[信息技术支持知识建构：层次模型与效果分析] 信息技术与小学数学课程整合设计

　　[摘 要] 知识建构是一种社会性协商与对话的意义建构过程,需要在具体的学习技术系统中实现。本文阐述了技术支持的学习环境中知识建构的层次模型及其研究方法、基于协同学习技术系统的设计研究,分析了协同学习环境中知识建构的层次和质量。研究发现,技术环境下知识建构水平主要在信息的分享阶段,以及对问题、观点的共享及描述方面,有助于从技术设计和教学设计方面为学习系统构建提供建议。
　　[关键词] 知识建构; 层次模型; 协同学习; 设计研究
　　[中图分类号] G434 [文献标识码] A [文章编号] 1672-0008(2009)06-0015-04
　　
　　一、引言
　　
　　对于技术在学习和知识建构中的效用,大多数研究者都认同技术在知识建构中的积极作用。乔纳森(Jonassen,1999)曾把媒体技术在教学中的作用概括为五个方面[1]:支持知识建构的工具、支持建构性学习、用于探索知识的信息工具、支持通过交谈来学习的社会媒体、支持通过反思来学习的智能伙伴。由此可以看出,技术均与知识建构相关。然而,知识建构实质上是一个具有不同研究情景的术语,建构主义者强调的建构是站在知识加工的主体视角上的,而Scardamalia和Bereiter(2003)则关注知识加工的过程,她们把知识建构定义为“社区中有价值的思想的持续生产和持续提升”[2]。他们认为在一个革新影响的时代,学生需要知道如何成为一个知识建构者,这些建构者通过渐进探究的工作集体地进行思想的提升,这是一个更加接近于教学过程的学习隐喻。站在这一知识建构立场,基于知识建构层次模型,本文通过一个设计实验,具体分析技术支持知识建构的效果。
　　
　　二、知识建构:内涵、属性与层次模型
　　
　　1.知识建构的内涵
　　随着学习研究的不断繁荣和发展,知识建构越来越成为一个看似清晰却又模糊的词汇,其中有两层含义:一是Knowledge Construction,从学习理论出发的,强调知识的建构性。建构主义本身是作为一种认识论参与到教育中,随着教育理论与实践领域对行为主义和认知主义的反思和批判,建构主义俨然成为一种新型的“学习理论”。其实,建构主义表明的是一种认识世界的方式,在内涵上与客观主义相对,按照乔纳森(Jonassen,1992)的诠释:客观主义的根本假定是,世界是实在的和有结构的,因此存在关于客体的可靠知识,这种知识不会因人而异;教师的责任是向学生传递这种知识,学生的责任是接受这种知识。与客观主义比较对立的是建构主义。建构主义认为“实在”乃是人们心中之物,是知者建构了实在,或至少是按他的经验解释了实在。学习者应该是内在驱动的,在与环境的交互过程中获得对于世界的认识。因此学生是知识建构的主体,教师不应成为知识的灌输者,而应作为学习的帮促者。第二层含义是Knowledge Building,从知识实践出发的,强调知识的创新性。这应归功于Bereiter和Scardamalia的工作。两位学者认为,知识建构很明显也是一种建构性的过程,但是在建构主义的名称中大部分不是知识建构(Knowledge Building)。知识建构的基础方面包括“可提升的思想”和“集体认知责任”[3]。他们提倡在一个知识建构社区中,学习需要与科学和学术探究一样,学习者通过公共会话的方式,思想(ideas)被看作概念制品得以研究和提升。这个层面越来越多作为一个独立的研究领域而得以重视。
　　2.知识建构的属性
　　目前,知识建构一词在商业领域用来表示知识创新,在教育中它被用于作为学习的一种同义词[4]。传统学习观,学习是由内在的、无法观察到的过程结果导致信念的、态度和技能的改变。而知识建构者认为,知识建构或者真正的学习应该导致公共知识的创新或者修正――知识存在于“世界中”,可以获得来自工作和人们的使用。因此,我们看出知识建构的学习包含基本的学习、其他方法追求的次级技能和社会认知动力,通过知识建构的学习可以培植知识创新,这一观念更加符合当代学习革新追求的价值取向和发展趋势。
　　(1)分布式认知特性。分布式认知(distributed cognition)是认知科学的一个新分支,它借鉴了认知科学、人类学、社会学、社会心理学的方法,认为要在由个体与其他个体、人工制品所组成的功能系统的层次来解释认知现象。那些在个体的分析单元中不可能看到的认知现象,在分布式认知研究中得到了强调。知识建构强调学习过程中知识创造的集体特质和社会属性,强调群体和制品在个体学习中的中介作用。Kang, M. & Kwon, Y. (2001) 指出,知识创造过程是隐性知识与显性知识之间不断互动和螺旋上升、从量变到质变的过程,知识建构过程可以从两个维度加以解释:个人知识建构过程和社会知识建构过程[5]。社会知识建构过程由输入、协作和输出三个阶段组成。输入阶段的主要特征是计划小组共同的学习目标,并明确协作学习的要求;协作学习阶段包括组内协作和组与组之间的协作;输出阶段完成集体知识的建构,共享学习成果。
　　(2)虚拟社群支持。社会建构主义认为,知识是与社区成员相互作用的建构过程,知识不能独立于个人所处的社会文化情境而存在。学习者和小组成员具有共同的学习目的和重点,通过协作学习在虚拟学习社区共享学习成果。虚拟学习社区为学习者提供了一个学习与发展的空间。在这一空间里,学习者可以表达自己的观点,并可以与其他成员进行交互,从而进一步深入下去,最后达成一致或某种程度的共识。虚拟学习社区不仅要为多个阶段的知识建构提供给养,发挥促进和鼓励作用,在各个阶段为观点的形成、表达和交流提供便捷的媒体工具,而且必须把各种观点和知识成果保存到数据库中,以便学习者今后可随时随地浏览、编辑、增补和反思。
　　(3)知识动力学演化。加拿大学者George Siemens指出,知识更多的是一个动态的流而不是静态的点[6]。在知识连续统中,信息可理解为简单的知识,而真正意义上的知识是复杂的,与个体的经验密切相关,需要学习者投入经验、展开求知过程和进行意义的建构,从数据到信息、知识和智慧,是一个学习者经验投入、理解力不断扩展、加深的过程,是一个不断情境化和提升远迁移学习能力的过程,是个体知识不断内化、转化和智慧不断凝练的过程。当前教学中关注的是信息与知识的传播问题,而相对漠视智慧的提升。这种漠视除了教育观念的差异之外,还由于对智慧的界定存在含糊。智慧可以看作为行动中的知识,智慧可以定义为正确判断事物的能力,明智地解决与生活行为有关问题的能力。在全球知识经济当中,智慧对于一个成功的可持续发展的社会将尤为重要。我们在学校里培养成的辨别、判断能力和对不断产生的新知识的感知能力将伴随我们终生。基于Bereiter和Scardamalia的知识建构论,芬兰学者Hakkarainen等进一步把革新知识社区理论发展为学习的第三种隐喻,也称之为学习的知识创新隐喻[7]。知识创新方法的特征在于根据创建支持知识提升和革新的社会结构以及协作过程来探究学习。知识创新方法描述了生成新思想和概念化知识的重要性,人们在他们的社区中提升知识的边界,这个目的引导和结构化他们的活动以生产智慧,比如确定理解的问题,建立和精炼基于目标的过程,收集信息、理论化、设计实验、回答问题、提升理论、建构模型、监控和评估进程、报告等所有都通过参与者自身朝着知识建构目标引导。
　　(4)深度学习取向。按照Scardamalia的理解,学习和知识建构有深浅之分。学习是增加知识和理解,Brown、Bull和Pendlebury把学习定义为“知识、理解、技能和态度方面的改变,通过体验和反思经验所带来的”[8],一些学生把学习看作以教师能够接受的方式进行记忆和复制知识的事件,仅仅来应付课程要求。其他人认为学习是一种建立个人意义的方式,通过转化与他们现有知识和经验有关的信息和思想[9]。显然,这两种学习在深度上有所区分。在这个层次上可以区分学习为深度学习和浅表学习,浅表学习和深度学习之分其实可以从学习目标分类体系中找到依据。为了开发学生的认知技能,布鲁姆等创建了一套学习目标分类体系,总共分为学习的六个层级,提倡认知技能的开发。布鲁姆分类的种类能够分属两个层级:浅表学习和深度学习。浅表学习指向布鲁姆分类的前三个层级,也就是知识、理解和应用,这些层级强调再认、低层次的过程性的知识。布鲁姆分类中的最后三个层次:分析、综合和评价,整合成一个问题解决技能类型或者深度学习层级。可以注意到每一个连续的层级认为都是在前一个层级的基础上的。
　　3.知识建构层次模型
　　综合关于知识建构领域的研究,Gunawardena和她的同事提出了一个包含五个阶段的交互分析模型用于知识建构的分析[10],这一模型明确而详细地说明了知识建构的过程通过五个阶段进行,分别为:
　　第一阶段:学员相互分享各种信息、观点,针对讨论的主题进行描述。包括:(1) 对某个观察结果或者某个观点进行描述(PH1/A);(2) 对其他参与者的观点表示认同的描述(PH1/B);(3) 证实其他学习者所提供的例子(PH1/C);(4) 相互询问、回答以澄清描述的问题(PH1/D);(5) 详细地说明、描述、确定一个问题(PH1/E)。
　　第二阶段:学员发现和分析在各种思想、概念或者描述中不一致的地方,深化对问题的认识。包括:(1) 确定并描述不一致的地方(PH2/A);(2) 询问、回答问题以澄清不一致的地方与差异程度(PH2/B);(3) 重申学习者的立场,并利用学习者的经验、文献、收集到的正式数据或者相关的隐喻建议或者类比来进一步阐述、支持其观点(PH2/C);(4) 提出替代假设(PH2/D)。
　　第三阶段:学员通过意义协商,进行知识的群体建构。包括:(1) 协商或者澄清术语的意义(PH3/A);(2) 协商各种观点并分辨其重要性(PH3/B);(3) 鉴别相互冲突的概念间存在的共同之处(PH3/C);(4) 提出并协商体现妥协、共同建构的新描述(PH3/D);(5) 整合包含隐喻或者类比的建议(PH3/E)。
　　第四阶段:学员对新建构的观点进行检验和修改。
　　第五阶段:学习者达成一致,应用新建构的知识。
　　由于该模型能比较完整地反映知识建构的互动过程和深度,本研究使用该模型对技术支持的知识建构效果进行分析。
　　
　　三、一项信息技术支持知识建构的设计研究
　　
　　1.协同学习技术系统
　　为探究学习技术系统中的知识建构层次,本研究基于协同学习技术系统环境展开。基于对现有学习技术系统的考察,祝智庭教授及其团队指出现有学习技术系统框架表明了一种离散的思维,教育者和学习者在一种分裂的教学框架内行动,执行的是一种孤立的教学观,难以适应社会的要求。在交互层面,缺乏学习者与内容的深度互动;在通信结构层面,缺乏信息聚合机制;在信息加工层面,缺乏群体思维操作;在知识建构层面,缺乏分工合作与整合工具;在实用层面,信息、知识、行动、情感、价值缺乏有机联系。这种孤立严重影响到教学效能。基于此,祝智庭教授提出协同学习新框架及元模型,协同学习技术系统是一个面向实践的创新模型[11]。
　　为支持协同学习,团队从技术层面开发了协同学习工具以支持协同学习,包括协同标注和协同建构两个子工具[12]。本研究采用协同建构工具来分析可视化知识建构问题,协同建构工具实现了知识的集体建构和集体记忆的图式化呈现。
　　了解一个问题的多种解法对于启发学生的思维是非常有帮助的,尤其同伴的解题方法更能引起班级中其他学生的兴趣。例如,教师把作业本发给学生以后,对错误之处学生就很想知道别人是怎么做的。教师除了提供参考答案之外,还应该展现其他学生的正确解法。教师虽然可以在课堂上组织各种展示或者讨论形式,但是一旦下课,这些短时的集体记忆就消失了。若能将个人记忆汇聚成集体记忆并保存下来,那么可以帮助学生在期末复习的时候回忆起以前的课堂讨论,避免犯重复的错误。协同建构工具可以用来汇聚、加工和保存这种集体记忆。
　　2.研究设计
　　作为设计实验的一个循环,本次研究采用实验研究,以协同学习技术系统工具为实验情境进行知识建构的层次分析。协同技术系统工具是一套C/S结构的协同知识建构工具,能够记录学习者的学习过程,支持学习者的群体知识建构,可视化知识建构有助于学习者信息加工和知识的协同建构。研究采用内容分析方法进行可视化知识建构的效果和网络分析,通过分析学习者在学习过程中的交流信息及以此形成的交互关系,从而反映该可视化建构工具在支持学习者知识建构过程中的作用与效果。通过本课题的研究,探究协同技术系统工具在支持学习者知识建构过程中的作用与效果。通过参与课堂协同学习过程,对协同工具的效果进行评价,分析知识建构和加工的主要路径,为协同学习原则的完善与应用提供一种参照。
　　本实验以某大学本科《信息技术与学科教学整合》课堂教学为实验环境展开,每周一次进行网络化教学,利用协同技术工具支持课堂教学和学生学习。实验前未告知本研究的数据收集之用,以保证数据的真实可靠,减少干扰。数据收集在任意抽取得两节课时间内,由教师控制并使用协同工具进行问题的讨论,问卷、问题、主题均进行课前设计。讨论的主题包括开放性的主题,如对过程性评价主题的探讨、学程记录袋主题的探讨。
　　本次实验采用群讨论的形式对实验数据进行收集。要求在使用协同工具进行教学的同时,让学生在群里说出解决问题时头脑中的想法和思考步骤。根据知识建构的五个阶段分别设计相应的问题,问题如下:
　　第一阶段:在浏览别人的答案的时候,你怎样准备自己的答案?
　　第二阶段:发现与别人答案不一致的时候,你怎么修正自己的答案?
　　第三阶段:你怎么与同伴协商形成新的答案?
　　第四阶段:你如何形成自己的新答案?
　　第五阶段:你怎么确保自己的答案与同学们的正确答案一致?
　　根据Gunawardena提出的交互分析模型进行编码。该模型将网络异步交互环境中学生间的社会性交互分为五个阶段,我们又将每个阶段分为协同学习的五个原则进行整体的编码。编码体系如表1。
　　3.结果分析
　　根据Gunawardena提出的交互知识建构模型对该次课堂教学实验中,通过协同工具所收集的数据进行内容分析,以研究实验班级使用该建构工具进行教学达到的知识建构水平。结果如表2所示。
　　从表2中可以看出,实验班级在该次实验中知识建构水平只表现在第一阶段和第二阶段,信息的共享和比较阶段。其中,92.7%的交流集中在“信息的分享、描述”阶段,交流的内容主要是回答问题,并对某个观察结果或某个问题的观点进行表述,或是对其他参与者的观点表示认同的描述,且能详细地说明、描述、确定一个问题,但在相互交流以澄清描述的问题及证实其他学习者所提供的例子方面比较的少,知识的社会建构水平处于较低阶段。只有7.3%的交流处于“发现思想、观点相互分歧和矛盾”阶段,表现为对思想、概念或者描述中不一致的地方进行描述,对相似的概念的异同点进行描述,可为学习者提供不同的思考角度,一定程度上深化了群体对问题的理解。而意义协商,知识的群体建构阶段及对新建构的观点进行检验和修改阶段,应用新建构的知识阶段,这些更深层次的知识构建阶段在这里都没有表现出来。
　　总体上而言,该学习群体知识建构水平不高,主要停留在信息的共享阶段,对问题、观点的共享及描述,而学习者间并没有进行意义的协商,进而进行知识的群体建构,更不用说更深层次的知识建构阶段。分析其原因,一是可能课堂交流的时间不够充分,多个讨论主题不能够深入讨论;二是协同建构工具学生端对其他学习者的回复内容不可见,只能通过大屏幕或教师控制才能了解,使得学习者之间的相互而及时交流不是很理想;三是网络课堂环境下,学习者利用网络参与课堂讨论的积极性不同,缺少整合群体观点的意识。
　　
　　四、结论和问题讨论
　　
　　本次基于协同学习技术系统工具的使用对学习者的知识建构层次进行研究,发现学习者群体知识建构水平主要停留在信息的共享、比较阶段。通过此设计试验,进一步探索了技术在知识建构微观层面的效用和作用机制。从认知角度来看,知识的建构,指知识不是简单地进行传授,而是必须通过学习者自身,包括个体和群体的已有的经验、方式和信念对所要“理解”和“消化”的知识做出自己的解释,从而获得知识的意义建构。社会建构主义认为,知识是与社区成员相互作用的建构过程,知识不能独立于个人所处的社会文化情境而存在。学习者和小组成员具有共同的学习目的和重点,通过协作学习共享学习成果。单纯的技术或者技术系统更多的是提供了一种给养的学习环境,深层次的信息加工和知识建构仍需要结合社会技术系统中展开,依赖于人――机系统和人――人系统的互动,本研究进一步强化了协同学习的五大原则:深度互动、汇聚共享、合作建构、集体思维、多场协调[13],为后续协同学习设计和知识建构研究提供了依据。
　　
　　[参考文献]
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　　Knowledge Building Level and Effects with Information Technology
　　Wang Youmei
　　(Department of Educational Technology, Wenzhou University, Zhejiang Wenzhou 325035)
　　
　　【Abstract】 Knowledge building is a meaning making process with social negotiation and dialog, which needs a kind of complex learning technology system to support for. By design-based research for synergistic learning technology system, this paper describes the levels model and research method in the learning technology environment, and analyses the level and quality of knowledge building in the synergistic learning environment. This results show that knowledge building level is significant in the phases of information sharing and problem and ideas describing. This research can provide some advises with technological design and instructional design for the learning system framework.
　　【Keywords】 Knowledge building;Levels model;Synergistic learning;Design-based research
　　
　　本文责编:胡智标