学习科学研究中心 - 华东师范大学

变构学习模型与教学设计(1)

裴新宁

Acknowledgement:

This paper was funded by the Great Program of key research bases in humanities and social science authorized Educational Ministration of P.R. China. (05JJD88062, “Improving Changes of Learning Culture by Instructional Design ”). Global Education firstly published it in Dec. of 2006.

Professor Andre Giordan ( the leader of Lab of Didactic and Epistemology of Sciences in Geneva University.? http://www.ldes.unige.ch/info/membres/ag/andre.htm) has provided me with great help and much important direction on the research of new learning models. I refered to some research findings made by Dr. Ms. Francine Pellaud (one of the members of LDES and an expert of Learning as well as Environment and Sustainable Development Education. http://www.ldes.unige.ch/info/membres/fp/fp.htm). I would like to extend grateful appreciation to both of them.

Abstract: How do people learn? How do we effectively help people to learn? Both of them are important issues which have aroused increasing attention of educational researchers. Learning Sciences is exploring and opening out the complexity of human-being’s learning. The naissance and growth of Learning Sciences have speeded up the process of realization of effective learning and teaching, also it has laid a more appropriate foundation of research and innovation in the field? of education. Allosteric learning model is an alternatively theoretical interpretation about the complex mechanism of learning. This theoretical model has broken through the limits of existing theories which interpret the phenomena of learning from a single dimension. From an inclusive view, it looks upon the process of learning as renovation and transformation of learners’ conceptions, such a highly active learning actually is the process of creation acted by learning agent (who is learner self). Based on those hypotheses, it puts forward learner-activity parameters affecting learning as well as learning environment parameters or didactic parameters, which give implications and guides for designing effective learning environment, especially web-mediated learning environment.

Key Words: learning sciences, allosteric learning model, conceptions, learning environment

【摘要】人究竟是如何学习的？怎样才能有效促进学习？是教育研究日益关注的两个重要问题。学习科学研究正在揭示着人类学习的复杂性，它的诞生与发展加速了实现有效教学的进程，也奠定了教育理论与研究创新的基础。变构学习模型是关于学习的复杂性机理的一种理论解释，它突破了以往的学习理论从单一维度解释学习现象的局限，而以综合的视角，将学习看作学习者自主发生的概念系统转换，其实质就是学习者的自我创新过程，由此提出了影响学习的学习者活动参数以及学习环境或教学参数，为有效教学提供了指南。

【关键词】学习科学? 变构学习模型 概念系统 指导性学习环境

【作者简介】裴新宁 华东师范大学课程与教学研究所? 博士 副教授。 中国上海，200062

日内瓦大学心理与教育学院LDES合作研究者(瑞士日内瓦,1205)

一、? 当前国际教育理论研究的挑战与聚焦——学习的复杂性

学习的复杂性带来了教学及其研究的复杂性，同时构成了当今教育理论研究的最大挑战。为了揭示复杂的学习过程的机理，在20世纪90年代，学习科学研究在美国及欧洲发达国家兴起了。这一学科旨在通过对不同场景（包括学校及校外各种学习场景）中教与学活动的跨学科研究，形成对导致最有效学习的认知和社会过程的全面理解，从而使教育者能够运用这些知识设计课堂以及其他学习环境，帮助人们更深入、更有效地学习[1]。与以往任何一门研究教育现象的学科所不同的是，学习科学有着本体论意义上的严格的方法论和假设检验体系，包括建构主义认识论影响下的研究方法论和方法系统，以及基于设计科学、实验和技术的多样化的实证手段。学习科学家们目前正在追求对不同情境下的学习发生机理的合理解释和科学建模，以便为信息时代的有效教学及研究提供更为直接的支持，学习科学正在国际上壮大发展成为一个方兴未艾的交叉型基础性学科。在我国，尽管“学习”一词也在学界频繁出现，但实际上教育研究的中心离“学习”这一主题还很远。对学习科学的关注和研究，有可能彻底突破长期以来我国的教学研究缺乏有效的研究工具、标准和方法，以及研究结论疏于理性思考而偏于个人经验的状态，也有可能找到教育理论与研究创新的根本出路，真正能与世界同行展开对话。

学习科学研究的视角是多元的。作为探索学习复杂性奥秘的欧洲学派杰出代表，瑞士日内瓦大学科学认识论与教学实验室(LDES)的研究可谓独具匠心。几乎与北美学习科学家们的探索启程同步，早在20世纪80年代后期, LDES的学习科学家们通过大量的科学学习实验，对皮亚杰的个人建构主义理论以及奥苏贝尔、加涅、布鲁纳、皮尔特－车尔蒙特（Perrt-Chermont）等大家的十多种关于学习的理论的工作机理进行逐一的验证，并着眼于学习的认知过程的发生，从“不同情境中学习的意义”、“工作机理”和“促进学习的条件”等三个方面对这些学习理论和模型进行了分类和重新检验。他们发现，学习一定是整合了多维度、多功能、多境脉的活动，单一维度的理论模型在真实学习情境中都会遭遇变形和弯曲。即便是看似简单的课堂学习也是如此，在知识的发送（中介者的头脑）和接收（学习者的头脑）过程中有很多参数进行了干预。他们认为，不同的学习理论模型只有在严格剥离出来的特定学习情境中才具有解释力，对由不同情境交织而成的真实学习来说，需要考虑从一个综合的维度来揭示其发生机理，这样才能对教学乃至教育发展提供适当的指导。变构学习模型正是在这样的背景下诞生并发展的。

二、什么是变构学习模型

以生物学家和科学教育专家André Giordan教授带领的LDES团队的研究和实验得到了来自英美许多国家教育研究学者的一致关注。专家们认为，LDES的研究取向在解释复杂学习上非常实用，所提出的学习发生机理很像化学上“变构蛋白质”的结构与功能。经过1988年间北美及澳洲地区召开的一系列会议讨论，最后确定将LDES提出的关于学习的理论解释命名为“变构学习模型(allosteric learning model)”。

“变构学习模型”隐喻有两点相互关联的基本意含[2]：

第一，变构蛋白质特定的功能跟氨基酸序列无关，而是决定于氨基酸序列上起决定作用的活性位点之间的关联。由此，学习的发生，即学习者的思想（概念系统）更新，不是记录观念并按顺序排列，而是学习者主动对这些观念建立关联，并使这样的关联活化。

第二，变构蛋白质的形态和功能可以被外部环境改变，且可以通过人为操作实现。由此，学校教师及其他教育者不可能直接地参入学习者个体的思维，但可通过操作教学环境来干扰学习者的概念系统，从而促进学习者的学习。

三、变构学习模型对学习发生机理的解释

1.概念是一种思考方式，它不是通过从教师到学生的直接传递而得到的。

变构学习理论认为，成功的教学在于让学生学会学习，其前提和关键是学习者必须拥有适当的概念（concept）并形成可持续发展的概念系统（conceptions）。

我们知道，学习者的思维过程不是被动的记录系统。在教师呈现某一话题之前，学习者头脑里已经拥有了跟这一话题相关的不同的问题、想法、参照和习惯。换句话说，他们自己已经在操纵着一个特定的解释系统——概念系统。这一概念系统不仅包括学习者源自先前生活情境的关于世界的心智图景（如自然的和地理的、家庭的和情感的、文化习俗的、甚至社会经济等方面的经验感知，这些都关涉到一定的社会范式和价值体系），还包括他们进行判断和行动时所运用的推理方式。两方面的结合，使个体可以从其周围的世界中获得意义。如果用“冰山” （参见图1）作个比喻的话，概念系统并不只是指“冰山”上显见的部分，更包括潜藏着的心智活动过程本身。知识的建构依赖于学习者所运用的概念系统，概念系统定制了所有学习者（包括成人和儿童）破译信息的方式。作为一种活性系统，它可以对情境进行识别，来促进学习者的已有知识，同时这一过程本身也成为学习者获得新知识的重要工具。换句话说，借助概念系统，学习者诠释他们所接收到的数据并潜在地形成新知识。概念系统是学习者用以控制其环境的一种方式，是一种知识状态，一种取向；它既是心智的，也是行为的。在研究概念系统的构成和工作机理时，我们可以在认识、情感、情绪、认识论，以及概念或语义网络等不同维度上找到它的实质性要素。

2. 拥有知识是由学习者起决定性作用的概念系统转换过程所致

获得知识必须经过一个叫做“概念精制（elaboration）”的活动。[3]所谓概念精制，是指学习者借以把新信息同所调用的知识进行对照并生产出对解答他们的问题更为适当的新意义，从而实现概念系统转换的手段。[4]这就是说，每当学习者真正理解一个模式或能够运用某个概念的时候，他的心智结构实际上要进行全面的重组。所以说，学习并不是简单的从教师到学生单向传递的结果。

图1.概念系统的构成

(根据Giordan-Pellaud，2002编译绘制)[5]?

3.概念系统转换须借助多参数的交互

对学习者来说，概念系统转换从来都不是中立的、简单的过程。它是一个复杂函数。可以用数学公式把概念系统转换机理表示如下:

CONCEPTION＝ f (P, R, M, N, S) [6]

即，概念系统转换是P、R、M、N、S等几个参数交互作用的结果。

其中：

P（problem，问题），系指一系列的可以启动概念或导致概念运用的比较明确的问题形式（Q，即questions）。问题（P）是学习者体验到的对自己处于平衡态的原有概念系统的威胁或挑战，是引发智力活动的驱动力。

R(set of references可参照知识的状态，或称作参照系)，系指一系列的主体借以绘制和整理自己的概念的外围知识，主要是指学习者生成新概念时所依靠的他们已掌握的其他概念，如各种思考和推理的程式等。

M（mental processes，心智处理），系指一系列的由学习者自我控制的智力加工和转换。这些处理允许学习者对自己参照系中的元素建立联系，进行区分，并生成和运用概念。

N(semantic network/grid，语义网络或语义网格)，系指发生并存在于参照系和心智处理中的相互作用的组织，其作用在于使语义具有整体一致性。换句话说，某一概念的核心和外围要素之间所有关系的相互作用，产生了一个新的意义网络，并为概念自身赋予了含义。

S(signifiers，意义符)，系指生成和解释概念所必须的一系列的观念、符号和标记。

4.概念系统可能成为学习的障碍

概念系统是已有知识跟所要获得的知识之间建立关联所必须的工具，但同时它也可能成为学习的障碍。它可能会成为学习者智慧的“牢笼”，而将学习者框定于某一种理解世界的方式上（如线性因果方式或传统逻辑方式等）。当新信息传递到学习者的这一解释系统时，总是要经过一番诠释甚至难免被“误报”，最终才会达到对该系统的适应。如果这种适应不能发生的话，新信息就会被拒绝。因此，过于刚性和强大的概念系统很可能会阻碍新的学习。概念系统的作用好比一个“滤过器”，所有知识的获得就产生于这一复杂的精制活动中。所以，若使新的学习发生，学习者就不能静守自己的概念系统，等待新信息的适应；而必须通过运用知识来面对新信息，而后生产出新的意义，从而更敏捷地对所提出的问题或者他们觉察到的危机作出回应。这样，“活性概念位点”（active conceptual sites）就形成了一个相互作用的结构，这一结构对组织新信息以及精制新的概念网络是至关重要的。

也许有人会问：在概念精制的过程中，是否存在新信息的直接通道，即新信息可以不受任何阻碍地为学习者所接受，直接进入新的概念系统呢？答案是：可能存在。但唯一的办法就是新信息必须与学习者的全部已有知识完全相同，同时也必须恰好落入“最近发展区”。然而这种没有干预的转换只有对少数学生而言是可能的。对大多数学生来讲，必须在指导性学习环境（didactic environment）的帮助之下，运用自己的概念系统来战胜障碍。这一指导性学习环境使学习者借助“解构－建构”的手段，对现有知识进行转换。“解构－建构”为学习者的实际学习和运行具有可持续性的信息库提供了机会。

图2. 概念系统的转换[7]

注： CONCEPTION ＝ f (P, R, M, N, S)