陳 剛，蔡雪婷

(揚州大學 教育技術(shù)系，江蘇 揚州225002)

面向教育軟件的學習者中心設(shè)計方法*

陳 剛，蔡雪婷

(揚州大學 教育技術(shù)系，江蘇 揚州225002)

學習者中心設(shè)計是一種面向教育軟件的、特殊的用戶中心設(shè)計方法。該方法建立在學習科學，尤其是建構(gòu)主義基礎(chǔ)之上；旨在指導教育軟件的設(shè)計，以使之能夠更好地支持學習者完成學習任務(wù)。目前，學習者中心設(shè)計提出了支持知識整合、支持設(shè)計和學以致用三個方法框架。NoRIS作為學習者中心設(shè)計的一個典型案例，為我們提供了實踐參考。

教育軟件；學習科學；學習者中心設(shè)計

過去的20年間，隨著以個人電腦、手持電腦、無線網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)為代表的技術(shù)變革，信息技術(shù)再次顯現(xiàn)出了其改變教育的無窮潛力。對于信息技術(shù)如何支持學習，人們還在不斷的探索之中，隨著用戶中心設(shè)計不足之處的顯現(xiàn)，軟件設(shè)計人員開始逐步研究以學習者為中心的教育軟件設(shè)計方法。

一、學習者中心設(shè)計的概念

學習者中心設(shè)計（Learner-Centered Design，簡稱LCD）由“用戶中心設(shè)計”（User-Centered Design，簡稱 UCD）發(fā)展而來。所謂“用戶中心設(shè)計”，其基本假設(shè)是：軟件用戶熟知他們所從事的基本任務(wù)，他們所需要的是易于使用的技術(shù)來幫助他們完成這些任務(wù)。[1]因此，用戶中心設(shè)計者特別關(guān)注軟件的“可用性（usability）”問題。[2]也就是說，用戶中心設(shè)計將軟件服務(wù)的對象設(shè)定為工作用戶，而非學習者；關(guān)注的是技術(shù)如何提高人們的工作績效，而不是技術(shù)如何有效整合到教育情境中真正支持學習者學習。[3]顯然，在教育軟件中，學習者是最主要的用戶群體，而學習者和工作用戶有著明顯的差異。因此，用戶中心設(shè)計并不適用于教育軟件的設(shè)計過程。

1994年美國人Soloway最先提出了學習者中心設(shè)計的概念。[4]他首先從目標、動機和知識狀態(tài)三個方面對比分析了學習者與工作用戶的差異（參見表），進而指出：不同于用戶中心設(shè)計，學習者中心設(shè)計是一種旨在支持學習者學習和掌握某個給定領(lǐng)域的知識技能，面向教育軟件的設(shè)計方法。學習者中心設(shè)計的基本假設(shè)是：學習者是與工作用戶不同的群體，是需要努力學習才能進入到某些工作領(lǐng)域的新手。我們可以認為，用戶中心設(shè)計是一種特殊類型的用戶中心設(shè)計。

表 工作用戶與學習者的差異

學習者中心設(shè)計聚焦于學習者如何利用軟件完成學習任務(wù)，理論基礎(chǔ)建立在學習科學，尤其是建構(gòu)主義之上。依據(jù)建構(gòu)主義觀點，學習者為中心設(shè)計必須從以下三個方面努力[5]：（1）要在學習過程中充分發(fā)揮學習者的主動性，要能體現(xiàn)出學習者的首創(chuàng)精神；（2）要讓學習者有多種機會在不同的情境下去應(yīng)用所學的知識；（3）要讓學習者能根據(jù)自身行動的反饋信息來形成對客觀事物的認識和解決實際問題的方案。所以，發(fā)揮首創(chuàng)精神、將知識“外化”和實現(xiàn)自我反饋可以說是學習者中心設(shè)計的三個基本訴求。

二、學習者中心設(shè)計的策略框架

用戶中心設(shè)計中的某些方法（如任務(wù)分析、情境設(shè)計等）在學習者中心設(shè)計中也可以變通使用。但更為重要的是，建構(gòu)主義為學習者中心設(shè)計提供了最為基礎(chǔ)的方法框架。研究者總結(jié)了現(xiàn)有研究，提出了學習者中心設(shè)計的三種方法框架[6]：

1．支持知識整合框架

該框架的形成來自于1995年Linn對她所主持的“知識整合環(huán)境（Knowledge Integration Environment）”項目設(shè)計方法的總結(jié)，重點是幫助學習者在現(xiàn)有理解的基礎(chǔ)上整合新的知識，它主要包括四個原則：

（1）使學習更易體驗

教育軟件應(yīng)采用多種不同的認知策略，用以激發(fā)學習者參與學習活動的興趣和學習動機。不同的學習策略可以幫助學習者解決對于個人來說較有意義的問題，引導學習者的學習行為，幫助學習者在現(xiàn)有狀況下整合新的知識。

（2）使知識可視化

相對而言，專家知識比學習者知識更隱性化。所以該原則包括三個方面：隱性的專家知識顯性化、學習者知識顯性化和反思過程顯性化。認知學徒策略即支持使專家知識顯性化。學習科學研究表明，學習者在反思過程中可以學到更多知識。

（3）幫助學習者互相學習

學習科學的研究表明，學習者與他人互動會產(chǎn)生強大的學習效果。學習者中心設(shè)計應(yīng)該促進學習者與他們的同齡人，教師和專家之間的互動，并提供一個論壇，供學習者自由發(fā)表意見，表達思想?；涌梢园ǘ喾N形式，如在線會議、論壇、數(shù)據(jù)庫等。

（4）促進自主與終身學習

教育軟件應(yīng)當建立一個學習者可以參與其中的解決問題的綜合環(huán)境，讓學習者取得學習的主動權(quán)。學習者應(yīng)當積極的參與到學習活動中，如制定學習目標，設(shè)計學習步驟，搜集學習資源，評價學習效果等。這樣，學習者可以更自主地學習，因為是學習者自己在從事知識建構(gòu)的工作。

2．支持設(shè)計框架

支持設(shè)計框架從如何幫助學習者在科學探究中解決所遇到的困難，來提煉學習者中心設(shè)計的指導方針和策略。該框架由Quintana根據(jù)學習科學的已有研究綜合而成，并將該框架的策略和原則從三個方面進行了分組：

（1）意義形成

意義形成是學習活動的終極目標，伴隨著整個學習過程。例如，在科學探究學習時，意義形成要求學習者能夠理解和推理科學家們所使用的數(shù)據(jù)和其他觀察到的現(xiàn)象。此外，意義形成還涉及到對學科術(shù)語的理解，及在科學探究中所采取的策略方法。支持設(shè)計框架提出了三條原則，用以指導教育軟件的設(shè)計，從而支持學習者的意義形成過程：

1）幫助學習者組織知識結(jié)構(gòu)：設(shè)計者可以使用語言描述來聯(lián)結(jié)學習者的知識，以幫助學習者更好地組織自己對知識的理解。

2）提供認知工具：設(shè)計人員可以圍繞學習者將要完成的任務(wù)，設(shè)計和組織相關(guān)的認知工具，用以支持學習過程。

3）知識可視化：除了言語信息外，應(yīng)當盡量為學習者提供關(guān)于知識的多種表征方法（如圖片、表格、圖形等），這樣可以幫助學習者以不同的形式去理解知識，促進思考。

（2）過程管理

學習者需要參與、管理和規(guī)劃學習任務(wù)的進程。教育軟件設(shè)計者應(yīng)當關(guān)注為學習者搭建學習過程腳手架，尤其是當學習任務(wù)比較復(fù)雜的時候。支持設(shè)計框架提出了三種用于過程管理的原則：

1）結(jié)構(gòu)化復(fù)雜任務(wù)：設(shè)計者應(yīng)當幫助學習者將復(fù)雜的學習任務(wù)分解為一系列的子任務(wù)，設(shè)置清楚每一個子任務(wù)的界限；并且，通過配置不同的功能為每個子任務(wù)提供軟件中的活動空間。這樣有助于學習者有序、有效地完成學習任務(wù)。

2）提供任務(wù)指導：教育軟件應(yīng)該為學習者提供學習任務(wù)向?qū)K，以語言或圖形等形式提供任務(wù)指導，為學習者描述學習任務(wù)的特征和基本原理。

3）自動處理無關(guān)緊要的細節(jié)：教育軟件應(yīng)當能夠幫助學習者自動處理無關(guān)緊要的工作，從而引導學習者將注意力集中于重要的學習任務(wù)。

（3）反思與表達

設(shè)計人員需要為那些沒有反思或根本不理解反思重要性的學習者設(shè)計反思與表達框架。具體來說，有兩條指導原則：

1）計劃與監(jiān)控學習過程：設(shè)計人員可以在軟件中加入特定的功能，以幫助學習者規(guī)劃和監(jiān)測學習過程。實驗證明，在教育軟件中提供關(guān)于學習任務(wù)的計劃和監(jiān)控功能，不僅可以幫助學習者反思他們正在做的工作，而且還可不斷跟蹤其進展情況，使他們能夠繼續(xù)富有成效地工作。[7]

2）支持學習者表達：教育軟件應(yīng)當引導學習者表達他們在學習過程中產(chǎn)生的觀點或想法，這有助于學習者的理解和反思。具體方法包括使用文字提示或相關(guān)的文本區(qū)域，提示學習者闡明要解決的問題和對問題的假設(shè)，或支持學習者相互之間進行討論。

3．學以致用框架

學以致用框架建立在學習者通過目標導向的行為構(gòu)建自己的知識框架的基礎(chǔ)上，強調(diào)設(shè)計者應(yīng)當關(guān)注學習活動以滿足特定的學習目標，認為應(yīng)當從三個方面為學習者搭建腳手架：

（1）動機

學以致用框架要求通過使學習者明確他們目前認知的局限性來激發(fā)學習者的學習動機。這種方法可以幫助學習者看到為滿足目標他們應(yīng)該掌握哪些知識，并明確應(yīng)該如何整合自己的新舊知識。

（2）知識建構(gòu)

學以致用框架指出，學習者可以通過直接經(jīng)驗或通過與他人溝通建構(gòu)知識。因此，學習者必須接觸不同的觀點，和其他學習者討論，以努力學習知識并進行內(nèi)化。

（3）知識提煉

學習者需要反思和應(yīng)用知識，以供學習者未來檢索和使用這些知識。學習者就必須能夠在不同的情況下運用自己的知識，以加強對這些知識深度的歸納總結(jié)。

三、以學習者為中心的設(shè)計案例：NoRIS

NoRIS是美國密歇根大學核工程部門設(shè)計的一個支持科學探究的學習環(huán)境。NoRIS在情境、任務(wù)、工具和界面四個要素中均體現(xiàn)了學習者中心設(shè)計的眾多特性。

情境：NoRIS提供了一個平臺，讓學習者能夠像科學家一樣進行科學探究。NoRIS減少了許多需要計算內(nèi)部數(shù)據(jù)的復(fù)雜性問題，更多地從社會文化角度出發(fā)，為學習者營造良好的學習環(huán)境。學習者已經(jīng)使用NoRIS完成了多項科學探究任務(wù)，證明了是NoRIS使他們的探究過程變得更容易進行?？梢钥闯?，NoRIS給學習者提供了一個可進行科學計算和可控制探究過程的學習環(huán)境。

任務(wù)：因為掌握較少專業(yè)知識的學習者可能被一些雜亂的、細枝末節(jié)的知識或低水平的任務(wù)所阻礙，所以NoRIS將每個復(fù)雜的學習任務(wù)都分解為一系列的子任務(wù)，并且為這些子任務(wù)設(shè)計了各種支持功能。例如，在學習過程中，學習者可能要重復(fù)查閱或編輯各種資料（如筆記、源代碼、數(shù)據(jù)文件等），但它使學習變得乏味且分散學習者的注意力。因此，NoRIS特別設(shè)計了資料管理功能，這樣學習者可以把更多的精力集中在科學探究上。事實證明，NoRIS任務(wù)分解的功能有助于減少學習任務(wù)的復(fù)雜性。

工具：為了給學習者營造一個友好的科學探究的學習環(huán)境，NoRIS提供了各種支持工具以幫助學習者完成學習任務(wù)?，F(xiàn)在有很多軟件工具可用于科學探究，如計算工具（如編譯器軟件、數(shù)學軟件等），可視化工具等，NoRIS盡可能地集成現(xiàn)有的這些軟件工具，以減輕科學探究過程中不必要的認知負擔。

界面：科學探究的復(fù)雜性之一就是必須學會不同的軟件支持工具。在教育軟件中，即使提供了所需的工具，但如果沒有一個友好的軟件界面，學習者仍然無法使用這些工具。因此，NoRIS為所有不同種類的工具提供了一個簡單且一致的界面，學習者可以通過系統(tǒng)提供的按鈕和菜單輕松的訪問每一個工具。例如，工作區(qū)工具提供了建立和分析數(shù)值條理案例時所需要的按鈕和菜單訪問的工具。規(guī)劃區(qū)工具允許多個學習者在同一個圖形窗口中同時編輯數(shù)據(jù)文件。

總之，NoRIS遵循了學習者中心的設(shè)計方法。用戶的使用表明，NoRIS確實能夠很好地支持學習者完成科學探究的學習任務(wù)。

四、結(jié)束語

教育軟件是為了支持學習者更好地完成學習任務(wù)。因此，教育軟件的設(shè)計重心應(yīng)從傳統(tǒng)的“用戶中心”轉(zhuǎn)向“學習者中心”，并需要超越“技術(shù)”本身，將技術(shù)設(shè)計的考慮要素擴展到包括學習內(nèi)容、學習的社會結(jié)構(gòu)等組成的更廣闊的學習技術(shù)革新系統(tǒng)中。而這正是學習者中心設(shè)計的目標所在。

[1]許為.以用戶為中心設(shè)計:人機工效學的機遇和挑戰(zhàn)[J].人類工效學,2003(4):8-12.

[2]顧小清,顧鳳佳.微型移動學習的可用性設(shè)計[J].電化教育研究,2010(2):52-57.

[3]楊南昌,劉曉艷.學習者中心的技術(shù)設(shè)計:理念、方法與案例[J].遠程教育雜志,2008(6):14-19.

[4]Soloway,E.,Guzdial,M.,&Hay,K.H.Learner-Centered Design:The Challenge for HCI in the 21st Century[J].Interactions.1994(1):36-48.

[5]喬納森著.鄭太年,任友群譯.學習環(huán)境的理論基礎(chǔ)[M].上海:華東師范大學出版社,2002:1-23.

[6]Quintana,C.,Shin,N.,Norris,C.,&Soloway,E(2006)..Learner-centered design:Reflections on the past and directions for the future[M].In K.Sawyer(Eds.),Cambridge handbook of the learning sciences.New York:Cambridge University Press,2006:119-134.

[7]BARBARAL.MCCOMBS,DONNAVAKILI.ALearner-Centered Framework for E-Learning[J].Teachers College Record.2005(8):1582-1600.

（編輯：隗爽）

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A

1673-8454（2010）23-0063-03

*本文得到教育部人文社科規(guī)劃基金項目（09YJA880119）“學習科學視域下的問題解決學習設(shè)計研究”資助。