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1、建构主义学习环境的设计原则北京师范大学信息科学学院计算机科学系杨开城论著选摘摘要：我们不能狭隘地把建构主义理解成一种适应某种条件的教学策略。建构主义是一种学习哲学，是一种人们认识世界的方式。学习环境的设计是建构主义教学设计的核心。而建构主义理论促使我们不再把学习环境局限于场所，而将学习环境理解为学习资源的组合。本文正是从这个概念出发，以Perkins学习环境五要素为线索，提出了一些设计建构主义学习环境应遵循的原则。关键词：建构主义、学习环境、认知工具、任务情境随着建构主义学习观的影响不断扩大，人们对建构主义的认识也越来越深刻和全面。这集中表现在两个方面。一是认识到，建构主义不是一种适应某些条件
2、的教学策略，而是一种学习哲学；因此说，建构主义学习环境必然是合理的，合理有效的学习环境也必然是符合建构主义原则的。二是对建构主义教学理论中学习环境的认识不再只局限于物理环境(场所)，影响学习活动的软环境(如，学习任务以及学习任务的管理策略)被认为是建构主义学习环境的核心。本文以建构主义学习环境的构成要素为线索，提出了几条建构主义学习环境的设计原则。一、什么是学习环境建构主义教学理论特别强调学习环境的设计。但到底什么是建构主义学习环境，至今人们却未能达成共识。一种较有影响的观点是学习环境的场所观。这种观点认为，学习环境是学习者在追求学习目标和问题解决的活动中可以使用多样的工具和信息资源并相互合作
3、和支持的场所(毛新勇，1999)。这种观点虽然强调了建构主义学习环境的目标定向性、基于任务、协作性等特征，但将学习环境定位于学习场所，未能反映建构主义学习环境的核心内容。这里，我们将建构主义学习环境概括为是一种支持学习者进行建构性学习的各种学习资源(不仅仅是信息资源)的组合。其中学习资源不仅包括信息资源、认知工具、人类教师等物理资源外，还包括任务情境等软资源。任务情境在学习环境中起着集成其它各种学习资源的作用。一种学习环境是否是建构主义的，关键看任务情境的性质。因此任务情境是建构主义学习环境的核心。Perkins学习环境五要素的理论观点是学习环境资源组合观最主要的理论支持。Perkins认为学
4、习环境由以下五要素组成(D.N. Perkins,1991)：信息库(information banks) 信息库是学习环境中最主要的信息资源，它负责向学生提供要学习的领域知识和教学材料。传统课堂教学中，信息库通常是课本、教师讲授的内容以及词典等等。随着信息技术的发展，信息库种类也越来越多，基于计算机的信息库由于检索速度快和高交互的特点，得到了越来越广泛的应用。符号簿(symbols pads) 符号簿被用于支持学习者的短时记忆，如记录思路、写下要点、处理方程等等。符号簿可以是卡片、练习本以及计算机编辑器等。建构工具箱(construction kits) 建构工具箱用于帮助学生寻找特定信息、
5、完成认知操作、实现某种设想等等。实验室设备是最常用的工具箱。计算机扩展了工具箱的种类。学生不仅可以构造实物，还可以利用计算机软件构造虚拟的事物。任务情境(phenomenaria) 任务情境是学习任务呈现给学习者的问题解决情境。任务情境蕴含着等待学生学习的知识和智力操作。建构主义学习环境中的学习任务是真实性任务。学习任务的真实性是指任务情境与知识、技能被应用的实际情境相联系的程度。任务情境有两种呈现方式：BIG(Byeond the Information given)方式和WIG(Without the Information given)方式(D.N. Perkins,1991)。BIG方
6、式是指直接提供正确结论，但做为建构主义的教学，仅仅提供一些思想和经验是远远不够的。学生还要通过各种方式来检验他们的理解。所以BIG方式的任务还要让学生参与许多能引发思考的活动，以促使他们精细加工对信息的理解。WIG方式禁止直接提供正确结论，而是鼓励学生自己对现象或问题进行探索和解释。如果出现矛盾，通过学生间或学生和教师间的讨论和协商来克服错误观念，最终得出正确的结论。提倡WIG的人认为，除非重新发现，否则概念对学生来说是无意义的；提倡BIG的人认为，教师可以直接教授概念，再提供足够教学活动以促使学生使用概念和扩展他们的理解。我们认为这两种方式都是有价值的。BIG方式实际上就是演绎法，WIG方式
7、实际上就是归纳法。归纳和演绎都是人类认识世界的有效认知方式。任务管理者(task managers) 任务管理者是学习活动的管理者。教师、学生、带有明确指导信息的课本以及计算机软件都可以充当任务管理者。根据Perkins的学习环境五要素的观点，不同学习环境之间的差别主要在于信息库、符号簿、建构工具箱、任务情境和任务管理者的差异。下面就以学习环境的五要素为线索阐述建构主义学习环境的设计原则。二、建构主义学习环境的设计原则1. 提供知识的多种外部表征的原则这个原则主要是针对信息库的设计而言的，要求信息库提供的信息应具有多种外部表征。80年代末兴起并很快得到普遍应用的多媒体和超媒体技术为信息库的设计
8、提供了技术支持。可以这样说，现代教学环境中信息库的设计不能缺少多媒体和超媒体技术的参与。很多理论研究表明，学习材料的多种外部表征有利于知识的获取和应用。Sigmar-Olaf Tergan从认知理论出发共总结了五种支持多媒体/超媒体教学的理论观点(Sigmar-Olaf Tergan,1997)：多种外部表征的处理符合编码确定性(encoding specificity)和编码变化性(encoding variablility)原理。编码确定性原理是指学习的情境应包含有在信息使用时帮助信息提取的线索；编码变化性原理是指同一信息可以有多种心理编码方式，在使用该信息时通常要以与应用情境最相似的编码
9、方式来提取信息。Hammond对学习情境与回忆之间关系的研究表明，如果学习情境与回忆时的情境相似，那么回忆的效果会更好。因此，Hammond提倡使用超媒体系统进行教学，以符合编码变化性原理。他认为超媒体系统可以提供多种情境或多种角度以帮助学生获得多种表征，至少有一种情境会与使用时的情境相似，多种角度可以防止不同经验、文化背景对概念理解的影响。外部表征中含有多种情境符合基于情境的心理表征建构原理。有些极端建构主义者认为，概念的意义不是固定的，并认为这是概念的一个重要性质。所以概念的意义依赖于它所依存的情境。此外，概念的意义还依赖于人在特定情境中使用它的目的。也就是说，如果学习者只在一种情境中获得
10、概念的意义，那种在其它情境中使用该概念时就会遇到困难。外部表征中的多角度符合认知灵活性理论。Spiro等人提出的认知灵活性理论将知识领域(实际上是学习结果)作了结构良好和结构不良的区分。并且认为，结构不良是知识领域共有的特征。Spiro等人的研究表明，复杂的结构不良知识的单一描述，经常会导致概念的重要方面的错误表征，导致对概念的简化理解。由于超媒体使学生用多种方式探索同一专题，有利于实现认知灵活性，所以Spiro提倡使用超媒体系统进行教学。外部表征中的多种编码符合认知加工的多模型原理。当代信息加工理论认为，信息加工效果依赖于那些实际参与信息的编码和检索的认知系统，这些认知系统包括言语信息处理系
11、统和非言语信息处理系统。脑科学研究表明，不同的认知系统使用不同的部位加工信息，可以并行工作。多媒体信息可以激活多种认知系统同时加工信息，有利于信息的再提取。多种外部表征符合个别化教学和自律(self-regulated)学习的目标。超媒体系统中完全的学习者控制可实现真正的个别化学习。学习者可以任意选择学习内容、学习方式以及各种工具，这最大程度地支持学生的主动学习。2. 提供丰富认知工具的原则这主要是针对建构工具箱的设计而言的。建构工具箱中的工具主要是用来帮助学生完成认知操作的，因而是认知工具。但并不是所有的设备、软件都可以成为认知工具。认知工具的概念不是一个具体的概念而是一个抽象的概念。比如，
12、当学生使用microworld类型的软件时，如果学生只是按照教师事先拟定好的步骤来完成实验时，microworld软件就没起到认知工具的作用。只有让学生自己主动去设计方案并利用microworld软件去实现时，microworld软件才起到了认知工具的作用。所以说，任何一个工具如果使用得当都可以成为认知工具；既使是再先进的设备或软件如果运用不当都不能被认为是认知工具。判断一个工具是否成为认知工具的唯一标准是看这个工具是否能帮助学习者完成认知操作、促进学习者进行思考。而建构工具箱的设计关键不仅在于工具种类的选择，更重要的是工具使用方式的设计。我们知道，学生在学习过程中由于背景知识、学习习惯和能力
13、、认知风格都有很大的差异，因而需要的认知工具的种类和数量也不同。所以在建构工具箱中应该提供多种认知工具，以适应不同学生的不同需求。3. 任务情境的真实性原则这里的真实性是指任务情境与知识、技能被应用的实际情境相联系的程度。学习活动的真实性一直被认为是建构主义学习环境的重要特征。持建构主义教学观的学者们认为，真实性的任务可以整合多种知识和技能，有助于学习者用“真实”的方式应用知识，同时也有助于学生意识到他们所学知识和技能与他们是相关的和有意义的，这也是维持学习动机的非常重要的因素。实际上，任务情境的真实性主要是解决知识迁移的问题。我们知道，迁移的基础是概括，是对知识高度概括的理解。要想获取对知识
14、高度概括的理解通常要经过多次反复地学习。但这绝不仅仅是在低目标水平上的重复，而必须在高目标水平上的多次建构。因此，无论我们采取哪种(BIG方式还是WIG方式)方式呈现任务情境，都应该遵循真实性原则。也就是说，任务情境要与将来实际应用的情境尽可能的相似。只有这样才有助于学生获取高度概括的理解。4. 学习者控制与程序控制/教师控制相结合的原则建构主义者认为，学生的学习不是被动接受的过程，而是主动建构的过程。学生的学是内因，教师的教是外因，教师的教只有通过学生的学起作用。只有学生自己才知道如何学习、学习什么。所以，有些建构主义者特别强调学习者主动发现或探索式学习，提倡学习的社会交往性(即协作式学习)
15、，要求学习者自己管理学习任务。因此，学习者控制或小组控制策略通常被认为是最主要的教学控制策略。但有关学习者控制策略的教学效果研究表明，有些建构主义者所提倡的学习者控制并非适合所有的学生。James D. Yong研究证明，具有较强自律能力的学生才会在采用学习者控制策略的教学软件中取得较好的学习成绩，采用程序控制策略的教学软件与自律能力无明显交互作用(James D. Young,1996)。E.Christine Shin等人从控制策略和教师是否提供浏览建议这两个维度研究了学生在使用超媒体系统学习时背景知识与学习成绩的关系。结论表明：背景知识较少的学生，程序控制下的学习效果更好，背景知识丰富的
16、学生，两种控制下成绩同样好；在教师不提供浏览建议的情况下，学习者控制使背景知识较少的学生在学习上花费的时间更少，这样的学生很快就认为自己完成了学习任务，而对于背景知识丰富的学生，在学习任务中花费的时间不受是否提供建议影响；教师提供建议可以有效避免迷航(E.Christine Shin ec al.,1994)。Gwan-Sik Yoon从学习成绩和完成学习任务的时间两个角度对认知风格与控制策略的交互作用作了实验研究，结论有二(Gwan-Sik Yoon,1993)：学生原有知识水平较低的情况下，程序控制或有教师提供辅导的学习者控制对场依赖型的学习者有利；完全的学习者控制或有教师提供的辅导的学习者控
