論數字化學習環境設計

殷旭彪　陳琳

[摘要]從設計思維的視角出發，考量數字化學習環境的設計維度及內容，以實現學習環境的合理數字化，從而變革傳統課堂教學，以達到學習者的有意義學習。借鑒學習科學領域關于課堂學習環境設計中提出的干預設計要素觀的共享觀點，將學習內容、學習支持系統和師生關系作為數字化學習環境設計維度，將建構主義提倡的“7+2”學習環境構成要素作為數字化學習支持系統的設計內容，從而形成數字化學習環境設計框架。

[關鍵詞]數字化學習環境；設計；數字化學習支持系統

[中圖分類號]G40-057 [文獻標識碼]A [論文編號]1009-8097（2013）05-0020-05 [DOI]10.3969/j.issn.1009-8097.2013.05.004

引言

學習環境是一個復雜的系統，基于不同的視角和理解可以形成不同的框架。本研究旨在變革傳統課堂教學的“傳遞——接受”模式，著力構建課堂教學與信息技術手段干預構成的數字化學習環境，因而一方面要考慮客觀主義認識論下課堂教學環境的特點，另一方面要考慮建構主義認識論下的學習環境構成要素，綜合二者于一體考量數字化學習環境的構成要素，從而決定其設計內容指向，力求形成一個立體化全方位的數字化學習環境設計框架。這樣一種由純粹的數字化學習環境與課堂環境融合而成的混合的（Blended）數字化學習環境不僅要考慮虛擬學習環境對學習活動的支持，還要兼顧其與課堂學習環境各個要素之間的制約與聯動，因而能夠更加有效地保障基于信息技術的教學活動，這是學習環境數字化的更復雜、更高級的手段。

一、學習環境設計維度考量

1.學習科學關于學習環境的研究觀點

學習科學（Learning Sciences）是一個研究教與學的跨學科領域，它研究的目標首先是為了更好理解認知過程和社會化過程以產生最有效地學習，其次便是為了用學習科學的知識來重新設計學習者的課堂及其他學習環境，從而使學習者能夠更加有效和深入地學習。許多學習科學研究者運用設計研究方法在課堂教學和學習環境都進行了深入地研究，得出了一些具有推廣價值的理論和實踐，我們在考察學習環境的設計維度時，借鑒學習科學領域的相關成果對更有效地設計學習環境有很重要的現實意義。我國學者楊南昌博士在比較分析學習科學領域內關于學習環境研究的觀點描述后，從中抽取了一個關于干預設計要素觀的共享觀點。分析發現，盡管五要素、四要素和三要素分類觀點存在一些差異，但是他們都共同強調了在對學習環境進行干預設計時需要考慮的三個基本要素：學習內容、學習支持和學習的社會結構。

學習內容指學習者將要學習的對象，包括設計的課程、任務、活動內容等；學習支持指給學習者在學習內容時所需要的一切支持，包括設計的工具、資源、樣例/案例、支架（如評價策略）等；學習的社會結構也叫學習關系，指所學習所發生境脈中各要素之間所構成的關系結構，包括課堂精神特質、教師和學生的文化觀念、人——技術——空間結構等等。表面看來，技術開發視角的研究者，可能更著重學習支持維度的研究，在技術方面的“設計和開發”成分濃重一些；課程開發視角的研究者，可能更強調學習內容方面的研究，在教學設計方面的研究者“設計”成分濃重一些；而著重學習關系研究的研究者，可能在人類學和社會文化心理學方面的“研究”成分要濃重一些。因而，在考慮學習環境的設計時，要立足于學習者的“學習”，以整合的視角系統從三大要素入手設計，而不能單維度以其中的某一方面偏頗設計。

2.建構主義視域下的學習環境構成要素分析

本研究的數字化學習環境以一種連續系統思維進行定義，契合客觀主義與建構主義二者認識論的有機結合，但是又具有明顯的建構主義傾向，在學習環境要素分析中要充分吸納建構主義理論指導下的基本因素，統整于課堂教學的干預設計中。

國內外關于建構主義視角下的學習環境設計很多，國外最具有代表性的當屬David.H.Jonassen教授，他認為在設計建構性學習環境的框架時，框架內的各個要素要隱含對有意義學習的追求，要素之間互相依賴，共同作用為學習者提供一個可以解決實際問題的環境。Jonassen提出的設計模型包括六個要素：問題、相關案例、資源、認知工具、協作工具和情境。在這六個要素中，問題是整個環境的核心，其他各要素圍繞問題而展開，要素之間相互作用促成學習者問題的解決。

國內學者關于反映建構主義思想的學習環境設計也做了很多研究，何克抗、楊開城、高文、任友群等專家學者都做過相關的研究，鐘志賢對Hannafin、Jonassen、Perkins等學者和國內相關學者的觀點進行了總結和比較，并且結合了認知學徒制和學習生態觀等學習環境設計的要素進行綜合比較后，提出了“7+2”學習環境構成要素觀，認為學習環境的構成主要包括活動、情境、資源、工具、支架、學習共同體和評價七大要素，各要素與學習者/教師具有密切的內在聯系。本研究借鑒鐘志賢教授關于學習環境設計的要素來指導數字化學習環境的設計。

3.數字化學習環境的設計維度與內容

綜上比較分析，從學習科學視角審視課堂教學的干預系統設計，可以從學習內容、技術支持和學習的社會結構三個方面考慮。從建構主義視角分析學習環境設計的要素來看，可以歸納為活動、情境、資源、工具、支架、學習共同體和評價七個要素。本研究所定義的數字化學習環境是指傳統課堂教學與信息技術支持的數字化學習平臺的有機結合體，是傳統課堂教學空間的延伸和時間的補充，是客觀主義和建構主義認識論的合理融合與優勢互補。數字化學習環境的設計與創建旨在變革傳統教學中師生“傳遞——接受”模式的單向教學，培養面向知識時代的創新性和應用型人才。數字化學習環境的宗旨在于學習者達到有意義的學習。

在革新傳統課堂教學模式的理論指導中，建構主義具有明顯的優勢和實踐意義，因而本研究作為以信息技術手段有效干預傳統課堂教學為目的的數字化學習環境在理論基礎方面有著顯著的建構主義傾向。本文在考量數字化學習環境的設計維度和內容中，充分結合課堂教學干預的三大系統和建構主義學習環境的七大要素，形成了數字化學習環境的設計框架。

在數字化學習環境的設計中，要以一種統整的系統思維來綜合考慮設計的維度和內容，同時將學習環境的各要素整合其中。在這個框架中，學習內容是第一要義，要學習者學到什么知識，用什么樣的方式學習，如何達到深度學習等都是需要考慮設計的內容；技術支持系統是實現學習者有效掌握學習內容的保障機制，在這個分系統內，以活動為中心，遵循以學習者為中心的技術理性，運用技術手段最大程度促進學習者的有效學習，信息技術與課程整合的價值體現于學習者“用技術學習”，而非“從技術中學習”；學習社會性結構在這里主要集中體現在師生的關系上，在傳統的教學環境中，教師擁有絕對權威，呈現出明顯的“傳遞一接受”關系，在數字化學習環境中，二者體現為“主導一主體”的制衡互動關系。下面我們詳細論述各設計維度和內容的具體所指，從而為教學實踐提供一個具有可行性的框架。

二、學習內容設計

教授主義產生于20世紀初，它培養學生適應工業化社會經濟發展的需求。教授主義的觀念特點是知識是有關世界的事實；學校教育的目的是將這些陳述性知識和程序性知識傳授給學生：教學內容以書本知識為本位，缺乏對學習者直接經驗的重視。顯然，在傳統的教授主義思想中，知識的形態就是客觀存在的陳述性、程序性知識。在知識經濟時代，僅靠記憶陳述性知識和程序性知識是遠遠不夠的，學習者必須具有對復雜概念更深層次的理解，以及掌握利用復雜概念創造新概念、新理論、新產品、新知識的能力。他們還必須能清晰地表達自己的理解，需要學習的是整合的、可用的知識，而不完全是教授主義所強調的割裂的、脫離情境的事實。

總的來說，二者各有優勢，客觀主義認為知識是客觀存在的真理，這些真理通過自然現象和社會現象而表現出來。客觀主義指導下的教學的作用就是將知識正確無誤地傳遞給學生，學生最終應從所傳遞的知識中獲得相同的理解。建構主義認為“實在”不過是知者的心中之物，是知者構造了實在或至少是按他自己的經驗解釋了實在，因而建構主義強調學習者的知識應該是他們在與環境的交互作用中自行建構的，而不是灌輸的。客觀主義偏重于教的發面，而建構主義偏重于學的方面。傳統教學中“傳遞——接受”的集體授課方式，對于概念性知識和原理性、記憶性知識有很高的教學效率，為促進學習者進一步主動意義建構和高階發展提供基礎性知識和能力方面有很重要的作用。在本研究中，我們要充分發揮這兩種認識論的優勢，二者有機結合，針對不同的學習內容采用不同的理論指導和教學形式。在設計教學內容上應遵循以下三個原則：以知識為中心、聚焦深度學習和貫穿真實活動。

1.以知識為中心

學習者求知學習，目的在于認識世界和改造世界，知識的掌握在于應用和解決實際問題，而不是記憶和背誦。在應試教育的影響之下，人們認為知識等于課本，分數成了衡量學生知識掌握情況的唯一標準。因而，知識默認為就是書本知識，認為只要將書本知識全部內化就是學到了真正的知識。然而當大量的“高分低能兒”出現的時候，許多學生面對復雜的真實問題手足無措的時候，有學者開始批判“以知識為中心”的教學內容設計理念是造成這一現象的罪魁禍首。誠然，我們應該強調以人為本的教學理念，強調人的全面協同發展，但是提倡“以人為本”與“以知識為中心”二者之間并不沖突。之所以有學者批判“以知識為中心”的設計思想本質上是對知識概念的錯誤理解，認為知識是客觀的存在物，知識就是等于書本知識。我們這里所講的以知識為中心，是指教學內容的設計圍繞學生掌握的核心知識而展開，強調學習者的解決實際問題的能力和創新能力，強調知識的運用和遷移能力。

以知識為中心的學習內容設計，就是強調注意力放在能夠幫助學生理解每個學科的重要概念及其知識結構上，強調課程設計的重要性。教師能夠將書本知識和教學目標合理整合和模塊化，其中概念性、原理性、記憶性知識作為新知識意義建構的基礎，教師和研究者對學習者將要學習的對象和涉及到的相關活動進行設計和整合，宗旨在促進學習者掌握靈活的、有價值的知識。

2.聚焦深度學習

美國學者Eric Jensen和LeAnn Nickelsen認為，深度學習指的是新內容或技能的獲得必須經過一步以上的學習和多水平的分析或加工，以便學習者可以改變思想、控制力或行為的方式來應用這些內容和技能。Weigel認為，深度學習是通過對新知識、新觀點的批判性分析產生并導致對信息的理解，并且能夠長期保持；或者是通過探究來促進知識發展與元認知發展。Biggs，Entwistle和Ramsden等學者認為，深度學習體現為學習者親身致力于運用多樣化的學習策略，如廣泛閱讀、整合資源、交流思想、把單個的信息與整體的結構相聯系、把知識應用于真實世界等，以達到對學習材料的理解。深度學習強調批判與理解，通過深度學習掌握的知識是在對新知識批判性分析的基礎上達成對信息的理解；深度學習強調聯結與建構，認為知識不是孤立存在的，將新知識與學習者原有的背景知識發生聯結，以個人方式進行意義建構，使新舊知識有機整合，這樣獲得的知識才是穩固的、持久的；深度學習強調應用與遷移，學習的目的是為了解決實際生活中的問題。

深度學習與傳統課堂實踐有很大區別，深度學習是知識遷移的主要表現，強調了知識的內化和實踐價值，也契合了知識時代對創新型人才培養的訴求。

3.貫穿真實活動

反思傳統學校教學，常常無視知識生產和實踐場景中人類學習的特征，造成學生知識意義的缺失和意義建構上的困難，重構學校學習探索需要在學習內容設計上和學習活動設計上聯系真實世界，促進學生像專家一樣學習。知識的遷移和內化離不開具體的實踐，建構主義強調學習的情景化和自主探究，認為新知識的獲得是在原有知識的基礎上意義建構而成。因而，在教學內容的設計中，要考慮將知識的習得貫穿于真實的活動之中，學習者在完成活動任務的過程中達到基本知識的遷移和新知識的獲得。

三、學習支持系統設計

1.以學習者為中心

學習環境的數字化具體表現在學習支持系統的設計中，是技術產品、課程產品和理論產品等多種人工制品的綜合產出。如果只關注技術開發，那就有可能成了純粹商業化的軟件開發，這種開發往往是“技術中心”的開發或“用戶中心”的開發，而不是“學習者中心”的技術開發。信息技術的飛速發展加快了教育信息化的進程，促進了教育的發展，解決了教育、教學中許多實際問題。但是，隨著信息技術日新月異的發展和新媒體的不斷涌現，在教育領域中普遍存在盲目使用技術，過分地關注技術的功能和效用，唯技術至上的觀念。在這種觀念的影響下，許多教師過于倚重技術的“工具性”和“力量性”而帶上了明顯的“以技術為中心”的色彩，認為只要使用了先進的技術就能促進學習者的有效學習，學習者被動適應新技術的功能，技術理性被片面化，從而缺乏了理性特征中最寶貴的反思精神和批判性。

任何事物的泛化都意味著一種巨大的損失，因為它掩蓋了其他價值。從技術理性的工具維度來看，它所依賴的功能、效率、手段和程序等原則是充分合理的，但如果工具理性一旦專制為技術理性唯一的維度，使技術理性等同工具理性并使之擴張泛化，其理性也就隨之消失，就應該受到批判。“教育技術領域的未來將永遠是與技術的發展糾結在一起的”，因而我們無法逃避技術理性，更不能全盤否定。我們對技術理性的反思和批判，本質上是對由于工具理性維度的過分張揚而導致技術理性的泛化的批判。工具理性主要關心為實現那些被認為是理所當然的目的之手段的適用性，卻不關心目的本身是否合理的問題。它的主要焦點是“關心怎么做，而不關心是否應該去做。它關心的是實用目的，認為使用信息技術應該會有好結果，排除思維的否定性和批判性，因此是單向度的思維方式”。“工具理性”的張揚使“價值理性”逐漸遮蔽，甚至使二者相互對立起來。

面對信息技術在教育中的應用，強調“以學習者為中心”的設計原則從本質上來說就是突出技術理性中的“價值理性”維度，體現人的中心地位，避免“工具理性”的張揚而導致的“以技術為中心”傾向。

縱觀技術在教育領域的應用和發展，技術理性也正在走一條價值理性回歸的路線。從媒體技術觀到認知工具技術觀，再到信息生態技術觀的提出，其觀念映射下的研究視角是從知識傳遞到認知建構，再到分布式情景，體現的是從對“媒體工具”的關注到“人的活動”的關注。尤其是信息生態觀指導下的學習，強調的是特定環境中由人、實踐、價值和技術構成的一個系統，在這個系統中起核心作用的不是先進的技術，而是在一定技術支持下的人的活動。技術理性化是一個發展著的過程，促進當代技術與人文理性和價值終極關懷理性的結合，讓技術理性更趨合理化是可能的，關鍵是要發揮價值理性的主導作用，引導技術理性回歸到人是人的最高本質上來。

2.以實用主義為導向

技術的實用主義導向與設計研究強調“有用知識”的產出是一脈相承的，強調從實踐中和解決問題中體現設計的價值，二者都承接了杜威的實用主義探究路線，衡量一個設計的價值部分在于看它對使用者在現實情境中的實踐性，在這種實用路線中，技術應用的判斷不是根據它們的先進性和功能性，而是根據在現實世界中發揮作用的效力。實用主義遵循工具理性思想，認為一切理論和知識都只是認識世界的工具；強調知行合一，注重實踐和環境；重視方法論，倡導科學實驗主義，對于科學方法范式的建立起到了重要作用。

無論是在傳統課堂教學中還是在新型的數字化學習環境中，技術的運用都是為了解決實際問題，為了更好地實現教學和學習效果。即使在信息技術飛速發展的當今社會，傳統教學的技術工具仍然在發揮著重要的作用，從實用角度來看，粉筆加黑板的教學方式在某些方面要優于提前設計好的PPT幻燈片。在我國大力提倡教育信息化的背景下，一些學校盲目購置設備，追求設備上的信息化和技術上的現代化，而忽略了人的現代化，導致一些設備成為擺設和家底。在一些課堂上，教師為了體現信息化教學而盲目、勉強使用信息技術的現象比比皆是。

我們認為，在如何使用技術的問題上，應當以一種設計的思維審視和以一種實用主義為導向。技術作為支持學習者有效學習的工具，應當從具體的教學和學習問題入手，比如作為學習者的伙伴、學習知識的表征工具、評價工具、支架工具和反思工具等。

3.技術設計策略

基于上述以學習者為中心和以實用主義為導向的理念，以設計的思維考慮技術在數字化學習環境中的應用。從建構主義視角來看，學習環境包括活動、情境、資源、工具、支架、學習共同體和評價等七大要素。因而，技術作為學習環境的支持工具應當能夠在以上諸要素中發揮其作用。信息技術不應該只充當教師的傳遞信息的工具，而應該成為學習者解決問題和建構有意義知識的工具。

信息技術的應用應該被用來支持學習環境中的各要素的功能實現，具體物化為一種可操作性的工具或平臺。利用仿真技術、虛擬現實技術或動畫技術等手段實現模擬真實的場景，創設情境，為學習者提供解決問題的或執行學習任務的環境或氣氛。利用網絡技術、數據庫等為學習者創設豐富優質的數字資源庫，實現資源共建共享。為支持學習者更好地解決問題和交流，通過技術手段提供各種交流工具、探究工具、協作工具和評價工具等，如聊天室、BBS、留言板、視頻會議室等。借鑒社會性軟件的思想，建立由個人空間、微博、博客圈等集成的學習共同體，創建在線日志、成長記錄、成果展示、多元評價形成的個人電子檔案和資源分享系統。

四、師生關系設計

在傳統的課堂教學中，由于學校教育奉行以“傳遞一接受”為特征的教授主義，默認的知識形態就是有關世界的事實和問題解決的程序的集合，學校教育的目的就是將這些陳述性知識和程序性知識傳授給學生，學生若能夠準確無誤地將教師傳授的知識記憶并陳述，即認為學生成功地學到了知識。而檢驗學校教育的成功與否的方法就是測試學生獲得了多少陳述性知識和程序性知識。

在這樣的教學模式下，學生成了被灌輸的對象，記憶的機器，處于很被動的地位，教師基于行為主義的理論，采用一切刺激一強化反應來促進學習者對所灌輸內容的記憶，老師處于發號施令的主動地位。尤其在我國，尊師重教的傳統思想源遠流長，課堂教學中成了教師一個人的獨角戲，學生只有服從和接受。這一教學模式嚴重地抑制了學習者的自主創新能力和獨立的思考能力。學校培養模式儼然工業時代流水線上千篇一律的標準化產品生產一樣，隨著進入知識經濟時代，這種模式越來越不能適應時代的發展要求，客觀上要求變革落后的教學模式，也直接指向了師生關系的變化上。這一社會背景下，西方國家掀起了以建構主義為理論基礎的教學變革，上世紀引入我國之后曾經一度被教育工作者奉為改革的靈丹妙藥，大力鼓吹建構主義的神奇與可貴，然而，這種機械套用舶來之品，造成了本土化的水土不服。

本世紀初，教育工作者逐漸回歸理性，思考我們的教育到底需要什么樣的認識論作為指導。客觀主義強調教師的權威和建構主義一味強調學生的中心地位顯然都是走向了兩個極端，在現實實踐中顧此失彼，往往與期望背道而馳。這樣一種均衡的教學模式：混合式學習模式便由此而生，聚焦于師生關系上表現為“主導——主體”關系。即使在未來的學習化社會中，正規教育體系即學校，仍將是每個人學習知識的基礎。而在這個起基礎作用的教育系統內，最核心的將是教師與學生的關系，沒有其他東西能代替這種師生關系。盡管西方建構主義者標榜以學生為中心的教育思想，但是建構主義教學設計的每一個環節要真正落到實處都離不開教師的主導作用。

這一師生關系，既體現了教師引導者、組織者和監控者的角色，也體現了學習者自主性和主體性的特征。教師放棄權威，學生平等交流，彼此之間營造出一種民主、合作的求知氣氛。教師引導和啟發學生進行批判和反思，在自己已有知識基礎上完成新經驗的意義建構，從而達到有意義的學習。