設(shè)計有效的課堂參與結(jié)構(gòu)

[摘 要] 影響課堂學(xué)習(xí)效果的因素是多方面的，單純的技術(shù)設(shè)計并不一定能帶來教學(xué)效果的提升。將長期被教育技術(shù)研究者忽視的參與結(jié)構(gòu)這一隱蔽影響課堂教學(xué)效果的重要社會性因素，納入到整個課堂活動系統(tǒng)中來加以研究，是當(dāng)今學(xué)習(xí)研究的一個發(fā)展方向。根據(jù)由IRE、IARE互動結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)內(nèi)容問題空間組成的一個整合性課堂參與結(jié)構(gòu)原型來設(shè)計科學(xué)課堂，對于幫助教師促進學(xué)生“像科學(xué)家一樣”參與科學(xué)探究是一種積極嘗試，同時這也是走出技術(shù)中心設(shè)計視界，創(chuàng)建有效互動課堂的一種設(shè)計研究的本土嘗試與實踐。

[關(guān)鍵詞] 參與結(jié)構(gòu)； 設(shè)計研究； 科學(xué)課堂； 學(xué)習(xí)科學(xué)

[中圖分類號] G434 [文獻標(biāo)志碼] A

[作者簡介]楊南昌（1974—），男，江西瑞金人。副教授，博士，主要從事學(xué)習(xí)科學(xué)與教學(xué)設(shè)計研究。E-mail： south1002@163.com。

毫無疑問，信息技術(shù)在過去二十年的飛速發(fā)展對教育產(chǎn)生了重要而深遠的影響。然而，很多研究表明，技術(shù)在真正支持學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)和提升教育質(zhì)量上卻沒有達到人們所期望的效果。[1]梅耶（Mayer）認為，早期的多媒體學(xué)習(xí)和教育技術(shù)研究重點關(guān)注技術(shù)本身，這種技術(shù)中心的方法是導(dǎo)致技術(shù)應(yīng)用效果令人失望的重要原因。[2]此類研究大多圍繞技術(shù)設(shè)計，很少考慮學(xué)習(xí)者參與學(xué)習(xí)的模式、角色、學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)環(huán)境互動等因素所構(gòu)成的社會結(jié)構(gòu)對技術(shù)支持學(xué)習(xí)的影響。貝拉可茲可（Bielaczyc）亦指出，[3]教育技術(shù)領(lǐng)域涌現(xiàn)了眾多的信息技術(shù)與課程整合研究（包括不同信息技術(shù)使用模式在不同課堂、在同一課堂不同時間以及在不同文化課堂中的比較等研究），但對學(xué)習(xí)的社會結(jié)構(gòu)變量仍沒有多少關(guān)注。而在教育技術(shù)領(lǐng)域之外，大量關(guān)于課堂干預(yù)、學(xué)生與教師的認識論研究以及社會文化觀的研究表明，師生關(guān)于知識信念、參與學(xué)習(xí)的身份認同、參與學(xué)習(xí)的方式與結(jié)構(gòu)等方面的問題潛在地影響著技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)的效果。隨著國際學(xué)習(xí)科學(xué)研究對學(xué)習(xí)的社會性、文化實踐和參與維度的強調(diào)，關(guān)注影響學(xué)習(xí)的更加隱蔽的社會性因素，成為當(dāng)今學(xué)習(xí)環(huán)境研究的一個新方向。基于此，我們聚焦學(xué)習(xí)社會結(jié)構(gòu)重要因素——參與結(jié)構(gòu)，在小學(xué)科學(xué)課堂中進行了兩年左右的設(shè)計研究（Design Research）和探索實踐，[4]本文是基于這項研究成果的一個概要總結(jié)與產(chǎn)出理論化。

一、來自實踐的問題發(fā)現(xiàn)

最近幾年，交互式電子白板開始引進中小學(xué)課堂，教師普遍期望通過熟練掌握該技術(shù)，相比普通投影設(shè)備，課堂教學(xué)成效將會得到大幅提升。然而，我們對課堂教學(xué)效果的分析表明，由于教師受“授受式”（Instructionism）教學(xué)思想根深蒂固的影響，在交互式電子白板進入課堂后，教師仍然很大程度上將這一交互性技術(shù)當(dāng)做常規(guī)投影技術(shù)來使用，在促進教學(xué)效果和學(xué)生的參與上仍沒有多大改變與提升。

另一方面，隨著新課程改革的逐漸推進，多媒體教室環(huán)境下的互動式、小組合作式的教學(xué)開始成為當(dāng)前中小學(xué)課堂教學(xué)的一種常態(tài)。然而教師對于如何實現(xiàn)有效互動教學(xué)缺乏清晰的認識。教師習(xí)慣于采用面向班級集體的IRE交互形式進行教學(xué)（即教師發(fā)起一個問題/Initiation——學(xué)生作出回答/Response——教師給予評價/Evaluation），這種教師主導(dǎo)的互動占據(jù)了課堂教學(xué)的大部分時間。雖然，教師也常應(yīng)用面向小組的IRE互動教學(xué)方式來進行教學(xué)，但我們經(jīng)?？吹降那樾问牵處熖岢鰡栴}——學(xué)生分小組自由討論（但對小組活動沒有進行設(shè)計，甚至出現(xiàn)有的學(xué)生沒配上組對的情況）——隨機點名回答（個人回答，而不是代表小組觀點，因為未經(jīng)設(shè)計的小組討論根本沒有形成小組觀點）——教師反饋，或者有時出現(xiàn)只有“教師提出問題——小組自由討論”兩環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)。由于小組學(xué)習(xí)結(jié)果得不到教師的評價，導(dǎo)致學(xué)生參與的積極性不高，再加上學(xué)生參與小組活動的角色和任務(wù)不明，其結(jié)果只能是一種“假冒”的小組活動，“有小組學(xué)習(xí)的形式卻沒有合作學(xué)習(xí)的效果”。很明顯，我們的老師缺乏如何促進學(xué)生參與小組活動的知識與經(jīng)驗。

實踐情境的考察使我們開始意識到，要在課堂教學(xué)情境中提高小組協(xié)作學(xué)習(xí)的有效性，其根本不在于技術(shù)問題，而應(yīng)跳出技術(shù)視界，考慮技術(shù)應(yīng)用所在的課堂活動系統(tǒng)的整體設(shè)計與改變。課堂教學(xué)作為一個活動系統(tǒng)，教師和學(xué)生有效參與其中必定存在某些“結(jié)構(gòu)”，而這些結(jié)構(gòu)在教學(xué)設(shè)計中恰恰被我們忽視了。對“參與結(jié)構(gòu)”的設(shè)計缺失成為當(dāng)前中小學(xué)小組合作學(xué)習(xí)中普遍存在的問題。

二、參與結(jié)構(gòu)的概念界定

在國外，參與結(jié)構(gòu)（Participation Structures/Participant Structures）其實并不是一個新概念。通過文獻分析發(fā)現(xiàn)，四十年前，這個術(shù)語就被用來描述“在課堂活動的過程中，關(guān)于誰能說什么、對誰說和什么時候說等方面，參與者的角色、權(quán)利和職責(zé)”。如今，研究者越來越意識到，“課堂的物理和社會組織結(jié)構(gòu)能影響學(xué)生參與課堂事件的意愿和能力”，[5]對參與結(jié)構(gòu)的研究也變得愈發(fā)細致與深入。比如，2004年，國際學(xué)習(xí)研究重要期刊《認知與教學(xué)》（Cognition and Instruction）發(fā)表了一組“參與結(jié)構(gòu)研究”的專輯文章，深入探討了“教師作為伙伴”、“課堂中的權(quán)利結(jié)構(gòu)”、“對話活動結(jié)構(gòu)”等因素對學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的影響。在對參與結(jié)構(gòu)的認識上，研究者認為，“在各種對課堂話語的研究中，參與結(jié)構(gòu)或活動結(jié)構(gòu)被用來描述課堂中的言語交互，包括規(guī)范、角色、責(zé)任、物理位置和對話序列等”。[6]也可“用來描述活動的功能方面的分布，包括代理（Agency）、權(quán)威、責(zé)任、領(lǐng)導(dǎo)和跟隨、啟動、參與、接受、質(zhì)疑或挑戰(zhàn)，體現(xiàn)了一個共同體或小組的特征”。[7]

而貝拉可茲可則從更大范圍提出了一個由“文化信念”、“實踐”、“社會—技術(shù)—空間關(guān)系”、“與外部世界的交互”等四維度組成的社會結(jié)構(gòu)（Social Infrastructure）框架，并進行了相關(guān)研究。其中的實踐維度指的就是聚焦于在線和離線學(xué)習(xí)活動的規(guī)范和參與結(jié)構(gòu)，包括學(xué)生參與的活動結(jié)構(gòu)（如，活動設(shè)計是開放的、半結(jié)構(gòu)化的還是嚴密序列的）、與學(xué)生相關(guān)的參與結(jié)構(gòu)（如，學(xué)生的分組、工作方式等）、與教師相關(guān)的參與結(jié)構(gòu)（如，在某個特定的學(xué)習(xí)活動過程中，“教師控制”和“幫助學(xué)生學(xué)會自己引導(dǎo)自己的學(xué)習(xí)”兩者的平衡）以及用與不用工具（on-Tool and off-Tool）時學(xué)習(xí)活動的協(xié)調(diào)等。[8]

本文所指的課堂參與結(jié)構(gòu)既包括宏觀層面的課堂活動結(jié)構(gòu)的設(shè)計，也包括微觀層面的師生參與角色、話語交互模式等。與傳統(tǒng)的小組合作學(xué)習(xí)研究相比，我們更關(guān)注在整個課堂活動系統(tǒng)中，學(xué)生與教師、學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與工具等環(huán)境要素之間的內(nèi)在結(jié)構(gòu)是如何影響他們的學(xué)習(xí)參與，并關(guān)注如何設(shè)計有效的參與結(jié)構(gòu)以幫助學(xué)習(xí)者獲得深度理解和高投入型的學(xué)習(xí)效果。研究不光強調(diào)外在結(jié)構(gòu)（有形的物理結(jié)構(gòu)，比如小組組建）的設(shè)計，更注重內(nèi)在結(jié)構(gòu)（無形的社會結(jié)構(gòu)，比如小組活動的代理、成員角色、責(zé)任以及共同體規(guī)范等）的建立。

三、一個整合性的課堂參與結(jié)構(gòu)設(shè)計

原型（IDPPSiC）：建構(gòu)與修正

（一）原型建構(gòu)

雖然傳統(tǒng)的IRE互動結(jié)構(gòu)是幫助學(xué)生和教師完成日?；顒拥闹匾幕ぞ撸贿m合教師指導(dǎo)下學(xué)生在小組中進行的科學(xué)探究。[9]因為，IRE式的課堂互動沒有給予兒童主動建構(gòu)自己知識的機會，它不像專業(yè)人士和科學(xué)家參與探究和項目研究時所使用的話語形式，也不像發(fā)生在現(xiàn)實學(xué)徒場景中的那種置身性（Situated）話語。要讓學(xué)生能像科學(xué)家一樣思考和探究科學(xué)，必須改進IAR為主導(dǎo)的教師主講、學(xué)生應(yīng)答、接受評價的被動參與，創(chuàng)建促進學(xué)生有效“做”科學(xué)和“討論”科學(xué)的新參與方式。[10]

在嘗試進入科學(xué)課堂進行設(shè)計干預(yù)之前，我們先結(jié)合面向全班的IRE互動結(jié)構(gòu)，設(shè)計了一種面向小組的增加了小組活動（Activity）要素的IARE新結(jié)構(gòu)，即教師發(fā)起問題（I）—小組協(xié)作學(xué)習(xí)活動（A）—小組匯報學(xué)習(xí)結(jié)果（R）—評價（組內(nèi)或組際）（E）。IRE是一種傳授導(dǎo)向的互動結(jié)構(gòu)，而IARE是一種探究導(dǎo)向的互動結(jié)構(gòu)。然后，根據(jù)相關(guān)文獻整合活動理論、問題連續(xù)統(tǒng)設(shè)計理論、互動研究理論等，將兩種課堂互動結(jié)構(gòu)置于教師所發(fā)起問題的連續(xù)統(tǒng)兩端，構(gòu)成了一個有效課堂參與結(jié)構(gòu)的設(shè)計原型。[11]

（二）原型的跟進性修正（Progressive Refinement）

設(shè)計原型是設(shè)計研究開始之前最初的理論構(gòu)想與干預(yù)模型，是后續(xù)設(shè)計、修正和構(gòu)建理論的基礎(chǔ)和指導(dǎo)方向。在小學(xué)科學(xué)課堂經(jīng)過近兩年的設(shè)計研究實踐的檢驗，我們獲得了對先前這個參與結(jié)構(gòu)設(shè)計原型理解的提升。我們發(fā)現(xiàn)，在IARE結(jié)構(gòu)的RE環(huán)節(jié)（共同體討論科學(xué)）中，常常會涌現(xiàn)出非常有意義的新探究問題，如果教師抓住時機，適時將新問題引回到I環(huán)節(jié)啟動新一輪參與，可獲得良好學(xué)習(xí)效果。因此，我們對原來設(shè)計原型進行了跟進性修正，將“探究導(dǎo)向”指示箭頭從IARE結(jié)構(gòu)的尾部調(diào)整到首部，并將其修正為一個活循環(huán)（見圖1IARE中增加“新問題”的虛線箭頭部分）。這樣，在一個科學(xué)探究活動中，就有可能形成若干次IARE的互動話輪。

注：I：發(fā)起—Initiation；R：應(yīng)答—Response；E：評價—Evaluation；A：活動—Activity；M： 監(jiān)控者—Monitor，指導(dǎo)者—Mentor；P：伙伴—Partner。IARE最后的“新問題”虛線循環(huán)部分是后期研究對該原型的跟進性修正

（三）原型說明

這是一個由IRE、IARE互動結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)內(nèi)容的問題空間組成的一個整合性課堂參與結(jié)構(gòu)模型（Integrative Design Prototype of Participant Structures in Classroom ，IDPPSiC）。我們假定，在常規(guī)的學(xué)科課堂教學(xué)中，IRE與IARE這兩種互動結(jié)構(gòu)不是對立的，而是整個課堂活動系統(tǒng)中的連續(xù)統(tǒng)一體，都是科學(xué)探究課堂所必需的。兩種結(jié)構(gòu)的選擇很大程度上取決于學(xué)習(xí)內(nèi)容的問題性質(zhì)。一般認為，IRE互動結(jié)構(gòu)比較適合結(jié)構(gòu)良好的一般知識點教學(xué)，IARE互動結(jié)構(gòu)比較適合開放性的重要知識點教學(xué)。

1. IAER結(jié)構(gòu)說明

由于廣大教師對傳統(tǒng)的IRE課堂結(jié)構(gòu)形式非常熟悉，并普遍采用，所以這里主要對加入活動要素的IARE互動結(jié)構(gòu)進行說明?；顒釉O(shè)計部分是IARE互動結(jié)構(gòu)中最需要研究的部分，我們將Engestr？觟m的活動理論模型[12]作為分析課堂活動結(jié)構(gòu)的框架，同時反過來作為設(shè)計的理論映射。

（1）主體。學(xué)生和教師都是活動主體，需要同時研究他們在小組活動中的參與。與學(xué)生相關(guān)的參與設(shè)計主要體現(xiàn)在“共同體”設(shè)計中。以往的研究往往忽視教師在小組活動中的參與設(shè)計，我們借鑒特柏克和鮑姆加特納（Tabak Baumgartner）提到的“參與結(jié)構(gòu)中的三種教師角色（監(jiān)視者/Monitor、指導(dǎo)者/Mentor、伙伴/Partner）”[13]來分析和研究在小組活動時教師和學(xué)生的交互話語：教師作為監(jiān)控者的參與結(jié)構(gòu)是一個不對等的師生關(guān)系，通常的話語模式為“I-R-[F]”，教師發(fā)起一個問題任務(wù)—學(xué)生作出應(yīng)答—（有時）教師對此作出反饋；在教師作為指導(dǎo)者的參與結(jié)構(gòu)中，話語模式通常也是一個不對等的師生關(guān)系形成的“I-R-[F]”，但不像典型復(fù)述式“I-R-E”中的評價（E），指導(dǎo)者結(jié)構(gòu)中的I-R話語序列傾向于更有說服性的話語，它為觀點的解釋、協(xié)商留有空間，學(xué)生應(yīng)答之后也包括教師反饋；伙伴角色參與結(jié)構(gòu)中的互動，不像在指導(dǎo)者參與結(jié)構(gòu)中教師和學(xué)生一問一答式的I-R互動，通常是幾個連貫的學(xué)生話輪（Turns）或教師話輪組成的一個話語序列，教師和學(xué)生都能對他們觀察到的數(shù)據(jù)作出應(yīng)答和解釋（R[T，S]）。

（2）客體。客體是學(xué)習(xí)活動生產(chǎn)的制品，包括有形與無形。制品作為產(chǎn)出在“A”（小組協(xié)作學(xué)習(xí)活動）階段的下一個階段——R（評價）中供全班分享。

（3）共同體與規(guī)則。共同體是主體生產(chǎn)客體的活動載體。首先要解決共同體的實體即小組的組建問題，包括小組形式和小組規(guī)模。比如，考慮如何組建一個有利于學(xué)生參與的小組？編組是由教師隨意指定，還是學(xué)生自由組織？是建立臨時小組還是固定小組？等等；其次是體現(xiàn)小組為真正共同體的小組規(guī)范的建立。

（4）工具。除教師提供的常規(guī)學(xué)習(xí)材料外，還需要為學(xué)生提供促進學(xué)生參與小組活動的各種支持工具以及中介交流的表征工具，可在基于計算機、交互式電子白板和網(wǎng)絡(luò)的多媒體教室或常規(guī)教室環(huán)境中混合進行。

（5）分工。在設(shè)計小組活動時，需要考慮諸如誰是小組行動的代理？每個成員是否有承擔(dān)不同角色、發(fā)表觀點的對等機會？這些問題是促進小組參與的重要內(nèi)在因素。

2. 設(shè)計原型的變體

我們可以根據(jù)不同的課程性質(zhì)選擇不同的連續(xù)統(tǒng)問題學(xué)習(xí)理論進行學(xué)習(xí)活動的設(shè)計，這樣又可相應(yīng)生成不同的“參與結(jié)構(gòu)設(shè)計原型”變體。比如，可利用 “五層次問題學(xué)習(xí)設(shè)計模式”[14]或“螺旋形問題學(xué)習(xí)模式”[15][16]來考慮學(xué)習(xí)內(nèi)容的問題空間。后一種生成的變體如圖2所示。

四、應(yīng)用IDPPSiC模型的設(shè)計原則

我們在上海市一個普通小學(xué)的科學(xué)（自然）課堂進行了應(yīng)用IDPPSiC模型的設(shè)計研究。研究對象為二年級兩個班51名學(xué)生（其中男生26名，女生25名）。研究采用螺旋形問題學(xué)習(xí)模式，涉及多個學(xué)習(xí)單元（“簡單電路”、“導(dǎo)體與絕緣體”等）和三輪次的設(shè)計研究循環(huán)，研究數(shù)據(jù)收集與分析主要采用課堂觀察、課堂錄像分析（話語分析）、調(diào)查等方法。

與實踐教師近兩年的合作研究推動了該校科學(xué)課堂的革新，并獲得了一些有關(guān)小學(xué)科學(xué)課堂情境中 “有效課堂參與結(jié)構(gòu)” 的設(shè)計原則以及有關(guān)科學(xué)學(xué)習(xí)的理解。我們希望這些原則與理解在教師面對類似教學(xué)情境時有所幫助。因為，設(shè)計研究是一個境脈限定的推廣，設(shè)計原則在相似境脈中才有推廣的前提意義。[17]當(dāng)然，這些設(shè)計原則可能還需要后續(xù)更長時間的迭代設(shè)計和研究來精煉。

（一）從設(shè)計原型到干預(yù)是一個系統(tǒng)的具身（Embody）過程

要想獲得系統(tǒng)的課堂革新，設(shè)計者首先需要根據(jù)自身教學(xué)情境建立一個“參與結(jié)構(gòu)設(shè)計原型”變體，然后將設(shè)計原型思想具體化到由學(xué)習(xí)的社會結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)支持等三要素組成的干預(yù)系統(tǒng)中，[18]以此考察原型思想帶來的學(xué)習(xí)變化。雖然參與結(jié)構(gòu)原型強調(diào)的是社會結(jié)構(gòu)維度，但重要的是聚焦“學(xué)習(xí)”，圍繞促進學(xué)習(xí)參與在技術(shù)、內(nèi)容和結(jié)構(gòu)等三方面的系統(tǒng)設(shè)計。單純考慮哪一個要素都很難獲得教學(xué)成功。

（二）設(shè)計小組探究活動需要保持IARE結(jié)構(gòu)的完整性

IARE結(jié)構(gòu)中A與R/E環(huán)節(jié)有利于形成促進小組“參與—強化”的互動機制。在探究課堂中，保持小組活動IARE各環(huán)節(jié)完整實施是重要的。按照活動理論和分布式認知理論的觀點，我們認為，每個小組的活動都會有一個學(xué)習(xí)結(jié)果的產(chǎn)出，提供給小組發(fā)表產(chǎn)出的機會與評價是對小組學(xué)習(xí)的一種激勵與強化，同時也是促進探究共同體集體智慧分享與參與的重要方式。本研究表明，只有IA環(huán)節(jié)，而沒有RE環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)活動很難形成良好的持續(xù)性的小組學(xué)習(xí)互動機制。

（三）設(shè)計必要的IARE循環(huán)，讓涌現(xiàn)的新發(fā)現(xiàn)成為課程創(chuàng)生源泉和持久探究動力

給學(xué)生探究和發(fā)表觀點的機會，課堂經(jīng)常會涌現(xiàn)一些意想不到的新發(fā)現(xiàn)。這些無法預(yù)設(shè)的觀點成為了一個新挑戰(zhàn)性問題。因此，給予學(xué)生必要的IARE探究循環(huán)，讓這些新問題成為他們下一個探究活動的起點。研究表明，將來自于學(xué)生自身發(fā)現(xiàn)的探究問題納入課程設(shè)計，這是尊重學(xué)生自身興趣、保持他們類似科學(xué)家真實探究工作的連續(xù)性和維持其參與探究熱情的一種強勁動力。它也成為師生創(chuàng)生課程的源泉，回歸了探究活動的真實本質(zhì)。

（四）創(chuàng)新課程內(nèi)容與模式，合理利用課內(nèi)外時間完成探究循環(huán)

考慮到該?，F(xiàn)行科學(xué)課一般為40分鐘，又沒有連堂課的設(shè)置，用螺旋式問題學(xué)習(xí)模式設(shè)計課程，或者在進行IARE時，學(xué)生經(jīng)常會因時間限制而無法完成完整的探究環(huán)節(jié)。處理方法有：（1）重視課程材料的設(shè)計，在選擇有代表性課程材料的同時，適當(dāng)設(shè)計一些有挑戰(zhàn)性的探究材料，既可達到學(xué)習(xí)目的，又有助于激發(fā)課堂探究活力，節(jié)省時間。比如，在《導(dǎo)體與絕緣體》單元中我們設(shè)計了“錫箔紙”這個挑戰(zhàn)性材料，即使在熱身活動中（比如認識錫箔紙），也能使簡單的IRE學(xué)習(xí)富有意義，產(chǎn)生“錫箔紙是紙還是軟鐵皮”、“錫箔紙能不能導(dǎo)電”等系列挑戰(zhàn)性問題。（2）創(chuàng)新課程模式，可在正式探究課程之前設(shè)立幾分鐘的Mini課程時間。如果課堂有未探究的新問題，可通過課外拓展時間來完成，然后將研究結(jié)果整理到各自的探究檔案袋中，帶到下一次的Mini課程中展示。一個探究循環(huán)便可告一段落。

（五）注重參與結(jié)構(gòu)的幾個關(guān)鍵設(shè)計

1. 有形結(jié)構(gòu)設(shè)計

參與結(jié)構(gòu)的物理編排是直接影響學(xué)生參與的可見因素。大多數(shù)情況下，教師對小組組建都比較隨意，通常的做法是，在有小組學(xué)習(xí)需要的時候臨時將前后座位的學(xué)生組成小組。這是沒有設(shè)計的表現(xiàn)。我們希望教師能在性別、成績、性格等不同維度嘗試設(shè)計學(xué)生喜歡的小組探究形式。比如，我們設(shè)計了一種“學(xué)生自選學(xué)習(xí)伙伴”的編組方式，先通過問卷的形式，讓學(xué)生選擇自己喜歡的五個伙伴，并用Ucinet軟件勾畫出班級社會網(wǎng)絡(luò)圖。然后按以下原則編成若干3～5人小組：（1）優(yōu)先考慮互選的同學(xué)編排在一起；（2）盡量保證小組中有他（她）喜歡的一個好朋友；（3）盡量平衡核心人員與其他圈層同學(xué)之間的比例；（4）考慮到學(xué)生年齡小，沒有過多考慮性別的問題。研究表明，大多數(shù)低年級兒童喜歡小組形式的科學(xué)探究課堂，并且更傾向于選擇自己喜歡的伙伴組成小組進行合作探究，而“是否聰明”、“成績好壞”并不是他們選擇學(xué)習(xí)伙伴的最重要因素。當(dāng)然，我們還無法判定，隨著時間變化，進入高年級后，學(xué)生分組考慮的維度是否有新的變化。比如，成績和性別維度的比例變化。這需要以后繼續(xù)關(guān)注。

2. 無形結(jié)構(gòu)設(shè)計——文化工具的作用

共同體的探究規(guī)范或科學(xué)規(guī)范作為一種無形結(jié)構(gòu)潛在地影響著學(xué)生參與學(xué)習(xí)的效果。也正是因為它的潛在性，課堂規(guī)范在以往的學(xué)習(xí)活動設(shè)計中常常不為人所重視?？茖W(xué)課堂除了幫助學(xué)生學(xué)習(xí)重要的科學(xué)概念以外，更重要的是幫助學(xué)生建立正確的科學(xué)規(guī)范概念，培養(yǎng)他們良好的科學(xué)觀念與科學(xué)素養(yǎng)，促使他們在科學(xué)探究中能“像科學(xué)家一樣思考和工作”。

我們的研究表明，在課堂中設(shè)計和使用一些文化工具（Cultural Tools）能很好地達到這個目的。這里的文化工具借用了沃慈奇（Wertsch）的觀點，所指的是人類行動的歷史、文化和制度中介。他把文化工具置于分析中心，根據(jù)執(zhí)行動作的工具來描述個體的行動。[19]在研究中，我們把有關(guān)科學(xué)觀念和規(guī)范的重要概念（如，科學(xué)研究要求細致的觀察、精準(zhǔn)的記錄以及良好的組織，并由此得到有關(guān)數(shù)據(jù)的模式；將觀察所得的數(shù)據(jù)模式陳述為知識觀點；假設(shè)只有得到檢驗后才能被稱為觀點等），[20]以及科學(xué)家工作的過程（如，預(yù)測和理論化—概述結(jié)果—將預(yù)測和理論與結(jié)果聯(lián)系起來）設(shè)計成“像科學(xué)家一樣思考”的規(guī)范標(biāo)語，[21]在整個探究過程中張貼在教室墻上，在必要時隨時展示在匯報交流的屏幕上。這就是一個很好的文化工具，對學(xué)生的學(xué)習(xí)參與起到很好的促進作用。另外，我們還通過設(shè)計實驗任務(wù)單、回答問題要求使用“我的理由是”、“經(jīng)我們的研究發(fā)現(xiàn)”等話語模式在課堂中營造“基于證據(jù)/數(shù)據(jù)的觀點（Evidence/Date-Based Argument）發(fā)表”的課堂規(guī)范。

另外，無形結(jié)構(gòu)設(shè)計還要注重依據(jù)不同活動性質(zhì)，對小組行動代理和成員的責(zé)任、角色（比如，誰操作、誰記錄、誰代表小組發(fā)表探究結(jié)果等）進行分配設(shè)計，確?！叭巳硕紖⑴c”。同樣，也可以通過相應(yīng)的文化工具來建立“人人參與”、“參與即學(xué)習(xí)”的行動信念與價值觀。

3. 意義的表征工具設(shè)計

表征系統(tǒng)和任務(wù)支架的設(shè)計是促進兒童小組學(xué)習(xí)參與的重要支持工具。按照分布式認知的觀點，參與即意味著個體應(yīng)該為所在共同體貢獻并從中分享集體的智慧，強調(diào)利用不同的鐫刻系統(tǒng)來記錄并在系統(tǒng)中發(fā)布觀點。[22]我們的研究發(fā)現(xiàn)，在學(xué)生的探究、討論活動中，借助一些工作單、圖形圖表、概念圖等工具來可視化學(xué)生學(xué)習(xí)的思維過程，是教師了解學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果和學(xué)生之間分享智慧的有力中介，作用明顯。如，在《簡單電路》單元學(xué)習(xí)時，由于很難看到學(xué)生在連接電路的過程中思維發(fā)生了什么變化，因此，我們配合連接電路的動手實驗，設(shè)計了要求小組完成無開關(guān)控制和有開關(guān)控制的兩張電路圖，以此外在表征學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果和認知變化。同時，將這些電路圖投射到教室屏幕，它們又成為小組間集體智慧分享的中介。從六組學(xué)生創(chuàng)建的電路圖來看，學(xué)生對無開關(guān)電路（基本問題）容易理解（見圖3左圖），而對有開關(guān)的電路連接（類似問題）問題解決至少有四種不同的心智模式，包括正確的一種與易錯的三種（見圖3右圖）。兩張圖所顯示的學(xué)習(xí)結(jié)果的比較，以及圖中連線的變化，很好地反映了小組在學(xué)習(xí)類似問題時的認知困難與認知變化。

（六）注重四中心學(xué)習(xí)環(huán)境理論的設(shè)計映射

“四中心學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計”之間相互聯(lián)系、相互支持形成一個整體概念，而保持它們之間的一致性對于促進成功的設(shè)計至關(guān)重要。[23]在本研究中，“四中心”思想可以作為設(shè)計理論支持研究的設(shè)計行動，并得以一以貫之。我們強調(diào)：（1）探究活動的設(shè)計應(yīng)當(dāng)圍繞有意義的科學(xué)概念（比如電路的基本原理、短路、串聯(lián)和并聯(lián)等概念）來進行——知識中心設(shè)計；（2）課程討論的進程建立在學(xué)生小組探究過程中涌現(xiàn)的發(fā)現(xiàn)和觀點的基礎(chǔ)之上——學(xué)習(xí)者中心；（3）在評價中“討論和分享科學(xué)觀點”，學(xué)生既在組內(nèi)評價中分享到本組成員的專長和發(fā)現(xiàn)，也在全班的組際交流中分享更大范圍的集體智慧，這為他們最大限度地建構(gòu)科學(xué)概念提供了極好機會——評價中心設(shè)計；（4）在課堂中建立類似“像科學(xué)家一樣思考”、“人人參與”和“基于證據(jù)的觀點發(fā)表”等課堂規(guī)范和科學(xué)規(guī)范是漸進的、重要的——共同體中心設(shè)計。

五、結(jié) 語

總之，根據(jù)由IRE、IARE互動結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)內(nèi)容問題空間組成的IDPPiS原型來設(shè)計和研究科學(xué)課堂，對于幫助教師促進學(xué)生“像科學(xué)家一樣”參與科學(xué)探究起到很好的作用。研究表明，除技術(shù)本身外，課堂學(xué)習(xí)環(huán)境中的參與結(jié)構(gòu)是潛在影響小組學(xué)習(xí)的重要因素。教育技術(shù)研究者如要獲得對技術(shù)中介學(xué)習(xí)的深度理解，必須走出技術(shù)中心的設(shè)計視界，將基于技術(shù)的學(xué)習(xí)創(chuàng)新設(shè)計，擴展到包括像學(xué)習(xí)的社會結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)支持等要素組成的更大設(shè)計系統(tǒng)中。由于研究時間和研究力量的限制，當(dāng)前研究只涉及小學(xué)自然課實驗類課程，其他學(xué)科課堂中的參與結(jié)構(gòu)模型與特點需要以后繼續(xù)研究。我們也看到，目前人們對于潛藏于技術(shù)環(huán)境中的社會結(jié)構(gòu)因素及其對學(xué)習(xí)的影響仍知之甚少，有很多期待研究的地方。在國內(nèi)沒有現(xiàn)行課堂設(shè)計研究案例可參照的情況下，本研究中的很多做法只是一種嘗試。我們希望這個設(shè)計研究嘗試，能引發(fā)教育技術(shù)研究者對這一領(lǐng)域的更多關(guān)注。