北京師范大學(xué) 何克抗
一、多媒體教育應用的重大意義
自進(jìn)入九十年代以來(lái)，多媒體技術(shù)迅速興起、蓬勃發(fā)展，其應用已遍及國民經(jīng)濟與社會(huì )生活的各個(gè)角落，正在對人類(lèi)的生產(chǎn)方式、工作方式乃至生活方式帶來(lái)巨大的變革。特別是由于多媒體具有圖、文、聲并茂甚至有活動(dòng)影象這樣的特點(diǎn)，所以能提供最理想的教學(xué)環(huán)境，它必然會(huì )對教育、教學(xué)過(guò)程產(chǎn)生深刻的影響。這種深刻影響可以用一句話(huà)來(lái)概括：多媒體技術(shù)將會(huì )改變教學(xué)模式、教學(xué)內容、教學(xué)手段、教學(xué)方法，最終導致整個(gè)教育思想、教學(xué)理論甚至教育體制的根本變革。多媒體技術(shù)之所以對教育領(lǐng)域有如此重大的意義，是由于多媒體技術(shù)本身具有許多對于教育、教學(xué)過(guò)程來(lái)說(shuō)是特別寶貴的特性與功能，這些特性與功能是其他媒體(例如幻燈、投影、電影、錄音、錄像、電視等)所不具備或是不完全具備的。首先應該說(shuō)明一點(diǎn)：這里所說(shuō)的多媒體技術(shù)是以計算機為中心的多媒體技術(shù)。在前幾年的一些書(shū)籍中曾提到過(guò)多媒體組合教學(xué)，那種多媒體的概念不一樣，那只是將幾種媒體加以簡(jiǎn)單的組合(例如把幻燈、投影、錄音、錄相加以組合)。今天的多媒體技術(shù)則是以計算機為中心，把語(yǔ)音處理技術(shù)、圖象處理技術(shù)、視聽(tīng)技術(shù)都集成在一起，而且把語(yǔ)音信號、圖象信號先通過(guò)模數轉換變成統一的數字信號，這樣作以后，計算機就可以很方便地對它們進(jìn)行存儲、加工、控制、編輯、變換，還可以查詢(xún)、檢索。顯然，這與原來(lái)把多種形式媒體組合在一起是完全不一樣的，因為它是通過(guò)計算機把幾種處理不同媒體信息的技術(shù)集成在一起。集成方法就是通過(guò)模數轉換，全變成數字；而且為了便于加工，便于傳輸，還要進(jìn)行數據壓縮，傳到指定地點(diǎn)以后再還原，有一整套復雜的技術(shù)通過(guò)計算機來(lái)實(shí)現。所以現在的多媒體技術(shù)，實(shí)際上是以多媒體計算機來(lái)體現的，下面我就從多媒體計算機四個(gè)方面的特性與功能來(lái)說(shuō)明它對教育應用的重大意義。
1、多媒體計算機的交互性有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣和認知主體作用的發(fā)揮
人機交互、立即反饋是計算機的顯著(zhù)特點(diǎn)，是任何其他媒體所沒(méi)有的。多媒體計算機進(jìn)一步把電視機所具有的視聽(tīng)合一功能與計算機的交互功能結合在一起，產(chǎn)生出一種新的圖文并茂的、豐富多彩的人機交互方式，而且可以立即反饋。這樣一種交互方式對于教學(xué)過(guò)程具有重要意義，它能夠有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，使學(xué)生產(chǎn)生強烈的學(xué)習欲望，從而形成學(xué)習動(dòng)機。交互性是計算機和多媒體計算機所獨有的，正是因為這個(gè)特點(diǎn)使得多媒體計算機不僅是教學(xué)的手段方法，而且成為改變傳統教學(xué)模式乃至教學(xué)思想的一個(gè)重要因素。
大家知道，在傳統的教學(xué)過(guò)程中一切都是由教師決定。從教學(xué)內容、教學(xué)策略、教學(xué)方法、教學(xué)步驟甚至學(xué)生做的練習都是教師事先安排好的，學(xué)生只能被動(dòng)地參與這個(gè)過(guò)程，即處于被灌輸的狀態(tài)。而在多媒體計算機這樣的交互式學(xué)習環(huán)境中學(xué)生則可以按照自己的學(xué)習基礎、學(xué)習興趣來(lái)選擇自己所要學(xué)習的內容，可以選擇適合自己水平的練習，如果教學(xué)軟件編得更好，連教學(xué)模式也可以選擇，比如說(shuō)，可以用個(gè)別化教學(xué)模式，也可以用協(xié)商討論的模式。使計算機象學(xué)習伙伴一樣和你進(jìn)行討論交流。也就是說(shuō)，學(xué)生在這樣的交互式學(xué)習環(huán)境中有了主動(dòng)參與的可能，而不是一切都由教師安排好，學(xué)生只能被動(dòng)接受。按認知學(xué)習理論的觀(guān)點(diǎn)，人的認識不是外界刺激直接給予的，而是外界刺激與人的內部心理過(guò)程相互作用產(chǎn)生的，必須發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、積極性，才能獲得有效的認知，這種主動(dòng)參與性就為學(xué)生的主動(dòng)性、積極性的發(fā)揮創(chuàng )造了很好的條件，即能真正體現學(xué)生的認知主體作用。
2、多媒體計算機提供外部刺激的多樣性有利于知識的獲取與保持
多媒體計算機提供的外部刺激不是單一的刺激，而是多種感官的綜合刺激。這對于知識的獲取和保持，都是非常重要的。實(shí)驗心理學(xué)家赤瑞特拉（Treicher）作過(guò)兩個(gè)著(zhù)名的心理實(shí)驗，一個(gè)是關(guān)于人類(lèi)獲取信息的來(lái)源，就是人類(lèi)獲取信息到底主要通過(guò)哪些途徑。他通過(guò)大量的實(shí)驗證實(shí)：人類(lèi)獲取的信息83%來(lái)自視覺(jué)，11%來(lái)自聽(tīng)覺(jué)，這兩個(gè)加起來(lái)就有94%。還有3.5%來(lái)自嗅覺(jué)，1.5%來(lái)自觸覺(jué)，1%來(lái)自味覺(jué)。多媒體技術(shù)既能看得見(jiàn)，又能聽(tīng)得見(jiàn)，還能用手操作。這樣通過(guò)多種感官的刺激獲取的信息量，比單一地聽(tīng)老師講課強得多，信息和知識是密切相關(guān)的，獲取大量的信息就可以掌握大量的知識。他還作了另一個(gè)實(shí)驗，是關(guān)于知識保持即記憶持久性的實(shí)驗。結果是這樣的：人們一般能記住自己閱讀內容的10%，自己聽(tīng)到內容的20%，自己看到內容的30%，自己聽(tīng)到和看到內容的50%，在交流過(guò)程中自己所說(shuō)內容的70%。這就是說(shuō)，如果既能聽(tīng)到又能看到，再通過(guò)討論、交流用自己的語(yǔ)言表達出來(lái)，知識的保持將大大優(yōu)于傳統教學(xué)的效果。這說(shuō)明多媒體計算機應用于教學(xué)過(guò)程不僅非常有利于知識的獲取，而且非常有利于知識的保持。
3、超文本功能可實(shí)現對教學(xué)信息最有效的組織與管理
超文本(Hypertext)是按照人腦的聯(lián)想思維方式非線(xiàn)性地組織管理信息的一種先進(jìn)技術(shù)。如果所管理的信息不僅是文字，而且還包含圖形、圖象、聲音等其它媒體信息，那就成為一個(gè)超媒體系統，換句話(huà)說(shuō)，超媒體就是多媒體加超文本。事實(shí)上目前的絕大多數多媒體系統都是采用超文本方式對信息進(jìn)行組織與管理。因此在一般情況下，也可以對超媒體系統與多媒體系統不加區分，即把超文本看作是多媒體系統的一種特有功能。
如果按超文本方式組織一本書(shū)，就和傳統的文件或印刷的書(shū)籍完全不同，這時(shí)的正文(文章、段落、或一句話(huà)、一個(gè)詞)都按相互間的聯(lián)系被組織成正文網(wǎng)。這本書(shū)無(wú)所謂第一頁(yè)和最后一頁(yè)，從哪段正文開(kāi)始閱讀，以及接下來(lái)讀什么都由讀者的意愿來(lái)決定。選擇下一段正文的依據不是順序，也不是索引，而是正文之間的語(yǔ)義聯(lián)系。認知心理學(xué)的研究表明，人類(lèi)思維具有聯(lián)想特征。人在閱讀或思考問(wèn)題過(guò)程中經(jīng)常由于聯(lián)想從一個(gè)概念或主題轉移到另一個(gè)相關(guān)的概念或主題。所以按超文本的非線(xiàn)性、網(wǎng)狀方式組織管理信息和按傳統文本的線(xiàn)性、順序方式組織管理信息相比較，前者更符合人類(lèi)的思維特點(diǎn)和閱讀習慣。
超文本之所以具有上述優(yōu)越性是由其結構特征決定的，超文本的基本結構由節點(diǎn)(node)和鏈(link)組成。節點(diǎn)用于存儲各種信息，節點(diǎn)內容可以是文本、語(yǔ)音、圖形、圖象或一段活動(dòng)影象;節點(diǎn)大小可以是一個(gè)窗口也可以是一幀或若干幀所包含的數據，鏈則用來(lái)表示各節點(diǎn)(即各種信息)之間的關(guān)聯(lián)。節點(diǎn)和鏈均有多種不同的類(lèi)型因而形成各種不同的多媒體系統。
利用多媒體的超文本功能實(shí)現對教學(xué)信息的組織與管理，其優(yōu)越性在于：
(1)可按教學(xué)目標的要求，把包含不同媒體信息的各種教學(xué)內容組成一個(gè)有機的整體。在傳統的印刷教材中，有關(guān)語(yǔ)音和活動(dòng)影象的內容無(wú)法與文字內容組成一體化的教材，只能以教科書(shū)、錄音帶、錄像帶三者各自獨立的形式，分別出版。顯然，這樣的教科書(shū)，其內容必然是單調、枯燥的，與超文本方式組織的圖、文、音、像并茂的豐富多采的電子教材不可同日而語(yǔ)。
(2)按教學(xué)內容的要求，把包含不同教學(xué)要求的各種教學(xué)資料組成一個(gè)有機的整體。教學(xué)過(guò)程的每個(gè)教學(xué)單元均包含課文、練習、習題、提問(wèn)、測驗、對測驗的解答及相應的演示或實(shí)驗，把這些教學(xué)內容相關(guān)而教學(xué)要求不同的教學(xué)資料有機地組織在一起，無(wú)疑對課堂教學(xué)、課外復習或自學(xué)都是大有好處的。而按傳統文本的線(xiàn)性、順序方式來(lái)組織、管理教學(xué)內容絕不可能做到這一點(diǎn)。
(3)可按學(xué)生的知識基礎與水平把相關(guān)學(xué)科的預備知識及開(kāi)闊視野所需要的補充知識組成有機的整體。因材施教是優(yōu)化教學(xué)過(guò)程的重要目標之一，但由于學(xué)生個(gè)體之間差異很大，要在傳統印刷教材中同時(shí)滿(mǎn)足基礎較差學(xué)生、一般學(xué)生和優(yōu)秀學(xué)生對教學(xué)內容的不同需求是做不到的，而在多媒體電子教科書(shū)中這卻是輕而易舉的事情，只要利用超文本功能設置和預備知識有關(guān)的熱鍵以及和補充知識有關(guān)的熱鍵即可。
4、多媒體計算機可作為認知工具實(shí)現最理想的學(xué)習環(huán)境
從八十年代中期到九十年代初，計算機作為工具在教育領(lǐng)域被廣泛應用主要有兩個(gè)方面：一是作為數據處理工具（如各種數據庫和電子表格處理軟件的應用）；二是作為文字處理工具（如WPS和WORD軟件）。近年來(lái)，計算機在教育領(lǐng)域作為工具應用的一大發(fā)展，是作為教學(xué)過(guò)程中一種有效的認知工具。
眾所周知，在過(guò)去的廿年中，強調刺激－反應并把學(xué)習者看作是對外部刺激作出被動(dòng)反應即作為知識灌輸對象的行為主義學(xué)習理論，已經(jīng)讓位給強調認知主體的內部心理過(guò)程并把學(xué)習者看作是信息加工主體的認知學(xué)習理論。隨著(zhù)心理學(xué)家對人類(lèi)學(xué)習過(guò)程認知規律研究的不斷深入，認知學(xué)習理論的一個(gè)重要分支棗建構主義學(xué)習理論在西方逐漸流行。由于多媒體計算機和網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)所具有的多種特性特別適合于實(shí)現建構主義學(xué)習環(huán)境，換句話(huà)說(shuō)，多媒體計算機和網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)可以作為建構主義學(xué)習環(huán)境下的理想認知工具，能有效地促進(jìn)學(xué)生的認知發(fā)展，所以隨著(zhù)多媒體計算機和Internet網(wǎng)絡(luò )的飛速發(fā)展，建構主義學(xué)習理論正愈來(lái)愈顯示出其強大的生命力，并在世界范圍內日益擴大其影響。
下面我們就從"學(xué)習的含義"（即關(guān)于"什么是學(xué)習"）與"學(xué)習的方法"（即關(guān)于"如何進(jìn)行學(xué)習"）這兩個(gè)方面簡(jiǎn)要說(shuō)明建構主義學(xué)習理論的基本內容。
(1)、關(guān)于學(xué)習的含義
學(xué)習是獲取知識的過(guò)程。建構主義認為，知識不是通過(guò)教師傳授得到，而是學(xué)習者在一定的情景即社會(huì )文化背景下，借助其他人（包括教師和學(xué)習伙伴）的幫助，利用必要的學(xué)習資料，通過(guò)意義建構的方式而獲得。由于學(xué)習是在一定情景即社會(huì )文化背景下，借助其他人的幫助即通過(guò)人際間的協(xié)作活動(dòng)而實(shí)現的意義建構過(guò)程，因此建構主義學(xué)習理論認為"情景"、"協(xié)作"、"會(huì )話(huà)"和"意義建構"是學(xué)習環(huán)境中的四大要素或四大屬性。
"情景"：學(xué)習環(huán)境中的情景必須有利于學(xué)生對所學(xué)內容的意義建構。這就對教學(xué)設計提出了新的要求，也就是說(shuō)，在建構主義學(xué)習環(huán)境下，教學(xué)設計不僅要考慮教學(xué)目標分析、學(xué)習者特征分析以及媒體的選擇與利用，還要考慮有利于學(xué)生建構意義的情景的創(chuàng )設問(wèn)題，并把情景創(chuàng )設問(wèn)題看作是教學(xué)設計的最重要內容之一。
"協(xié)作"：協(xié)作發(fā)生在學(xué)習過(guò)程的始終。協(xié)作對學(xué)習資料的搜集與分析、假設的提出與驗證、學(xué)習成果的評價(jià)直至意義的最終建構均有重要作用。
"會(huì )話(huà)"：會(huì )話(huà)是協(xié)作過(guò)程中的不可缺少環(huán)節。學(xué)習小組成員之間必須通過(guò)會(huì )話(huà)商討如何完成規定的學(xué)習任務(wù)的計劃；此外，協(xié)作學(xué)習過(guò)程也是會(huì )話(huà)過(guò)程，在此過(guò)程中，每個(gè)學(xué)習者的思維成果（智慧）為整個(gè)學(xué)習群體所共享，因此會(huì )話(huà)是達到意義建構的重要手段之一。
"意義建構"：這是整個(gè)學(xué)習過(guò)程的最終目標。所要建構的意義是指：事物的性質(zhì)、規律以及事物之間的內在聯(lián)系。在學(xué)習過(guò)程中幫助學(xué)生建構意義就是要幫助學(xué)生對當前學(xué)習內容所反映事物的性質(zhì)、規律以及該事物與其它事物之間的內在聯(lián)系達到較深刻的理解。這種理解在大腦中的長(cháng)期存儲形式就是關(guān)于當前所學(xué)內容的認知結構，也稱(chēng)"圖式"。
(2)、關(guān)于學(xué)習的方法
建構主義提倡在教師指導下的以學(xué)習者為中心的學(xué)習，也就是說(shuō)，既強調學(xué)習者的認知主體作用，又不忽視教師的主導作用。教師是意義建構的幫助者、促進(jìn)者，而不是知識的提供者與灌輸者。學(xué)生是信息加工的主體、是意義的主動(dòng)建構者，而不是知識的被動(dòng)接受者和被灌輸的對象。
學(xué)生要成為意義的主動(dòng)建構者，就要求學(xué)生在學(xué)習過(guò)程中從以下幾個(gè)方面發(fā)揮主體作用：
�、僖锰剿鞣�、發(fā)現法去建構知識的意義；
�、谠诮嬕饬x過(guò)程中要求學(xué)生主動(dòng)去搜集并分析有關(guān)的數據和資料，對所學(xué)習的問(wèn)題要提出各種假設并努力加以驗證；
�、垡髮W(xué)生把當前學(xué)習內容所反映的事物盡量和自己已經(jīng)知道的事物相聯(lián)系，并對這種聯(lián)系加以認真的思考。"聯(lián)系"與"思考"是意義構建的關(guān)鍵。如果能把聯(lián)系與思考的過(guò)程與協(xié)作學(xué)習中的協(xié)商過(guò)程（即交流、討論的過(guò)程）結合起來(lái)，則學(xué)生建構意義的效率會(huì )更高、質(zhì)量會(huì )更好。協(xié)商有"自我協(xié)商"與"交際協(xié)商"（也叫"內部協(xié)商"與"社會(huì )協(xié)商"）兩種，自我協(xié)商是指自己和自己辯論什么是正確的；交際協(xié)商則指學(xué)習小組內部相互之間的討論與辯論。
教師要成為學(xué)生建構意義的幫助者，就要求教師在教學(xué)過(guò)程中從以下幾個(gè)面發(fā)揮主導作用：
�、偌ぐl(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，幫助學(xué)生形成學(xué)習動(dòng)機；
�、谕ㄟ^(guò)創(chuàng )設符合教學(xué)內容要求的情景和提示新舊知識之間聯(lián)系的線(xiàn)索，幫助學(xué)生建構當前所學(xué)知識的意義。
�、蹫榱耸挂饬x建構更有效，教師應在可能的條件下，組織協(xié)作學(xué)習（開(kāi)展討論與交流），并對協(xié)作學(xué)習過(guò)程進(jìn)行引導使之朝有利于意義建構的方向發(fā)展。引導的方法包括：提出適當的問(wèn)題以引起學(xué)生的思考和討論；在討論中設法把問(wèn)題一步步引向深入以加深學(xué)生對所學(xué)內容的理解；要啟發(fā)誘導學(xué)生自己去發(fā)現規律、自己去糾正和補充錯誤的或片面的認識，切忌直接對學(xué)生進(jìn)行灌輸。
下面我們通過(guò)兩個(gè)實(shí)際課例說(shuō)明如何把多媒體計算機及網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)作為認知工具以實(shí)現這樣的學(xué)習環(huán)境。
課例1：澳大利亞"門(mén)尼彭茲中心小學(xué)"所作的試驗
試驗班為六年級，有30名學(xué)生，教師名字叫安德莉亞，當前要進(jìn)行的教學(xué)內容是關(guān)于奧林匹克運動(dòng)會(huì )。像往常一樣，安德莉亞鼓勵她的學(xué)生圍繞教學(xué)內容擬定若干題目（例如奧運會(huì )的歷史和澳大利亞在歷次奧運會(huì )中的成績(jì)等問(wèn)題），確定媒體在解決這些問(wèn)題的過(guò)程中所起的作用，并要求學(xué)生用多媒體形式直觀(guān)、形象地把自己選定的問(wèn)題表現出來(lái)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間在圖書(shū)館和Internet網(wǎng)上查閱資料以后，其中米徹爾和沙拉兩位小朋友合作制作了一個(gè)關(guān)于奧運會(huì )歷史的多媒體演示軟件。在這個(gè)軟件向全班同學(xué)播放以前，教師提醒大家注意觀(guān)察和分析軟件表現的內容及其特點(diǎn)。播放后立即進(jìn)行討論。一位學(xué)生說(shuō)，從奧運會(huì )舉辦的時(shí)間軸線(xiàn)，他注意到奧運會(huì )是每4年召開(kāi)一次。另一位學(xué)生則提出不同的看法，他認為并不總是這樣，例如1904年、1906年和1908年這幾次是每?jì)赡昱e行一次。還有一些學(xué)生則注意到在時(shí)間軸線(xiàn)的1916，1940和1944這幾個(gè)年份沒(méi)有舉行奧運會(huì )，這時(shí)教師提出問(wèn)題："為什么這些年份沒(méi)有舉辦奧運會(huì )？"，有的學(xué)生回答，可能是這些年份發(fā)生了一些重大事情，有的學(xué)生則回答發(fā)生了戰爭，有的則更確切地指出1916年停辦是由于第一次世界大戰，1940和1944年停辦是由于第二次世界大戰。經(jīng)過(guò)大家的討論和協(xié)商，決定對米徹爾和沙拉開(kāi)發(fā)的多媒體軟件作兩點(diǎn)補充：①說(shuō)明第一、二次世界大戰對舉辦奧運會(huì )的影響；②對奧運歷史初期的幾次過(guò)渡性（兩年一次）奧運會(huì )作出特別的解釋。這時(shí)候有位小朋友提出要把希特勒的照片通過(guò)掃描放到時(shí)間軸上的1940年這點(diǎn)上，以說(shuō)明是他發(fā)動(dòng)了二次大戰。教師詢(xún)問(wèn)全班其他同學(xué)："有無(wú)不同意見(jiàn)？"沙拉舉起手，高聲回答說(shuō)："我不同意用希特勒照片，我們應當使用一張能真實(shí)反映二次大戰給人民帶來(lái)巨大災難（例如大規模轟炸或集體屠殺猶太人）的照片，以激起人們對希特勒的痛恨"。教師對沙拉的發(fā)言表示贊許。
從以上課例可以看到，教師為這個(gè)教學(xué)單元進(jìn)行的教學(xué)設計主要是讓學(xué)生用多媒體計算機建立一個(gè)有關(guān)奧運會(huì )某個(gè)專(zhuān)題（例如奧運歷史或澳大利亞在歷次奧運中的成績(jì)）的情景，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣和主動(dòng)探索精神，再通過(guò)展開(kāi)討論，把對有關(guān)教學(xué)內容的理解逐步引向深入。在這個(gè)課例中，學(xué)生始終處于主動(dòng)探索、主動(dòng)思考、主動(dòng)建構意義的認知主體位置，但是又離不開(kāi)教師事先所作的、精心的教學(xué)設計和在協(xié)作學(xué)習過(guò)程中畫(huà)龍點(diǎn)睛的引導；教師在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中說(shuō)的話(huà)很少，但是對學(xué)生建構意義的幫助卻很大，充分體現了教師主導作用與學(xué)生主體作用的結合。整個(gè)教學(xué)過(guò)程圍繞建構主義的情景、協(xié)作、會(huì )話(huà)和意義建構這幾個(gè)認知環(huán)節自然展開(kāi)，而自始至終又是在多媒體計算機環(huán)境下進(jìn)行的（同時(shí)用Internet實(shí)現資料查詢(xún))，所以上述例子是以多媒體計算機和Internet網(wǎng)作為認知工具實(shí)現建構主義學(xué)習環(huán)境的很好范例。
課例2：澳大利亞"偉治柏克小學(xué)"所作的試驗
試驗班由三年級和四年級的學(xué)生混合組成，主持試驗的教師叫瑪莉，要進(jìn)行的教學(xué)內容是自然課中的動(dòng)物�，斃驗檫@一教學(xué)單元進(jìn)行的教學(xué)設計主要是，讓學(xué)生自己用多媒體計算機設計一個(gè)關(guān)于本地動(dòng)物園的電子導游，從而建立一個(gè)有利于建構"動(dòng)物"概念的情景�，斃蛘J為這種情景對于學(xué)生非常有吸引力，因而能有效地激發(fā)起他們的學(xué)習興趣。她把試驗班分成若干小組，每個(gè)小組負責開(kāi)發(fā)動(dòng)物園中某一個(gè)展館的多媒體演示�，斃蜃尯⒆觽冏约哼x擇：愿意開(kāi)發(fā)哪一個(gè)展館，愿意選哪一種動(dòng)物；是愿意收集有關(guān)的動(dòng)物圖片資料，還是愿意為圖片資料寫(xiě)出相應的文字說(shuō)明；或是直接用多媒體工具去制作軟件，都由孩子們自己選擇。然后在此基礎上組成不同的學(xué)習小組。
這樣，每個(gè)展館就成為學(xué)生的研究對象，孩子們都圍繞自己的任務(wù)努力去搜集材料。例如，他們到動(dòng)物園的相應展館去實(shí)地觀(guān)察動(dòng)物的習性、生態(tài)，到圖書(shū)館和Internet網(wǎng)上去查詢(xún)有關(guān)資料，以獲取動(dòng)物圖片和撰寫(xiě)說(shuō)明。在各小組完成分配的任務(wù)后，瑪莉組織全試驗班進(jìn)行交流和討論。這種圍繞一定情景進(jìn)行自我探索的學(xué)習方式，不僅大大促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習的自覺(jué)性，充分體現了學(xué)生的認知主體作用，而且在此基礎上開(kāi)展的協(xié)作學(xué)習，只要教師引導得法將是加深學(xué)生對概念理解、幫助學(xué)生建構知識意義的有效途徑。例如，在全班交流過(guò)程中演示到"袋鼠"這一動(dòng)物時(shí)，瑪莉向全班同學(xué)提出一個(gè)問(wèn)題："什么是有袋動(dòng)物？除了袋鼠有無(wú)其它的有袋動(dòng)物？"有些學(xué)生舉出"袋熊"和"卷尾袋鼠"。于是瑪莉又讓學(xué)生們圍繞這三種有袋動(dòng)物的異同點(diǎn)進(jìn)行討論，從而在相關(guān)背景下，鍛煉與發(fā)展了兒童對事物的辨別、對比能力。這是利用多媒體計算機和Internet網(wǎng)絡(luò )作為認知工具，實(shí)現建構主義學(xué)習環(huán)境，從而有效地幫助學(xué)生完成對當前所學(xué)內容的意義建構并促進(jìn)學(xué)生認知能力發(fā)展的又一范例。
二、多媒體教育應用的發(fā)展趨勢
綜合近年來(lái)國外多種教育技術(shù)雜志(如ET,ETS,EMI,JRCE,AJDE.....)上所刊登的主要論文，以及歷屆"ED_MEDIA"世界大會(huì )(World Conference on Educational Multimediaand Hypermedia,即"教育多媒體與超媒體"世界大會(huì )，簡(jiǎn)稱(chēng)ED_MEDIA世界大會(huì )，這是國際上每年召開(kāi)一次的規模最大的有關(guān)多媒體教育應用的國際會(huì )議)上所發(fā)表的基本觀(guān)點(diǎn)，可以看出當前多媒體教育應用有以下幾個(gè)值得注意的發(fā)展趨勢：
1.多媒體技術(shù)與網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)的結合
1995年末，在國際信息界有一件最引人注目的大事，就是美國SUN公司在Internet上推出了"WWW瀏覽器HotJava"，這是SUN公司用Java語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的一種全新的可動(dòng)態(tài)執行的瀏覽器。其突出特點(diǎn)是具有動(dòng)畫(huà)功能，可向用戶(hù)提供超文本格式的圖形、圖像、語(yǔ)音、動(dòng)畫(huà)與卡通等多種媒體信息；并能把靜態(tài)文檔變成可動(dòng)態(tài)執行的代碼，這就徹底改變了Internet瀏覽器只能用來(lái)查詢(xún)檢索Internet網(wǎng)上信息的狀況，為Internet的教育應用開(kāi)辟了新的廣闊前景，這是因為HotJava的動(dòng)態(tài)可執行特性無(wú)異于賦給用戶(hù)一種遠程交互的功能。例如，一個(gè)用戶(hù)可以利用HotJava編寫(xiě)一段Java應用程序以實(shí)現仿真化學(xué)反應的頁(yè)面，而其它的3W用戶(hù)只要使用HotJava瀏覽器就不僅可以看到這個(gè)仿真頁(yè)面，還可以與之進(jìn)行交互(例如可改變該化學(xué)反應過(guò)程中的某些參數以觀(guān)察不同的反應過(guò)程和結果)。利用HotJava的這種動(dòng)態(tài)可執行特性用戶(hù)在檢索到某些重要文獻或教學(xué)資料時(shí)，不僅能看到靜止頁(yè)面還可通過(guò)點(diǎn)擊某個(gè)圖標或熱鍵而看到圖文聲并茂的彷真實(shí)驗或算法執行過(guò)程的直觀(guān)演示。顯然，這樣一種交互功能和用第一代Internet瀏覽器(如Mosaic和Netscape)只能觀(guān)看靜態(tài)頁(yè)面的效果相比是有本質(zhì)不同的，它對于教育應用(尤其是遠距離教育應用)具有特別重要的意義�？梢哉f(shuō)，HotJava的出現不僅是Internet瀏覽器的重大革新，也為多媒體技術(shù)與網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)的結合找到了最理想的結合點(diǎn)：從此基于Internet網(wǎng)的多媒體教育應用就日益發(fā)展起來(lái)(今年6月于美國波士頓召開(kāi)的ED_MEDIA世界大會(huì )上，在121篇大會(huì )交流的多媒體教育應用論文中基于3W服務(wù)器和HotJava以實(shí)現多媒體技術(shù)與網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)相結合的教育應用論文共有七篇)。目前不僅西方發(fā)達國家在大力開(kāi)發(fā)基于Internet的多媒體教育應用，就是臺灣、香港等地區也在這方面投入相當多的人力和物力(當前臺灣教育技術(shù)界的主要力量差不多都已投向這一研究領(lǐng)域)。這是多媒體教育應用中十分值得引起我們重視的一個(gè)新趨勢，也是當前發(fā)展最快的一個(gè)趨勢，我們必須迎頭趕上去。
2、多媒體技術(shù)與仿真技術(shù)的結合
多媒體計算機和仿真技術(shù)結合可以產(chǎn)生一種強烈的幻覺(jué)，使得置身其中的人全身心地投入到當前的虛擬現實(shí)世界中，并對其真實(shí)性絲毫不產(chǎn)生懷疑，通常把這種技術(shù)稱(chēng)之為"虛擬現實(shí)"(VirtualReality,簡(jiǎn)稱(chēng)VR)。換句話(huà)說(shuō)，虛擬現實(shí)是由多媒體技術(shù)與仿真技術(shù)相結合而生成的一種交互式人工世界，在這個(gè)人工世界中可以創(chuàng )造一種身臨其境的完全真實(shí)的感覺(jué)。要進(jìn)入虛擬現實(shí)的環(huán)境通常需要戴上一個(gè)特殊的頭盔(head_mounted display)，他可以使你看到并感覺(jué)到計算機所生成的整個(gè)人工世界。為了和虛擬環(huán)境進(jìn)行交互，還需要戴上一副數據手套──它使穿戴者不僅能感知而且能操作虛擬世界中的各種對象。
由于設備昂貴，目前VR技術(shù)還主要是應用于少數高難度的軍事和醫療模擬訓練以及一些研究部門(mén)，但是在教育與訓練領(lǐng)域VR技術(shù)有不可替代的非常令人鼓舞的應用前景，所以這一發(fā)展趨勢也應引起我們的注意。例如，達特茅斯醫學(xué)院所開(kāi)發(fā)的一種"交互式多媒體虛擬現實(shí)系統"，可以使醫務(wù)工作者體驗到并學(xué)習到如何對各種戰地醫療的實(shí)際情況做出反應。利用該系統的實(shí)習者可以感受到由計算機仿真所產(chǎn)生的各種傷病員的危險癥狀，實(shí)習者可以從系統中選擇某種操作規程對當前的傷病情況進(jìn)行處理并可立即看到這種處理方式所產(chǎn)生的后果。為了使實(shí)習者獲得更深刻的體驗，系統還可仿真各種外科手術(shù)，其內容包括一般的開(kāi)刀直至復雜的人體器官替換。這種虛擬環(huán)境使醫學(xué)院的大學(xué)生不必冒任何醫療事故的風(fēng)險就可以反復實(shí)習病房中的各種實(shí)際操作，并可嘗試選擇不同的技術(shù)處理方案以檢驗自己的判斷是否正確，和進(jìn)行某種技能的訓練。
VR技術(shù)在教育中應用的另一個(gè)例子是創(chuàng )建一種虛擬的物理實(shí)驗室。物理學(xué)按其本身的性質(zhì)提出了許多"如果……將會(huì )怎樣"的問(wèn)題，這些問(wèn)題最好通過(guò)直接觀(guān)察物理作用力對各種客體的作用效果來(lái)進(jìn)行探索。休斯頓大學(xué)和NASA(美國國家航空和宇航局)約翰遜空間中心的研究人員建造了一種稱(chēng)之為"虛擬物理實(shí)驗室"的系統，利用該系統可以直觀(guān)地研究重力、慣性這類(lèi)物理現象。使用該系統的學(xué)生可以做包括萬(wàn)有引力定律在內的各種實(shí)驗，可以控制、觀(guān)察由于改變重力的大小、方向所產(chǎn)生的種種現象，以及對加速度的影響。這樣，學(xué)生就可以獲得第一手的感性材料(直接經(jīng)驗)，從而達到對物理概念和物理定律的較深刻理解。
VR技術(shù)在化學(xué)教學(xué)中也取得了顯著(zhù)效果。北卡羅萊納大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)研制了一種可以讓用戶(hù)用手操縱分子運動(dòng)的VR系統。用戶(hù)戴上頭盔并通過(guò)數據手套進(jìn)行反饋控制，可以使分子按某種方式結合在一起。不難看出，這種VR系統不僅在教學(xué)上有重要意義(例如可直接觀(guān)察到蛋白質(zhì)的分子結構)，而且在科學(xué)研究上也有重大的價(jià)值，因為按某種新方式結合在一起的分子結構很有可能是治療某種疾病的新藥，或者是工業(yè)上所需要的某種特殊材料。
隨著(zhù)對多媒體技術(shù)和仿真技術(shù)研究的深入，實(shí)現"虛擬現實(shí)"的理論方法也有很大發(fā)展。原來(lái)應用VR離不開(kāi)昂貴的專(zhuān)用硬件或輔助設備(如頭盔、數據手套、高分辨率的圖形工作站等)，近年來(lái)這種情況開(kāi)始有所改變。例如在今年6月召開(kāi)的ED-MEDIA世界大會(huì )上，出現了一種全新的稱(chēng)作"QTVR"(快速虛擬)的系統。這種系統已實(shí)際應用于學(xué)習城市的設計與規劃，其優(yōu)異的性能價(jià)格比令人驚嘆！QTVR技術(shù)與普通VR技術(shù)在使用的仿真原理上有很大不同：它不是利用頭盔和數據手套這類(lèi)硬件來(lái)產(chǎn)生幻覺(jué)，而是使用360度全景攝影技術(shù)所拍攝的高質(zhì)量圖象來(lái)生成逼真的虛擬情景。因此它允許用戶(hù)在Windows操作系統或是Macintosh微機的操作系統支持下，在普通微機上(無(wú)需用高檔的圖形工作站)只利用一只鼠標和一個(gè)鍵盤(pán)(無(wú)需戴頭盔和數據手套)就能真實(shí)地感受到和VR技術(shù)中一樣的虛擬情景。
學(xué)習城市設計與規劃的學(xué)生利用QTVR系統可以創(chuàng )建一座逼真的虛擬城市，當學(xué)生改變城市場(chǎng)景的視圖時(shí)(例如向左或向右，朝上看或朝下看，攝像機頭向目標移近或移遠等)，被觀(guān)察的場(chǎng)景仍能正確保持并能使人產(chǎn)生環(huán)繞該城市瀏覽觀(guān)光的真實(shí)幻覺(jué)。與此同時(shí)，城市中的各種物理實(shí)體(如建筑物、道路、橋梁、樹(shù)木、交通工具和地形等等)可以用鼠標任意拾取并進(jìn)行操縱(例如使其旋轉，以便從不同角度進(jìn)行觀(guān)察，并且還可以進(jìn)入到建筑物內部的各個(gè)房間去觀(guān)看)。
更令人難以置信的是，由于采用了先進(jìn)的圖象壓縮算法，在QTVR系統中，用來(lái)表征城市某個(gè)虛擬場(chǎng)景的360度高質(zhì)量全景照片的存儲容量竟只有550K字節左右。
顯然，QTVR對于學(xué)習城市設計與規劃的學(xué)生是非常適宜的，甚至對于實(shí)際的城市設計與規劃人員也是非常實(shí)用的，因為它可以使學(xué)生或設計人員隨時(shí)改變城市的布局并立即感受到新布局所產(chǎn)生的效果，從而對設計或規劃及時(shí)作出修改或補充。顯然按這種方式設計與按傳統的圖紙設計或按CAD設計，其效率和質(zhì)量將有天壤之別。
QTVR的重要意義在于，它開(kāi)辟了多媒體技術(shù)與仿真技術(shù)結合的新途徑，為"虛擬現實(shí)"技術(shù)的大眾化鋪平了道路。從此，VR技術(shù)將有可能走出高級研究院與大學(xué)的"象牙之塔"，以?xún)?yōu)質(zhì)價(jià)廉的全新面貌逐步普及到各個(gè)教育領(lǐng)域，甚至進(jìn)入中小學(xué)課堂。
3.多媒體技術(shù)與人工智能技術(shù)的結合
把多媒體技術(shù)引入輔助教學(xué)系統可以大大改善輔助教學(xué)環(huán)境，更容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習積極性和主動(dòng)性，從而能顯著(zhù)提高教學(xué)效果。但是多媒體系統由于缺乏推理機制和學(xué)生模型的支持，所以不能確定學(xué)生的知識水平和認知特點(diǎn)；不能根據學(xué)生自己的意愿和理解能力去提供適合該生的學(xué)習材料，并作出有針對性的指導，即不能作到因材施教。
智能輔助教學(xué)系統由于具有"教學(xué)決策"模塊(相當于推理機)、"學(xué)生模型"模塊(用于記錄學(xué)生的認知結構和認知能力)和"自然語(yǔ)言接口"，因而具有能與人類(lèi)優(yōu)秀教師相媲美的下述功能：
*了解每個(gè)學(xué)生的學(xué)習能力、認知特點(diǎn)和當前知識水平；
*能根據學(xué)生的不同特點(diǎn)選擇最適當的教學(xué)內容和教學(xué)方法，并可對學(xué)生進(jìn)行有針對性的個(gè)別指導；
*允許學(xué)生用自然語(yǔ)言與"計算機導師"進(jìn)行人機對話(huà)(由于機器理解自然語(yǔ)言問(wèn)題尚未解決，目前絕大多數智能教學(xué)系統還難以做到這點(diǎn))。
但是智能輔助教學(xué)系統過(guò)分強調教師的指導作用，而且目前的智能輔助教學(xué)系統其教學(xué)方式都比較單調，難以作到圖文、音像并茂，因而在激發(fā)學(xué)生興趣，提高學(xué)生的主動(dòng)性、積極性方面受到較大的限制。
由以上分析可見(jiàn)，在多媒體教學(xué)系統和智能輔助教學(xué)系統之間存在性能互補關(guān)系，將二者結合起來(lái)就可以揚長(cháng)避短，從而研制出高性能的新一代智能輔助教學(xué)系統。
實(shí)現智能多媒體輔助教學(xué)系統的關(guān)鍵是：建構適合輔助教學(xué)需要的多媒體系統和設法使多媒體系統具有智能。
要使多媒體教學(xué)系統具有智能，主要涉及學(xué)生模型建造和人工智能領(lǐng)域的知識表示與知識推理，后者要求探索出一種適合于多媒體環(huán)境的新的知識表示方法和相應的推理機制�？紤]到多媒體數據庫的信息組織方式通常采用超文本技術(shù)，它與人工智能領(lǐng)域的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò )知識表示在形式上有類(lèi)似之處，二者均是由節點(diǎn)和有向弧線(xiàn)組成的有向圖，我們就有可能在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò )的基礎上，通過(guò)認真分析多媒體數據庫的特點(diǎn)，而發(fā)展出一種新的知識表示方法和推理機制來(lái)實(shí)現這二者的結合。顯然，從語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò )入手只是實(shí)現智能多媒體教學(xué)系統的一種可能途徑，而非唯一途徑，我們還可以探索其它的、或許是更好的途徑。
多媒體技術(shù)與人工智能(AI)技術(shù)的結合，除了體現在對多媒體教學(xué)系統引入學(xué)生模型和知識推理機制以外，還可體現在設法使多媒體知識庫中的導航機構實(shí)現智能化。用超文本技術(shù)組織起來(lái)的多媒體知識庫具有符合人類(lèi)聯(lián)想思維，便于閱讀、瀏覽、查詢(xún)等諸多優(yōu)點(diǎn)，但也存在容易"迷航"的缺點(diǎn)。在一般的多媒體系統中，"導航器"只是起指示當前節點(diǎn)在整個(gè)知識網(wǎng)絡(luò )中所處位置的作用(通常用流程圖方式給出該節點(diǎn)的一系列前趨節點(diǎn)與后繼節點(diǎn))，以便引導讀者由知識網(wǎng)絡(luò )中的當前節點(diǎn)轉向目標節點(diǎn)。若是"智能化導航器"則不僅具有上述導航功能，還可根據學(xué)生當前的知識基礎與水平，在該節點(diǎn)處向學(xué)生建議一條或幾條最適合該生繼續瀏覽或查詢(xún)的路徑；另外，在瀏覽過(guò)程中，當學(xué)生遇到困難時(shí)，該瀏覽器還能起"智能代理"(Intelligent agent)的作用，對該生進(jìn)行幫助，這些幫助包括：①替學(xué)生查詢(xún)有關(guān)資料；②以學(xué)習同伴身份和學(xué)生進(jìn)行平等的討論以加深學(xué)生對某個(gè)問(wèn)題的理解；③以指導教師身份對學(xué)生的錯誤進(jìn)行必要的指導以便使學(xué)生少走彎路。
4.多媒體技術(shù)與建構主義學(xué)習理論的結合
如前所述，建構主義學(xué)習理論是認知學(xué)習理論的一個(gè)重要分支，建構主義的起源應追溯至皮亞杰的兒童思維發(fā)展理論，可謂源遠流長(cháng)。但是自八十年代初期以來(lái)，盡管認知心理學(xué)已逐漸取代行為主義心理學(xué)占據了統治地位，而建構主義學(xué)習理論在很長(cháng)一段時(shí)期內并未產(chǎn)生明顯的影響。直至近年來(lái)，隨著(zhù)多媒體技術(shù)的日益普及，建構主義學(xué)習理論才逐漸引起人們的廣泛的注意，按照建構主義學(xué)習環(huán)境進(jìn)行教改試驗研究的學(xué)校也日漸增多。個(gè)中緣由固然有學(xué)習理論的流行必然要滯后于作為其理論基礎的心理學(xué)的流行這樣一個(gè)因素，但是更重要的因素則是九十年代以前社會(huì )上還缺乏實(shí)現建構主義學(xué)習環(huán)境的理想條件。前已指出，建構主義學(xué)習環(huán)境包含四大屬性或四大要素即"情景"、"協(xié)商"、"會(huì )話(huà)"和"意義建構"。顯然，多媒體技術(shù)的特性與功能最有利于四大屬性的充分體現，例如：
"情景"──建構主義學(xué)習理論強調創(chuàng )設真實(shí)情景，把創(chuàng )設情景看作是"意義建構"的必要前提，并作為教學(xué)設計的最重要內容之一。而多媒體技術(shù)正好是創(chuàng )設真實(shí)情景的最有效工具，如果再與仿真技術(shù)相結合，則更能產(chǎn)生身臨其境的逼真效果。
"協(xié)商"與"會(huì )話(huà)"──協(xié)商與會(huì )話(huà)過(guò)程主要通過(guò)語(yǔ)言(少數場(chǎng)合用文字)作媒介，這就要求計算機輔助教學(xué)系統必須要有語(yǔ)音功能，即要用多媒體計算機才能支持。
"意義建構"──建構主義學(xué)習理論認為，意義建構是學(xué)習的目的，它要靠學(xué)生自覺(jué)、主動(dòng)去完成。教師和外界環(huán)境的作用都是為了幫助和促進(jìn)學(xué)生的意義建構。多媒體技術(shù)由于能提供界面友好、形象直觀(guān)的交互式學(xué)習環(huán)境(有利于學(xué)生的主動(dòng)探索、主動(dòng)發(fā)現)，能提供圖文聲并茂的多重感官綜合刺激(有利于學(xué)生更多更好地獲取關(guān)于客觀(guān)事物規律與內在聯(lián)系的知識)，還能按超文本方式組織與管理各種教學(xué)信息和學(xué)科知識(有利于發(fā)展聯(lián)想思維和建立新舊概念之間的聯(lián)系)，因而對學(xué)生認知結構的形成與發(fā)展，即對學(xué)生關(guān)于當前所學(xué)知識的意義建構是非常有利的，也是其它媒體或其他教學(xué)環(huán)境無(wú)法比擬的。
正是由于上述原因，近年來(lái)建構主義學(xué)習理論在西方尤其是在美國有較大的發(fā)展，加上HotJava的出現使多媒體教育應用與Internet網(wǎng)進(jìn)一步融合，而網(wǎng)絡(luò )又為"協(xié)商"、"辯論"、"會(huì )話(huà)"這類(lèi)教學(xué)模式的應用提供了最理想的條件(可不受時(shí)空和地域的限制)，這樣就使建構主義學(xué)習環(huán)境更趨完善，建構主義學(xué)習理論也就日漸風(fēng)行。當然，這不等于說(shuō)建構主義學(xué)習理論是萬(wàn)應靈丹，能解決學(xué)習領(lǐng)域的一切問(wèn)題(例如，情感領(lǐng)域和動(dòng)作技能領(lǐng)域的教育目標就不一定能通過(guò)建構主義學(xué)習環(huán)境來(lái)達到)，但是就認知領(lǐng)域的教育目標而言，借助多媒體技術(shù)(若有條件還可結合網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù))實(shí)現的建構主義學(xué)習環(huán)境，確實(shí)非常有利于學(xué)生認知結構的形成與發(fā)展則已得到愈來(lái)愈多試驗的證實(shí)。這是值得我們國內教育界認真思索與借鑒的。
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