以設(shè)計(jì)為中心的學(xué)習(xí)環(huán)境中的問題解決

摘 要: 以設(shè)計(jì)為中心的學(xué)習(xí)環(huán)境為高效、基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)提供了極大的保障。雖然我們提供給學(xué)習(xí)者一系列的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和人工制品，但以設(shè)計(jì)為中心的學(xué)習(xí)環(huán)境仍束縛學(xué)習(xí)過程的復(fù)雜性。為了解決這個(gè)問題，我們已經(jīng)開發(fā)了一種前提問題解決核心機(jī)制，來幫助學(xué)習(xí)者處理復(fù)雜問題。核心機(jī)制通過探索豐富的設(shè)計(jì)情境模型來選擇設(shè)計(jì)問題并用多媒體設(shè)備進(jìn)行干預(yù)。

關(guān)鍵詞: 以設(shè)計(jì)為中心 學(xué)習(xí)環(huán)境 問題解決

1.前言

近幾年來，建構(gòu)主義遵循學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)該便于知識(shí)建構(gòu)這一原則，對微世界的教學(xué)提供了質(zhì)上不同于以往教導(dǎo)方式的經(jīng)驗(yàn)。

建構(gòu)主義最有潛力的技術(shù)之一就是設(shè)計(jì)。無論是一個(gè)小孩子用建筑毛料搭建一座房子或者是數(shù)學(xué)系的畢業(yè)生驗(yàn)證一個(gè)公理，學(xué)習(xí)者都是積極地參與到各自領(lǐng)域的基本事件中。在任何情況下，他們通過概念之間的聯(lián)系，加深對其經(jīng)驗(yàn)的強(qiáng)化理解，獲得真正意義上的知識(shí)建構(gòu)。

然而，以設(shè)計(jì)為中心的學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建，為學(xué)習(xí)環(huán)境的改善提供了機(jī)遇，帶來了巨大的挑戰(zhàn)。在技術(shù)開發(fā)方面，將問題解決的重心放在概念研究方面。為任務(wù)設(shè)計(jì)提供建議是一個(gè)研究熱點(diǎn)。

2.以設(shè)計(jì)為中心的問題解決

我們?yōu)檫_(dá)到目的必然會(huì)對問題采取一定的行動(dòng)，即問題解決。珀利亞(Polya 1981)將問題解決定義為“發(fā)現(xiàn)擺脫困難的途徑，繞過障礙物的途徑，以實(shí)現(xiàn)無法在瞬間達(dá)到的目標(biāo)”。以設(shè)計(jì)為中心的方法可適用于廣泛的領(lǐng)域，在每一個(gè)領(lǐng)域，以設(shè)計(jì)為中心的問題解決圍繞一系列精心安排的設(shè)計(jì)情景，在設(shè)計(jì)情景中的問題是被兩兩定義的(E，L):

——E:環(huán)境因素。E1，...，En是設(shè)計(jì)規(guī)則的所組成環(huán)境的高階集，特定的環(huán)境可能僅僅指定了E的一個(gè)子集。

——L:包含有“建筑毛料”的人工制品組成的庫，L被分成了簇L1，...，Lm，在這里每一個(gè)Li都包含一個(gè)特殊類型的組成，每一個(gè)組成又是態(tài)度價(jià)值對的特征。

學(xué)生的任務(wù)就是要常設(shè)一個(gè)人工制品A，它是一個(gè)由L的對象組合而成的復(fù)合物。特別的，A必須能夠在E中成功運(yùn)行。

首先我們給學(xué)生一個(gè)環(huán)境:平均陽光覆蓋率，土壤養(yǎng)料量，地下水位高度(如表1)。其次提供學(xué)生植物結(jié)構(gòu)組成:根，莖和葉子。

每一種組成都是由它的結(jié)構(gòu)特征定義的，如長度、分枝因素等。使用這些作為它們建筑毛料的構(gòu)成，學(xué)生在“設(shè)計(jì)工作室”中進(jìn)行，以便于用圖表構(gòu)建一個(gè)能在這種環(huán)境中生長的定制的植物。每一種設(shè)計(jì)過程的反復(fù)都是由檢驗(yàn)知識(shí)庫，收集一種完整的植物，測試它能否在給定的環(huán)境中生存。如果這種植物不能存活，學(xué)生就會(huì)修改他們的植物組成來提高它的適應(yīng)性，整個(gè)過程也會(huì)持續(xù)到他們研究出一種適合這種環(huán)境的強(qiáng)壯的植物。

人工制品結(jié)構(gòu)的相關(guān)環(huán)境因素的約束條件，控制了人工制品的組成。比如，一個(gè)植物解剖學(xué)和生理學(xué)的以設(shè)計(jì)為中心的學(xué)習(xí)環(huán)境可能包括低光照需要大葉子的約束條件。因此，在為各種環(huán)境設(shè)計(jì)人工制品的課程中，學(xué)生獲得了對(相當(dāng)復(fù)雜)人工制品機(jī)能的環(huán)境因素的理解。通過持續(xù)的設(shè)計(jì)與重設(shè)計(jì)人工制品直至他們滿意給定的規(guī)范，學(xué)生漸漸填補(bǔ)了由特殊的環(huán)境因素和特殊人工制品組成產(chǎn)生的概念鴻溝。

3.聚焦設(shè)計(jì)情景

3.1設(shè)計(jì)情境的一個(gè)三方模型

核心機(jī)制監(jiān)控學(xué)生發(fā)出的信號(hào)，即設(shè)計(jì)活動(dòng)的子目標(biāo)和在問題解決的困難。為了確定如何和何時(shí)解決問題，核心機(jī)制采用設(shè)計(jì)情景的三方上下文表征:環(huán)境情境、人工情境和咨詢情境。

3.1.1環(huán)境情境。呈現(xiàn)給學(xué)生的環(huán)境的主要特征。一般指當(dāng)前環(huán)境。

3.1.2人工制品情境。呈現(xiàn)人工制品的主要特征。包括部分解決、中心成分和設(shè)計(jì)評價(jià)。

3.1.3咨詢情境，咨詢對話的過程，每一項(xiàng)記錄由以下內(nèi)容組成:主題、頻度注釋、問題解決的無效時(shí)間、媒體注釋。

3.2前活動(dòng)核心機(jī)制

核心機(jī)制不僅能檢測環(huán)境情境、人工制品情境，以明確設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，而且能咨詢情境，以確定學(xué)生的需求。

3.2.1環(huán)境選擇。在一系列的設(shè)計(jì)情景中，核心機(jī)制試圖獲得人工制品組成。核心機(jī)制按照環(huán)境矩陣進(jìn)行發(fā)展，它的每一個(gè)單元都是一個(gè)特殊的環(huán)境[1]，特定專題的環(huán)境有相同目的，特定行列的環(huán)境有相同的復(fù)雜性，而且活動(dòng)約束的復(fù)雜性是相同的。

3.2.2干預(yù)。如果學(xué)生作出了錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)決定，或者問題解決的無效時(shí)間超過了閾限，核心機(jī)制將會(huì)干預(yù)。

建議呈現(xiàn)。一旦干預(yù)和主題都已明確，最關(guān)鍵的就是如何提供適當(dāng)?shù)慕ㄗh。這些意見是由選擇呈現(xiàn)的“直觀性”和智能媒體的選擇決定的。

核心機(jī)制選擇直接余像點(diǎn)來確定呈現(xiàn)媒體。為了選擇直接余像，核心機(jī)制要衡量以下四個(gè)因素:(1)如果建議的主題是環(huán)境，那么使用非直接建議;(2)當(dāng)把學(xué)生推向更為復(fù)雜的水平時(shí)，使用非直接建議;(3)如果學(xué)生遇到困難時(shí)，使用直接建議;(4)如果關(guān)于特定主題的建議已經(jīng)給出的話，使用直接建議。

4.關(guān)注設(shè)計(jì)一種植物中的問題解決

設(shè)計(jì)一種植物是為中學(xué)的植物解剖學(xué)和生理學(xué)開發(fā)的一種以設(shè)計(jì)為中心的學(xué)習(xí)環(huán)境。設(shè)計(jì)一種植物包括:(1)十六種環(huán)境的環(huán)境母體;(2)八類根，八類莖和八類葉的人工制品組成庫;(3)三十一種約束的領(lǐng)域模型;(4)有關(guān)植物解剖學(xué)和生理學(xué)的三十種動(dòng)畫和一百六十種音頻剪輯的多媒體庫。

為了解釋它的行為，設(shè)想一下一個(gè)學(xué)生僅僅完成了為復(fù)雜水平為一的第一種環(huán)境設(shè)計(jì)一種植物。選擇水平2，是因?yàn)榈谝环N環(huán)境的完成只出現(xiàn)了一個(gè)錯(cuò)誤。在這種環(huán)境中，根和葉子都需要關(guān)注。關(guān)鍵的環(huán)境因素是低溫度和高水位。

生動(dòng)代理:相當(dāng)漂亮。低溫和高水位確保莖很厚，而且被很好保護(hù)，根和葉子能夠控制這種整潔但惡劣的條件。

關(guān)注根和葉子，說明僅僅對莖給出了建議。在這一點(diǎn)上，學(xué)生點(diǎn)住植物上部的可控部分，開始對葉子進(jìn)行控制。

學(xué)生:花三十秒鐘在翻轉(zhuǎn)文本描述和葉子描述之間，不停移動(dòng)鼠標(biāo)，卻不能作出決定。有三種約束勘測出了低溫和葉子特征。因?yàn)檫@是學(xué)生在葉子選擇上第一次需要建議，三種生動(dòng)解釋依次進(jìn)行。它們解釋低溫和葉子大小，葉子厚度和葉子表皮厚度的關(guān)系。解釋之后，播放葉子解剖學(xué)的動(dòng)畫課。

學(xué)生:雖然在選擇正確的葉子上做出兩次以上不成功的嘗試，但是已經(jīng)獲得生動(dòng)解釋。因此，學(xué)生可以給出簡短的直接的口頭建議。

生動(dòng)代理:為什么你嘗試一個(gè)又小又厚的葉子有非常厚的表皮呢。

5.結(jié)語

以設(shè)計(jì)為中心的學(xué)習(xí)環(huán)境使得學(xué)生反復(fù)地作出決定，評價(jià)和重新考慮設(shè)計(jì)決定，這為個(gè)別化學(xué)習(xí)提供保障。一個(gè)以設(shè)計(jì)為中心的學(xué)習(xí)環(huán)境能提供選擇環(huán)境和干預(yù)多媒體建議，以幫助學(xué)生形成更有效的測驗(yàn)，并改善他們對復(fù)雜關(guān)系的假設(shè)。

以設(shè)計(jì)為中心的學(xué)習(xí)環(huán)境固然促進(jìn)學(xué)生的探究精神，但是受許多教學(xué)內(nèi)容與課時(shí)等因素的限制，適用面仍存在極大的局限性，對于這一問題還需要長期的研究并作出極大的努力。

參考文獻(xiàn):

[1]張建偉，孫燕青.建構(gòu)性學(xué)習(xí)——學(xué)習(xí)科學(xué)的整合性探討[M].上海:上海教育出版社，2005.

[2]高文.一般的問題解決模式[J].外國教育資料，1999，6.