随着计算机和网络技术的发展与普及，世界已进入数字化时代。1995年尼葛洛庞帝在其出版的《数字化生存》一书中描述的数字化生活，已经或正在成为我们的生活现实。信息的数字化存在和无限时空的极速传递方式改变了信息的类型、体量和传播速度，进而影响和改变着人与人之间信息交往的方式，也深刻地影响和改变着人们的生存和生活方式。教学活动作为人们重要的社会生活方式，也无可避免地受到了数字化信息技术的影响和冲击。近年来，微课、翻转课堂、慕课等新型教学组织形式的出现，表明数字化时代的教学变革开始涌动。教学设计是教学活动的预先规划，决定着教学目标、教学内容、教学方式、教学流程等。作为教学活动总体规划的教学设计，必须正视数字化时代教学活动要素的新变化、新需求，充分发挥数字化信息技术在提升教学质量、促进人才发展方面的优势作用，在数字化时代的大视野下，思考自身的变革方向，从而满足数字化时代教学变革的需求。
一、信息技术在教学设计中的角色演变
“就技术的本质意义而言，信息技术是指能够扩展人的信息器官功能的一类技术。”在教学活动的漫长发展过程中，信息技术发挥了重要的推动作用，对教学设计产生了重要影响，在不同时代担当了不同的角色。李秉德先生主编的《教学论》一书从教学媒体的角度系统阐述了信息技术变革与发展对教学活动发展的作用和影响：文字和手抄书的出现，使人体器官（眼和手）初步得到了延伸，教学形式由在群体中学习变为以个别学习为主，学习的经验也主要是间接经验；印刷书和普通教具的广泛实用，促进了班级授课制的产生，教学的一般模式由此变为口耳相传+印刷教科书学习，学习的经验主要是间接经验；电子技术媒体，特别是电子计算机和多媒体网络在教学中的应用，极大地延伸了人体器官的功能，教学的一般模式由此发展为口耳相传+向书本学习+人机对话+远程交互学习，学习的经验主要是代替经验与间接经验。可见，不断发展的信息技术及其对教学活动产生的影响引发了教学设计活动内容的变革。“事实上，一开始教学设计的主要任务就是关注媒体的选用效果。”教学设计发展的每个阶段都伴随着信息技术的变革。特别是进入二十世纪以来，以计算机和网络技术为核心的现代信息技术的发展极大地促进了教学活动和教学设计的发展。不断发展的信息技术在教学设计中也经历了不同角色的变革。
（一）视听时代的信息技术——教学媒体
二十世纪60年代前，信息技术在教学中主要承担着教学媒体的角色，即储存、传递教学信息的工具。学校博物馆、教学电影、教学广播、教学电视等视频技术、音频技术被用于储存、传递教学信息，承担着教学信息载体的作用。视听时代的信息技术使教学突破了时间和空间的局限。人们可以在学校之外，在任何时间，在不直接面对教师的情况下，接收教学信息，进行知识学习。在视听信息技术的支持下，教学活动首次实现了远程化和大规模化。第二次世界大战中，美国将战争所需的知识制作成培训电影，通过让民众观看培训电影，在短时间内培训了大量军需人员，这成为是教学媒体拓展教学空间、时间和受众面的典型案例之一。由于视听信息技术在战需培训中的出色表现，教学设计开始关注教学媒体在教学中的作用。“二战后的十年中，美国进行了几项大型的视听媒体研究项目，研究的范围包括指导视听资源设计的学习原则、媒体教学与一般教学效果之间的对比、媒体的特点、媒体究竟是如何影响学习和媒体教学方法等。”自此，信息技术以教学媒体的角色成为教学设计的主要内容，人们在教学设计中主要关注视听信息技术的使用情境、使用方式、适用的教学信息等。
（二）计算机时代的信息技术——教学辅助工具
随着电子计算机技术的发展，出现了计算机辅助教学（CAI）和计算机管理教学（CMI）。计算机在延续了信息技术教学媒体角色的基础上，利用其再现、集成、交互、扩充、虚拟等功能，实现了一系列教学辅助功能。计算机与文字、图形、图像、动画、音频、视频等多种媒体结合，形成了多媒体技术。多媒体技术在提高教学效率方面发挥了积极的作用，如将静态、抽象的文字教学内容通过图形、图像、动画等多媒体技术展示，给学生直观的感知印象；将图像、声音、文字融合，提供给学生多种感觉刺激，促进多种感觉分析器共同协作，提高学习效率；利用多媒体创设的仿真情境，进行动作技能的模拟训练等。此时，计算机信息技术突破了教学媒体的角色局限，开始以教学辅助工具的角色出现在教学设计中，教师开始思考如何利用它提高学生的学习兴趣、学习效率等。由此，计算机信息技术不仅出现在教学媒体设计部分，还出现在教学方法、教学策略的设计中。
（三）数字化时代的信息技术——影响教学活动要素和支持教学活动进程的全面渗透性因素
进入二十世纪80年代以来，以计算机多媒体技术和网络通讯技术为基础的数字化信息技术得到了迅猛发展，其数字化、网络化、智能化、多媒体化和综合化的功能日渐强大。时至今日，数字化信息技术已经具备了全面参与和支持教学活动的技术条件，如利用强大的网络信息平台，实现跨班、跨校、跨地区以及跨国家教学资源的共享，还可以实现学生间、师生间不受时空限制的共学交流；利用大数据技术对学生已有的学习行为进行评价，对未来的学习需求作出预测，在此基础上，教师可有针对性地调整教学目标、教学内容、教学进程和教学方法等；利用综合计算机图形学、图像处理与模式识别、智能技术、传感技术、语音处理与音响技术、网络技术的虚拟信息技术，创设各种教学情境，为学生提供真实的体验感受，帮助学生在真实的情境体验中进行知识的建构。“教育环境的设计、教育实验场景的布置，教育时空的变化、学习场景的变革、教育管理数据的采集和决策，这些过去靠拍脑袋或者理念灵感加经验的东西，在云、物联网、大数据的背景下，变成一种数据支撑的行为科学”。在数字化信息技术为教学活动提供全面支持的同时，它也改变着教学活动的诸多要素：越来越多的知识以数字信息的方式存储于数字化媒体中，知识量呈现出几何级增长态势；书本不再是存储知识的唯一载体，教师不再是传播知识的唯一主体；在网络和移动数据终端的支持下，学生可以随时随地进行学习活动，教学时空得到了无限延展；小班化学习、个体化学习越来越多，教学组织形式突破了班级授课制的局限……可以说，数字化信息技术正全面渗入并改变着教学活动的构成要素。可以预见，电子书包、网络教室、O2O教育、移动学习、云课程……等基于数字化信息技术的教学新事物将越来越多地出现在我们身边。数字化时代的信息技术正在成为推动传统教学活动变革的强劲力量。这股力量改变着教学活动的全部构成要素，包括知识、学生、教师、教学目的、教学方法、教学环境等。因此，数字化时代的信息技术不再是教学设计研究的某一局部设计内容，而是影响教学活动要素和支持教学活动进程的全面渗透性因素，是推动教学设计变革的客观力量。
二、数字化时代背景下我国教学设计的局限性
我国当前的教学设计实践仍以传统的教学设计模式为主，对数字化信息技术在教学设计中作用和角色变化的认识不足，没有充分关注数字化时代教学活动要素的新变化，没有发挥出数字化信息技术对教学活动的全面支持作用，因而不能满足数字化时代教学活动发展变革的需求，其不足之处主要表现在以下几个方面：
（一）将数字化信息技术作为课堂教学的“点缀”
随着数字化信息设备和技术在中小学的普及，一些教育主管部门将数字化信息技术的应用作为评价课堂教学的硬性指标。这本是推动中小学教师更好、更有效地使用数字化信息技术的管理对策，目的是积极发挥技术变革的教学作用，但由于很多教师在没有搞清数字化信息技术对教学影响和作用的前提下，或还不能有效把握相关技术的条件下，为了应对课堂评价的刚性要求，在教学设计中机械地加入信息技术因素，如将现成的教材内容放到PPT上展示，将能够真实、便利地记录学生思维推演过程的板书变为事先设计好的PPT等。这样的教学设计并非出于提高教学质量的目的，只是应景的“点缀”，数字化信息技术并没有与其他教学活动要素发生实质性联系，产生不了优于传统教材和板书的教学效果。有时，数字化信息技术的不当使用还会分散学生注意力，干扰学生思维过程，限制学生的多向思维。同时，教师在不必要的数字化信息技术设计与应用上花费了大量时间和精力，也影响了其在教学设计研究上的投入。
（二）将数字化信息技术仅仅作为教学媒体或教学辅助手段
将信息技术作为教学媒体和教学辅助手段，对某些情况下的教学活动确实起到提升了教学效果的作用。但在数字化时代背景下，仍然将数字化信息技术的角色局限在教学媒体或教学辅助手段，并不能充分发挥数字化信息技术对教学活动的支持作用，也不能满足数字化时代的教学需求。以当前盛行的微课教学设计为例，如果教师仅仅将微课作为教学内容的呈现工具进行设计，那么微课依然只是教学信息的载体，其作用仍然局限在信息传递，与视听时代的信息技术对教学的支持作用没有本质区别。数字化时代的信息技术可以为教学活动提供更多的支持，教师应对数字化信息技术的应用进行更深入的设计，如数字化信息技术如何在微课学习过程中对学生的思维导向和知识建构提供支持，如何检测学生完成微课学习后的知识建构效果，如何为生生间、师生间的即时交流搭建便利的信息技术平台，等等。教师对数字化信息技术的认知滞后，反映出教师缺乏整体系统的教学设计观念，忽视了数字化信息技术变革引起的其他教学活动构成要素的变化，仍然延续传统的教学设计思路，局限在知识从师到生的传递。在数字化时代，教师和课本已经不再是学生获取知识的唯一渠道。传统的教学设计思路在如何应对教学活动的新需求方面遭遇了挑战。
（三）将数字化信息技术作为学生低级思维活动的工具
我国一些经济发达地区在数字化信息设备支持下，进行了基于信息技术变革的教学设计改革实验。常见的做法是突出教学基本问题和学生学习方式的设计，强调学生利用网络信息技术搜集与教学基本问题相关的网络资料，在合作学习的过程中探究基本问题的解决思路。这种教学设计关注了数字化时代知识和学生学习需求的变化，突破了信息技术以往的角色局限，力图做到教学目标、教学内容、教学方式与信息技术的整合。但在教学实践中，却出现了“低认知水平，简单技术操作”的现象，即学生们只是利用网络技术完成了信息的简单搜集和整理，并不能对信息进行更高级别的整合处理，也不能形成自己的独立认识。学生的思维长期在低认知水平活动，不利于思维的发展。在这种情况下，数字化信息技术只是学生低级思维活动的工具，并没有充分发挥出信息技术在促进学生思维能力发展的优势作用。
（四）将数字化学习方式与传统学习方式完全割裂
随着教学领域数字化进程的加速，人们对数字化学习方式的乐观情绪日渐高涨，认为数字化学习可以全面取代传统学习方式的人不在少数。这种观念在教学设计中表现为，教学活动在数字化信息技术的支持下，完全依靠学生的自主探究、合作学习推进，教师在教学活动中的主导地位被消匿。这样的数字化学习方式令人担忧。世界上不存在具有普适性的学习方式，任何一种学习方式都有其适用情境和条件。数字化学习方式在拓展学习时空、发展思维能力、满足个性化学习需求等方面具有优势，而传统学习方式则在学生基本知识系统的建立、基础能力的培养方面具有数字化学习不可比拟的优势。上世纪90年代初，美国教育界曾就“有围墙的大学是否将被没有围墙的大学（网络教育）取代”展开争论，经过十年的实践后，人们认识到“取代论”是一种偏激的观点，原因就在于传统的课堂教学方式与数字化学习方式分别具有彼此不可替代的优势。在学生已经具备一定的独立学习能力和探究能力的大学教学中，完全排斥传统教学的数字化学习方式的实践结果尚且如此，基础教育则更不可能以数字化学习完全取代传统学习。数字化时代理想的教学方式是基于教学内容、学习者认知方式以及学习需求分析基础上，融合数字化学习和传统学习方式各自优势的混合式教学。混合式教学设计要把“以学为主”的教学设计和“以教为主”的教学设计结合起来，形成“学教并重”的教学设计思路。
三、适应数字化时代的教学设计变革
数字化时代的教学设计要应对数字化时代对教学活动提出的各种挑战，就要正视数字化信息技术在教学设计中的新角色，要努力实现我国《教育信息化十年发展规划2011~2020》中提出的“现代信息技术与教育的全面深度融合”的目标要求。吴康宁教授以个体融入社会为例，提出信息技术融入教学是指彼此间相互调适、相辅相成、相互贡献，以至于亲密无间、最终成为一个整体的状态。何克抗教授认为“深度融合的实质与落脚点是要变革传统课堂教学结构——将教师主宰课堂的‘以教师为中心’的传统教学结构，改变为既能充分发挥教师主导作用，又能突出体现学生主体地位的‘主导—主体相结合’教学结构。”这两位学者观点反映了信息技术与教学在不同层面融合的表现。在我们看来，数字化信息技术与教学设计的全面深度融合既要在设计观念上实现你中有我、我中有你的相互交融状态，又要在教学活动各要素的具体设计上体现出基于数字化时代的变革特征。具体来说，数字化时代的教学设计要融数字化的时代视野与教学设计的理论视野于一体，在关注数字化信息技术能够为教学活动提供的各种可能性支持的基础上，将由数字化信息技术变革引发的教学活动各构成要素的变革纳入教学设计的关注范畴，形成数字化时代教学设计的新思路。
（一）要有“全息”的教学设计视野
“全息”是物理学名词，指一种能够表现物体全部信息的显示技术。在全息技术的支持下，人们可以从各个角度完整地观测事物。三维投影、三维成像等就是全息技术的应用成果。将“全息”概念纳入数字化时代的教学设计范畴，旨在突出数字化时代教学活动能够发生的全部时间和空间范畴。所谓“全息”教学设计视野，指数字化时代的教学设计要立足于“线上教学”+“线下教学”、“课外教学”+“课内教学”、“专门教学时空”+“碎片化教学时空”的全息视野，使不同时空的教学活动协同运作的教学设计思路。数字化信息技术拓展了教学活动的时空，实现了教学时空的“无限性”，但并不等于数字化教学时空可以完全取代传统的学校教学时空。传统的学校教学在陈述性知识教学、同伴交往、师生情感互动等方面仍具有数字化教学无可比拟的优势。数字化时代的教学设计应客观判断数字化教学和传统学校教学的各自优势，明确两类教学时空适用的知识类型、教学活动类型、教学组织形式类型、教学方法类型，甚至学生类型等，在具体的教学设计活动中，优化两类教学时空的合理配置，将“线上教学”+“线下教学”、“课外教学”+“课内教学”、“专门教学时空”+“碎片化教学时空”有机地结合起来，发挥出数字化信息技术的教学优势。
（二）教学设计思路从线性转向拓朴型
线性教学设计思路是目前的主流教学设计思路，强调教学活动设计流程的确定性和唯一性，适用于以教师知识传授为主导的教学活动，但并不能满足学生的个性化学习需求。在数字化信息技术能够为学生的个性化学习提供诸多支持的前提下，线性教学思路显得捉襟见肘。拓扑学是研究几何图形“拓扑性质”的学科。所谓拓扑性质，是指几何图形在作拓扑变换（挤压、拉伸或扭曲）时，其整体结构保持不变的性质。它强调的是“变”与“不变”的和谐统一，既重视图形结构变化的多种可能性，又强调整体结构的恒定性。随着计算机网络技术的兴起，拓扑概念被引入计算机领域，用于网络体系结构的设计。网络拓扑结构指网络中各个站点的连接方法和连接形式。按网络的拓扑结构分类，计算机网络可分为:环形网络、树形网络、星形网络、总线型网络和复合性网络。无论何种类型的拓扑结构，都具有节点互通、通路多元、稳定多变的特点。将拓扑概念引入教学设计领域，旨在强调数字化时代教学设计思路应具备的选择性、多元性和归一性的特征。选择性指学习内容、学习方式、学习资源等学习活动的构成要素丰富多样，具有可选性；多元性指达成学习目标的路径并不唯一，具有多种可能性；归一性指无论学生选择哪些学习活动要素和何种学习路径，都可以达成学习目标。具体说来，就是在明确教学目标的前提下，教师要预设多个不同能力水平和学习需求的学生在达成学习目标的过程中可能需要经过的学习节点。这些节点间呈相互贯通的关系，学生可根据自己的学习起点和学习需求情况，选择由若干学习节点构成的、旨在达成学习目标的路径。由于节点间的相互贯通性，学生还可根据学习进行过程中的情况，转到其他更符合当前学习条件和需求的学习节点，随时调整学习路径。但无论怎样转换，学生都可以在任一学习路径的指引下，达成学习目标。拓扑型教学设计思路在满足学生知识建构方式的选择性和个性化需求的基础上，又强调了学习结果的有效性。
（三）重视程序性知识和策略性知识建构的主体性学习活动设计
建构主义学习理论认为，并非所有的知识都需要学习者在主体实践活动中主动建构，事实性或概念性的陈述性知识学习完全可以依靠教师的口传面授，其效果并不逊于学生在实践活动中的主动建构，但对于程序性知识和策略性知识的学习，学习者在实践活动中的主动建构就显得尤为必要了。程序性知识和策略性知识是学习主体对外处理自身之外的事情和对内调控自身认知过程的能力。能力的学习仅靠教师单向的传输是不够的，学生必须在主体性实践活动的过程中，通过思考、探究、反复体验、感受能力形成所必需的规则、程序，才能将其内化于心，外化于行，完成程序性知识和策略性知识的建构过程。因此，教师必须重视促进程序性知识和策略性知识建构的以学生为主体的学习活动的设计。在数字化时代，程序性知识和策略性知识的建构能力也显得尤为重要，当学生面对井喷式增长的信息和便捷的信息获取方式，最重要的不是对信息的记忆和接受，而是分析、处理、加工信息，使其产生新的生成性价值的能力。这种能力就是程序性知识和策略性知识的建构能力。旨在促进程序性知识和策略性知识建构的主体性学习活动设计要着眼于学生的学习行为视角，进行包括学习环境设计、学习任务设计、学习资源设计、学习组织形式设计、学习流程设计、学习结果评价设计等全面支持学生学习行为的全部要素设计。
（四）重视引导学生思维能力发展的方法设计
从重视教的活动设计转向重视学的活动设计，并非以学代教，削弱教师在教学活动中的应有作用，而是教师教的侧重点发生了变化。在传统的教学中，教师教的是知识，而在数字化时代，教师需要教的是思维方法。为了促进学生主体性学习活动的有效进行，教师必须在学生自主思考、探究、体验、感受的同时，引导学生在活动中寻找解决问题方法的思路，对学生进行思维培养，这是学生完成知识和能力自主建构的必要保障。教师引导学生思维发展的方法，包括引导学生选择知识、判断知识、分析知识的方法；引导学生建立知识间联系的方法；引导学生利用知识寻求问题解决思路的方法；引导学生开放、多向思维的方法等。教师可以充分利用数字化信息技术，使其成为学生思维发展的平台和工具。需要特别提出的是，信息技术作为学生的认知工具，应重在学生高级思维的认知发展。布鲁姆将认知领域的教育目标从低到高分为六个层次：知识，领会，运用，分析，综合，评价。前三个层次被称为低级思维能力，后三个层次被称为高级思维能力。事实上，在学生低级思维的发展中，数字化信息技术并不具备优于传统教学的明显优势，完全依赖数字化信息技术的知识自主建构在系统性和完整性上还存在着明显的不足。数字化信息技术应在学生高级思维发展方面发挥优势，成为学生的高级认知工具，如研究性学习工具、协作学习工具、反思学习工具、评价学习工具等。
