学习科学视域中面向深度学习的信息化教学方式

 信息化教学承载着提升课堂教学质量、培养学生信息素养的使命，是学校教育变革的重要推动力量。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》中强调深化教育信息化应用，更凸显了推广信息化教学的趋势。然而，由于传统教育观念的根深蒂固而新的教育理念影响式微，信息技术的应用往往局限于发挥其作为资源存储和知识传递的载体功能，尚未触及学习过程的实质性改变。以面向学生的深度学习为目标诉求，理应成为信息化教学持续发展的长远方向和核心价值所在。面对当下信息化教学实践中导致浅层学习的问题，笔者拟从学习科学的视角，探讨深度学习的内在机制及其对于信息化教学方式提出的需求。
    一、导致浅层学习的两类信息化教学形态
    信息化教学的价值体现不在于技术应用本身，而在于学生学习过程和结果的实质性改变。笔者从信息化教学的旨趣进行审视与反思，认为当下信息化教学的各种实践探索中存在两种典型的教学形态，因其技术介入教学的方式较为机械、浅层而无法带来深刻的学习变化。
    第一种信息化教学形态是当下占主流的课堂教学中的多媒体课件演示播放。教师借助文字、图像、数据的信息处理工具对希望学生掌握的知识进行编码、组织和表征，将其包装在教学媒体之中[1]。这种看似常态并为学校广泛接受的信息化教学方式，其背后是根植于人们头脑中的观念假设，即知识是有关世界的事实以及问题解决的程序的集合，学校教育的目标就是将这些事实和程序装进学生的头脑，教师的工作就是将这些事实和程序传输给学生。较简单的事实和程序应当先学习，然后再不断学习更为复杂的事实和程序……确定学校教育成功与否的方式就是检查学生获得了多少事实和程序[2]。显然，信息技术在此充当了教师单向地、递进式地传递由“事实和概念”堆砌起来的知识集合的辅助角色，其结果是限制而非促进学生的认知加工活动。
    第二种信息化教学形态是大量采用新技术手段支持的“开放型”课堂。自新课程改革以来，提倡“自主、合作、探究”等新型学习方式的呼声高涨。告别独白和灌输，走向对话和探究，成为我国教学改革的基本方向。以互联网为代表的信息技术被视作课程教学创新的利器，有望促进师生合作交流和对话教学。然而，在一些自称探究性、开放型的课堂上，学生忙碌于各种技术使用和“自由”的学习活动，“对于解决的问题，往往停留在对过程和步骤的认识层面上，并没有形成对问题背后知识科学的深刻理解”[3]。常常是课堂气氛热闹活跃，教学却流于形式而缺少深度，导致没有“驾驭”的资料收集，没有聚集反思的动手活动，没有聆听和对话的协作[4]。技术发挥的是课堂兴奋剂的作用，未能真正地支持学生对知识的自主探究、深度理解和意义建构。有学者称其为一种滋生的“技术主义”的倾向，突出表现为课堂上的“虚假对话”“空洞对话”“僵化对话”，导致了教学的低效化[5]。
    上述两种典型的信息化教学方式虽形态迥异，实则陷入同一的思维窠臼：把信息技术简单地视为比“粉笔加黑板”更高效、更便捷、更时尚的一种替代性工具，延续传统课堂中“人灌”的老路而走向“电灌”。学生的深层次知识和能力目标反而隐匿于人们关注的焦点。信息化教学，除了拥有资源传输数量和时效性之先天优势，更存在着丰富学习体验、改变认知和学习过程的可为之处。把信息化教学定位于促进浅层学习的发展思路，这无疑是教学改革中一种战略上的短视和褊狭。信息化教学的旨趣应从知识记忆、复述和简单应用的浅层学习转向促进深度学习目标的实现。
    二、学习科学视域下的深度学习机制
    关于深度学习的研究，早在Bloom(1956)对认知维度层次的划分中。那么，深度学习需要具备哪些内在要素，其间的相互关系是怎样的？深度学习展开过程中所遵循的基本逻辑和内在机制是怎样的？这些问题的研究是开展面向深度学习的信息化教学的重要前提，必须进一步追问和厘清。
    近20年来兴起的学习科学(Learning Sciences)，作为一个研究教与学的跨学科领域，在对传统学习理论的批判和反思中日渐突显并受人瞩目。它的研究直指教育实践，直指仍盛行于当今课堂中的具有工业时代烙印的授受主义教学(Instructionism)，努力创建各种有效的学习环境以帮助人们学得更好[11]。学习科学把人的深度学习作为重要的研究内容，认为学习既是个体感知、记忆、思维等认知过程，也是根植于社会文化、历史背景、现实生活的社会建构过程[12]。虽然深度学习因现实中学习者、学习对象、学习途径的具体差异可表现为不同形态的学习活动，但从学习科学的视角来看待真实情境中深度学习的发生仍具有基本的同一性。故而，笔者尝试从学习科学的视角，通过知识内容(学习客体)、社会中介(主体间性)、学习者心理机能(学习主体)三个要素及其相互关系的分析，对深度学习发生的机制和条件做出阐释。
    (一)深度学习的知识内容
    知识内容是学习者认知的对象和实践的客体。从深度学习 来看，学习者所面对的学习客体需要浸润在非良构的复杂问题域和真实的社会境脉中。深度学习发生在复杂的社会情境中，而并非是单节课堂中的教学可以习得的(索耶，2006)。人总是基于错综复杂的问题去学习知识，知识具有社会性和情境性的本质。学习并不是一个孤立的过程，它应该被看作是生活实践的一部分，学习是无所不在的[13]。现实生活中存在的问题大都是复杂的、不确定的非良构问题(Ill-Structured Problem)。因此，只有当学习者面对的知识内容，浸润在非良构的、复杂的问题域和真实的社会境脉中，学习者才有可能有机会将多学科的概念和方法应用到不同的情境和知识领域中，明确所学知识有效使用的脉络和使用的限域[14]，使知识“条件化”(Conditionalizing Knowledge)。这是深度学习发生的必要前提。然而遗憾的是，学校情境提供的知识大部分是经过“精细筛选”“改造”后的结构良好的知识，往往脱离真实的社会问题和学习者的生活经验，极易导致课堂上的知识习得成为“惰性”知识的浅层学习，难以迁移至社会复杂问题的解决。
    (二)深度学习的社会中介
    主体间性作为主体间关系的规定[15]，描述的是多个学习主体的内在相关性。分布性认知(Distributed Cognition)观点认为，人往往要借助外在的环境线索、文化工具(如计算机)和他人的互动来完成各种认知活动[16]。人类学家莱夫、温格(1991)也指出，协商、社会交往是学习的基本形态，学习是“现实世界中的创造性社会实践活动中完整的一部分”，是“合法的边缘性参与”的过程。因此特别强调个体与特定的共同体(Community)之间的相互作用，这个共同体不是因为要完成某一项具体的活动而将大家临时聚在一起的松散结构，而是该团体的成员具有共同的文化与历史继承，有共同的目标、信念系统和实践活动[17]。维果茨基早已提出，人、物、工具、符号对人类认知发展起到关键的媒介作用。“协作”这一概念不仅仅被看作建构共同意义的过程，而且还被视为一种社会化共同参与的过程[18]。因此，从学习科学的角度来看，缺失社会互动的纯粹的个体性学习是无法实现真正的持久的深度学习的。学习者在教师的支持下，实现“新老成员”交互、实质性参与相应的学习共同体，正是深度学习主体间性的本质特征。而工具、环境、文化、语言、符号等媒介，共同构成了深度学习这种“共同体”主体间性所必要的社会中介。学习者正是在“社会中介”的支持下，以适应、协商、交往、分享的方式，为共同体贡献个人的知识和经验，同时也在参与共同体的过程中参照或吸收他人的知识与经验。
    (三)深度学习者的心理机能
    学习者的心理机能反映了其作为学习主体的内在心理活动方式和心理水平。从学习者的心理机能来看，只有当其心理机能从纯粹的认知发展走向意义获得和身份认同的双重发展时，深度学习才真正发生。早期的认知理论把学习的结果仅仅定位于认知能力的发展，强调个体通过主动的心理建构活动，来获得那种能真实反映客观规律的认知结构。“自反性”“批判性反思”“主体性卷入”“自我理解”“自我认定”(Self-Designated)等是描述与学习者“身份认同”这一心理活动紧密相关的关键词。学习者从最初的旁观者角色逐渐触及学习共同体的内核，确立自己在共同体中的身份和自我价值感，从新手成长为领域的专家，实现深度学习。
    (四)深度学习机制的三维结构
    知识内容、社会中介和学习者心理机能，分别从学习客体、主体间性和学习主体三个不同的侧面诠释了深度学习过程发生的条件。学习者通过浸润于真实社会境脉的知识内容实现认知性学习，建构关于客观世界的意义与关联。此过程中在媒介工具的支持下与老师、同伴进行协商互动，实现与他者关联的社会性学习；同时作为学习主体展开与自身的对话，探求自我存在价值、构建身份感的自我认同。因此，深度学习的发生，实则是深度的认知性学习、社会性学习与身份发展三位一体的共同结果。另一方面，深度学习的三个维度是相互作用、互促发展的。知识内容创设的情境、任务或问题，是社会中介支持的学习共同体的活动缘起与目标导向；学习者在与他者的社会性互动中产生的主体间关系，会增强学习者对自身角色的判断和身份感；而学习者的自我认同与自我反思也影响着对作为学习客体的知识内容的认知程度。正如佐藤学所言，我们倘若不是丰富地建构客体的意义世界，就不能丰富地建构自己，也不能建构自己同他人的关系。反之，能否丰富地建构客体的意义世界，依存于学习者自己内部广阔世界的丰富性，依存于同该学习者相关的人际关系的丰富性[21]。概言之，这三个维度以融合的、整体性的方式构成了深度学习的发生机制，如下图所示。知识内容、社会中介和学习者心理机能的层次，共同决定了学习者在浅层学习至深度学习的连续谱系中所处的水平状态。
    
    深度学习机制模型
    三、面向深度学习的信息化教学方式变革的内容
    从深度学习的内涵和机制来审视信息化教学实践，有助于我们发现其中存在的根本性问题，探寻信息化教学方式变革的路径。当今课堂中学生们使用信息技术经常是相当边缘性的，把技术作为知识传递、刺激感官知觉的工具，或是充当课堂气氛活跃的道具，对于改变学生学习经历的本质变化影响甚微。笔者认为，信息化教学方式的变革，应在符合深度学习机制的框架之下着手努力优化技术融入课堂教学的方式，从知识内容、社会 中介、学习者心理机能这三个方面，发挥信息技术内核式的而非边缘化的支持作用。
    (一)从“脱境”的知识内容呈现转向融入“真实境脉”的问题创设
    信息化教学方式首先必须从辅助于知识的演示、“脱离情境”的呈现，转向创设复杂、真实的学习活动所需的问题情境。基于信息技术的问题情境，不能简单地针对教科书上零散、具体的知识点，而要指向学科核心思想和深层次理解，能够提示学习内涵丰富性和复杂性的问题[22]。技术应该作为智力工具包，使学习者建构更有意义的关于世界的个人解释和表征。这些工具包必须能支撑某一课程学习所需要的智力功能[23]。顺乎这一逻辑，对各类不同形态的技术进行选择不在于技术本身的先进程度，而在于与知识内容的深层理解的契合程度。从最简单的录像、幻灯片到各种计算机软件再到超媒体、互联网技术，经过合理的设计都有可能成为创设问题情境、实现知识可视化的有效工具。例如美国著名的Jasper系列教学活动，采用录像带制作成系列历险故事并由此衍生出问题驱动和学习任务，创设了交互性的抛锚式情境性教学的成功典范[24]。再如，我国张景中院士领衔团队研发的数学教育软件——超级画板，被巧妙地融入“拼图与勾股定理”数学课堂，提示了勾股定理的历史文化，不仅让学生感受到了数学历史文化的深邃，更让学生感受到了“数学是美的”“数学是可以欣赏的”，取得了极大的教学成功[25][26]。其他更多的现代技术手段如虚拟仿真、娱教技术、数字博物馆等，则提供了更多有利的情境创设条件。总之，要充分考虑不同技术与特定学科知识相结合所能产生的匹配度和功能性，创设出蕴含深层理解、问题原理和历史文化感的知识情境。
    (二)从支持个体化学习转向社群学习所需的社会中介
    要从纯粹辅助于零散的个别化学习的技术应用，转向构架分布式认知的中介桥梁、实现学习共同体的社群学习。支持社会性学习的信息技术蕴含了共同体知识建构的新型学习文化。博客、维基、社会性书签、社交网站、论坛等社会性软件工具，有助于形成富有成效的深度在线讨论和实践共同体，使学生创建内容、积聚集体智慧的理念得以成为现实。教师必须付出努力，合理地将技术融入教学过程以提供认知支架，如提供问题、组织辩论、引导学习者进行因果推理等。以英语写作课程为例，教师可以利用Wiki或Google Group自行搭建社群学习平台，实现学生之间协同式的英语写作以及作品的相互鉴赏、评价，创设出面对面交流与网络交互相结合的混合式学习环境。
    (三)促进学生心理机能的认知与身份认同的双重发展
    技术融入教学最根本的价值，是要促进学生的个体心理机能从单纯的认知发展走向意义获得和身份认同的双重发展。有研究者揭示出，学生的前学科概念(Pre-Science Concept)和已有的生活经验，对概念转变的学习活动会产生推动或是阻碍作用[29]。因此，通过技术手段有效促进批判性思维和自我反思至关重要。例如通过使用[转自第一论文网概念地图软件绘制知识结构，学习者可以对自己学习前后的个人知识网络做出前测和后测，将个人深层次的隐性知识显性化、精致化。除此之外，还有更多的知识建模工具，如数据库、语义网络、电子表格、专家系统、系统建模工具、可视化工具和微世界等(乔纳森，2000)。个人博客撰写日志则是支持学生持续性的个人反思和自我表达的有效工具。另一方面，教师在教学中应重视以对话、交互为手段为学生搭建脚手架。教师与学生之间的对话，不能止步于“是什么”“什么时候”等初浅的问答，而应围绕“如何”“为什么”“我是如何知道的”这一类深层次的、自反性的问题辩驳，促使学生在自我反思、观察同伴和老师的过程中产生认知冲突，通过清晰的表达、自我解释，发现“新手”与“专家”在隐匿的思维上的本质差异。如此，学生个体不仅能够知晓与学习对象有关的客观性事实，更在持续的自我反思中逐渐明晰所学知识与自我的关系之意义所在，继而洞察到在群体内自我概念的改进过程。最终从新手的角色向专家的角色转变，融入实践共同体的核心，实现身份的认同。
    四、结论
    从学习科学的视域来洞察深度学习的机制，有助于避免粗糙、僵化甚至错误的认识，合理、科学地诠释深度学习“黑箱”的内部过程。学校教学虽然被视作“特殊”环境下的认识实践活动，但不应该也不可能脱离人类学习共有的基本机制而孤立存在。因此，学校应把深度学习的基本机制作为开展信息化教学实践的重要依据。一方面要挖掘不同类型的信息技术促进深度学习的教育价值和功能；另一方面要以深度学习内在机制为依据来设计和干预技术嵌入的教学活动，处理好技术和教学的融合关系。从知识内容、社会中介、学习者心理机能这三个方面切入，为学习者创设融入真实境脉的、沉浸于实践共同体之中的学习场域，推动学习者认知和身份感的双重发展，以达到信息化教学真正实现与知识社会对人的发展需求的耦合。