的快速通道问题→ L T 长 时 记 忆 反 应 生成器 感 觉 长 时 登记器 记 忆 反 应 生成器 感 觉 登记器 长 时 记 忆 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

学习过程模式存在的问题 长时记忆的输出问题→ 记忆的快速通道问题→ 记忆阶段划分的问题→ 从艾宾浩斯的长时记忆研究， L 学习过程模式存在的问题 T 长时记忆的输出问题→ 记忆的快速通道问题→ 记忆阶段划分的问题→ 从艾宾浩斯的长时记忆研究， 到詹姆士的二级记忆模型， 再到沃-诺曼二级到三级的转化， 又到阿特金森-希夫林三级存贮模型的提出与修改， 易瑞克松和克印赤(Ericsson & Kintsch) “长时工作记忆” (long-term working memory)的划分 至此，似乎形成了记忆的四级模型。 感 觉 登记器 长 时 记 忆 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

学习过程模式存在的问题 长时记忆的输出问题→ 记忆的快速通道问题→ 记忆阶段划分的问题→ 记忆的加工、学习控制问题 生理、心理机制问题 L 学习过程模式存在的问题 T 长时记忆的输出问题→ 记忆的快速通道问题→ 记忆阶段划分的问题→ 记忆的加工、学习控制问题 生理、心理机制问题 其它过程问题 从艾宾浩斯的长时记忆研究， 到詹姆士的二级记忆模型， 再到沃-诺曼二级到三级的转化， 又到阿特金森-希夫林三级存贮模型的提出与修改， 易瑞克松和克印赤(Ericsson & Kintsch) “长时工作记忆” (long-term working memory)的划分 至此，似乎形成了记忆的四级模型。 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

学习过程的生理基础 parietal lobe frontal lobe 顶叶 额叶 枕叶 颞叶 temporal lobe L T Occipital Lobe 枕叶 颞叶 temporal lobe 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

L T 扣带回 穹窿 乳头体 杏仁核 海马 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

神经元结构 L T 感觉神经 细胞体 细胞体 联合神经 轴突 传导方向 树突 细胞体 轴突 运动神经 树突 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

L 神经系统输入输出简图 T 感受器得到的信息经由PNS传导至CNS，经过计算整合后，再由CNS发出指令通过PNS至效应器，使人体产生相应的运动。 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

反射

L 视觉信息在人脑内的传输过程 T 眼 第一 视区皮质 视神经 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

听觉信息在人脑内的传输过程 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

嗅觉信息在人脑内的传输过程 L T olfactory bulb 嗅球 Olfactory cortex 嗅觉皮质 olfactory receptor 嗅觉感受器

L 各种感觉信息的传播路径 T 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

L 多级信息传递流程图 T 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

学习过程的生理模式 元 控制中 心 神经递质 控制信号 感 受 系 统 感 觉 神 经 系 统 颞 叶 新 皮 质 肌 肉 组 织 运 动

学习过程元控制模式 运 算 系 统 元 控制系 统 数据流 控制流 感 觉 器 官 感 觉 登 记 系 统 短 时 记 忆 系 统 长 时 反 应 系 统 反 应 生 成 系 统

应用 运 算 系 统 元 控制系 统 感 觉 器 官 感 觉 登 记 系 统 短 时 记 忆 系 统 长 时 记 忆 系 统 反 应 系 统 生 成 系 统

应用 解释学习现象 设计具体学习技术系统

解释学习现象 长时记忆的输出问题 学习过程元控制模式显示，LTM系统的信号可以直接达到反应生成系统，但这是有条件的。 这个条件就是：行动或提取记忆不需要或很少需要注意资源，也就是不需要很多的控制或元控制。 可以称为快速反应。 此为智能型快速反应， 另外还有本能型快速反应。

解释学习现象 长时记忆的输出问题 符合这个条件的事例有： 接近自动化的技能、习惯； “脱口而出”现象； 直觉、灵感； 其它突然涌现在脑海中的情景等

解释学习现象 记忆的快速通道问题 阿特金森和希夫林早期模型之指出了这种可能

记忆的快速通道问题 在《二十一世纪中小学生素质教育文库》(记忆与思维)中多次使用“一次性印入”这个词语。 L 记忆的快速通道问题 T 在《二十一世纪中小学生素质教育文库》(记忆与思维)中多次使用“一次性印入”这个词语。 外界信息通过感觉器官时，按输入的原样，保持一个极短的时间，这就是感觉登记或感觉记忆系统。信息在这里保持1秒钟左右。其中一部分信息受到特别注意或模式识别则进入短时记忆系统；若信息极为强烈深刻，也可一次性印入长时记忆系统。 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

L 记忆的快速通道问题 T 长时记忆将现在的信息保持下来供将来使用，或将过去储存的信息提取出来用于现在。它把人的活动的过去、现在和未来联系起来。它的信息主要来自对短时记忆的内容的复述，也有一些是在感知中印象深刻的内容一次性印入的，特别是那些激动人心引起强烈情绪体验的内容可直接进入长时记忆系统被储存起来。 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

记忆的快速通道问题 类似的现象很多，有的称之为 L 记忆的快速通道问题 T 类似的现象很多，有的称之为 “闪光灯记忆” (flashbulb memory) 、“闪光灯效应” (flashbulb effeect)、情绪记忆。 指对引人震撼的事件，容易使使留下深刻的记忆。 长时记忆也有印象深刻一次达成的，持别是情绪记忆。 某些记忆，特别是情景记忆被称为“一次性”或“闪光快门式”学习。仅仅一个事例就可记得很清楚。 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

L 记忆的快速通道问题 T Bartsch 推测，感情刺激可通过募集脑内众多调节性递质系统，其中一部分可解除CREB2样抑制，这就可以启动记忆系统作用从而使单次事件能够直接进入涉及编码长时记忆的处理机制。 左巍,沈政.CREB——长时记忆的介导因子[J].生物化学与生物物理进展,1999,26(2). cAMP反应单元结合蛋白(CREB)基因：已有充分证据显示，转录因子CREB在短期向长期记忆转变中具有决定性的作用。江刚,舒斯云.中枢学习记忆功能相关基因[J].中国神经科学杂志,2003,19(1):54-58 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

记忆的快速通道问题 根据目前的研究报道，杏仁体在一次性尝试学习中起关键作用…… L 记忆的快速通道问题 T 根据目前的研究报道，杏仁体在一次性尝试学习中起关键作用…… 明晰性学习学得快，只需一次尝试即可学会。此种学习往往涉及同时出现的数种刺激的联合，允许储存关于一次事件发生的时间和地点信息；因此这种学习对先前的事件提供一种熟悉的感觉。 种种现象表明，快速通道是存在的，生理机制是比较清楚的，情绪投入在记忆中有重要作用。 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

设计具体学习技术系统 理想化学习技术系统建模 理想化学习技术系统是学习技术系统的理想化形式，在这种形式下学习，可以获得最佳的学习效果。 L T 理想化学习技术系统建模 理想化学习技术系统是学习技术系统的理想化形式，在这种形式下学习，可以获得最佳的学习效果。 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

L 设计具体学习技术系统 T 基本假设 理想的学习就是在真实情境中的学习，这个真实情境一般指实践环境，“实践出真知”，实践中的学习（简称实践学习）是最佳的学习方式。 这种学习有利于知识的掌握、技能的获得和品格的形成，最重要的是，有利于学习成果的直接应用。因为心理学研究表明，在熟悉的环境中，更容易做事。 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

L 设计具体学习技术系统 T 附加假设 实践学习，也就是基于真实情境的学习，它不能始终实现，只能是有条件的。在不能实现的情况下，虚拟现实是最佳的选择。 虚拟现实(Virtual Reality，VR)，就是把真实的(或设想的)实践环境用技术手段展现出来。 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

L 设计具体学习技术系统 T 早期（古代后期，因为古代只能学习直接经验）的教学理论或学习理论强调学习人类积累的间接经验的重要性，认为如果事事身体力行，势必浪费时间，因此就以书本知识的教、学为主，长此以往，也就造成了死读书、读死书的不良后果。 有些有远见卓识的专家学者提倡“做中学”就是为了克服此类弊端，但由于受当时历史条件（主要是技术条件）的限制，不能做到或很少能做到直接实践，因而没有达到预期的效果。 现代社会，由于技术的发展，很多事情我们都可以获得第一手资料，以前很多不可能的事情现在变成了现实，越来越多的知识、能力、品格（学习成果）需要也能够直接从实践中获得，技术扩展了学习的力量。这里的实践不仅仅是“做”，它包括学习的一切活动。因此，这里所说的实践学习是比古代直接实践、近代“做中学”更高层次的学习。 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

设计具体学习技术系统 理想的实践学习环境应遵循以下几个基本原则： （1） 人际环境的“情”字原则 （2） 学习资源的充分供给原则 L 设计具体学习技术系统 T 理想的实践学习环境应遵循以下几个基本原则： （1） 人际环境的“情”字原则 （2） 学习资源的充分供给原则 （3） 学习工具的得心应手原则 （4） 虚拟现实原则 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

L 设计具体学习技术系统 T 理想的实践学习环境，是“事事为我”的学习环境，即完全为学习者服务、满足学习者需要的学习环境。在这种环境里，学习者能充分获得直观的第一手资料，学习者的学习需求能得到最大的满足。 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

理想化学习技术系统设计案例 学习中的虚拟现实可以有多种不同分类和层次，下面以物理学习中的虚拟现实为例进行讨论。 L 理想化学习技术系统设计案例 T 学习中的虚拟现实可以有多种不同分类和层次，下面以物理学习中的虚拟现实为例进行讨论。 根据学习者与环境的关系，可以分为以提供观察为主的虚拟现实环境，提供单向操作为主的虚拟现实环境，双向交互多感觉通道虚拟现实环境和环境积极辐射的虚拟现实。 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

虚拟现实学习技术系结构 L T 学习环境 学习对象 学习环境 学习对象 学习对象 学习环境 学习对象 学习环境 学 习 者 操 作 交 互 观 察 交 互 随 意 学习环境 学习对象 学习环境 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

观察虚拟 （1） 超时空的物理情境的创设 1) 展示过去 2) 设计未来 3) 时间缩放 4) 空间缩放 6) 场景移植 7) 展现内部 L T （1） 超时空的物理情境的创设 1) 展示过去 2) 设计未来 3) 时间缩放 4) 空间缩放 6) 场景移植 7) 展现内部 内燃机工作原理 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

观察虚拟 （2） 超现实的物理理论的理解 1) 实现理想 L 观察虚拟 T （2） 超现实的物理理论的理解 1) 实现理想 理想模型、理想过程、理想实验等是物理学中的重要思想方法，在实践中是不存在的。可用虚拟现实表现出来。 2) 抽象的、感受不到的物理概念或规律 比如分子力和分子距离的关系，可用动态图像直接显示出力的大小及方向和距离变化的情况，帮助理解。 （3） 非道德的物理事件 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

L 交互虚拟 T 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

随意虚拟 过去的信息处理环境一般是人适应计算机，而当今的设计理念是以人为本，逐步使计算机适应人，并且主动适应人，服务人。 L 随意虚拟 T 过去的信息处理环境一般是人适应计算机，而当今的设计理念是以人为本，逐步使计算机适应人，并且主动适应人，服务人。 为此本文设想，还应该有一种“随意虚拟”(环境积极辐射的虚拟现实，虚拟吸引)，即虚拟环境主动展示魅力，吸引学习者参与，学习者不用意志努力，不自觉地卷入学习情境，在学习中充分发挥个性，任意享受自由，使身心获得极大的满足，在无意中获得知识、培养能力。 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

L 创新点 T 学习技术系结构 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

不足及后续研究 学习生理及心理机制的研究不够充分；具体设计内容不够丰富。 L 不足及后续研究 T 学习生理及心理机制的研究不够充分；具体设计内容不够丰富。 深入研究学习机制；把对个体的学习研究扩展到对社会学习的研究；为进一步研究学习技术学打下基础。 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn

L T 谢谢 请专家批评指正！ 华东师范大学 马宪春 mxcok@sina.com.cn