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学会解决问题：支持问题解决的学习环境设计手册

学习环境的理论基础

内容简介

学会解决问题：支持问题解决的学习环境设计手册

学习环境的理论基础

《学习环境的理论基础》收集了当前有关学习和意义建构理论的描述，其中包括基于模型的推理、概念转变、论辩、基于案例的推理、自我调节、具身认知、日常认知、活动理论、学习者共同体、实践共同体以及复杂性理论，等等。同时，本书展示了这些新理论在设计以学生为中心的学习环境中的应用案例。 
《学习环境的理论基础》适用于教学设计者、课程专家、学习心理学家以及其他任何对当前学习理论发展水平感兴趣的读者。

作者简介

目录

学习环境的理论基础

译者前言
前言

部分 总论
章 以学生为中心的学习环境——基础、假设和设计

部分 学习环境的理论观点
章 从实习场到实践共同体
第三章 设计基于模型的学习环境来支持学习的心智模型
第四章 概念转变和以学生为中心的学习环境
第五章 论辩和以学生为中心的学习环境
第六章 基于案例的学习助手：理论与实践
第七章 以学生为中心的学习环境中的元认知和自我调节学习
第八章 具身认知与学习环境设计
第九章 日常专家技能——正式场景、非正式场景以及跨场景中的学习
第十章 学习技术中的活动理论
第十一章 学习共同体——创建联结的理论基础
第十二章 何为实践共同体以及如何支持实践共同体

第三部分 研究学习环境的理论视角
第十三章 作为涌现现象的学习环境——复杂性的理论和方法论含义

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索引

在线试读

学会解决问题：支持问题解决的学习环境设计手册

学习环境的理论基础

以学生为中心的学习环境的关键假设和方法
以学生为中心的学习环境反映出关于学习的性质、环境的结构和学习者角色的一些关键假设（Hannafin&Land，1997）。尽管各种以学生为中心的设计存在明显差异，我们仍能确定一些核心价值观和假设：（1）学习者在界定意义时的中心地位；（2）在脚手架支撑下参与真实任务和社会文化实践；（3）先前和日常经验在意义建构中的重要性；（4）使用多种观点、资源和表征形式的机会。
学习者在界定他们自己的意义时的中心地位
在以学习者为中心的学习环境中，支持学习者积极地建构意义成为中心焦点。外部学习目标可以被确立，但是学习者根据个体需要和在信念形成和检验过程中产生的问题来决定如何前进（Hannafin，Land，&Oliver，1999）。例如：在基于计算机的、以学生为中心的为科学学习提供支持的设计中，Wise项目实施了支架式知识整合（scaffoldedknowledgeintegration）（Linn，2006）框架。例如：在热力学环境中，学生通过虚拟实验室来探究、做实验并将预报和他们周围物体温度的模拟结果进行对比。学生不是简单地阅读热力学资料，他们被鼓励与日常经验建立联系、收集真实数据并且开展虚拟的关于基本热力学概念的科学探究。当开展一项探究时，比如不同类型材料导热性的效果，他们使用模拟工具逐渐地发展、检验和改进他们对研究结果的解释。尽管环境被以富有成效和按顺序地的方式来设计，以便限制对热力学概念的探索，重要的是学习者自己理解已知知识并且积极地在已知知识之上进行意义建构。
大致来说，如果提供作出选择和追求个人兴趣的机会，学习者将对自己的学习承担更大的责任。在传统的学习环境中，学习者经常被剥夺发展决策、自我监督、注意力调整等技能的机会，这些技能对于优化学习经验是十分必要的（Perkins，1993；Sawyer，2006）。如果学习者将任务看成是使自己的意义同外部机构的期望相匹配，那么，他们在学习中会变得越来越顺从（McCaslin&Good，1992）。相反，成功的学习者发展出多种认知策略和自我调节程序来规划和追求目标，整合新知识和现有知识，确切地阐述问题和推断结果，不断地评论和重组他们的思维（Bransford等，2000）。
因此，以学生为中心的环境通过为学生的思维和行动提供脚手架来促进对他们已知知识的持续管理和改进（Hannafin，Land，&Oliver，1999）。因为学习者新进一个领域时可能缺少重要的管理学习过程的策略知识，“学习者可能被可用观点的复杂性搞得不知所措，使得指导他们的探究、看清哪些步骤是相关且有效的以及做出有效的活动决定变得困难”（Quintana等，2004，p.359）。因此，对探究进行管理（也就是：通过记录研究结果来进行一个开放式任务，决定下一步做什么，如何得到对问题有用的工具和资源，对正在学习的东西进行反思）的过程通过嵌入环境中的结构和引导得到支持（Quintana等，2004）。个体独特地定义理解并对理解加以监控促进了学习过程的自主权和所有权，但是如果没有明确的支持，这些过程通常不会自然发生。
设计启示
以学生为中心的学习环境设计为参与探究的各种循环和等级提供了循环支持（Schwartz等，1999）。围绕一个中心概念，从学习者*初想法的清晰度开始，设计使用逐渐复杂的问题。学习者通过活动，比如将想法与专家或数据进行对比、参加自主探究、通过实验验证想法、公开地审查形成的想法以及根据他们的理解创作人工制品，逐渐地完善和重构*初想法。例如：通过使用内建的提示在实验前预测结果（引出学习者前概念），决定研究那些因素，得出学生设计的虚拟实验的模拟结果，并且对比和反思在预测和基于数据的结果之间的差异，WISE的设计特征（Linn，2006）鼓励学习者界定的意义。学生被引导在数据中寻找模式以便批判性地检验他们的*初想法并更加科学地完善他们的解释。
Schwartz等（1999）的引导探究框架支持学生参与复杂性逐渐提高的挑战循环，产生他们自己的关于如何应对挑战的想法，和其他人的想法进行对比并反思想法之间存在的差异，发展、评价和修正想法，*后公开地展示一个*终的解决方案或产品。在其他以学生为中心的学习环境中也存在类似的策略，比如基于问题的学习（Hmelo-Silver，2004）。问题或活动被结构化并做了限制，迭代的学习过程被学生的*初想法所驱动，这些*初的想法通过访问额外的信息、表述、实验或者观点而被逐渐完善。
在脚手架支撑下参与真实任务和社会文化实践
以学生为中心的学习植根于情境学习理论（situatedlearningtheory），情境学习理论认为知识、思维和学习的境脉紧密联系并且都存在于实践中（Brown等，1989）。Barab和Duffy（2000，p.26；章）写到：情境理论（situativitytheory）“提出了一种关于学习的新阐释，该理论不认为实践是独立于学习的，不认为意义能脱离实践和它被协商的境脉。”一个实践共同体（Lave&Wenger，1991）包含“一个诸多个体的集合，这些个体长时间地共享共同确定的实践、信念和理解，追求一项共同的事业”（Barab&Duffy,p.36），这一团体认可、使用和发展一个领域的实践。理解，和身份一样，被认为是通过参与真实实践来发展的。共同体的实践、情境和过程创设了有意义地使用知识的方法。
虽然所有的学习都是基于境脉的，不是所有境脉都同等地支持知识的应用。在去境脉化的情境中获得的知识往往是惰性的并且缺乏实践效用（Whitehead，1929）。例如：学习解决典型的教科书中的脱离真实境脉的数学方程往往形成孤立的、单纯的和过度简化的理解（Brown等，1989）。学习者可以成功地解决那些算法吻合的近迁移问题（比如其他教科书问题），但在一个远迁移问题或者全新任务中，学习者不能灵活地加以运用或者批判性地进行推理（Perkins&Simmons，1988）。在情境化的境脉中，学习者认识到知识的实践效用和在试图解释、分析和解决真实世界中的问题时使用知识的需求，学习就自然而然地发生了。
设计启示
以学生为中心的环境推崇包含运用知识的真实实践，而不是把知识当做孤立内容处理、推敲和检索（Sawyer，2006）。在学校境脉中，Barab和Duffy（2000；章）使用“实习场（practicefields）”这一隐喻来描述使儿童在真实世界、校外境脉和社区中遇到的种种问题和实践中实习的学习环境。他们确定了几个设计实习场的设计策略：（1）学生应该进行领域相关的实践，而不是仅仅学习它们；（2）学生需要获得探究所有权；（3）思维技能的指导和示范是需要的；（4）应该为学生提供明确的反思机会；（5）困境是结构不良和复杂的；（6）学习者被支持参与具有真实复杂性的任务，而不是用不真实的问题来简化困境；（7）学生以小组的形式来致力于解决境脉化问题。
如果没有为新手学习者与领域专家拥有的更的理解或专长之间的专长鸿沟搭建脚手架，参与真实实践就不能成功实施（Quintana等,2006,p.121）。儿童或领域新手不能被视为如同专业建筑师、科学家或运动员一样的从业者。然而，如果对实践的获得是发展性的和具象化的，Edelson和Reiser（2006）建议儿童去参与真实实践并进行反思。他们建议真实实践包含使学生参与专业从业者的多学科实践。虽然儿童或新手缺乏像科学家或历史学家一样来解决同样问题的专长，他们能够参与适合他们的和（或）能够被直接体验的、与真实世界相连的活动。
根据Edelson和Reser（2006）的研究，支持真实实践的设计是复杂的，但是有很多潜在的好处：（1）真实实践可在校外以个别化的间接方式遇到，提高了他们的相关性；（2）将知识应用于有意义的境脉可以提升动机，并且（3）知识的结构，或领域认识论，因为参与多学科实践而变得更加显著。他们提出了四条设计启示来支持真实境脉中的学习：（1）将真实实践设置在有意义的境脉中；（2）减少真实实践的复杂性；（3）使真实实践中不明确的元素变得明确；并且（4）根据一个发展进程来排列学习活动（p.336）。类似的教学法策略，与情境认知的心理学基础广泛共通，通常被引用为基于问题的学习（Savery，2006）和抛锚式教学（CognitionandTechnologyGroupatVanderbilt，1992）的基础。