变构学习模型与指导性学习环境的设计|

　　在科学教育发展的近十年当中，瑞士日内瓦大学科学认识论与教学实验室证实，教育的中心应介于学习者的概念和学习环境之间的相互作用。从医学知识中变化而来的这种新的模型，被称为“变构学习模型”。这个模型提供了一种新的方式理解学习。
　　
　　一、什么是变构学习模型
　　
　　以生物学家和科学教育专家Andre Giordan教授带领的LDES团队的研究取向在解释复杂学习上非常实用，提出了学习发生机理很像化学上“变构蛋白质”的结构与功能的学习理论，这种学习的理论命名为“变构学习模型”。
　　“变构学习模型”有两点相互关联隐喻，第一，变构蛋白质特定的功能跟氨基酸序列无关，而是由位于氨基酸序列上起决定作用的活性位点之间的关联决定。由此引出，学习的发生，即学习者的思想(概念系统)重构，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的过程。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渗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。
　　
　　二、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，学习者要想从成功的教学中学会学习，其前提和关键是学习者必须拥有适当的概念并形成可持续发展的概念系统。
　　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，他们已经拥有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)，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。知识的建构依赖于学习者所运用的概念系统，概念系统包括了所有学习者重构信息的方式。
　　2　获得知识是由学习者所拥有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”的活动。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，产生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。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。
　　3　概念系统转换须借助多参数的交互配合
　　对学习者来说，概念系统转换从来都不是简单的过程。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)，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)，是学习者体验到的对自己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)，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；M(mental process-es，心智处理)，指学习者对自己参照系中的元素建立联系，进行区分，并生成和运用概念的一系列处理；N(semantic network／grid，语义网络或语义网格)，指在已有概念和心智处理中，存在的一系列特定的相互作用和联系；S(signifiers，意义符)，指产生和解释概念所必须的一系列的观念、符号和标记。
　　
　　三、变构学习模型的应用
　　
　　LDES的研究指出，概念系统转换的实现是经由学习者自主发生的8个正向过程的交互而完成的，即①主动提取知识意义；②对抗自我；③感触困惑；④相信自己，大胆发表；⑤善于想象，勇于探索；⑥调用自己的知识；⑦按照自己的知识思考或实施；⑧善用思维助手。为了确保上述学习过程的有效发生，教师必须提供相应的指导性学习环境。指导性学习环境的设计要素包括以下六个方面：
　　1　激发学习者，引起主动学习
　　学习者受到激发，产生学习的欲望，才会主动对正在处理的知识提取意义。教师要找到学习者的兴趣点并获知其背景信息，然后据此对学习内容建立适当的情境，并在学生可以达到的范围内提出问题。
　　2　诱发概念系统失衡
　　“困惑”或“扰乱”状态是产生学习渴望和发生学习的最佳时机。概念系统是学习者理解其周围世界的工具，我们需要利用创设学习环境将学习者置于一个特定情境中，让他们发现自己的推理是有限的，或与新情境是矛盾的，于是他们的概念系统开始“动摇”，处在不稳定的“失衡”状态，从而产生转换旧的概念系统，形成新的、更能解决问题的概念系统的需求。
　　3　引领学习者勇于探索
　　在学习中，当学习者发现困难过大感到信心不足、心理过度紧张时，这样的问题就会阻碍学习。因此，教师需要发展一种信任的、安全的氛围，让学习者敢于往前探索，在基于课堂的指导性学习环境中，教师不是“知识的经销商”，而是作为学习条件的组织者来介入学习活动的，给学生建立适当的信心，支持其前行，鼓励其探索。
　　4　制造想象与创新机会
　　想象可以帮助学习者拉近真实世界与科学世界的距离，从而更好地理解两个世界。想象可以让学习者尝试着形成理论化思维，而且有可能跳出已有知识的藩篱，找到当下尚不明晰的问题解决方式，从而可能形成一些原创性的想法。有了想象，学习者就可以超越已知而探索未知。因此，在学习环境中要特意设计一些“想象”任务或专栏，制造机会让学习者检验自己的大胆假设，这样可以缩短通达正确理解的进程。
　　5　引导学习者对元认知的学习
　　在学习环境中，应有意引导学习者对知识的全面理解，形成良好的思维方式。为此，设计中不能仅停留于让学习者获得具体的知识，还要引导他们掌握一定的思维技能(比如分析的方法、系统的实验方法)，引发在识知过程中思考和想象，帮助他们逐步养成良好思维状态(逻辑推理、批判性思维、好奇、自信等)。这样学习者会逐渐领悟到，具体知识、识知、技能和行为，都是知识的不同类型，它们四者是相互依赖、不可分离的，只能把它们作为一个整体共同发展时，才能形成一套符合自己思维习惯的推理思考方式。
　　6　帮助学习者启用思维助手
　　所谓“思维助手”是指为了实现一定的学习，教师所必须提供的各种信息媒介和方法。思维助手可以是任何干预情境，比如为了学习某一科学原理所利用的讲座或实验方法、小组学习、参观博物馆、专家的介入、研究性信息、某个项目、自编的表演、游戏、模拟、设计概念地图、隐喻、故事等，这些都可以用来给学习者提供最好的机会，让他们能亲自“触及”到知识，从而实现跟知识的互动与概念系统的转换。
　　以上所有学习环境参数必须相互作用，才能形成对学习者自主学习的强大支撑。在这样的学习环境中，学习者从事着发生学习所必需的每一个过程，他们将意义置于其中，不断地付出投入并把各个过程联结起来，一点一点地建构自己的知识。