第三章 教学设计的理论基础
如何进行成功的教学设计？对教学设计的认识不同会产生不同的观点。梅瑞尔认为“教学是一门科学，而教学设计是建立在这一科学基础上的技术，因而教学设计也可以被认为是科学型的技术”[1]。在梅瑞尔对教学设计的认识基础上，我们认为：以科学的理论为基础，以科学的方法为手段是教学设计成功的关键。
那么，什么是教学设计的理论基础，怎样依据这些理论进行科学的教学设计？教学设计是对教和学的双边活动进行设计，以人类学习的心理机制为依据探索教学机制，建立教学理论与程序，以便能合理规划和安排教学全过程。所以教学设计以有关人的心理机制的科学和教学科学为理论基础。教学设计的过程是一个复杂的过程，要想获得成功的教学设计，我们需要系统科学作为行为指导，系统科学是进行成功的教学设计不可缺少的条件。
第一节 心理（科）学与教学设计
心理（科）学是以科学的方法研究人和动物心理和行为的科学。了解和探索人类自身心理和行为发生、发展的规律，是心理学最重要的任务之一。心理学研究的主要内容包括意识、认知、情绪以及智力、能力、人格和社会行为等心理现象。
19世纪末，心理（科）学从哲学中分离出来成为一门独立的学科。100多年来，心理（科）学经历了多个发展阶段，形成了许多从不同角度研究心理与行为的分支学科。基础学科包括实验心理学、发展心理学、认知心理学、生物(生理、生化、神经)心理学、社会心理学等；应用学科更为广泛，包括教育心理学、医学心理学、工程心理学、人工智能、管理心理学等。
心理（科）学中的学习心理学对教学设计的影响比较大，被认为是教学设计理论基础的主流。除此之外，心理科学广阔的研究领域对教学设计有借鉴和支持作用，比如情绪、焦虑水平等都是教学设计中必须考虑的因素，因此把心理科学作为教学设计的理论基础。
一、学习心理学与教学设计
学习心理学是探究人类学习的本质及其形成机制的心理学理论，而教学设计是为学习而创造环境，根据学习者的需要设计不同的教学计划，在充分发挥人类潜力的基础上促进人类潜力进一步发展。所以教学设计必须以学习理论作为其理论基础，广泛了解学习及人类其他行为。
当代学习心理学存在着三大学派，分别是行为主义学派、认知主义学派、人本主义学派。它们对学习的实质、过程、规律及其与心理发展的关系有什么样的观点?下面我们围绕这个问题加以讨论。
（一）行为主义学习心理学
美国行为主义创始人华生，在巴甫洛夫反应性制约研究的基础上，否定传统的把心理学界定为“意识现象的科学”的观点，主张把行为作为心理学的研究对象，从而创建了行为主义学派，并奠定了在学术领域的重要地位。通过研究环境对行为的影响，建立了著名的“刺激一反应”公式，为在实验室中研究人的复杂行为提供了简便易行又客观可靠的方法，从而使其理论具有对行为加以预测和控制的功能。华生认为，行为主义作为一门研究行为的科学，必须研究那些能够用刺激和反应的术语加以客观描述的动作、习惯的形成、习惯的集合等。所有的人类行为和动物行为都能用这些术语而不是心灵主义的术语来描述。[2]但是，行为主义对于行为的概念界定含糊不清；直线式“Ｓ—Ｒ”公式，也不能准确说明学习的整个过程，既定的目标也无法实现。因而行为主义学习理论无论在理论上还是方法上都不能适应实际需要而急需改进，这就迫使行为主义队伍内部一些人另寻出路，以完善行为主义学习理论。
斯金纳发展和完善了行为主义理论，被称为新行为主义者。斯金纳通过大量的观察、实验研究以及对结果的分析，在理论上提出了 “操作性条件作用”的概念，发展了华生的“刺激一反应”公式，提出了“刺激—强化—反应”的公式。基于上面的公式，斯金纳认为学习包括两类方式：一类是完全由刺激引起的学习，具有明显的S—R形式，称为应答性学习，但是这种学习依据于人的生理结构，所以不能解释人类的全部学习；另一类是操作性学习这种学习强调了有机体主动作用于环境，强调了人的能动性。在人与环境的关系上，他认为，环境是主动的，人是被动的，环境主动地作用于人而产生人的全部行为。所以，只要了解环境便能预测行为，只要控制环境，便能控制行为。在对环境的理解上，斯金纳认为，不仅包括现存环境，还包括历史环境和遗传环境。斯金纳对环境论述的扩展，表明他承认有机体对环境的反应包含意识的成分，但与华生一样，斯金纳认为人的意识、心理活动就是一些行为，是预测和控制的对象。
（二）认知主义学习心理学
20世纪60年代以来，随着信息科学和计算机科学的兴起，心理学中认知学派逐渐发展成为心理学的主要派别。就目前来说，认知心理学可以包括几个分支学派，一派以皮亚杰、布鲁纳、奥苏伯尔、维特罗克为代表，他们强调学习者的原有知识结构在新的学习中的作用，强调学习是学习者主动建构的过程，被称为建构主义者。另一派侧重于信息从外部到大脑，到学习者产生外显的反应，其间所经过的加工阶段以及各加工阶段的规律，被称为信息加工心理学派。还有一个学派结合了信息加工学习心理学和建构主义心理学以及行为主义心理学的观点形成的联结——认知学派。
⒈ 信息加工学习心理学
当代认知心理学奠基人奈瑟认为：“认知是指转换、简约、加工、贮存、提取和使用感觉的所有过程”。认知心理学家一般用计算机等信息处理设备处理信息的过程和人类学习的过程进行类比，说明人类学习和人脑加工信息的过程。目前被认为属于信息加工学习理论范围的主要有三类，分别为信息论与信息分析、计算机模拟、认知信息加工理论。
信息加工理论研究者基本都承认这样一个假设：行为是由有机体内部的信息流程决定的。在这个假设的基础上，他们认为，信息加工理论的实质是要探讨有机体内部的信息流程。因此信息加工论者常常把人类认知系统表述为代表信息加工和存储的一系列方框，使他们来回传递信息，信息在他们之间进行流动。随着人们对心理研究的深入，每个方框所表示的详细程度就越精细。但是我们应该看到，我们不能进入有机体的内部信息加工流程，我们只能建立种种推测的信息流程，那么这些小方框的存在以及组织方式还是不能得到有效的证明。
信息加工理论的很多研究成果是有益的。1956年，米勒发表的文章《神奇的数字，7±2：我们信息加工能量的限制》，发现了人类处理信息的能量是有限的，这种能量有限观，对注意与记忆领域的研究影响最大。短时记忆与长时记忆的划分主要依据于能量的差异，研究表明长时记忆储存的能量是无限的，而短时记忆一次只能记住7±2个项目。信息加工理论关于记忆的研究也给我们留下了深刻的印象，主要的研究原理“记忆取决于信息编码”、“记忆取决于提取线索”都是主要的原理。
⒉ 建构主义学习心理学
瑞士心理学家皮亚杰提出了著名的“认识结构说”,他认为认识是主体转变为客体过程中形成的结构性动作和活动，认识活动的目的在于取得主体对自然环境、社会环境的适应，达到主体与环境之间的平衡，主体通过动作对客体的适应又推动认识的发展。他将行为主义的S—R公式改造为S—AT—R(其中A代表同化，T代表主体的认知结构)，以强调认识过程中主体的能动作用，强调新知识与以前形成的知识结构相联系的过程，表明了只有学习者把外来刺激同化进原有的认知结构中去，人类学习才会发生。
皮亚杰理论体系的一个核心概念是图式。图式是指个体对世界的知觉、理解和思考的方式。我们可以把图式看作是心理活动的框架或组织结构。在皮亚杰看来，图式可以说是认知结构的起点和核心，或者说是人类认识事物的基础。因此，图式的形成和变化是认知发展的实质。皮亚杰认为，认知发展是受两个基本过程影响的：同化和顺应。
同化原本是一个生物学的概念，它是指有机体把外部要素整合进自己结构中的过程。在认知发展理论中，同化是指个体对刺激输入的过滤或改变的过程。也就是个体在感受到刺激时，把它们纳入头脑中原有的图式之内，使其成为自身的一部分，就像消化系统将营养物吸收一样。所以，在皮亚杰看来，心理同生理一样也有吸收外界刺激并使之成为自身一部分的过程。所不同的只是涉及的变化不是生理性的，而是机能性的。随着个体认知的发展，同化经历下列三种形式：(1)再现性同化，即基于儿童对出现的某一刺激做出相同的重复反应；(2)再认性同化，即基于儿童辨别物体之间差异借以做出不同反应的能力。它在再现性同化基础上出现并有助于向更复杂的同化形式发展；(3)概括性同化，即基于儿童知觉物体之间的相似性并把它们归于不同类别的能力。
顺应是指有机体调节自己内部结构以适应特定刺激情境的过程，顺应是与同化伴随而行的。当个体遇到不能用原有图示来同化新的刺激时，便要对原有图式加以修改或重组，以适应坏境，这就是顺应的过程。可见，就本质而言，同化主要是指个体对环境的作用，顺应主要是指环境对个体的作用。
20世纪60年代美国最有影响的认知学派代表人物布鲁纳发展了皮亚杰的发生认识观点。提出“认知发现说”，他认为人的认知活动是按照一定阶段的顺序形成和发展的心理结构来进行的，这种心理结构就是认知结构。关于学习过程他指出知识的获得不管它的形式如何，都是一种积极的过程，人们是通过自己把新来的信息和以前构成的心理框架联系起来，积极构成自己的知识。他赞同行为主义关于强化作用的观点，但他认为启发学生自我强化更为重要。布鲁纳提出的“知识结构论”和“学科结构论”是他在发展理论同时付诸实践的主要功绩。他认为要让学生学习学科知识的基本结构，并指出在发展的每个阶段学生都有他自己观察世界和解释世界的独特方式，给任何特定年龄的学生教某门学科，其任务就是接照这个年龄的学生观察事物的方式去阐述那门学科的结构，任何观念都能够用一定年龄学生的思维方式正确和有效地阐述出来。他还指出不应奴性地跟随学生认知发展的自然过程而应向学生提供挑战性的但是合适的机会，促使学生的发展步步向前。[3]
⒊ 联结—认知学派
联结——认知学派是行为主义和认知主义折衷的结果。作为一种“主义”，必然会强调一方而忽视一方，联结——认知学派试图调节行为主义和认知主义之间的矛盾。然而这种折衷在理论体系上往往不是特别受到人们的重视，而实践上受到人们的极端推崇。加涅主张既要揭示外部刺激(条件)的作用与外在的反应(行为)，又要揭示内部过程的内在条件的作用。并且在提出了一些对教学设计有重要影响的理论。这些理论包括：学习是人的倾向或能力的改变，这种改变能够保持而不能把它单纯地归之于生长的过程。人类学习经常具有能够观察的人类行为改变的意思，因此学习是否发生可以通过比较一个人被置于某种学习情境之前和之后的行为表现的改变来推断。学习也可以是那种称为“态度”、“兴趣”或“价值观点”的一种改变了的倾向，即指在某些情境下以某种方式去行动的趋势。所以学习目标可以用精确的行为术语来描述。
（三）人本主义学习心理学
人本主义心理学家认为，心理学应该探讨的是完整的人，而不是把人的各个从属的方面(如行为表现、认知过程、情绪障碍)割裂开来加以分析。人本主义心理学家试图从行为者的角度来解释和理解行为。他们所关注的是个人的感情、知觉、信念和意图——这些是使一个人不同于另一个人的内部行为。在他们看来，如果学习内容对学生没有什么个人意义的话，学习就不大可能发生。因此，他们感兴趣的是自我概念的发展、人际关系的训练，以及其他情感方面的内容。
像奥苏伯尔一样，罗杰斯认为，可以把学习分为两类，一类学习类似于心理学上的无意义音节的学习；另一类是意义学习，所谓意义学习，不是指那种仅仅涉及事实累积的学习，而是指一种使个体的行为、态度、个性以及在未来选择行动方针时发生重大变化的学习，这不仅仅是一种增长知识的学习，而且是一种与每个人各部分经验都融合在一起的学习。罗杰斯认为意义学习主要包括四个要素：第一，学习具有个人参与的性质，即整个人(包括情感和认知两方面)都投入学习活动；第二，学习是自我发起的，即便在推动力或刺激来自外界时，但要求发现、获得、掌握和领会的感觉是来自内部的；第三，学习是渗透性的，也就是说，它会使学生的行为、态度，乃至个性都会发生变化；第四，学习是由学生自我评价的，因为学生最清楚这种学习是否满足自己的需要，是否有助于导致他想要知道的东西。
学习心理学揭示了人类学习的本质和心理机制，揭示了教学这个双边活动中学习的主要机制。但是，仅仅是学习心理学的应用是不能对教学产生很好的效果的，行为主义心理学曾经试图直接以理论为基础论述、改善教学，最终遇到了失败。
教学设计在行为主义学习心理学及其应用中产生，就目前来说，所形成的教学设计模式依然带有大量的行为主义色彩，即使最新的研究成果，行为主义学习心理学也是教学设计理论的重点；认知学习心理学揭示了学习的内部过程（信息加工过程、认知结构发展过程等），强调了学习者内部认知的作用，为教学设计提供了新的参考因素；人本主义强调了情感的作用，强调了环境的作用，为进行合理的教学设计提供了新的挑战；联结——认知学派的理论虽然不是很受理论界的欢迎，但是教学设计领域给了他们巨大的发展空间。
二、其他心理科学与教学设计
其他心理科学的概念是指除去学习心理学之外的心理学理论，不能否定学习心理学是心理科学理论研究成果最为丰富的领域，但是认为学习心理学就能代替整个心理科学对教学设计的影响是不符合教学设计实际的。
心理科学中，对教学设计有重要影响的还包括对人的归因、焦虑水平、社会交往等理论，详细参阅学习者分析。
我们认为，教学设计理论基础应直接来源于教学理论，教学理论的理论基础依据的是心理科学，所以，心理科学的理论对教学设计的影响是间接的，只有心理科学的原理成功接受教学科学的检验，我们才能完全把心理科学的理论搬到教学设计领域；另一方面，我们不否认心理科学的有些原理可以直接作用于教学设计，但是在没有教学学验证的条件下，我们只把它看成可参考因素。
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[1] 盛群力，李志强. 现代教学设计论. 杭州：浙江教育出版社，1998
[2] 费梅苹. 行为主义理论及其研究范式. 华东理工大学学报 (社科版)，2000(4)：61～66
[3] 乌美娜. 教学设计. 北京:高等教育出版社， 1994
第二节 教学理论与教学设计
教学理论是为解决教学问题而研究教学一般规律的科学。教学设计是科学地解决教学问题、提出解决方法的过程，为了解决好教学问题就必须遵循和应用教学客观规律，因此教学设计离不开教学理论。
一、教学理论的发展过程
古今中外教学理论思想源远流长。在我国，以古代孔孟为代表的儒家教学思想中对教的方法、学的方法以及教与学的关系的论述影响至今。如孔子的“循循善诱”、“因材施教”的教学法，“多闻”、“多见”、“学而不思则罔，思而不学则殆”、“举一反三”的学习法；孟子的“自得”、“循序渐进”、“专心有恒”；宋朝朱熹的立志、自学以及学、问、思、辨、行相结合的学习方法；《学记》中提出的“教学相长”的教与学的关系，“及时施教”、“启发诱导”、“长善救失”等教学原则和“问答法”、“练习法”、“讲解法”等教学方法。近现代时期，一些进步思想家和教育家如梁启超、蔡元培、徐特立、陈鹤琴等，开始重视儿童个性的发展，从儿童的特点出发，提出了发挥儿童的主观能动性，培养儿童独立学习能力的主张，对今天我们强调从学生出发和进行学习者分析有不少启迪。
在国外，古代的教育家苏格拉底、柏拉图、西塞罗和昆体良就已提出并使用了问答法、对话法、练习法等教学方法，从而出现了教学理论的萌芽。夸美纽斯在总结和发展前人的教学理论基础上，提出了“自然适应性原则”，认为教学要按照教学的法则来进行，他把教学原理划分为直观原理、活动原理、兴趣与自发原理，强调教学要建立在这些原理之上。赫尔巴特把教学建立在实践哲学和心理学基础上，提出：教育学是一门科学，是以实践哲学和心理学为基础的，前者指明了教育、教学的目的，后者说明了教育的途径、手段与方法。赫尔巴特的理论经过他的学生的整理最终形成了早期的五段教学论，影响了世界的教学进程。在赫尔巴特之后教学理论开始以两种取向发展，一种是以哲学取向的教学理论；一种是以心理学取向的教学科学理论。
以哲学取向的教学理论一般被称为“教学论”。他关注教学的目的或内容上的问题，坚持哲学思辨和教学理论的理论化建设。主要流行于以德语为主和与德国有文化关系的国家。该理论经过苏联的改造后传入我国，它的伦理学基础是马克思列宁主义关于人的全面发展的学说，它的认识论基础是马克思、列宁的辩证认识论。这种教学理论在我国影响很大，其基本主张是：知识—道德本位的目的观；知识授受的教学过程；科目本位的教学内容，语言呈现为主的教学方法。
以心理学取向的教学科学理论，关注教学的途径、手段和方法。教学设计就是在这种教学科学理论的运用中逐渐发展起来的。心理学取向的教学科学理论以学习心理学为基础，探讨教学的途径、手段等，学习心理学的每一次发展都带动了这种教学理论的发展，并直接影响了教学设计的发展。
⒈ 以行为主义学习心理学为基础的教学理论与教学设计
基于华生和斯金纳的学习理论，人们探讨了教学的过程和手段，并且在实践中逐渐形成了程序教学、计算机辅助教学、自我教学单元、个别学习法等教学模式和方法，这里主要介绍有代表性的斯金纳的程序教学。
斯金纳在操作性学习理论的基础上认为，教学目标是对学生学习结果的一种预期。所有的教学都应该具有一定的教学目标，教学以教学目标的确定为开始，以教学目标的完成而结束。教学目标越具体越有利于学生的学习，所以教学目标越精细越好。布卢姆等人的教学目标分类学与行为主义的假设保持了一致，这种目标分类学具有两个特征：第一，以学生的外显行为来陈述目标；第二，目标是有层次结构的。
斯金纳在实践中建立起一种教学过程，这种教学过程包括这样的五个阶段：说明具体的行为表现；评估行为；设计方案；实施方案；评估方案。从以上的过程看出，行为主义者似乎关注的是“怎样教”，而不是“教什么”。事实上根据行为心理学的原理设计的程序，直接涉及到了教什么，他们侧重的是行为，并要求可观察、可测量。在教什么的问题上，程序教学的设计需要按照教材内部的逻辑程序，使每一个问题都能体现教材的逻辑价值。教师把材料分成一系列连续的小步子，每步一个教学目标，整个系列由浅入深，由简到繁。在每个教学目标完成后进入下个教学目标的教学。程序教学的方法有这样几个因素：小步骤进行；呈现明显的反映；及时反馈；自定学习步调。
程序教学的最初阶段主要是讨论程序学习的方式，后来逐渐开始重视研究作业分析、学生行为目标的分析以及教材逻辑顺序，为了使程序设计更加符合逻辑性，又开始考虑整个教学过程中更为复杂的因素，设计最优的教学策略，并在实施后给出评价。当系统科学引入教育领域之后，借助程序教学，人们更全面、更确切地探讨起教学全过程，更重视学习目标与学习结果之间关系的分析以及其他各环节之间关系的分析等。教学设计的最初尝试已开始于程序教学的设计之中，为后来发展的教学设计思想提供了基础。在程序教学运动中出现了“教学设计者”(尽管当时还没有给予这样的称呼)，这种专门人员的出现使得教学设计理论的研究探索有了专业队伍，他们对目标理论、任务分析、个别化教学、媒体选择、形成性评价等一系列设计问题的研究较为深入。他们从事设计的范围也从对教学机器、个别媒体的设计拓展到多媒体学习包括乃至对整个教学系统的课程和教育项目的设计上来，这一切都促使教学设计理论得以发展。[1]
教学设计的产生，主要的依据是斯金纳的操作条件反射的行为主义心理学。因为行为主义心理学将内部的思维和人的情感排除在研究对象之外，仅对外部的刺激与反应进行研究，所以在教学设计中，教育目标强调以外部的学生反应进行描述和检测；教学方法强调以学习内容和已形成的反射结构来展开教学，并以小步子进行，强调及时强化，强调有效性。
基于行为主义的教学设计在许多技能性训练和操练中具有很好的效果；控制学习环境、重视学习效果的客观行为，以及重视反馈强化的观点，至今依然在教学设计领域广泛应用。这种教学设计的缺点也是明显的：缺乏系统性；工作量较大；设计一个好的程序课本的时间较长；对新问题、新情境的迁移性较差；难以解决复杂的思维训练问题等。
⒉ 以认知主义学习心理学为基础的教学理论与教学设计
认知主义学习心理学基于对学习的理解，认为学习的基础是学习者内部的心理结构的形成和发展，而不是简单的刺激—反应的联结，教学是促进学习者内部心理结构的形成和改组。认知主义的代表人物众多，我们仅介绍布鲁纳和加涅的教学理论。
⑴ 布鲁纳的教学理论
关于教学目的，布鲁纳认为必须强调教育的质量和理智的目标，也就是说，教育不仅仅要培养优秀的学生，而且要帮助每个学生获得更好的理智发展，教育的目的主要是“培养学生的操作技能、观察技能、想象技能以及符号运演技能”。
布鲁纳认为教学必须考虑三件事：学生的个性；知识的本质；知识获得过程的本质。学生的心智发展在受环境影响的同时也遵循他特有的认知程序。教育工作者的任务是把知识转化为一种适应正在发展着的学生的心智形式。相应的教学原则包括：动机原则、结构原则、序列原则、强化原则。在学习方法上强调发现法。
布鲁纳还提出了“知识结构说”和“学科结构说”，并且认为应该教给学生学科知识的基本结构，认为学习学科知识的基本结构有四个好处：一是学生掌握了一门学科的基本结构就能理解这门学科；二是学生了解了学科的基本概念和基本原理就有助于把学习内容迁移到其他情境中去；三是教材组织成一定的结构形式，有助于学生记忆具体细节的知识；四是学习学生的基本结构有利于缩小高级知识和初级知识之间的差距。
⑵ 加涅的教学理论
加涅在他的学习目标分类的基础上探索教学理论并进行了教学实践，他认为：学习发生的条件有内部条件和外部条件。认知信息加工模式表明了学习发生的内部过程和所对应的外部教学事件(活动)，教学就是安排外部条件，促进学习内部过程，不同的学习任务对应不同的内外学习条件。
加涅在《教学设计的原理》一书中介绍了学习层次分析法和信息加工分析法，本书其它章节有介绍，故此不再多言。
基于认知主义教学理论促进了教学设计的发展，使教学设计变得更加有效。因为认知主义心理学加强了内部的思维研究，所以在教学设计中，教育目标强调以内在的学生认知发展为依据；教学方法强调以学生的认知结构来展开教学，并强调发现法，强调学生的自主性、积极性。
基于认知主义的教学设计在课堂教学中具有很好的效果：重视学习者的特征分析，以学习者原有的知识和认知结构作为教学起点；重视学习内容分析，充分考虑学科内容的知识结构和学生认知结构的协调性，保证学生学习的顺利进行。教学设计还关注了教学策略的制定、媒体选择以保证学生的积极参与，促进有效学习的发生。
⒊ 以人本主义学习心理学为基础的教学理论以及教学设计
人本主义心理学揭示以往的学习心理学忽视了人的情感因素，主张要探讨完整的人，而不是把人分解成行为、认知等从属方面。罗杰斯探讨了基于人本主义心理学的教学理论，提出了“非指导性教学”，促进了教学理论的发展。
罗杰斯从培养充分发挥作用的人开始了教学理论的建设。罗杰斯在《患者为中心的治疗》中提出，学校要培养的人是：“能从事自发的活动，并对这些活动负责任的人；能理智的选择和自定方向的人；是批判性的学习者，能评价他人所作的贡献的人；……不是为他人的赞许，而是按照自己的社会化目标而工作的人。”
罗杰斯提出了非指导性教学的概念以及教学的过程。他认为，在教学过程中，教师起到一个促进者的作用，教师通过与生建立起融洽的关系，促进学生的成长。这种教学过程包括五个阶段：第一，确定帮助情境；第二，探索问题；第三，形成见识；第四，计划和选择；第五，整合。这种非指导性教学是建立在他的意义学习基础上的教学。
罗杰斯还提出把教师改称为“促进者”，在教学过程中促进者的作用表现为四个方面：帮助学生阐明自己想要学习什么；帮助学生安排适宜的学习资料和学习活动；帮助学生弄清他们所学东西的意义；维持促进学习的气氛。
基于人本主义教学理论的教学设计充分考虑了学生的情感因素，强调了师生之间的人际关系对教学以及学习成功的重要影响，扩展了教学设计的研究领域。在教学目的上，强调培养完整的人；在教学过程和教学方法上强调非指导性教学，强调学生的发展。
基于人本主义教学理论的教学设计可以应用到很多研究领域。强调情感因素，保证了教学设计的有效性，但是过度的强调情感，会减弱教师对教学的控制能力，最终将导致教学失败。
以上介绍了以哲学为取向的教学理论和以心理学为取向的科学教学理论，这两种理论并不是对立的，而是各有侧重点，他们共同统合于教学理论，只有统合的教学理论才是完整的教学理论，才能为教学设计的发展指明方向（哲学层面的教学理论），促使教学设计更有效（科学层面的教学理论）。
二、教学理论与教学设计的关系
人们通过对古今中外大量材料的研究以及实践的检验，已经发观和揭示了许多教学过程中富有稳定性、普遍性的内在本质的联系和客观规律。但是历来教学理论的研究多是只涉及教学过程及其理论原理的个别方面，不能完整地反映整个教学过程，即使是心理学取向的教学理论依然如此，因此在实践中推广和应用这些理论观点很容易陷入片面的应用，忽视教学过程整体结构的平衡。为了克服这种教学理论研究和应用实践中的不良倾向，为了促进学生个性全面发展，为了提高教学效果，20世纪60年代初，巴班斯基把一般系统论引入教学领域，开始了新的研究。教学设计正是这个时候产生的，它把教学理论研究的重要范畴即教师、学生、教学目的、教学任务、教学内容、教学形式、教学方法和教学原理等要素都置于系统形式中加以考察研究和应用。
如果没有教学理论作为教学设计的基础，教学设计就是无水之鱼。教学设计在系统科学的指导下，把教学系统分成若干子系统，即教学系统的元素。教学理论揭示了各个子系统的相关原理，使教学设计者能够对这些子系统有深刻的认识，从而做出科学的判断。教学设计把教学系统中各个子系统整合起来也是依据教学理论揭示的教学系统的结构和运动规律。
我国有些学者认为：“教学理论与教学设计二者讨论的是同一个对象，即二者的研究对象相同，是性质上的低层次重复和名词概念上的混同与歧义，”实际上教学设计和教学理论是两个不同的研究领域。
教学设计和教学理论的本质不同。教学理论是研究教学的本质和教学一般规律的理论性学科，同时它通过教学本质与规律的认识确定优化学习的教学条件与方法，是一种描述性理论体系。教学设计本身并不研究教学的本质和教学的一般规律，它只是在教学理论和学习心理科学的指导下，运用系统方法对教学的各个环节进行设计与计划，是一种规定性理论。
教学设计理论是在教学理论研究的基础上，借鉴教学理论关于“教学是什么”，在教学的本质、规律的基础上，把教学理论合理的整合在一起，使教学有效进行的理论体系。如果没有教学理论揭示的教学规律、教学原理，教学设计就不能有效进行。
如何把描述性理论转换成规定性理论，这需要与具体的实践相结合，不同的实践领域会产生不同的规定性理论。教学设计理论就是心理科学和教学理论这样的描述理论在实践中与系统科学相结合形成的规定性理论。
第三节 系统科学与教学设计
系统科学是在第二次世界大战前后兴起的。它是以系统及其机理为对象，研究系统的类型、一般性质和运动规律的科学，包括系统论、信息论、控制论等基础理论，系统工程等应用学科以及近年来发展起来的自组织理论。它具有横断科学的性质，与以往的结构科学（以研究“事物”为中心）、演化科学（以研究“过程”为中心）不同。它涉及许多学科研究对象中某些共同的方面。系统论、信息论、控制论就是把不同对象的共同方面，如系统、组织、信息、控制、调节、反馈等性质和机理抽取出来，用统一的、精确的科学概念和方法来描述，并力求用现代的数学工具来处理。所以，系统科学是现代科学向系统的多样化、复杂化发展的必然产物。它在现代科学技术和哲学、社会科学的发展中具有十分重要的意义，为人们认识世界和改造世界提供了富有成效的、现代化的“新工具”。
一、系统论、信息论、控制论的产生
在人类思想史上，早已有关于系统的观念。古希腊思想家已提出“秩序”、“组织”、“整体”、“部分”等概念来认识世界。中国古代阴阳五行学说把事物看成相生相克的整体。但作为研究各种系统一般原则的系统论则是于20世纪20～30年代，由美籍奥地利生物学家贝塔朗菲提出的。贝塔朗菲和一些科学家在20世纪20年代中期提出了机体论，创立了机体系统论的生物学研究方法，把协调、秩序和目的性等概念和数学模型应用于有机体的研究，主张把有机体作为一个整体或系统，用生物与环境相互关系的观点来说明生命现象的本质，从而解释以往机械论所无法解释的生命现象。贝塔朗菲机体论的基本思想是：（1）整体观点；（2）动态结构与能动观点；（3）组织等级性观点。这些基本思想已包含了贝塔朗菲后来提出的一般系统论的基本内容。他先后发表了《理论生物学》、《现代发展理论》、《关于一般系统论》等著作，对系统概念、整体性、集中性、终极性以及封闭系统、开放系统等都作了深刻论述，从而奠定了现代系统论的基础。
信息论是20世纪40年代在现代通信技术发展的基础上诞生的，是研究信息的获取、储存、传递、计量、处理和利用等问题的一门新兴学科。20世纪30年代以后，科学技术所发生的革命性变化，主要表现在信息方面，表现在信息的传递、存储、加工处理等技术和通信、控制技术以及人工智能的发展，其实质是人的思维器官的伸展，使人的脑力劳动解放。
1924年美国奈奎斯特和德国居普夫、缪勒等人发现电信号的传输速率与信道带宽成比例关系，从而最早提出了信息问题。1928年，哈特莱发表《信息传输》，首先提出信息是包含在消息中的信息量，而代码、符号这类消息是信息的具体方式。他还提出了信息定量问题，认为可以用消息出现概率的对数来度量其中所包含的信息。另一方面，作为信息论数学基础的概率论也得到飞速发展。在这种条件下，许多科学家从不同角度对信息论的基本理论进行了研究。1948年香农发表《通讯的数学理论》，把物理学中的数学统计方法用于通讯领域，提出了作为负熵的信息公式和信息量概念，给出了信息的定义，为现代信息理论奠定了基础。从此，信息论作为一门独立学科而出现。随着信息论渗透到心理学、神经生理学、生物学和语言学等领域，信息论的含义越来越广泛。50多年来，信息论与系统论、控制论交织在一起获得迅速发展，形成一种综合性的信息科学。
控制论也是20世纪40年代末在通讯技术发展的基础上产生的。美国数学家维纳被认为是现代控制论和信息科学的创立者。第二次世界大战期间，维纳将数学工具应用于火炮控制系统，处理飞行轨迹的时间序列，提出了一套预测飞机将要飞到的位置，使火炮准确击中的最优办法。而火炮控制系统中一个重要问题就是如何将控制装置的误差反馈回来作为修正下一步控制的依据。维纳从生理学家罗森勃吕特那里了解到人的神经系统与火炮控制系统有相似之处，都有反馈不足和过度的问题，本质上是对信息的一种处理。于是开始找到了人、动物与机器在控制、通讯方面的共同点。维纳与罗森勃吕特合作发表《行为、目的和目的论》一文，论证了目的性就是负反馈活动。1948年，维纳所著的《控制论》一书出版，它标志着控制论的正式建立。1950年，维纳发表《人有人的用处——控制论与社会》一书，对控制论作了更广泛通俗的阐述。与信息科学的发展紧密联系，控制论的基本概念和方法被应用于各个具体科学领域，研究对象从人和机器扩展到环境、生态、社会、军事、经济等许多部门，使控制论向应用科学方面迅速发展。
二、系统科学的新进展
20世纪50年代以后，出现了一股研究现代系统理论的热潮，陆续出现了各种新的系统理论，如普利高津的耗散结构理论、哈肯的协同学、费根鲍姆等的混沌理论。
耗散结构理论是比利时理论生物学家普利高津首次提出来的。德国物理学家克劳修斯提出的热力学第二定律，无法解释系统从无序到有序、从简单到复杂、从低级到高级的进化过程，这引起了普利高津的兴趣。1969年，他终于发现：一个开放系统在从平衡态到近平衡态再到远离平衡态的非线性区时，系统内某个参量的变化达到一定阈值，通过涨落，系统就可能发生突变，由原来的无序状态变为在时间上、空间上或功能上的有序状态，形成一种动态稳定的有序结构。这种新的有序状态必须不断地与外界进行物质、能量和信息的交换，才能维持一定的稳定性，而且不因外界微小的扰动而被破坏，因而称为耗散结构。这种耗散结构能够产生自组织现象，所以耗散结构理论也叫“非平衡系统的自组织理论”。它解决了开放系统如何从无序转化为有序的问题，对于处理可逆与不可逆、有序与无序、平衡与非平衡、整体与局部、决定论与随机性等关系提出了良好的思考方法，从而把一般系统论向前推进了一大步。
协同学是由德国物理学家哈肯于1970年创立的。它以信息论、控制论、突变论等为基础，采用统计学和动力学考察相结合的方法，通过类比，对各类系统中从无序到有序的现象建立一整套数学模型和处理方案。它是耗散结构理论的突破与推广，也是一门关于自组织的理论。它进一步指出了一个系统从无序向有序转化的关键并不在于热力学平衡还是不平衡，也不在于离平衡态有多远，而在于只要是一个由大量子系统构成的开放系统。耗散结构理论只讨论了远离平态系统从无序向有序的转化，而协同学除了分析系统的“协同作用”外，进一步解决了近平衡态系统从无序向有序的转化。协同学开始只限于研究一个非平衡开放系统在时间和空间方面的有序问题，哈肯在《协同学：最新趋势与发展》一文中将协同学的内容扩展到功能有序。哈肯注意到混沌现象的重要性，认为一个非平衡的开放系统不仅可以从无序到有序，而且也可以从有序到混沌（指由决定性方程所描述的不规则运动）。这一发现使协同学进入到一个新阶段。1981年，哈肯在《20世纪80年代的物理思想》一文指出，在宇宙中也呈现有序结构。这些说明，无论是在宏观领域还是在微观领域，只要是开放系统，就可以在一定条件下呈现出非平衡的有序结构，都可以成为协同学的研究内容。
耗散结构理论和协同学在创立初期，着重研究系统是如何从混沌到有序的发展，并找到了一些系统从混沌到有序发展的机制和条件。20世纪80年代以来，人们在探索“热混沌”与“非平衡混沌”的联系和区别之后，着重研究系统怎样从有序进入新混沌，以及混沌的性质和特点等问题。混沌理论从科学上进一步说明了自然界有序和无序的辩证统一、确定性和随机性的辩证统一。
三、系统科学与教学设计的关系
⒈ 教学设计是系统科学在教学领域的应用
教学设计是涉及到人的因素的活动，教学设计的最终目标是改变人，教学设计中最重要的因素是人。而人是最复杂的系统，至今关于人的研究还在探索中，这些造成了教学设计对人际交流的教学过程研究的复杂性。作为教学设计的理论基础，心理科学和教学科学研究成果众多，如何把这些原理协调起来，整合到一起，成为人们研究的领域。
系统科学认为系统即由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成具有特定功能的有机整体。世界上一切事物、现象和过程都是有机整体，它们自成系统、互为系统。任何一个系统和周围的环境组成一个较大的系统，而它的各个组成部分都可以看作其子系统。系统科学产生之后就为带有复杂性的研究提供了科学依据。
20世纪50至60年代期间，系统科学方法在美国军事、工业、商业、空间技术等领域得到空前成功的应用。在这些成功应用实例的推动下，系统方法也在教育界受到重视，20世纪60年代末期开始教育技术研究者致力于系统方法应用于教学实际的研究，形成教学系统方法，并应用于各级层次的教学系统的设计之中，建立起教学设计的理论与方法。
教学设计首先是把教育、教学本身作为整体系统来考察。以这种系统思想作指导，我们把为达到一定的教育、教学目的，体现一定的教育、教学功能的各种教育、教学组织形式看成教育系统或教学系统。如学校是一个教育系统，是社会系统的一个子系统。社会向学校教育提出人才的要求，提供教育资源(如教职员、教材、设备、设施等)等，而学校系统则通过各类教育工作把学生培养成社会需要的人才。学校系统是通过反馈信息来进行调整，以保持在社会系统中的动态稳定。教学系统是教育系统的子系统，它可以是指学校的全部教学工作，也可以是一门课程，一个单元或一节课的教学；当然也可指为达到教学目的、目标而组织的机构和方法、作为一种执行控制的教学信息传递过程，教学系统包含了教师、学生(均为人员要素)、课程(教学信息要素)和教学条件(物质要素)四个最基本的要素，组成系统的空间结构；而教学目标、教学内容、教学方法、教学媒体、教学组织形式和学习结果等过程性要素形成系统的时间结构。这些要素之间相互作用、相互依赖、相互制约又构成系统输入和输出之间复杂的运行过程，也就是我们常说的教学过程。教学系统的功能就是教学过程运行的结果。
面对包含各种要素的复杂教学系统，该如何综合考察、协调和控制各个要素，以保证系统的顺利运行和完成系统功能呢？其有效的方法就是要掌握系统方法。系统方法，就是运用系统理论的观点、方法，研究和处理各种系统问题而形成的方法，即按照事物本身的系统性把对象放在系统的形式加以考察的方法。它侧重于系统的整体性分析，从组成系统的各要素之间的关系和相互作用中发现系统的规律，从而提供解决复杂系统问题的一般步骤、程序和方法。系统分析技术、解决问题方案的优化选择技术、问题解决策略优化技术以及评价调控技术等构成了系统方法的方法体系和结构。
教学设计把教学系统作为一个整体来进行设计、实施和评价，使之成为具有最优功能的教学系统。在系统科学指导下的教学设计以学习需要为开始，在确定学习需要之后，在对学习者和学习内容以及各种教学策略进行分析的基础上，通过系统的策略优化技术确定教学策略，实施教学策略，在实施的过程中进行形成性评价和实施后的总结性评价，力图使通过教学设计后的教学系统满足学习者的学习需要，促进学习者的发展。
在教学设计实施过程中，各种分析技术是教学设计成功的保证。教学设计在系统科学的指导下，把构成教学系统的元素分成整个教学系统的子系统，通过这些子系统的分析、研究，获得教学设计成功的条件。这些对子系统的分析，通过系统科学的方法整合在一起，获得1+1>2的效果。
教学设计综合教学系统的各个要素，在教学设计的经验基础之上，把运用系统方法的设计过程加以模式化、提供一种实施教学系统方法的具体可操作的程序与技术。经过人们的实践研究，系统科学在教学领域的应用获得了成功，目前，几乎所有的教学设计模式都是采用系统科学方法构建，并且把教学设计和教学系统设计看成同义词。
⒉ 系统科学的发展带动了教学设计的发展
系统科学的发展给教学设计带来了新的发展空间。系统科学作为一个科学体系，它的完善和发展直接带动了教学设计的完善和发展。
在系统科学产生初期，系统论、信息论、控制论是系统科学的主流，在这种情况下，教学设计大量的借用了这三种理论，在形成的教学设计模式中，关注各种信息（学习者的信息、学习需要的信息、教学信息等）的流程，以及教学的控制功能，强调线性流程，强调外部控制作用。
作为系统科学的新发展的耗散结构理论、协同学、混沌理论给教学设计的发展带来新的发展空间。新的系统理论，强调了非线性、强调了不可预测性，这样的理论有利于改善长期存在教学设计领域的线性控制，改善教学设计的线性思维，扩展教学设计理论。但是，目前的教学设计理论并不能把系统科学的新进展有效地融入到教学设计领域，人们对非线性的教学设计的研究依然在探索中。
第四节 信息加工理论与教学设计
美国哥伦比亚大学的两位学者乔伊斯和威尔把信息加工看作抽象的集合概念，并将其描述为“……人们接受来自环境的刺激、组织材料、发现问题、形成概念和解决问题，以及运用言语和非言语符号的方式。”信息加工就是以通过分析我们周围世界的信息而获得知识为中心、以智力发展为目的，而知识的获得和智力的发展都是通过学生积极介入他们的环境来实现的。由此可见，运用信息加工理论指导教学设计，既是为了帮助学生获得大量有用的信息，又是为了帮助学生发展思维技能。[2]
现代认知心理学认为，学习都是通过一系列内在的心理动作，对外来的信息或已有的信息进行不断加工处理的过程。这个过程包括信息的输入、加工、输出和反馈等环节。其中，信息的“输入—输出”环节的基本功能是实现信息的变换，使外来信息得以接收、加工、储存和提取，这一环节的基本心理动作是各种形式或水平的编码与译码活动。反馈环节的功能在于实现对学习的控制，通过回收输出信息的结果与原定目标进行对比，从而检验学习的成效，或者调节信息的再输入、再加工或再输出，最终使学习达到预期效果。
学习的信息加工理论把学习者看作是其环境的考察者，学习者不会只是被动地接受刺激或奖惩。学习的信息加工观点强调：学习很少是偶发的，相反，是直接指向一个意识到的或尚未意识到的目的；学习是主动完成的，学生一般都主动投入一种使他对环境理解得更多的尝试。正如皮亚杰指出的，认知发展是环境与学生认知结构相互作用的结果。前者是特定时空条件下影响个体的刺激物的总和；后者是个体在一个时期所具有的、有组织的认识的总和。当学生能够理解和应付他所处的环境时，就会发生不含有认知结构变化的信息加工；相反，就会出现改变他的认知结构的信息加工，使之顺应新的情境。美国教育心理学家加涅提出了一个“由学习与记忆理论所假设的信息加工模型”，即学习过程的一般模式，如图3-4-1：
图3-4-1 学习的信息加工模式
图中的“环境”，实际上就是学习的情境。模型所给出的信息处理程序是：
环境→感受器→感觉记录器→短时记忆→长时记忆→反应发生器→效应器→环境……的循环。其中的“效应器→环境→感受器”，是学习的反馈环节。
从该模式中可以看到，学生从自己所处的环境中接受信息的刺激，这些刺激首先作用于感受器，并在生理动作水平上得到编码，转化为神经信息。这些信息再传递到感觉记录器，一般在百分之几秒钟内就可以把来自各感受器的信息记录完毕，产生视觉、听觉或触觉效应，从而使学习者对某些信息产生注意。由于选择性注意和选择性知觉的缘故，有些信息被登记了，有些则很快消失。
被感觉记录了的信息很快转入短时记忆中，并在这里持续二、三十秒钟。短时记忆的能力有限，一般认为只能储存七个左右的信息项目。一旦超过了这个数目，新的信息一来，就会把部分原有信息“赶走”，若想要保持信息，就需要采取复述的措施。但是复述只能有利于保持信息以便编码，并不能增加短时记忆的储存量。
当信息由短时记忆进入长时记忆时，信息发生了关键性的转变，即要经过编码过程。编码是指把有关信息收集起来，并用各种方式把信息组织起来。
当学习者需要使用信息时，可以通过检索恢复（激活）记忆中的信息并提取信息，被提取的信息可以直接到达反应发生器，经过变换后产生预定的反应；也可以回到短时记忆，进一步考虑该信息的合适性，结果可能是进一步寻找信息，也可是通过效应器做出各种反应动作。通过效应器作用于环境而引起环境变化，环境的变化又可以作为一种反馈信息，再次经感受器传递回中枢，与学习的预期目的相对照，进行下一轮的学习信息加工过程。
加工的信息从一个假设的结构转向另一个假设的结构的过程还受到期望和执行控制的影响。期望和执行控制是学生在先前学习中获得的两个过程，它们决定了学生在当前学习中选择信息加工的方式，即决定学生如何注意、储存、编码和提取信息。期望指学生期望达到的目标，期望的重要性则在于它是学生达到学习目标的动机的具体表现，是一种连续性的定势，它指向学习目标的完成，指引学生对每一个加工阶段的输出方式做出选择。期望对信息加工过程起定向的作用，使学习活动沿着一定的方向进行。执行控制即认知策略，它对信息加工过程起调节、控制作用，使学习活动得以实观。执行控制过程的重要性不但在于它影响着注意与选择性知觉，影响编码方式的选择，从而决定长时记忆中信息的储存方式，影响学生的信息搜索与提取方式，更在于它决定了学生概括和解决问题的策略，从而影响着学习中的思维过程。
加涅的这一学习的信息加工模型得到心理学界的普遍认可。它从宏观上描述了学习进行的大致过程，但对于各阶段的具体细节没有进行论述。上述信息加工理论为教学设计提供了依据和方向。学习过程和教学过程毕竟是很复杂的，人们在各自的实践中积累的经验不尽相同，这些不同的经验通过总结和提炼，又形成了多种多样的信息加工的教学设计模式。
参考文献与推荐读物：
1. 施良方．学习论．北京：人民教育出版社，2001
2. 施良方．教学理论：课堂教学的原理、策略与研究．上海：华东师范大学出版社，1999
3. 乌美娜．教学设计．北京：高等教育出版社，1994
4. 盛群力，李志强编著．现代教学设计论．杭州：浙江教育出版社，1998
5. 李龙．教学过程设计．呼和浩特：内蒙古人民出版社，2001
思考题：
⒈ 论述行为主义学习心理学、行为主义教学理论以及基于行为主义教学理论的教学设计的特点。
⒉ 论述认知主义学习心理学、认知主义教学理论以及基于认知主义教学理论的教学设计的特点。
⒊ 论述人本主义学习心理学、人本主义教学理论以及基于人本主义教学理论的教学设计的特点。
⒋ 论述基于系统科学的教学设计的特点。
⒌ 论述加涅的信息加工理论的主要内容及其对教学设计的影响。
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[1] 乌美娜. 教学设计. 北京：高等教育出版社，1994
[2] 乌美娜.教学设计.北京：高等教育出版社，1994
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