前面提到，电子教材在开发过程中，需要用教育理论、技术理论、教育心理学理论、教学理论等方面的相关理论为指导。

（一）建构主义理论

皮亚杰（Jean Piaget）等人提出的建构主义的基本观点是，儿童是在与周围环境相互作用的过程中，逐步建构起关于外部世界的知识，从而使自身认知结构得到发展的。儿童与环境的相互作用涉及同化与顺应两个基本过程。同化是指个体把外界刺激所提供的信息整合到自己原有认知结构内的过程；顺应是指个体的认知结构因外部刺激的影响而发生改变的过程。同化是认知结构数量的扩充，而顺应则是认知结构性质的改变。认知个体通过同化与顺应这两种形式来达到与周围环境的平衡：当儿童能用现有图式去同化新信息时，他处于一种平衡的认知状态；而当现有图式不能同化新信息时，平衡即被破坏，而修改或创造新图式（顺应）的过程就是寻找新的平衡的过程。儿童的认知结构就是通过同化与顺应过程逐步建构起来，并在“平衡——不平衡——新的平衡”的循环中不断丰富、提高和发展。个体的主动性在建构认知结构过程中有关键作用，学习要贴近儿童的“最近发展区”。建构主义理论的核心可概括为：以学生为中心，强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构。

按照建构主义理论观点，学生的学习是在一定的教学情境中，学生自主加工知识，发展自己的知识和能力。教师的作用是提供教学的情境，在学生遇到困难和学习障碍时给予一定的帮助和支持，做学生主动建构意义的帮助者、促进者。建构主义突出学生的自主学习，反对灌输式的教学方式。因此，电子教材在开发时要充分以学生为本，考虑学生的实际能力水平和认知喜好、学习特点，将知识内容合理分散和重组，创设能引发学生学习欲望的情境。并提供较丰富的学习素材，在学生学习时可以选择应用。另外，利用人机交互功能，在学生需要得到支持时“施以援手”。[3]

（二）联结理论（刺激—反应学习理论）

该理论的代表人物有桑代克（E.L.Thorndike）和斯金纳（B.F.Skinner）等。

所谓联结，是指某种情境（即刺激）仅能引起某种反应，而不能引起其他反应。该理论认为刺激与反应之间的联结是直接的，并不需要中介作用，这种联结看作行为的基本单元。反应的联结有先天的和习得的两种，前者主要是本能，后者主要是习惯。

桑代克把学习定律分为主律和副律。主律有三条：准备律、练习律和效果律；副律也叫学习原则，共有五条：多重反应原则、心向制约原则、选择反应原则、类化原则和联想交替原则。准备律是指联结的加强或减弱取决于学习者的心理准备状态。在有准备的状态下，会产生两种情况：一种是当任何传导单位准备传导时，得到传导就会引起满意；另一种是准备好传导而得不到传导，就会引起烦恼。在没有准备的状态下，勉强进行传导也会引起烦恼。练习律是指刺激与反应之间的联结会由于重复或练习而加强；反之，不重复不练习，联结的力量会减弱。他又把练习律分为两个次律：一个叫反应律，即一个已形成的可改变的联结，若加以应用，就会使这个联结得到加强；另一个是失用律，即一个已经形成的可变的联结，如不加以应用，就会使这个联结减弱。

斯金纳根据他的操作性条件反射学说和强化学习理论，提出了程序教学思想，并设计了程序教学。其基本要点是：把教材分为具有逻辑联系的“小步子”；对学生所做出的反应要给予及时的强化；学生在学习的过程中可根据自己的情况确定进度；力求使学生每次都做出正确的反应，把错误率降到最低限度。斯金纳认为程序教学有许多优点。例如，学生的正确答案能得到及时强化，能消除学生在学习中不应有的恐惧状态，学生可以自定步调，有利于教师及时准确地发现学生在学习中的错误数量等。斯金纳的学习理论肯定强化在学习中的重要作用，通过大量的实验揭示了学习中的一些具体的规律，但该理论和程序教学带有明显的操作主义和生物学化的倾向，忽视了人在教学过程中的积极性、主动性和智力活动的重要性，同时在一定程度上否定了教师在教学中的主导作用。[4]

（三）信息加工理论

美国心理学家加涅（Robert Mills Gagne）认为，学习的模式是用来说明学习的结构与过程的，它对于理解教学和教学过程，以及如何安排教学事件具有极大的应用意义。他提出了影响深远的信息加工的学习模式。

图4-1 学习的信息加工模式

从学习的信息加工模式中可以看到，学习是学生与环境之间相互作用的结果。学习过程是由一系列事件构成的。加涅认为，每个学习动作可以分解成八个阶段（见图4-2）。这样，内部的学习过程一环接一环，与此相应的学习阶段把这些内部过程与构成教学的外部事件联系起来了。

图4-2 学习阶段与教学事件

1.动机阶段

有效的学习必须要有强烈的学习动机，这是整个学习的开始阶段。动机的形式多种多样，在教育教学情境中，首先要考虑的是激发学生进行学习活动的动机，即学生力图达到某种目的的动机。它是借助于学生内部产生的心理期望过程而建立起来的。

2.领会阶段

有了学习动机的学生，首先必须接受刺激，即必须注意与学习有关的刺激，而无视其他刺激。当学生把所注意的刺激特征从其他刺激中分化出来时，这些刺激特征就被进行知觉编码，储存在短时记忆中。这个过程就是选择性知觉。为了使学生能够有效地进行选择性知觉，教师应采用各种手段来引起学生的注意，如改变讲话的声调、手势动作等；同时，外部刺激的各种特征本身必须是可以被分化和辨别的。学生只有对外部刺激的特征作出选择性知觉后，才能进入其他学习阶段。

3.习得阶段

当学生注意或知觉外部情境之后，就可获得知识。而习得阶段涉及的是对新获得的刺激进行知觉编码后储存在短时记忆中，然后再把它们进一步编码加工后转入长时记忆。在短时记忆中暂时保存的信息，与被直接知觉的信息是不同的。在这里，知觉信息已被转化成一种最容易储存的形式，这种转化过程被称为编码过程。当信息进入长时记忆时，信息又要经历一次转换，这一编码的目的是为了保持信息。如用某种方式把刺激组织起来，或根据已经习得的概念对刺激进行分类，或把刺激简化成一些基本原理，这些都会有助于信息的保持。

4.保持阶段

学生习得的信息经过复述、强化后，以语义编码的形式进入长时记忆储存阶段。长时记忆具有几个特点：一是储存在长时记忆中的信息，其强度并不随时间进程而减弱；二是有些信息因长期不用会逐渐消退；三是记忆储存可能会受干扰的影响，新旧信息的混淆往往会使信息难以提取。因此，避免同时呈现十分相似的刺激，可以减少干扰的可能性，从而提高信息保持的程度。

5.回忆阶段

学生习得的信息要通过作业表现出来，信息的提取是其中必需的一环。相对其他阶段而言，回忆或信息提取阶段最容易受外部刺激的影响。教师可以利用各种方式使学生得到提取线索，这些线索可以增强学生的信息回忆量。但作为教师，最重要的是指导学生，使他们为自己提供线索，从而成为独立的学习者。

6.概括阶段

学生提取信息的过程并不始终是在与最初学习信息时相同的情境中进行的。同时，教师也总是希望学生能把学到的知识运用于各种类似的情境中去，以达到举一反三的目的。因此，学习过程必然有一个概括的阶段，也就是学习迁移的问题。为了促进学习的迁移，教师必须让学生在不同情境中学习，并给学生提供在不同情境中提取信息的机会；同时，更为重要的是，要引导学生概括和掌握其中的原理和原则。

7.作业阶段

一个完整的学习过程需要有作业阶段似乎是不言而喻的，因为只有通过作业才能反映学生是否已习得了所学的内容。作业的一个重要功能是获得反馈；同时，学生通过作业看到自己学习的结果，可以获得一种满足。

8.反馈阶段

当学生完成作业后，会意识到自己已经达到了预期的目标。这时，教师应给予反馈，让学生及时知道自己的作业是否正确，从而强化其学习动机。当然，强化在学习过程中之所以起作用，是因为学生在动机阶段形成的期望在反馈阶段得到了肯定。[5]

（四）基于多媒体学习的认知理论

认知主义学习理论认为，人的认识不是由外部刺激直接给予，而是建立在外部刺激和认知主体内部心理过程相互作用的产物。加涅吸收行为主义和认知主义两大学习理论的优点，提出相对折中的“联结—认知”学习理论，主张学习既要注重外部的刺激和外在的反应，也要通过外部影响促进学习者内部心理过程。

梅耶等人提出的多媒体学习的认知理论模型（如图4-3所示）。在多媒体学习中，多媒体呈现包括语言和图片两种，图片通过眼睛进入感觉记忆，而语言可通过眼睛（以屏幕文本的形式）或耳朵（以听觉叙述的形式）进入感觉记忆，学习者从感觉记忆中选择相关的语言和图像进行加工。这些加工在工作记忆中进行时，认知积极的学习者会建立心理联系，把语言和图像分别组织进“言语心理模型”和“视觉心理模型”。听觉语言和视觉语言、图像的加工分别在听觉通道和视觉通道中进行，所占用的工作记忆也各不相同。最后，学习者会将言语和视觉心理模型与他们从长时记忆中提取的相关先前知识进行整合，把新知识整合到已有的相关认知结构中去，从而达到对知识的有意义学习。

图4-3 多媒体学习的认知理论

基于多媒体学习的认知理论，梅耶等人提出了多媒体教学设计的几个原则：多样化的呈现原则认为，用文字和图画来呈现解释信息比单纯用文字呈现好；接近原则认为在呈现多媒体解释信息时，应当同时呈现文字及与之对应的图画；相关原则认为呈现多媒体解释时，应当包含较少的无关的词和声音，这样更有利于理解；通道原则认为呈现听觉的叙述比呈现可视化的课文好；冗余原则认为图文并茂比单独用动画，叙述或屏幕显示课文好。[6]

（五）系统理论

系统科学理论强调系统中各要素存在相互影响和作用，既对立又统一，构成一个有机整体，需要从系统高度进行考虑。系统具有以下基本属性：（1）整体性。系统每个要素以一定方式有机组织起来构成整体时，系统的功能大于系统中各要素功能的加和。（2）相关性。系统的各要素之间相互独立，又相互联系、相互制约。（3）层次性。对于某一个系统来说，它既是由某些要素组成，同时它自身又是组成更大系统的一个要素。（4）动态性。系统随时间的变化而变化。（5）目的性。每个系统均有明确的目的，系统结构建立是根据系统的目的和功能需要。

传统教材本身就是一个包含教学内容等诸多要素、有其独特价值功能的系统，当教育技术应用其中，载体、内容、呈现方式及应用手段等多方面发生相应变化，因此，不能满足于教材相对简单的传统功能，而应努力适应现代化教学的需求，追求其应用价值最大化。基于这样的认识，要开发出理想的电子教材，实现技术与教材的深度融合，需要在理性分析电子教材组成要素的基础上，遵循系统科学理论的指导原则，进行科学的设计和开发。