信息化教育作为运用现代信息技术来促进教育改革和教育发展的新型教育形态，它不仅受先进技术（如通信技术、网络技术、多媒体技术、人工智能技术等）的影响，而且是基于一定的学习理论和教学理论基础之上的。学习理论主要包括斯金纳的新行为主义学习理论、以皮亚杰为代表的建构主义学习理论、加涅的信息加工理论、梅耶的多媒体学习的认知理论、以罗杰斯为代表的人本主义学习理论等。教学理论主要包括斯金纳的程序教学理论、布鲁纳的发现教学理论、奥苏泊尔的有意义学习理论等。
（一）学习理论
1.新行为主义学习理论
以斯金纳为代表的新行为主义学习理论将学习看成是刺激与反应（S-RS）之间的联结，其中的反应包括由刺激引发的应答性反应和有机体自发的操作性反应两种，人类所从事的多数有意义的行为都是操作性的。[15]在斯金纳看来，学生的行为是受行为结果影响的，若要使他们作出合乎需要的反应，必须要形成某种相倚关系，即在行为之后要有一种强化性的后果，以加强对强化刺激的系统控制，学习就是作为强化的结果而习得的行为。可以说，教学的艺术就在于如何安排强化，并且重要的是反应之后所跟随的刺激（强化物），而不是反应之前的刺激。在信息化教育中，及时的反馈与适当的强化也是非常必要的。同时，新行为主义学习理论将学习看成是小步子、自定步调、积极反应、及时强化的主张也为信息化教育中学习活动的组织和安排提供了理论指导。
2.加涅的信息加工理论
加涅是典型的折衷主义者，他的信息加工理论将学习看成是人类对信息的主动选择、加工、存储和提取的过程，如图1-2-1所示。[16]该理论中描述的信息加工过程由三个部分共同组成：（1）加工系统，来自于外界环境的刺激作用于感受器，感受器将接受的信息传递到感觉登记器，小部分信息被选择注意而进入到短时记忆进行编码和储存，最后进入长时记忆。因此，主动学习是发生在短时记忆（工作记忆）阶段的，主要就是将所选择的材料进行组织并与长时记忆中已有的知识进行整合。（2）执行控制系统，它不直接参与信息加工过程，而是对整个加工系统进行控制和调节，影响着注意与选择性知觉；（3）期望系统，它也可以称为一个执行控制的过程，是信息加工过程的动机系统，并起定向的作用，表现为学习者达到其学习目标的具体动机。[17]加工系统、执行控制系统和期望系统三者之间是相互联系、相互作用的，它们共同促进着学习者对知识的选择、加工、存储和提取。信息加工理论对信息化教育中教师进行多种媒体设备及资源的选择与安排、对促进学生的信息加工和学习效果具有重要意义。
图1-2-1 加涅的信息加工模型
3.梅耶的多媒体学习的认知理论
多媒体学习的认知理论是建立在三个基本假设基础之上的，即人类的信息加工系统包括视觉、图像和听觉、言语双通道，每个通道的加工能力都是有限的，主动的学习要求对学习过程中的各种认知加工过程进行协调。多媒体学习的认知理论可以用图1-2-2来表示，主要包括发生在学习者的感觉记忆、工作记忆和长时记忆中的五个认知加工过程：从呈现的文本或解说中选择相关语词、从呈现的插图中选择相关图像、将所选择的语词进行组织以形成连贯的语言表征、将所选择的图像进行组织以形成连贯的视觉表征、将语言表征和视觉表征与学习者的先前知识进行整合，这其中包括了选择相关材料、组织已选择的材料和选择材料与已有知识的整合三种信息加工过程。[18]因此，按照人的心理工作方式设计的多媒体信息与没有按照人的心理工作方式设计的多媒体信息相比更有可能产生有意义学习。在信息化教育中，应该充分利用文本、图像、视频、音频等多媒体化的资源，充分调动学习者的多个通道，使其共同参与到认知加工的过程中，以降低学习者的认知负荷，促进他们对学习材料的加工。
图1-2-2 多媒体认知理论模型(www.xing528.com)
4.人本主义学习理论
人本主义心理学家反对行为主义将人当作成一个只能对刺激作出反应、缺乏思想的、空洞的有机体，认为人类的行为不仅仅是孤立的刺激与反应之间的联结，而是由构成完整人格的全部态度、感情和愿望所决定的。人本主义学习理论指出学习的实质是：学习即理解、学习即潜能的发挥、学习即“形成”。该理论强调要以“以学习者为中心”，注重学习者的个性发展和自我实现，突出他们在学习过程中的自发、自主、自觉地学习，反对传统的接受、注入式的教学方法。[19]它关注的不是学习的结果，也不是学习的过程，而是学习的起因，即学生的意图、信念和情感，强调学习者的自我实现。在信息化教育中，多种信息技术支持下的新型学习环境和多媒体化的学习资源能够为自主学习、合作学习、探究性学习等发挥学生主体作用的学习方式创造条件，有利于推动传统师生关系的转变，同时也可以使学习者在多种学习活动的组织与参与过程中实现知识、技能与情感的共同发展。
5.建构主义学习理论
建构主义学习理论主要是在皮亚杰、维果茨基等人的教育思想基础上发展而来的。它的观点主要表现在三个方面：（1）建构主义的知识观，它对知识的确定性和客观性提出了质疑，认为“知识并不是对现实的准确表征，而是一种解释、一种假设；不是问题的最终答案，而是会根据具体问题情境的不同发生相应的变化。”因此，我们通过语言符号赋予知识的外在形式，此外还需要学生基于自己的经验进行建构。（2）建构主义的学生观，学生在日常生活、学习中已经形成了丰富的经验，因此他们并不是空着脑袋走进教室的，教学应该将儿童的这些已有经验作为新知识的增长点，以促进他们的意义建构。（3）建构主义的学习观，建构主义认为学习不是学习者通过教师的传授获得知识的过程，而是他们在一定的社会文化情境下，借助他人的帮助并利用必要的学习资料，通过意义建构获得知识的过程。[20]在这一思想的指导下，信息化教育更加强调学习过程中的协作、会话、情境与意义建构，以促进学习者问题解决能力的提高，而不仅仅是对知识的掌握。
（二）教学理论
1.斯金纳的程序教学理论
程序教学是由斯金纳的强化学习理论引申出来的一种教学理论。其基本思想是，将教学材料分成连续的小步子，并按逻辑编制一定的程序，学生按一定的程序进行学习，在这一过程中必须对学生的正确学习结果给予及时的强化，以鼓励他们继续学习下去。但是，在课堂教学中，教师不可能实现对每一位同学的及时强化，教学机器则能够使其成为可能。程序教学包括四个基本原则：（1）小步调学习，即将学习任务设计成一系列的小单元，降低学习任务在单元学习中的难度；（2）呈现明显反应，即保证学习者的学习反应能够明显观察到；（3）及时反馈，即对学习者的学习结果给予及时的反馈，以进行及时强化或改正；（4）自定步调学习，学习者可以根据自身特点自己制定学习步调。程序教学作为计算机辅助教学的前身，对信息化教育的产生与发展都具有重要影响。[21]
2.布鲁纳的发现教学理论
布鲁纳认为，教育不仅要培养成绩优异的学生，更应该帮助每一位学生获得智力的发展。因此，教学应该以解决问题为中心，着眼于学习者创造性思维能力的发展。他所主张的发现教学主要是让学生运用教师提供的按发现过程编制的教学材料进行“再发现”，以掌握知识并发展自己的创造性思维能力与发现能力。这一教学理论的基本结构包括四个部分：（1）创设问题情境，激发学生的学习动机；（2）提出假设，教师在诱发性的问题情境中引导学生通过分析、综合、比较、类推等方法不断产生假设，并围绕产生的假设进行推理，促进他们对已有知识片段的改组以形成较为确切的概念；（3）验证假设，引导学生进一步收集资料以检验所获得概念的正误、对提出的假设进行论证，并得出最佳结论；（4）应用假设解决问题，引导学生将所得的结论应用于具体问题的解决过程中，以发展他们的问题解决能力和创造性思维能力。在信息化教育中，教师可以通过多种信息技术手段为学习者的自我发现提供环境和资源支持，并促进他们在自主探究的过程中学习知识、发展能力。
3.奥苏伯尔的有意义学习理论
奥苏伯尔认为，有意义学习就是将符号所代表的新知识与学习者认知结构中已有的适当观念建立非人为的和实质性的关联。如果学习者只是依赖于文字上的关系而去记忆某些符号或概念，而没有理解符号所代表的知识，那么这就属于机械学习。要实现有意义学习，需要具备客观和主观两方面的条件。从客观上说，有意义学习材料本身必须是有逻辑意义的，即它必须能够与认知结构中的有关知识建立非实质性和非人为性的联系；从主观上来说，学习者必须具备一定的知识基础并且具有有意义学习的倾向，而且能够积极主动地使具有潜在意义的新知识与自身认知结构中已有的相关知识发生相互作用，以促进旧知识和认知结构的完善，使新知识获得实际意义。奥苏伯尔的有意义学习理论告诉我们：“任何教学方法都有可能是有意义的，也可能是机械的。教学的关键就是让学生表现出一种有意义学习的心向，使他们将新的学习内容与自身已有的知识之间建立关联，以促进他们的知识整合与迁移。信息化教育并不是一定要用最新的教学方法、最先进的信息技术和最多样化的学习资源，而是根据学习者的特点合理地呈现先行组织者、学习任务及材料，促进他们的有意义学习。”
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