【问题导向促进在线学习者认知能力发展的研究】

　　[摘要]问题乃是通向理解之门。问题可以激发学习者的求知欲和探究欲，有利于推动教学的开展和促进学习者认知能力的发展。在线学习环境下为促进学习者认知能力的发展提供了丰富的认知工具和资源。但是，由于缺乏对教学问题导向作用的关注，在线课程在促进学习者认知能力发展方面存在着不理想之处，不能有效地引起认知上的深度理解。在文献研究和案例分析的基础上，综合分析了国内外问题导向在在线学习课程中的经验与不足，构建了问题导向促进学习者认知能力发展的在线学习框架和课程实例。《MiniQuest教学应用》在课程设计中提供了以问题为引导的情境体验和探究互动的机会，通过丰富的案例学习和认知支架，让学习者在问题解决过程中学会自主探究和深度思考，引导学习者从对知识的低水平认知层次逐渐向高水平认知层次发展。最后，为了验证问题导向在线课程对学习者认知发展的促进作用，采用实验调查等方法进行了实证研究。
　　[关键词]问题导向；在线学习者；认知能力；策略
　　[中图分类号]G420　[文献标识码]A　[文章编号]1672-0008(2011)03-0021-06
　　
　　一、研究背景
　　
　　问题解决(Problem Solving)是人们日常生活和工作中最为重要的认知活动，它需要学习者运用高层次的认知技能，这些技能被看成是学习者最真实、最有针对性和最重要的技能。传统的教学方法，例如讲授法和演示法等，通常使得学习者只停留在解决书本上的问题，而不能有效地引起认知上的深度理解。问题导向学习(Problem-Oriented Learning)是指那些关注问题(Problem focus)的学习，是一种将学习者安置于有意义的学习情境中，以解决拟真情境(Authentic Context)中的问题为学习的主轴，提供解决问题的必要资源与探索指引，使学习者在解决问题的过程中主动地构建知识和形成解决问题的技能。学习者在解决问题的过程中不但能学习到所需要的知识和技能，而且能形成批判性思维和灵活的解决问题方法，保证在新的学习情境中可以迁移技能与应用知识，而这也就是专家所称的高阶目标(Higher order goals)。
　　几乎所有的教学活动都与各种形式的问题有关。而问题导向学习与其他教学方法的主要区别，在于以问题为引导中心的内容结构。Barrows(1986)曾定义了问题导向学习的四大教学目标：情境化、推理过程、自我导向学习技能以及学习动机，这构成了问题导向学习的特征与优点。通过问题的媒介作用，能够大大促进知识与认知能力的协同发展。在应用所学知识解决问题的具体过程中，学习者将发现自己所简单接受的知识与能够运用并发挥实效的知识之间存在着相当的差距。这种差距感会进一步刺激和促进他们对已学的知识概念进行重构和反思，从而加强对知识的深度理解和领会，使呆滞的惰性知识转化为内化的活性知识，并进一步理解新知，促进认知能力发展和提升。在某种程度上，问题成为选择知识、检验思维、发展能力的依据和途径。
　　在此背景下，开展问题导向促进在线学习者认知能力发展的实证研究，具有以下意义：(1)发挥在线学习中问题导向的重要作用，促进学习者认知能力的发展。因为问题可以激发学习者的求知欲和探究欲，对教学的开展和促进学习者认知能力的发展都非常有利。在线学习环境下信息技术的使用，为培养学习者认知能力的发展提供了一种崭新的技术支撑手段。将信息技术作为认知工具，能够有效地促进学习者认知能力的发展。本研究中设计开发的在线学习课程通过发挥问题导向的作用，能够促进学习者认知能力的发展。(2)通过实证研究实现问题导向课程设计思想的实用化，有助于推动理论的实践应用，因为任何一种教学思想的实用化，都需要通过教学试用和实践反馈才能得以实现。目前，在线学习课程中对问题导向促进学习者认知能力发展的方面，普遍缺乏实践应用和效果实证研究，难以推广应用。因此，本研究立足于研发制作《Miniquest教学应用》在线学习课程的基础，以中小学教师为实践对象，展开问题导向促进在线学习者认知能力发展的实证研究。
　　
　　二、同类研究综述
　　
　　1.国内外研究述评
　　“问题解决”最初在数理学科中应用颇多(问题解决教学)，但目前已经发展出更为丰富的内涵，例如Jonassen“面向问题解决的设计理论”的提出，就体现出这种新趋向。对于对问题解决的认识转变，Garofalo和Lester(1985)指出，“在早期，问题解决常被视为机械的、系统的、并经常是抽象(去情境化)的一系列技能，例如那些用来解决谜语或数学等式的技能。这些问题经常基于逻辑法则并具有唯一的正确答案。在认知学习理论的影响下，对问题解决的理解开始发生转变。它渐渐变成了代表着一个由各种认知技能和行动所组成的复杂智力活动，问题解决包括各种高级思维技能。”
　　问题导向学习是以问题为引导，针对问题解决过程所进行的学习，而问题设计的有效性，则直接影响着问题导向学习的成功实施。在国外比较成熟的在线学习中，开发问题导向的在线学习课程，充分利用网络优势创设“有效问题情境”进行自我导向学习。有研究表明，在问题导向学习中，设计的问题并非总是有效的。无效的问题不仅会影响学习者获得足够的领域知识，也会影响学习者问题解决能力或高阶思维能力的发展。因此，在开发在线课程时需要注意设计有效的教学问题。
　　
　　
　　
　　
　　国外较早开展了问题导向的网络教学。例如，美国蒙特克莱尔州立大学开展的以问题导向为基础的网络教学，取得了较好地效果，对于学习者的认知能力发展有很大的促进作用。近年来，美国、英国、加拿大、澳大利亚等国先后提出了信息技术与学科课程整合的思路，其中比较典型的是“美国国家教育技术标准”、“英特尔・未来教育”等，强调教师和学生利用信息化环境培养学习者的高级思维能力(即认知能力中的分析、综合、评价能力)。以《美国国家教育技术标准――学生版》为例，其中强调教师根据国家教育技术标准设计多学科教学资源单元，通过课程与信息技术的整合促进学习者认知能力的发展。
　　“英特尔・未来教育”是一项大型国际教师信息技术培训项目，自其5，2版教材中开始引入了美国督导与课程开发学会(ASCD)1998年出版的《通过设计来理解》(Understandingbv Design)作为新版教材更新的主要内容，特别关注教学引导问题的设计，强调信息技术环境下的教学要帮助学生发展认知能力。另外，美国许多大学、教育研究机构和组织也纷纷开展关于培养学生认知能力的项目和计划，例如，美国哈佛教育研究生院的“零点项目”小组出版了《为了理解的教学》。1995年，道奇教授创建了以“促进学习者高级思维能力的培养”为核心思想的在线学习模式――WebQuest，在道奇博士制定的WebQuest评价量表中，“能否促进学习者运用高级思维能力”被看作是一条很重要的评价标准。
　　自WebQues诞生以来，许多教师都开始尝试制作适用于各 门学科和各个年级的WebQuest课程案例。国内的相关研究起步较晚，但也取得了一定成效，例如，黎加厚教授主持的全国教育科学“十五”规划教育部重点课题“教育信息化环境中的学生高级思维能力训练””’，充分吸收了国际上关于教育信息化环境下培养学生高级思维能力的理论、方法与技术，转化为教师培训教材，通过课题组织中小学一线教师学习新的教育理念和教学设计方法，将其融入到自己的学科教学活动中，在教学改革实践中创造出一套基于问题的教学方法，促进教师主体意识的觉醒和学生认知能力的发展。胡小勇博士设计实践了以一系列精心设计的类型丰富、质量优良的有效问题来贯穿教学过程，培养学习者解决问题的认知能力与高级思维技能的发展，实现对课程内容持久深入理解的教学模式，并指出教师应该关注教学中的问题，学会使用信息技术来支持促进学习者认知发展的、面向问题的教学实践，因为一旦在教学中缺乏明确正确的目的和问题来进行引导指向，只为完成任务而使用技术，不但无助于促进学习者的认知和思维发展，反而有碍于培养学习者对知识的掌握和思维的提升。
　　2.优秀研究经验的提炼
　　已经有研究者指出，通过用现实生活中或模拟的问题来作为学习焦点，学习者将能真正地学会如何学习。考虑到课程开发迁移的发展趋向，Tan(2000)总结了面向问题的课程开发特征，简洁地阐明了课程开发模式的迁移(图1)：从模式A转向模式B，即从“内容(Content)+学生(Student)+讲授者(Lecturer)”转向为“问题(Problem)+问题解决者(ProblemSolvers)+指导者(Coach)”。通过以真实问题作为认知焦点，学习者作为积极的问题解决者，而教师作为指导教练，课程学习的范式将向强调获取认知能力和高级思维技能的方向迁移。
　　综合分析国内外研究，可将问题导向的在线学习课程开发的优秀经验归纳如下。
　　(1)重视问题情境的创设与问题引导的作用。Barrows和Tamblyn(1980)认为”，问题导向学习“产生于理解或解决问题的工作过程，因而在学习过程的一开始就遇到问题是很重要的”，因此，问题导向学习中问题的设计是影响课程有效性的关键变量。而真实的问题情境，能够有效地激发学习者的分析能力，包括想象、质疑、发散性思维等，从而使学习者提出一个切合实际、可操作性强的研究问题。国外优秀问题导向在线学习课程充分发挥网络的特点，以学习者为中心，利用在线学习课程中的多媒体创设问题情境，使学生在观察、实验、案例分析、研究图片、阅读材料等情境的引导下，与周围环境发生交互，探究问题，促进学习。
　　(2)激发教学中的认知互动，提倡小组协作学习。在线学习课程的设计与实施过程中，将学习者在学习过程中能否发展认知互动和协作交流作为最重要的环节之一予以考虑，在共同经验和背景的基础上通过师生互动、小组协作的学习方式，让学习者能够针对问题进行集思广益，培养他们的交流和互助能力、团队精神。在教学过程中，还注重把信息技术作为教与学的认知支架。在让学习者解决问题的过程中，允许他们使用技术来开发问题解决的方案，应用技术展示和交流工具来演示和共享问题解决成果，提升认知互动的效率和效果。
　　(3)创设学习者开展网络探究的信息化环境。网络课堂提供更多的机会让学习者能够根据自己的实际情况自主安排学习任务和学习计划，能在问题的指引下自主查找并收集网络资源，通过跟组员之间的交流协作，获得更多的帮助和指导，从而获得更多问题解决的途径和策略。其中，设计问题、提出假设和开设创造性实验等学习过程，需要学习者利用批判性思维、创造性思维和深度思维去重组和再现搜索到的资料，提出一个以更接近专家的方式解决问题的新方案，然后通过实践来实施方案。在整个过程中，学习者的综合能力，特别是创造能力得到了较好地锻炼。例如在《密歇根州的蝴蝶花园》案例中，提出了一系列层层递进的问题并提供了良好的网络学习资源，学习者可以根据教师设计的引导问题，对网络资源进行分析、重组，解决教师提出的问题，进而构建自己的知识体系。
　　(4)注重学习过程的反思和评价。在课程学习的评价阶段，学习者将自己的问题解决过程与某一专家、其他同学的问题解决过程做比较，反思在问题解决过程中建构的知识，系统地、概念化地组织和整合该知识。接着，学习者建构关于特定问题求解过程的模型，以启示自己的问题求解和任务完成过程。学习者通过参与制定评价量表、自我评价、组员评价和组间评价等活动，提升学习者自身的评价思维和技术，有利于端正学习态度、纠正学习方法、掌握认知技能。
　　
　　三、问题导向促进认知能力发展的在线学习课程框架建构
　　
　　基于上述研究基础，本研究尝试构建一种问题导向促进学习者认知能力发展的在线学习课程设计框架(图2)。课程主要模块及其活动的设计包含三大部分，分别是：情境、任务、成果(课程实例以《Miniquest教学应用》为主题内容)。在“情境设计”部分，通过为学习者提供情境体验激发学习兴趣，有效地导入新课；在“任务设定”部分，以问题为导向，通过设计不同层级的问题，向学习者提供问题解决的机会，引发学习者进行深度思考，促进其认知能力的发展和问题解决能力的提高；在“成果呈现”部分，采用多样化的评价方式，引导学习者以各种形式展示学习成果并进行评价，有助于学习者将学习到的知识和技能进行迁移和应用。
　　整个在线课程的设计以问题为导向，关注学习者的认知能力发展。在课程设计中提供情境体验和问题解决的机会，通过丰富的案例学习，让学习者在问题解决过程中学会自主探究和进行深度思考，教师在整个学习过程中充当的角色不是决策者，而是学习过程的引导者、组织者，学习材料的设计者，负责引导学习者从对知识的“知道(Knowledge)”、“领会(Comprehension)”、“运用(Application)”，逐渐向对知识的“分析(Analysis)”、“综合(Synthesis)”、“评价(Evaluation)”层面发展。
　　
　　四、问题导向促进认知能力发展的在线课程实例设计
　　
　　问题导向促进认知能力发展的在线课程主张引导学习者，从具体的学科中提出探究问题，然后围绕该问题，运用各种方式主动获取、分析、加工相关的信息资料，最终使问题得到圆满解决。它改变了传统课堂教学将知识从现实分离出来的弊端，让学习者从现实情境中学习，将知识和技能直接迁移为解决现实问题的能力。考虑到Miniquest让学习者参与解决真实问题，通过网络自主，协作探究活动来解决问题，从而促进学习者认知能力的发展，本身就具有关注问题导向的性质，因此本研究选取了时间周期较短的Miniquest内容主题进行了在线课程实例的设计开发。
　　
　　1.《Miniquest教学应用》在线课程的结构
　　《Miniquest教学应用》是基于Moodle平台的面向中小学教 师专业发展的在线培训课程，旨在让中小学教师掌握学会将Miniquest的教学理念有效运用到教学工作之中。因此，在所设计的《Miniquest教学应用》在线课程结构(图3)中，是以中小学教师在学习和应用Miniquest教学过程中可能面临的一系列实践问题情境为线索，重在“拟真问题解决”和“认知能力发展”。本课程共包括六个模块的学习内容(图4)，并能根据学习者所选进入任意模块，显示被选内容模块的整体内容框架。
　　
　　2.课程设计中发挥问题导向促进在线学习者认知能力发展的策略
　　(1)创设良好的问题情境和网络探究环境，培养学习者的分析认知能力。问题导向学习中问题的设计是影响课程有效性的关键变量。学习者是在线学习过程的主体，是问题解决者和意义的建构者。在《Miniouest教学应用》课程情境设计中，主要采用了问题情境来引起学习者的学习兴趣。良好的问题情境，能够激发学习者主动参与学习的积极性，使学习者在学习知识、技能的过程中不断提高各方面的能力，尤其是思维分析能力。在线学习课程的问题情境创设是最重要的环节之一，学习者通过对在线学习课程中的问题情境进行分析，包括想象、质疑、发散性思维等，从而提出研究问题。在这个过程中，学习者对问题情境的分析十分重要，能够培养其分析能力。
　　(2)重视问题情境的表征，注重对问题解决的引导，培养学习者问题解决的能力。许多在线课程创设了不错的问题情境，但缺少对问题解决的有效引导。学习者面对问题情境时，往往找不到切入点，即使具备一定的问题分析能力，但毕竟能力有限，往往提不出一个切合课题、贴近生活实际的、有质量的研究问题。在本研究的课程实例设计中，重视问题情境的表征，注重对问题解决的引导，促使学习者在解决问题的过程中形成自己的知识体系，提升问题解决的能力。
　　(3)提供和激发更多问题解决的参与互动机会，培养学习者的综合认知能力。在线学习课程提供更多的机会让学习者能够根据自己的实际情况自主安排学习任务和学习计划，能在问题的指引下自主查找并收集网络资源，通过跟组员之间的互动交流协作，获得更多地帮助和指导，从而获得更多问题解决的途径和策略。然后通过实践来完成任务。在整个过程中，学习者的综合能力，特别是创造能力能够得到很好的锻炼。
　　(4)通过在线学习问题解决的对比反思和实时指导反馈，培养学习者的评价认知能力。秉承发展性评价的理念，以促进学习者的认知发展为目标，成为设计Miniquest在线课程实例评价过程的最根本出发点。注重评价学习者面向解决真实的问题，并进行解决方案和效果的对比反思，提供实时的指导反馈；不仅注重评价学习者问题解决的结果，更注重评价学生解决问题的学习过程，注重在过程中表现出来的各种认知和情感特征；强调对学习效果的质性评价，把各种情境性、真实性的表现状态作为评价的重要观察项目，以更有效和高质量地评价出学习者的学习效果。
　　(5)搭建问题解决的认知“脚手架”和提供学习资源，促使学习者提升问题认知和解决能力。在Miniquest的探究过程中，为学习者建构知识提供一种概念框架，以满足学习者进一步理解问题的需要。为此，事先要把复杂的学习任务加以分解，以便把学习者的理解逐步引向深入。在进行在线学习课程实例设计时，根据问题、信息资源以及信息工具、学习能力等因素，合理地搭建认知“脚手架”和提供学习资源，引导学习者运用在网络学习资料上获取的信息去分析概念，得出问题解决的答案。
　　
　　五、《Minuest教学应用》在线学习的实证效果分析
　　
　　在《MiniQuest教学应用》在线课程实例中，本研究结合了问题导向理念与Miniquest的本身特征，在每个课程内容模块都贯穿了“情境”、“任务”、“成果”三大要素。以课程内容中的“Miniquest情境设计”模块为例(图5)，“情境”向学习者提供以问题为引导的情境体验，激发其学习兴趣；“任务”的设计，则根据认知目标梯度由低到高的层层递进关系(识记／理解一应用一分析一综合一评价)，让学习者完成不同层级、不同难度的任务，在自主探究和交流互动的过程中，在拟真情境中解决问题。通过与“目标梯度”相结合的任务设置，学习者能够逐步获得认知支架，跨越自己已有的认知经验，有效促进自身分析、综合、评价等能力的发展，实现从对知识的低水平认知层次逐渐向高水平认知层次发展的目标。在完成任务的过程中，需要学习者记录和形成不同形式的“成果”，最后还需要提交作品进行自评或互评。其中，成果形成的过程，既是学习者应用、分析、综合能力形成的过程，也是学习者交流评价能力形成的过程。
　　在设计开发了《MiniOuest教学应用》课程实例的基础上，为了验证学习者能否掌握并设计MiniOuest教学的认知能力发展，我们通过单组实验和调查问卷等方法进行了实证效果的分析。即在课程学习前对参训教师进行认知能力前测，在课程结束后对参训教师进行再次测试(后测)。通过数据比较，对问题导向促进在线学习者认知能力发展进行了验证。实证对象包括中小学教师共80人，前测和后测回收的有效问卷分别为76份和74份。
　　结合课程任务设计，对学习者认知能力发展情况的调查分为五部分：对学习者识记／理解能力的调查，主要通过课程单元封闭式测试题进行检验，测试结果发现94％的学习者都能达标，效果优秀；对学习者应用能力发展情况的调查，主要通过观察学生学习任务完成质量以及开放测试题的答对质量，86％学习者完成效果良好；而针对学习者分析、综合、评价认知能力的调查，则主要通过派发问卷的形式进行。调查情况如下：
　　1.创设不同表征形式的问题情境，促使学习者分析认知能力得到了有效提升
　　分析认知能力，是指把复杂的知识整体材料分解为组成部分并理解各部分之间的联系的能力，它包括部分的鉴别、分析部分之间的关系和认识其中的组织原理。对学习者分析认知能力的调查如图6所示。73％的学员认为在课程学习之后自己的分析认知能力有所提高，27％的人认为没什么变化。进一步调查显示，在“分析认知能力”有所提高的学员当中，有接近一半(48％)将其归因为课程提供了“不同表征形式的问题情境”，35％认为提高原因得益于课程中提供了“丰富的案例和学习资源”，13％归因得益于不同层次的问题设计。
　　2.提供大量作品开发和实际问题解决的参与机会，促使学习者的综合认知能力的提升
　　综合认知能力，是指把各种要素和组成部分组合成整体，包括进行独特的交流、定制计划或操作步骤、推导出一套抽象关系或形成作品。调查数据(图7)显示，本课程学习前，33％的学员“能够快速形成问题解决思路”，45％“能够设计或者开发出一定的学习成果或作品”，只有少部分的人“能够针对问题定制出计划或操作流程”；在课程学习后，具备以上三方面能力的人数明显上升，以“能够设计或者开发出一定的学 习成果或作品”增幅最大，增加了32％，这与课程提供了大量作品设计开发、实际问题解决的参与机会有关。
　　进一步调查“学员作品水平”发现：在课程学习前，接近80％的学员作品水平为“符合要求，基本达标”(图8)，
　　“设计作品形式丰富，适当运用了多媒体技术”以及“作品具备一定的创新性”的比例只占三成，学习者作品平均水平不高。课程学习之后，学习者作品达标率上升为91％，且作品形式更加丰富，部分作品具备一定的创新性，作品总体水平有了很大提高。这是因为《Miniquesa教学应用》在线课程中提供了大量作品设计开发的机会，同时创设了“优秀作品互评分享”的有利的交流平台。
　　3.高效利用评价工具进行反思和互评，促使学习者的评价认知能力的提升
　　评价认知能力，是指对材料作价值判断的能力。对学员评价认知能力发展变化的情况显示(图9)：在课程学习前，三到四成学员“能够利用评价工具(如评价量规表)对作品进行自评或他评”，近两成学员“极少评价或者几乎不评价”。在本课程的学习中，
　　“能够利用评价工具(如评价量规表)对作品进行自评或他评”的人数有了很大幅度提升，且评价更注重“利用评价工具进行他评”。值得一提的是，前测中“能够利用如电子档案袋的评价工具进行学习者反思自评”的情况比重很少(7％)，而在课程学习后，70％的学员都能够达到这个要求，这与课程模块中提供了“电子档案袋建立方式”及其相关学习活动设计有着密切的联系。此外，课程中同时设计了能够激发学习者兴趣与探究欲的争议性话题或较高难度的问题，这对学习者“就他人在学习活动中的讨论情况作出恰当评价”的评价能力也有很大的促进作用。
　　4.学习者对自身认知能力发展的感知满意度，得到了大幅度提升
　　就“课程学习后，对自身认知能力提升满意度”的调查结果显示(图10)，84％(觉得“非常好”的占45％，“不错”的占39％)的学员对“该在线课程的教学策略是否提升自身认知能力的发展”的作用表示肯定，只有16％的学员认为自身认知能力发展效果不如预期。由此可见，本课程在促进学习者认知能力提升上，起到了较大地推动促进作用，受到了学员的肯定。
　　综上分析，贯穿问题导向理念的《MiniQuest教学应用》在线课程在促进学习者认知能力发展上经受了实践检验，其中所融入的各种课程设计和实施策略，具备提升教学效果和促进认知能力发展的实用性。
　　
　　六、结语
　　国际课程设计专家格兰特・威金斯(Grant wiggins)曾指出，问题乃是通向理解之门。现代课程的基本单位是问题，课程改革的主要任务是重新组织课程，即通过问题设计来组织课程内容。关注问题解决，重视学习者认知能力的发展，是教学设计研究与实践努力方向。明确问题，可以使学习活动的组织超越那种时时存在的随意性。通过问题的媒介作用，能够大大地促进学习者认知能力的深度发展。学习者在解决问题的过程中不断产生的新问题刺激学习者将所学知识进行反思与建构，加强了对所学知识的进一步理解和领会，促进了认知能力的提升。在很大程度上，教学的艺术在于使新问题的难度大到能激励思考，小到自然注意到的新奇因素能引起疑惑，能使学生从熟悉的事物中获得一些启发点，并从中产生有助于解决问题的建议。从这个意义上讲，问题导向的基本思想，就是以有效问题的形式提供引导和支持，帮助在线学习者超越自身的能力局限。