降低知識獲取認(rèn)知摩擦的情境教學(xué)策略

李晶

【摘 要】針對認(rèn)知摩擦影響學(xué)習(xí)者知識構(gòu)建和問題解決的現(xiàn)象，基于認(rèn)知心理學(xué)和交互設(shè)計學(xué)相關(guān)知識，分析教學(xué)中的知識獲取過程、認(rèn)知摩擦的產(chǎn)生原因、以及降低認(rèn)知摩擦的情境教學(xué)方法。研究發(fā)現(xiàn)：一是大腦信息加工過程中的記憶偏差和注意的局限性導(dǎo)致學(xué)生知識獲取時的認(rèn)知摩擦，影響問題解決的高效性。二是知識輸入與知識處理之間的映射關(guān)系決定了認(rèn)知摩擦大小，可以通過設(shè)計符合用戶心智的表現(xiàn)模型降低認(rèn)知摩擦。三是情境教學(xué)通過增強知識輸入的熟悉度、以及知識輸入和內(nèi)隱圖式之間的匹配度，可以降低認(rèn)知摩擦。四是基于態(tài)勢感知降低認(rèn)知摩擦的情境教學(xué)策略包括優(yōu)化知識呈現(xiàn)、了解學(xué)習(xí)者的認(rèn)知能力和建立問題情境。

【關(guān)鍵詞】知識獲取;認(rèn)知摩擦;情境教學(xué);態(tài)勢感知;問題情境

中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1007-0125（2020）09-0147-02

教學(xué)過程中，學(xué)生能否靈活并恰當(dāng)運用所學(xué)的知識技能解決現(xiàn)有的問題，是教學(xué)評價的重要指標(biāo)。而學(xué)生能否在復(fù)雜的情境變化中，剖析出情境表象之中的核心不變問題，找出解決方案，更是教學(xué)目標(biāo)的重中之重。目前，隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，大學(xué)課堂教學(xué)中的知識量大、知識結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、學(xué)科知識之間的相嵌性等特點，使得教師所傳授的解決問題的方法或技能在何種場所使用的不可預(yù)見性增加，并且以何種方法和技能能夠有效解決問題的模糊性增大，往往導(dǎo)致了更多的理論脫離實踐、解決實際問題的能力較差等現(xiàn)象。

根據(jù)建構(gòu)主義的觀點，知識的掌握不是一個接受、靜聽、復(fù)制的過程，而是學(xué)生基于自身經(jīng)驗背景主動構(gòu)建的過程。知識是學(xué)生主動構(gòu)建并且內(nèi)化得到的經(jīng)驗，而教學(xué)的根本目的在于降低學(xué)生知識獲取的難度、減少知識構(gòu)建的認(rèn)知偏差——認(rèn)知摩擦，幫助學(xué)生構(gòu)建完整而準(zhǔn)確的知識體系。在相關(guān)研究領(lǐng)域，Pinar等（1995）[1]在反思“課程開發(fā)范式”的基礎(chǔ)上，提出了“課程理解范式”，即課程教學(xué)需要從社會、政治、經(jīng)濟(jì)、文化、種族等不同角度進(jìn)行多元解讀，構(gòu)建非線性的、開放的、豐富多彩的課程內(nèi)容。李廣等（2008）[2]提出課程開發(fā)模式要更多重視社會文化背景等影響因素。Wragg等（1983）[3]提出過程模式的概念，指出課程研究應(yīng)將關(guān)注點放在教學(xué)實踐上。施瓦布發(fā)起“概念重構(gòu)主義者運動”，也提出了“實踐模式”，即“實踐-準(zhǔn)實踐-擇宜”的方法。以上觀點都表明了當(dāng)前的課堂教學(xué)模式需要從實體知識走向關(guān)系構(gòu)建、從課程開發(fā)走向課程理解、從目標(biāo)控制走向過程體驗。與此同時，情境教學(xué)方法應(yīng)運而生，并逐漸受到越來越多的關(guān)注。圍繞教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)形象、生動、具體的和有關(guān)聯(lián)的教學(xué)情境，可以幫助學(xué)生們了解問題的共性、異質(zhì)、變式和延伸等方式，引導(dǎo)知識的融合和知識體系的構(gòu)建，并最終促成高效的問題分析和解決。

當(dāng)前關(guān)于情境教學(xué)的成果主要從課堂情境建設(shè)的重要性、來源及建設(shè)方向進(jìn)行了分析，尚缺乏從學(xué)生的知識獲取認(rèn)知機制出發(fā)，分析知識構(gòu)建過程中的認(rèn)知摩擦問題產(chǎn)生的根本原因和有效的解決方法。本文從大腦信息加工的角度出發(fā)，分析學(xué)生的知識獲取過程，以及認(rèn)知摩擦對知識有效吸收和靈活運用的影響，探討有效降低認(rèn)知摩擦的方法。

一、知識獲取中的認(rèn)知摩擦問題

大腦知識獲取過程是感知信息與認(rèn)知過程中的神經(jīng)活動結(jié)合，并以生物的神經(jīng)活動為載體進(jìn)行信息負(fù)載的過程[2]。這個過程中，經(jīng)視覺通道接收的信息首先負(fù)載于感光細(xì)胞中，然后通過大腦皮層負(fù)載于神經(jīng)系統(tǒng)上，經(jīng)過大腦的識別和解讀，盡力構(gòu)建知識體系、尋找問題應(yīng)對策略。認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為，人的心理活動是一種主動尋找、接收、編碼信息，并在一定的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中對其進(jìn)行加工的次序化過程。學(xué)生的知識獲取過程中，與智能相關(guān)的絕大多數(shù)信息均通過神經(jīng)活動的方式被處理。因此，大腦知識獲取過程可以看作是大腦中信息如何表達(dá)的問題。

教學(xué)過程中，教師、知識、學(xué)生、多媒體技術(shù)等場景構(gòu)成的統(tǒng)一體可以看作是一個交互系統(tǒng)。如圖1所示，教師作為知識的傳播者和知識獲取的信源，利用多媒體技術(shù)、肢體語言、語言表述、文字板書、實物道具等工具（知識獲取過程的信道），將知識通過視覺、聽覺、觸覺等通道輸入給學(xué)生，此時學(xué)生作為知識的接收者，是教學(xué)中知識獲取過程的信宿。這一過程中，學(xué)生并非被動地照樣接收所有通過感知覺通道輸入的信息。由于學(xué)生具有作為人的屬性的認(rèn)知加工特性，因此，學(xué)生的知識接收又包括知識輸入、知識處理和知識輸出三個階段。其中，由于人的感、知覺特征具有信息的過濾功能，根據(jù)學(xué)生個體認(rèn)知的“知識有用”和“知識無用”劃分方式，可以將知識輸入分為目標(biāo)知識和干擾知識兩類。知識處理階段，受到年齡、學(xué)歷、文化背景等方面的影響，學(xué)生個體根據(jù)內(nèi)隱知識結(jié)構(gòu)、圖式和記憶的能力，對目標(biāo)知識和干擾知識進(jìn)行新/舊知識構(gòu)建。

隨著“以人為本”的概念提出，交互設(shè)計中指出認(rèn)知摩擦是“當(dāng)人類智力遭遇隨問題變化而變化的復(fù)雜系統(tǒng)規(guī)則時遇到的阻力”。其闡述的是信息接收者與信息設(shè)計者之間的認(rèn)知差異性，描述由于信息化程度不斷加深，信息膨脹導(dǎo)致信息傳遞不良的一種現(xiàn)象。教學(xué)過程中，認(rèn)知摩擦可以看作是學(xué)習(xí)者（學(xué)生）與知識設(shè)計者（教師）對知識的認(rèn)知之間存在的鴻溝;由于教師缺乏對學(xué)生先驗知識和認(rèn)知學(xué)習(xí)方式的了解，造成知識設(shè)計不被學(xué)生理解，或者學(xué)習(xí)過程不順暢、學(xué)習(xí)存在困難等問題，沒有達(dá)到知識有效傳遞的預(yù)期效果的一種現(xiàn)象。因此，當(dāng)教師所傳授的解決問題的方法或技能可以被學(xué)生們預(yù)見，并使其了解能夠遵循一定的原理規(guī)則來解決問題時，學(xué)生對知識的認(rèn)知摩擦較低，學(xué)習(xí)效果較好;反之，當(dāng)教師所傳授的解決問題的方法或技能在何種場所使用不可預(yù)見，或者方法和技能有多種問題解決模式，以及操作有較多層次時，學(xué)生對知識的認(rèn)知摩擦較高，學(xué)習(xí)效果較差。

二、降低認(rèn)知摩擦的情境教學(xué)方法

教學(xué)過程中，知識輸入和知識處理的最終目標(biāo)是知識輸出的有效性，即學(xué)生將所學(xué)內(nèi)容靈活地運用到實際問題當(dāng)中，適應(yīng)問題情境的復(fù)雜變化，剖析出情境表象之中的核心問題，找出問題解決方案。如圖2（a）所示，傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，知識獲取過程和問題求解過程分為兩個模塊，而兩者之間融合和銜接度不夠，往往導(dǎo)致了知識獲取過程中的認(rèn)知摩擦對問題求解過程的影響較大。例如概念的偏差導(dǎo)致應(yīng)用出錯、問題求解操作過程模糊等問題常有發(fā)生。而情境教學(xué)方法是知識獲取過程和問題求解過程的結(jié)合，如圖2（b）所示，如果將問題解決的方案視為多個方案集合，則每個集合的構(gòu)成都包括知識單元的種類及其組合結(jié)構(gòu)，而將這些知識單元的種類及其組合結(jié)構(gòu)有效結(jié)合的方式便是情境教學(xué)。情境教學(xué)通過增加知識單元之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系、背景前提、影響和制約因素等輔助信息，增強學(xué)生知識輸入時的熟悉度、以及知識輸入和內(nèi)隱圖式之間的匹配度，從而降低認(rèn)知摩擦對其知識獲取的阻礙。

情境教學(xué)通過指導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建由知識種類和結(jié)構(gòu)搭建的統(tǒng)一體，提高知識融合和問題解決的能力。態(tài)勢感知（Situation Awareness，SA）通過增強知識結(jié)構(gòu)的相關(guān)性和情境應(yīng)用性，幫助學(xué)生進(jìn)行有效的知識體系結(jié)構(gòu)構(gòu)建。態(tài)勢感知的概念最早來源于航空人機交互領(lǐng)域，隨后逐漸深入到計算機科學(xué)與技術(shù)、戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)學(xué)、教育學(xué)、心理學(xué)和政治學(xué)等多個學(xué)科領(lǐng)域。根據(jù)Endsely在1988年提出的態(tài)勢感知的定義，“態(tài)勢感知就是在一定的時間和空間內(nèi)對環(huán)境中的各組成分的感知、理解，進(jìn)而閾值這些成分隨后變化狀況”。在教育學(xué)領(lǐng)域，Lei（2007）[4]等介紹了如何通過增強用戶態(tài)勢感知獲得更好的移動學(xué)習(xí)。Xhafa和Barolli（2015）[5]指出為了支持終生學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者需要意識到他們的學(xué)習(xí)過程，并利用Endsley的態(tài)勢感知模型提出了一個支持自我調(diào)節(jié)的無縫學(xué)習(xí)場景框架，幫助學(xué)習(xí)者更好地完成學(xué)習(xí)目標(biāo)。吳南中和王覓（2016）[6]基于態(tài)勢感知理論和技術(shù)，塑造了智慧學(xué)習(xí)環(huán)境空間，探究智慧學(xué)習(xí)空間形成的保障機制。可見，教學(xué)過程中隨著教學(xué)進(jìn)程的推進(jìn)、教學(xué)知識的復(fù)雜度增加（即知識種類的增多）、教學(xué)應(yīng)用靈活性的增強（即知識組合結(jié)構(gòu)的不斷豐富），要求學(xué)生能夠具有很好的態(tài)勢感知，以應(yīng)對逐漸復(fù)雜的知識運用和技能操作。情境教學(xué)中的態(tài)勢感知決定了知識產(chǎn)生和行為特征，及其滿足問題求解的高效性。

三、結(jié)語

教學(xué)過程中，教師、知識呈現(xiàn)方式和學(xué)生分別可以看作是教學(xué)交互系統(tǒng)中的信源、信道和信宿。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，知識膨脹帶來的知識龐雜和設(shè)計不合理性，導(dǎo)致了學(xué)生學(xué)習(xí)過程的不順暢和認(rèn)知偏差，形成的認(rèn)知摩擦問題不容忽略。本文通過分析，以期從“以人為本”的角度出發(fā)，結(jié)合學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)認(rèn)知加工過程，分析影響知識高效獲取的認(rèn)知問題及其解決對策。

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