[摘 要] 程序教學思想的興起與發(fā)展，是為了試圖利用機器替代或者部分替代教師的工作。斯金納的強化學習理論推動了程序教學運動的發(fā)展。程序教學運動中注重教學機器與程序教材開發(fā)的傳統(tǒng)，是計算機輔助教學課件制作和現(xiàn)代教學軟件開發(fā)的直接思想來源。在面對真實世界無窮復雜的現(xiàn)實時，吸收系統(tǒng)化思想，程序教學走向了以人為實施主體的教學設計；而在“世界”簡單化方向上，完成了限定于某個特定“世界”中的問題解決即“微世界”，它面向可把握的數(shù)學模型的問題解決，為學生營造能夠主動學習的環(huán)境。

[關鍵詞] 程序教學；教學設計；微世界

[中圖分類號] G434 [文獻標志碼] A

[作者簡介] 李藝（1956—），男，山東臨沂人。教授，博士生導師，主要從事教育技術哲學、教育游戲和信息技術教育研究。E-mail：yilisd@163.com

從技術與教育相互作用的角度進行觀察，近現(xiàn)代以來最為教育技術界津津樂道的教育發(fā)展，大致可以歸納為三條路徑。其一是以技術樂觀論為基礎，在人們技術信心爆棚之際，伴隨教學機器的出現(xiàn)而熱極一時的程序教學運動，它在思想方法上推動了教學設計理論的發(fā)展，在工具設計上經(jīng)歷了教學機器、計算機輔助教學課件的時代，在微世界類產(chǎn)品中實現(xiàn)了它的終極形態(tài)，是人類關于教師智慧的執(zhí)著追求的體現(xiàn)。其二是在工具論思想指導下，以中華學習機、APPLE-II、一百美元筆記本直至“電子書包”為代表的產(chǎn)品，逐漸走向了移動、交互且承載內(nèi)容豐富，它是人們關于關懷學習者、滿足學習者個性化學習需求的學習輔助工具的追求的結(jié)果。其三是在資源與環(huán)境思想指導下，以互聯(lián)網(wǎng)為平臺所發(fā)生的資源共建共享等相關實踐，最終走向以網(wǎng)絡學習環(huán)境與社交互動相融合的智慧學習環(huán)境。三條路徑在時間上相互交錯，相伴延伸，且恰好覆蓋了教育者、學習者、資源與環(huán)境等三個方面。就此話題，分別形成三篇文章作關于這段歷史中技術作用下教育技術發(fā)展的專門探討。本文是其中第一篇。

經(jīng)歷了19世紀末技術革命的無比激動并站立在20世紀初，極盡各種機械機巧之能事且被泛科學主義武裝起來的智慧人類，在面對急劇膨脹的教育變革的需求時，不免要問：教師的工作是不可替代的嗎？或者說：教師的工作可以替代嗎？于是，在這種迫切的追問中，普萊西、斯金納等人思考了，教學機器被設計出來了，程序教學思想誕生了。

可以說，程序教學思想及其方法的發(fā)展，不僅開辟了一條以學習為起點的教育技術研究之路，而且加深了對技術本質(zhì)的認識，拓展了教育技術的研究視野，推動了教育技術理論與實踐的發(fā)展。首先，它的影響是深遠而廣泛的。其次，它并沒有簡單地復制其誕生之初的輝煌，而是在前赴后繼的思想者和實踐者的推動之下，在堅持“程序化”思想內(nèi)核并吸收系統(tǒng)化（思想）的基礎上，向著程序的復雜化和“世界”的簡單化兩個方面發(fā)展：程序教學運動中注重教學機器與程序教材開發(fā)的傳統(tǒng)，是計算機輔助教學課件制作和現(xiàn)代教學軟件開發(fā)的直接思想來源。在面對真實世界無窮復雜的現(xiàn)實時，程序教學走向了以人為實施主體的教學設計；而在“世界”簡單化方向上，完成了限定于某個特定“世界”中的問題解決，面向可把握的數(shù)學模型的問題解決，這就是“微世界”。

一、教育科學化運動與程序教學

19世紀末20世紀初歐美國家完成了工業(yè)革命，經(jīng)濟飛速發(fā)展，人類進入了現(xiàn)代性的文化背景中，科學技術獲得了空前的解放。隨著近代科學的大發(fā)展，“科學化”成為20世紀初國際教育學界的一個普遍趨勢。在19世紀中葉之前，人文主義教育思潮占據(jù)著主導地位，教育內(nèi)容空疏無用，嚴重脫離社會需要。為改變這種面貌，從19世紀中葉開始歐美各國發(fā)起新大學運動，重視科學教育和實用教育，最新的科技成果被引入課堂并面向生產(chǎn)實際。教育科學化運動在一定程度上是科學主義者推動產(chǎn)生的，其積極意義很明顯：一方面批判了虛飾無用的古典主義教育傳統(tǒng)，使教育與社會實際相聯(lián)系；另一方面為科學研究儲備了人才，推動了科學進步。到19世紀末20世紀初，對科學的崇尚已經(jīng)發(fā)展成為對科學極端迷信的泛科學主義，科學主義教育思潮終于在大學取得“霸權”地位?？颇咸卣J為，科技迅速發(fā)展的挑戰(zhàn)在于“近代以來對于我們不能培養(yǎng)足夠數(shù)量的科學家和工程師而產(chǎn)生了不斷增加的憂慮。”[1]美國在二戰(zhàn)后開始全面振興科學教育，20世紀50年代后期，科學主義教育思潮在美國校園頗為流行，科學至上主義路線支配了學校教育。

科學的成功，一方面帶來了人們對科學的普遍信任和尊重，另一方面也帶來了人們思想上對教育的重新認識。在教育目標上，科學主義教育者重視人的智力和潛能的發(fā)展，認為人的智能發(fā)展是迅速有效地掌握現(xiàn)有知識、認識客觀事物規(guī)律的關鍵，也是理解和控制自然的前提。在教育功能上，科學主義教育觀認為教育是以社會需要、國家需要為其存在基礎的，因而，在社會與個人、物質(zhì)與精神上，重社會、輕個人，重物質(zhì)、輕精神。在教育內(nèi)容上，提倡科學教育。在教育方法上，以如何迅捷、有效地掌握知識為取舍原則。在教育研究中，主張以自然科學的方法（觀察、實驗、實證的方法）研究教育。[2]斯金納認為：“教育也許是科學的技術學的最重要的分區(qū)”，[3]“教育”應隸屬于“技術部門”。斯金納為使知識傳授的效率更高，他立志要使“學校教室”達到“機械化”。要實現(xiàn)這一目標，“我們有充分理由預期，對人類學習的最有效的控制將要求工具的幫助”，而“提供必需的機械設置，在技術上問題并不是特別困難”。[4]

現(xiàn)代科學與技術的進步是人們不斷發(fā)現(xiàn)人的經(jīng)驗世界的可計算、可操作、可控制性的過程。當人可以用各種因果決定方式和它們的組合解釋生命、社會乃至思維的復雜功能時，當人在自己的生活中到處碰到的都是由自己的抽象邏輯所產(chǎn)生的機械式產(chǎn)品時，當人可以將自己的各種體力的、智力的、情感的活動加以分解，從而用各種機器模擬出這些復雜功能時，我們在震驚于人類自身無限的創(chuàng)造力并躊躇滿志地展望未來，歡呼時代將給人帶來美好的、不可思議的生活方式的同時，“人是機器”的古老觀念又重新獲得了它的活力。

20世紀以來，尤其是二戰(zhàn)以后，美國的資本主義制度進入了壟斷階段，它充分利用人的全部潛力來提高生產(chǎn)效率，最大限度地獲取利潤，以穩(wěn)定和維持社會秩序。在行為主義者看來，生產(chǎn)效率是直接通過動作的效率而體現(xiàn)的，提高身體動作的效率應能提高生產(chǎn)效率；而維持社會秩序則在于使人們的行動遵守社會秩序。因而心理學家認為，心理學應該探索行為的規(guī)律，掌握了這些規(guī)律，就可以據(jù)此預測和控制人的行為，這對提高生產(chǎn)效率和維持社會秩序來說都是需要的。這種“效率”思想也被運用到教育中，正如斯金納所說：“世界上的人比以往更多了，而他們中的絕大部分都需要教育。這個需要不能僅由興建更多的學校和訓練更多的教師來滿足。教育必須要更有效率?！娪胺庞硻C、電視裝置、影片及磁帶錄音機等在美國的中學及大學里找到了應用的途徑?！盵5]從教育的角度看，教學機器的運用意味著施行一種新的教學方法，而這種新的教學方法則源于一種迫切的需要。隨著科學技術的發(fā)展，對訓練有素的教師的需求日益增加，而合乎這種要求的人卻在減少。這種情況更因?qū)W科范圍的擴大、學生與教師之間人數(shù)比例的不斷增大而進一步惡化。為了改變這一狀況，必須在教育領域進行必要的改革，也正是由于教育實踐的迫切需要，行為主義在理論上進行了充分準備后，將其理論運用于教學實踐中。隨著20世紀以來科學思潮的影響，以及心理學特別是行為科學的發(fā)展，人們才明確地提出教學也是科學。也就是說，教學不僅有科學的基礎，而且還可以用科學的方法來研究。于是，人們開始關注教學的哲學、心理學、社會學的理論基礎，以及如何用觀察、實驗等科學的方法來研究教學問題，因而教學機器、程序教學理論便應運而生。

程序教學是利用教學機器，使用程序教材以達到教學目的的教學活動。“程序教學是指一種類型的學習經(jīng)驗，在這種學習經(jīng)驗里，對于學生來說，‘程序’代替了教師，而且這種‘程序’通過一套事先設計好的、有一定順序的特定行為，使學生將來更有可能按照人們所期望的方式去行動”。[6]一般可分為兩大派，一派是以普萊西、克勞德為代表，以學習的認識學說為基礎，設計的分支式（或衍支式）程序教學；另一派是以斯金納、霍蘭德為代表，以學習的強化學說為理論基礎，設計的直線式程序教學。

1954年斯金納發(fā)表了題為《學習的科學和教學的藝術》一文，從行為主義理論的角度對程序教學給予論證和支持。在這篇文章中，斯金納強調(diào)強化在教學中的重要作用，并建議可以把教學機器作為一種方法，給學生提供必要的強化。他指出，“對人的學習的最有效的控制將要求工具的幫助”，即使“作為單純的一個強化機器，教師也是過時了……他必須有機械裝置的幫助”。[7]斯金納根據(jù)自己的操作條件反射和積極強化的理論設計了教學機器和程序教材。他的關于學習材料程序化的想法，后來發(fā)展成為可以不用教學機器只用程序課本的“程序教學”。斯金納堅持不懈的努力成為這個領域發(fā)展的主要催化劑，推動了當時的程序教學運動的發(fā)展。

強化理論的是是非非隨著科學化的追求而出現(xiàn)了。一方面，斯金納用強化理論為激勵提供了嚴密的實驗論證，促使著激勵理論和激勵實踐的迅速發(fā)展，而且在現(xiàn)實中獲得了明顯效果；另一方面，強化理論帶來的弊端也隨之出現(xiàn)。程序教學理論強調(diào)習慣和操作性強化，主張通過控制獎賞和刺激來誘導學生學習，教師則可能通過控制獎賞和刺激去控制學生要學的和不要學的東西。教學機器只要求控制最后的回答是否正確，而對導致這種回答的內(nèi)容、形式以及認識活動的其他方面則不加控制，對學習過程的各個顯然不同性質(zhì)的階段之間不作區(qū)別。對技術的過于重視，用數(shù)字方式給自己確定位置，不管什么都要找出方程式似的因果關系，按照標準化的考試分數(shù)確定一個人的優(yōu)劣，包括復雜的內(nèi)驅(qū)力都能以數(shù)學方式給出模型。這些偏失，隨著強化理論乃至激勵理論的精確研究而彌漫于教育技術之中。

斯金納是一個徹頭徹尾的科學主義者，他認為，人類沒有什么自由意志，不能用那些無法測度的主觀感受來研究?？茖W的基本要求，就是放棄一切主觀臆斷，而代之以客觀的觀察和實驗。解決社會問題，要靠把科學引入人性研究來入手。當下急需的是用科學方法來改造人文研究，放棄以往從心靈、自由、尊嚴、人格、個性等角度探究人類奧秘的方法，因為它們統(tǒng)統(tǒng)不能采用科學的度量方法。心理學應當與物理學、生物學沒有什么兩樣，都是科學的天下。斯金納學習理論的不足在于他堅持機械主義和還原論思想，簡單搬用動物的學習規(guī)律，否認人類學習與動物學習之間的本質(zhì)區(qū)別。美國心理學家J·O·考克在其《斯金納派的迷信》一書中指出：“但我還是認為他們犯了同一種錯誤，一種把理論原理包含的特征同學習任務的特殊性，同學習者的本性，或同某種別的非理論因素等包含的特征混淆起來的錯誤?！盵8]然而不可否認的是，斯金納順應了時代潮流，為計算機輔助教學（CAI）在教育上的廣泛運用開辟了一條寬廣的路，正如費尼所言：“不可避免地，隨著計算機時代的繼續(xù)前進，研究者們的注意最后會轉(zhuǎn)向教育問題。對教育的注意是信息時代的時代精神的另一個方面”。[9]

程序教學思想試圖利用機器替代，或者部分替代教師的工作，在倡導的初期，效果并不理想，應用實踐的規(guī)模也相對較小。隨著計算機這種交互媒體的出現(xiàn)，程序教學思想又煥發(fā)了活力，尤其是多媒體計算機的普及應用，利用計算機輔助進行相關的教學活動，一度成為教育界的熱點話題。在計算機輔助教育這個大范疇下，計算機輔助測驗、計算機自動組卷、計算機自動排課、計算機輔助教學等在理論和實踐領域都得到了快速發(fā)展。在此背景下，程序教學思想，也在教育需求的變化、學習理論的發(fā)展以及科技進步的影響下，發(fā)生了顯著變化。在教學形式上，開始關注學生的個性差異，試圖構(gòu)建符合學生個性特征的教學環(huán)境，或者能夠有一定自適應功能的教學環(huán)境。在學習理論層面，開始超越行為主義向認知主義發(fā)展，在教學軟件的設計上注重構(gòu)建學習環(huán)境，強調(diào)學生主動學習，不再強化“標準答案”。程序教學設計思想發(fā)展到計算機輔助教學階段，看似進步，實質(zhì)上在思想上并沒有真正的進步，不過是用計算機代替了教學機器，計算機成了實現(xiàn)程序教學思想的高級程序教學機。[10]在此過程中，程序教學運動開始關注教學機器與程序教材的開發(fā)，逐步走向系統(tǒng)化的教學設計。

二、程序化、系統(tǒng)化思想的教學設計[11]

教學設計有兩個根源，一是將教學視為系統(tǒng)，二是程序化教學運動。教學設計從其誕生之初就一直堅持將系統(tǒng)觀點作為自身研究的主要思維方式，系統(tǒng)科學的發(fā)展為實現(xiàn)有關教學與學習的理論研究與實踐的結(jié)合提供了方法。在程序教學的發(fā)展過程中，一直暗含著教學設計的發(fā)展。20世紀初，美國實用主義哲學家杜威和行為主義先鋒桑代克都提出了有關在心理學的理論與教育的實踐之間搭建橋梁的設想，并在各自領域中對此進行了探索。杜威提出教育哲學的若干宗旨，其目的在于強調(diào)學習與行動的聯(lián)姻，這就需要研究如何設計教學。桑代克則把他的“刺激—反應”聯(lián)結(jié)學習理論直接應用于教學，建立起一整套包括任務分析、教學方法、教學評價、教學測量的教學設計體系，這在研究內(nèi)容和研究方法上都為教學設計研究打下了基礎。[12]

程序教學運動推動了教學設計的應用發(fā)展。作為新行為主義的代表，斯金納的理想是開發(fā)有效的教學材料，提高人類的學習成效。為此，他提出了程序教學的構(gòu)想并付諸實踐。程序教學的主要思想是：教學材料應以小步子呈現(xiàn)給學生；學生必須對每個問題作出回答；教學材料要提供及時的反饋和允許學習者自定步調(diào)。程序教學以其精確組織的個別化、自定步驟的學習，確立了許多有益的指導原則。它建立的一系列學習原則和開發(fā)程序教材的系統(tǒng)方法，極大地影響了后續(xù)乃至今天的教學設計模式等。20世紀60年代初期，梅格（R.Mager）就意識到教會教學設計者編寫學習目標的必要性，并編寫了《程序教學的學習目標編寫》一書，很受教育界的歡迎。該書主要描述了如何編寫學習目標，內(nèi)容包括描述所期望的學習行為、行為產(chǎn)生的條件和行為的評價標準等。20世紀60年代初中期，任務分析、目標陳述和標準參照測試等概念融合在一起，構(gòu)成教學設計過程/模式，為系統(tǒng)地開發(fā)教學材料服務。[13]

二戰(zhàn)時期，美國心理學家在軍隊中從事培訓教材的研究與開發(fā)，并開始嘗試將心理學和教學技術進行整合。20世紀40年代末和整個50年代，系統(tǒng)方法的運用開始受到心理學家的關注，他們開始將訓練視為系統(tǒng)，試圖開發(fā)包括一系列創(chuàng)新的分析、設計和評估程序在內(nèi)的比較正式的教學系統(tǒng)。從那時起，教學設計理論和實踐經(jīng)歷了早期的媒體觀、初期的系統(tǒng)觀、狹義系統(tǒng)觀到標準系統(tǒng)觀和教學系統(tǒng)設計觀的演變，該領域已從最初僅僅關注程序化教學發(fā)展成為一個整合了心理學、技術、評價、測量和管理等多維度研究的寬泛領域，并逐漸形成關注“合理有序”的硬系統(tǒng)思維和“統(tǒng)攬全局”的軟系統(tǒng)思維的分野。

1970年至1990年的20年間，教學設計領域研究的重點主要是對主題（包括認知任務和信息加工分析的主題）和對表現(xiàn)出來的“行為”的描述，是以“教學程序”和“計算機輔助教學”的形式進行教學設計，開始形成了運用系統(tǒng)方法構(gòu)建教學模式的嘗試。最具代表性的模式有加涅的教學設計原則、梅里爾的成分顯示理論等。誠如羅斯指出：“在20世紀70年代，教學設計研究的主要努力在于‘致力于將在60年代產(chǎn)生的各種不同的、分立的教學設計研究成果整合起來’，在融合中尋找突破，從而創(chuàng)造了教學設計中的‘系統(tǒng)方法’。”[14]

20世紀90年代以來，國際教學設計領域有兩個引人注目的變化，一是認識論、學習心理學和教學設計的整合；二是由于所有類型信息的數(shù)字化、憑借互聯(lián)網(wǎng)的遠程指導以及計算速度的提高和記憶容量的增加，使得技術有可能以新的方式應用于教育。具有代表性的模式有R.Schank的基于目標的劇情設計模式、J.Bransford的拋錨式教學設計模式等。[15]綜上所述，教學設計研究領域在堅持程序化思想內(nèi)核并吸收系統(tǒng)化思想的基礎上，把自身建設成為持續(xù)變革、開放多元和不斷發(fā)展的創(chuàng)新系統(tǒng)。

三、發(fā)現(xiàn)學習理論與微世界

行為主義學習理論強調(diào)習慣和操作性強化，主張通過控制獎賞和刺激來誘導學生學習。但從認識論的角度來看，通過洞察才能習得認知結(jié)構(gòu)，在這個過程中，把信息整合到學生已經(jīng)知道和理解的知識結(jié)構(gòu)中。“教學是人類的一種緊張的活動，就事物的本質(zhì)來說，這種活動所受到的技術過程的影響僅是次要的。在一定的學習過程中，磁帶和影片可以用來輔助教具，但是教育基本上是由老師和學生組成的。老師是具有知識的人，他要傳授自己所獲得的知識和見識，他要運用他的技巧，或者更確切地說，運用他的藝術去引導無知的學生來吸收這些知識，并使他們學會如何運用他的理智來獲得最大的好處?！盵16]學習知識的過程并不是為了獲得最終的結(jié)論，而是通過與知識的接觸與探索，在對某事物的理解和解釋活動中，去發(fā)現(xiàn)一些尚未了解的東西。因此，學習是一個主動的過程。人的認識過程正是通過主動地把進入感官的事物進行選擇、轉(zhuǎn)換、儲存和應用，才得以向環(huán)境學習并適應環(huán)境，最終達到改造環(huán)境的目的。

學習是認知結(jié)構(gòu)的改變，教育為人們認知結(jié)構(gòu)的改變提供了最好的場所，使人們在這里不斷完善自己的知覺方式，不斷提升自己，從而達到一個新的高度。杜威提出反省的思維活動“必須成為一種教育目的”，并倡導以“做中學”形式來組織教學，學生在自主解決這些問題的過程中進行探究、實驗、整合和積累專門化的科學知識，“變得精通實驗探究和證明”等科學研究的方法，從而培養(yǎng)反省思維。[17]在杜威之后，布魯納提出了“發(fā)現(xiàn)學習理論”，布魯納認為，發(fā)現(xiàn)不只限于尋求人類尚未知曉的事物，確切地說，它也包括用自己的頭腦親自獲得知識的一切方法。他要求學生利用教師或教材所提供的某些材料，親自去“發(fā)現(xiàn)”應該得到的結(jié)構(gòu)與規(guī)律，成為一個“發(fā)現(xiàn)者”。教師的作用是啟發(fā)學習，鼓勵學生進行探究。[18]巧合的是在此背景下，微世界雛形Logo一經(jīng)推出，因它能很好地支持發(fā)現(xiàn)學習課程的實施，就得到了廣泛的認可。

作為一類特殊的計算機輔助教學軟件，微世界（Microworld）能夠提供學習者主動發(fā)現(xiàn)問題與探索問題的認知歷程，激發(fā)學習者思考、創(chuàng)新、主動積極地學習。經(jīng)過相當多的實例證明，微世界是一個十分有效的認知學習環(huán)境與心智工具。[19]和以往的程序教學思想不同，它注重營造一種促使學生主動學習的環(huán)境，在這個環(huán)境中，學生通過自主學習，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，最終達到建構(gòu)自己知識體系的目的。這種學習過程正是建構(gòu)主義學習理論所支持和倡導的。跟早期的程序教學思想相比，“微世界”發(fā)生了如下幾個方面的變化：由注重教師主導的“教”轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生為中心的“學”；由關注學習過程中學生的外顯行為轉(zhuǎn)變?yōu)殛P注學生的內(nèi)部認知過程；由努力營造和模擬教與學的過程轉(zhuǎn)變?yōu)槟M可供學生探究問題的虛擬的或者仿真的微觀世界。

微世界雛形Logo語言的主要發(fā)明者西蒙·派珀特（Seymour Papert），提倡兒童利用Logo發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。在派珀特看來，好的教育不是如何讓教師教得更好，而是如何提供充分的空間和機會讓學習者去構(gòu)建自己的知識體系。當孩子們在制作一些對自己有意義的作品時，如做小機器、編故事、編程序或是創(chuàng)作歌曲時，孩子們就處于學習知識的最佳狀態(tài)。Papert把計算機作為幫助學習者形成算法、解決問題并在此過程中學習和鍛煉智力的強有力的工具。他倡導將Logo作為年幼兒童的編程語言，讓學習者在計算機上進行畫圖、編歌曲、玩游戲等活動并提倡兒童利用Logo解決問題。

Logo雖然最初是作為計算機語言而推出的，但是它所起的作用遠遠超過了一般意義上的計算機語言，它不僅能促進學習者解決問題能力的提高，同時還可以培養(yǎng)積極的學習態(tài)度，促進學習者社會交往能力的發(fā)展，促進學習者正確地評價自我。20世紀70年代后期，隨著個人計算機的廣泛使用，Logo也開始迅速得到普及。借助于Logo提供的學習環(huán)境，學習者可以自由探索數(shù)學概念之間的聯(lián)系，利用即時反饋從試誤中學習并掌握假設—檢驗技巧。Logo的出現(xiàn)為教育界提供了一種應用信息技術的新視角，其自身也隨著技術環(huán)境的變更和教學需求的變化不斷發(fā)展變化，并以各種各樣的方式存在于中小學教學中并發(fā)揮著獨特的作用。派珀特認為“計算機編程活動能在建構(gòu)性學習過程中扮演重要角色”。[20]不管是Logo的最初版本，還是其后續(xù)生發(fā)出的版本，其主要應用目的是引導學習者利用信息技術解決問題，其基本流程是：“思考問題—確定算法—編程實現(xiàn)—通過控制（仿真）機器人的動作外化問題解決結(jié)果—根據(jù)問題解決結(jié)果反思問題解決的思路與過程”。[21]通過這一過程來激發(fā)學習者的深層次思維和對相關問題的深度研究，而利用信息技術激發(fā)和支持學習者的深層次思維是未來最具潛力的信息技術應用方式之一。

在微世界的學習環(huán)境中，學習是情境式的、經(jīng)驗式的、自我導向式的“做中學”方式，[22]學習者利用微世界提供的計算機對象來探索、實驗，進而驗證自己富有創(chuàng)意的想法。隨著技術的發(fā)展和微世界理論的演進，基于計算機的微世界學習軟件呈蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，出現(xiàn)了ThinkerTools、幾何畫板等。ThinkerTools是為了幫助學習者理解牛頓定律而開發(fā)的微世界軟件。計算機在ThinkerTools中的作用可以分為兩個方面：一是計算機能夠動態(tài)地產(chǎn)生一些活動的對象（如運動的物體），這對于解決運動領域問題來說是十分必要和重要的；二是，計算機能夠根據(jù)學生輸入的數(shù)據(jù)，遵照牛頓定律使物體發(fā)生運動，模擬現(xiàn)實世界的真實情形，這對學生理解牛頓定律是很有好處的。[23]幾何畫板是適用于數(shù)學、平面幾何、物理的矢量分析、作圖，以及函數(shù)作圖的動態(tài)幾何工具。開發(fā)幾何畫板軟件的目的是鼓勵教師和學生使用計算機作為教學工具，在數(shù)學教學中增加趣味性、探索性、直觀性，降低幾何學習的難度，提高學生學習幾何、學習數(shù)學的興趣和效率。正如其名為“21世紀動態(tài)幾何”，它能夠動態(tài)地展現(xiàn)出幾何對象的位置關系、運行變化規(guī)律，提供豐富而方便的創(chuàng)造功能。幾何畫板不但作圖快捷、精確，而且所畫圖形富有動態(tài)性，便于使用者觀察其中的相關對象的關系和圖中蘊含的規(guī)律。

從微世界的發(fā)展歷程來看，微世界能及時吸收教育領域的相關研究成果且不斷地完善。從實踐結(jié)果來看，微世界學習環(huán)境要比傳統(tǒng)的CAI軟件效果好得多：微世界是一個相對完整的系統(tǒng)，側(cè)重于激發(fā)學習者思考與創(chuàng)造力的心智模式的建立，而一般CAI則強調(diào)知識的呈現(xiàn)和學習內(nèi)容的傳遞。成功的微世界依賴于學習者內(nèi)在的學習的興趣。微世界為學習者提供一個有助于其進行探索、推理、發(fā)現(xiàn)、反思的學習環(huán)境，能夠很好地培養(yǎng)學習者分析問題、解決問題的能力及高級思維，并能夠很好地實現(xiàn)知識遷移。微世界的探索性與可操作性所起的效果取決于微世界學習環(huán)境是否符合人的認知規(guī)律。因此關注教育領域相關學科的研究成果，合理地指導微世界的開發(fā)、設計與應用是我們長期的關注目標。

四、結(jié) 語

研究和應用程序教學，是與以計算機為代表的新技術手段在教育中的應用發(fā)展密切相關的。20世紀20年代，美國普萊西首先開始研究程序教學，50年代，斯金納從行為主義理論的角度對程序教學給予論證和支持，再度推動了這方面的工作。斯金納根據(jù)自己的操作條件反射和積極強化的理論設計了新型的程序教學和教學機器，促進了美國當時的程序教學運動，使人們開始關注教學的全過程，更全面、更系統(tǒng)地看待教學活動。程序教學運動注重教學機器與程序教材的開發(fā)，并在長期的研究中總結(jié)了一些較為系統(tǒng)的程序開發(fā)模型，有效地推動了教學設計的發(fā)展。20世紀70年代以后，行為主義研究范式不再支配教學領域，取而代之的是多種研究范式并存的局面，教學設計研究領域走向了包容并舉的多元化路線。微世界為教育技術領域應用技術提供了一個新的視角，即引導學生利用技術來解決問題。對于微世界研究者而言，程序教學如何以及在多大程度上能夠轉(zhuǎn)換成學生的認知收益似乎更重要。由此可以看出，程序教學思想及方法的發(fā)展，并不僅僅以微世界為終結(jié)，而是影響到了人們教育教學智慧的更多方面。因此，教育技術領域的研究與應用需要及時吸收哲學、心理學、系統(tǒng)動力學以及學習理論等領域的相關研究成果，以此為基礎，合理地指導教育技術的開發(fā)、設計與應用，這是我們長期的關注目標。

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