新建構思想下開放教育插圖式教科書的研究設計
——以計算機專業《計算機網絡》課程為例

蘇絢

（汕頭廣播電視大學，廣東汕頭，505041）

隨著普通高校的不斷擴招，在職人員進修深造人數逐年減少，開放教育出現了生源持續萎縮的現象。開放教育只有尋求自身的改革與創新，才能走出可持續的發展道路。在慕課、微課、網絡直播等多種網絡多媒體課程出現及廣泛應用背景下，開放大學在職學生經常無法參加面授或面授課程不足的矛盾得以緩解，開放教育也注入了新的生機。因此，在開放大學授課模式發生變革的同時，作為教師教學工具之一、學生自學“輔導教師”的教科書，也應當有改革創新的新面貌，展現出更適合開放大學學生特點的、更能幫助開放大學學生學習的優勢，而不是可有可無的雞肋。

一、開放教育插圖式教科書的產生背景

開放大學的生源主要來源于高考落選者、中等專科學校學生、職業技術學校學生和已經進入社會的工作人員。與普通高校全日制的大學生相比，受客觀或主觀因素影響，開放大學學生在學習能力上存在薄弱環節，尤其是在專業書籍方面的閱讀理解能力更是薄弱。而對專業教科書或專業書籍的閱讀理解能力，是大學生需要具備的首要能力。任何一個專業，都需要學生從厚厚的專業書中，從理論化的、難懂的語言表述中，通過閱讀去理解內容，從而掌握知識，乃至運用創新。任何專業的學習也都需要學習者有較強的記憶力。比如，在計算機專業學習中，要想順利思考必須先有較強記憶力，思考是一個連續過程，如果記憶力過差，則有可能因遺忘前面推斷出來的內容而致使思考無法繼續。

但實際上，大學的專業知識因為專業設置的理論化，進一步增加了學生的學習難度。在我國普通大中專院校中，計算機科學專業的培養方向多以理論研究為主，這就需要學習大量數學理論知識，需要學生具有較強的邏輯抽象思維能力和計算能力。與普通高校相比，開放大學應該在專業設置或培養方向上有所不同，在教科書的選擇或設計上應充分考慮開放大學學生的學習能力。如廣東開放大學的計算機專業，專科層次的培養方向主要以實踐應用為主，課程多以實踐實操課程學習為主；本科層次的專業設置則以學術研究為主，但教科書難度遠遠低于普通高校教科書的難度。然而，一味降低教科書的學習難度，未必是行之有效的辦法。如廣東開放大學計算機專業的《計算機網絡》課程，其教材由簡單的網絡基本原理和網絡實訓兩個部分組成，在一定程度上實現了理論與實踐的結合。但也存在一些不足：理論相對簡單，主要以概念介紹、術語、定理定義、協議規則為主；理論知識離散，缺乏對整個理論體系的解釋，難以把離散的理論知識構建成一個體系。因此，學生很難從這樣的教科書學習中建構出該課程的知識樹。對于開放大學學生而言，他們不能經常參加面授課，因而，教科書對他們而言往往比教師起著更加重要的作用。教科書的簡化，雖然降低了課程難度，但也未能給學生學習提供完整的知識體系。在此背景下，亟需探索一種新的行之有效的教科書來適應開放大學學生的學習需要，插圖式教科書便應運而生了。

二、開放教育插圖式教科書的理論基礎

2011年，中山大學王竹立教授提出一種教學與學習理論----新建構主義思想[1]，至今仍被不斷完善與推進。新建構主義繼承了認知建構主義的思想精髓，承認學生學習就是意義的建構過程。學生的“學”是主體，學習者根據自主意愿學習相關知識，對自己的目標知識體系進行建構，但對于一些基礎性的知識，學生是沒有必要花精力重新建構的，可以通過“嫁接”來快速獲取。新建構主義思想非常適合與教師聯系并不密切的開放大學學生，在指導學生自主學習方面起著重要的作用。

新建構主義提出“零存整取”的學習策略，認為在網絡時代，學生獲取知識的方式多樣化，獲取知識速度快，知識內容零碎、不系統。因此，需要通過“零存”后，進行自我建構，從而實現“整取”[2]。然而，對大學專業教科書而言，知識不可能是零碎的，知識的系統性仍然是其最基本的要求。學生對大學專業教科書的學習，其實也是存在“零存”問題的。一本知識體系完整的教科書，可以向學習者提供完整的知識鏈，但學習者不一定是能夠完整地“存”之。特別是對于學習能力不足的開放大學學生而言，他們也許只能從體系完整的教科書中“零存”。

新建構主義提出知識的三級結構假說，認為學習知識通常需要從第一級的感性認識開始，當學習者對知識的本質與內部聯系有了更進一步的認識，就可進入到第二級理性認識階段。當學習者對所學知識產生了“聯想”，并加以發揮創新，則進入了知識的第三級認知[3]。以新建構主義思想知識三級結構學說來指導教科書的設計，力求使教科書符合大多數學習者的認知結構，幫助開放大學學生從“零存”逐步完善至“整存”。新建構主義思想的教科書，其重點在于如何“存”。教科書設計者必須做到讓學生更容易接受系統化知識，將其“存入”或“嫁接”入自身。

依據新建構主義思想設計的插圖式教科書，通過插圖或連續的漫畫式插圖，可以很好地將建構主義的情景導入教學法引入教科書中。通過插畫繪制具體的、生動的環境，讓學生看書時也能置身于某種與課程內容相關的情景之中，使學生能夠接受的專業知識更形象、直觀。最終使插圖式教科書通過插圖效應，實現其在彌補學生學習能力不足方面的積極作用。正如美國學者認為的 “帶有插圖的教科書的教學效果要優于純文本性教科”[4]，或者是我國一些心理學研究者所得出的結論那樣，插圖功能可以補償已成年的開放教育學生在一些文字學習上的不足[5]。

三、開放教育插圖式教科書的研究設計及應用

新建構思想下的插圖式教科書，其設計理念是在新建構主義學習理論核心觀點“學習就是建構，建構蘊含創新”的引導下，提倡“學”與“教”的同等重要地位，“教”中蘊含“建構思想”。插圖式教科書的設計，其出發點雖是一種“教學”的實現，但它更多從“學”的角度思考，遵循知識的三級結構假說，層層深入地引導學習者通過感性認知、理性認知以至聯想創新的建構過程，為新建構思想這一教學與學習理論提供了實證。

（一）圖文混排的情景引入發揮良好的插圖效應

在建構主義中，知識不是通過傳授得到，是學習者在一定的情境中，借助其他人的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構的方式而獲得。新建構主義繼承了建構主義這一合理的理論。倘若學習者首次接觸某一專業知識的學習，學習者未必對這一學科存在一定的情境感。對學科的知識不存在感性認識，那么直接接觸純文本的學術理性知識，對學習能力不強的學生，就會造成較大的困難。若知識結構有三層的話，學習能力強的學生也許可以從二級樹干直接進行理性知識的學習，但對于開放大學學生而言，自下而上的一級一級上升式的學習步驟更適合他們。插圖式教科書可以在專業教科書中呈現出一個情境式的整體畫面，讓學生先對這一科目有一個鮮活的、感官性的認識，再從心理上產生興趣，對學科知識有初步理解，進而逐步接受難度更高一層的理性知識。

圖1“信道極限容量”的漫畫實例

插圖式教科書的插畫或漫畫設計以及圖文以何種方式呈現等至關重要。如果文字量大，只是配以相關的少量插圖，難以產生圖文互補效果，發揮不了良好的插圖效應。但過多的不必要的插圖也容易分散學習者的專注力。因此，對插圖進行數量上把控的同時，也要考慮插圖在文本中所處的位置，它會對閱讀效果產生一定的影響。為了使插圖數量與插圖位置對學習者閱讀效果產生更好的幫助，教科書中的知識可用以漫畫故事的方式呈現，實現圖文混排，以輕松的方式解析復雜問題。文本與相關漫畫插圖按一定配比與合適的位置加以融合，使插圖與文本接近同時呈現，這樣閱讀效果要比圖文分開呈現更有優勢。

以《普通高等學校網絡工程專業規劃教材——計算機網絡技術（ 本科）》（以下簡稱《網絡》）這一本插圖式教科書為例，其第二章的“信道極限容量”知識點正是利用了奈奎斯特與香農的漫畫形象，讓“他們自己來講解”他們的“奈氏準則”和“香農定理”。具體情況如圖1所示。

由圖1可知，通過閱讀時讀者對各種人物角色的代入，能較輕松地理解“信道極限容量”這類較難懂的專業術語在現實中的意義，然后再在相應的情景中思考問題，理解信道容量所受到的限制，從而更深刻的理解與記憶奈氏準則和香農定理。

（二）圖文相關的雙重編碼及標記協助知識“嫁接”

新建構主義提出的“知識嫁接學說”認為學與教密不可分，教學被視為一個知識嫁接過程，即把前人經驗總結所產生的知識，移植到學習者原有的知識結構中。教與學就是知識嫁接的過程[6]。作為教師，或者“隱形教師”的----教科書，都需要引導和協助學習者進行知識嫁接。雖然每個人認知方式、認知水平有所不同，但有些共性是存在的。所以科學的理解與記憶方式還是可以引導更多的學習者進行有效的學習。為了協助學習者進行知識嫁接，

插圖式教科書中融入了如何幫助短時記憶轉換成長時記憶的科學方法。在很多計算機的專業課程中，理論性的概念、原理非常多。有些概念容易理解，卻很難記憶；有些則難以理解也難以記憶。插圖式教科書在幫助學生識記某個知識點時，出現表象和語義的雙重編碼。但是要強調的是，這雙重編碼既相互平行，又互相聯系。也就是說教科書中的圖文必須有所關聯，而且必須有較強的相關性。倘若圖文相關性不強，或完全不相關，那很難在人的頭腦中發揮雙重編碼的相互補充、相互支持的作用。相反，圖文不相關的插圖會影響讀者閱讀的專注度，讓正在消化文字含義的讀者受到不相關插圖影響而中斷思考。《網絡》這一本插圖式教科書的第五章“運輸層”，解釋流量控制與擁塞控制區別，就是在插圖處大量使用圖文緊密結合形式,做到圖文對應，插圖為解釋文本服務，用更直觀的方式體現文本表述的內容。

有研究顯示，閱讀材料中的插圖，若帶有注明文本關鍵信息的標記，可以促進文本閱讀，對文本內容更深入地理解。插圖式教科書，可以以連續式的圖畫，將分步解析過程像動畫分鏡頭那樣，一步步地展現給讀者。為了模擬教師課堂解析過程，在《網絡》教材設計中，對講解過程對應關鍵點加以標記，使讀者從多幅帶標記插圖中理解解題過程。如第五章《運輸層》“UDP差錯檢驗”的知識點則設計了帶標記的多幅連續插圖分解。如圖2所示：

圖2 “UDP差錯檢驗”知識點的實例圖

（三）概念圖與思維導圖引導思維總結與發散

插圖式教科書在每一個章節使用不同的插圖技巧、生動有趣的感性漫畫，協助學習者對間接的二級理性知識進行嫁接。同時，在每個章節的結束部分，以概念圖（concept map）——一種將知識與知識之間的關系網絡圖形化，將思維可視化的結構插圖，把整個章節的學習要點結構化，為學習者總結知識點，引導理性化認知。概念圖是一種用節點代表概念，連線表示概念間關系的圖示法。學習就是建立一個概念網絡，不斷地向網絡增添新內容的過程。為了使學習有意義，學習者個體必須把新知識和學過的概念聯系起來。

插圖式教科書在提供知識概念圖的同時，在每章的課后練習中，還要求學生繪制本章的思維導圖。思維導圖是表達發散性思維的有效圖形思維工具。思維導圖運用圖文并重的技巧，把各級主題的關系用相互隸屬與相關的層級圖表現出來，把主題關鍵詞與圖像、顏色等建立記憶鏈接。它與概念圖的區別在于：概念圖是用來組織和表征知識的工具，它通常將某個主題的有關概念置于圓圈或方框中，然后用連線將相關的概念和命題連接，連線上標明兩個概念之間的意義關系，更多的是為了表達邏輯關系。而思維導圖除了對邏輯關系的表達外，更注重對發散性思維的表達。思維導圖通過使用顏色，從主題的中心發散出來，比如主題是“網絡”，則以網絡為中心。使用任意的線條、符號、詞匯和圖像，以每個人大腦中的聯想為規則，把大腦中聯想的一長串枯燥的信息變成彩色的、容易記憶的、有組織性的圖畫，它與我們大腦處理事物的自然方式相吻合。插圖式教科書先以概念圖為基礎，為學習者收斂由前面漫畫插圖所帶來的知識感性認知，并將其轉化為理性知識；再要求學習者繪制思維導圖，將總結收斂的理性知識再度進行思維發散，鼓勵學生進行思考與聯想，促進所學知識向第三級認知階段發展做準備。

（四） “延展閱讀區”促使延伸思考

局限于書本的理論知識，知識的聯想創新很難發展。很多理工科類的專業課程，特別是計算機專業課程，學生在學習的過程中容易發生理論課與實驗課無法進行關聯的情況。理論課作為一門理論學習，實驗課作為另一門實驗課學習，而需要理論實際相聯系，進而創新時，學生自我建構的這個“網”是斷開的。究其原因在于教科書中沒有明確、強調性地指出理論與實驗之間的聯系。因此，在插圖式教科書中設計“延展閱讀區”目的在于把章節知識的相關延伸應用知識介紹給學習者，或提出相關理論與現實結合的問題，促使學習者產生延展性思考，將理論知識應用于現實問題，鼓勵學生多途徑“零存”，產生聯想，完善自我建構。在《網絡》教材的設計中，如學習到第四章《網絡層》時，學習者對網絡建構的一些理論知識有了一定的掌握。在延展閱讀區中，則將局域網建立與網絡互聯所使用的具體工具，如集線器、路由器等加以區分，把理論知識與實際應用知識建立聯系，幫助學生延展知識網絡。同時，配套了實驗教科書，幫助學生完成將理論與實際應用相聯系，在實際應用中產生更多聯想。