知識建構理論能用在家庭非正式學習環境中嗎？

胡金艷 蔣紀平 張義兵

[摘 要] 家庭非正式學習環境是兒童早期認識世界的主要場所，具有與兒童科學學習相似的偶發性、復雜性、機會主義等特征。作為國際學習科學界的前沿理論，知識建構理論在學校等正式學習環境下的應用得到了很好的驗證，能否應用于家庭環境中、如何應用、能否促進兒童的科學教育等是值得關注的熱點問題。本研究首先在理論上論證了知識建構理論用于家庭科學教育的可能性和價值，然后采用人種志的研究方法，追蹤了一個7歲男孩及其家庭在3年半的時間里出現的3個典型科學探究活動案例。結果發現，從直觀形式來看，知識建構活動能夠顯著促進兒童科學“觀點”的持續改進;從“人—活動—知識”三維建構層面來看，家庭成員能夠形成知識建構理論倡導的動態社區，經過設計的活動能夠極大地促進兒童的主動學習，兒童的問題數量和觀點深度都有了明顯提高。這表明知識建構理論能夠用于家庭非正式學習環境中，有效支持兒童基于偶發性科學問題開展探究學習。

[關鍵詞] 非正式環境;知識建構理論;兒童科學教育

一、問題提出

亞里士多德說，人類天性向知。幾乎每個兒童在成長的過程中都像一個“行走的十萬個為什么”，似乎隨時都能提出深深植根于真實情境的問題。嬰兒自出生之時就開始努力地認識世界，逐漸形成對自然界規律的直覺性理解，這種在非正式環境下的、非計劃性的科學學習在人的一生當中都在持續不斷地進行，[1]大量的科學學習發生在校外非正式環境中，卻常常被忽視。非正式環境中的科學學習本身是鑲嵌在“文化假設”之中的，這種文化假設認為，在學習或科學上都不存在無文化的或中性的觀點，科學學習本質上是一個文化的過程，人是“文化地生活著的”，[2]非正式環境豐富的文化性對促進兒童的知識創造具有優勢。知識創造是一種動態的、機會主義的、全社區合作的自發過程，[3]類似于沒有腳本的即興創作，就像一群人之間的日常聊天，沒有預設的焦點、時間表或會話轉換系統。[4]已有研究驗證了非正式環境下兒童科學教育的成效，親子對話、[5]場館展品[6]等對科學學習有顯著促進作用;非正式科學課程開發、[7]教育模式構建、[8]網站設計[9]等對兒童的科學認識、社會問題關注和問題解決能力有提升作用。但是，反思兒童非正式環境下的科學教育，仍存在很多問題，諸如家長常常置身事外、置之不理;或簡單敷衍，俗套地回答“等你長大就知道了！”;或是望文生義，用自己的嘗試或經驗簡單告知甚至是回避。究其原因，主要是家長缺乏理論與實踐指導，導致家庭中缺乏有深度的科學教育。

知識建構理論（Knowledge Building）于20世紀80年代由加拿大學者瑪琳·斯卡達瑪利亞（Marlene Scardamalia）和卡爾·布萊特（Carl Bereiter）提出，是國際學習科學界極具代表性的知識創新學習理論。[10]知識建構理論基于12條原則，以“觀點”為中心，強調從真實問題出發，發展多樣化的觀點并持續改進和升華。已有研究雖然證實了知識建構理論在基礎教育階段有良好的應用效果，甚至在幼兒階段也有明顯的成效，如運用支持多元化觀點改進功能的知識建構網絡平臺——知識論壇（knowledge forum），能夠有效促進4歲幼兒的識字技能發展。[11]然而其運用到兒童教育多是在幼兒園、中小學等正式學習環境中，尚缺乏在家庭環境下的應用。

以“觀點”為中心的知識建構理論中存在多種因素動態地相互作用，形成了一個復雜的系統，在這一系統中，主體和客體是認識論的一對基本范疇，它們之間的相互作用需要通過一定的中介進行，即知識建構社區中的活動，這三個因素形成了“人—活動—知識”的基本理論模型，[12]該理論框架可以用來深入分析知識建構發展的內在機制以及如何通過三個不同的視角完成知識創新的過程。維果斯基的“最近發展區”理論認為，兒童的發展主要是通過與成人或更有經驗的同伴的社會交往而獲得的，是實際發展水平和潛在發展水平的距離。[13]家庭中的科學問題多是兒童自發提出的偶發性問題，[14]兒童是此問題的生成者，也將在知識建構社區成員的共同努力下成為問題的解決者，這種基于真實生活經驗提出的問題是他們樸素的起始認識，無論正確與否都反映了兒童當下的真實認知狀態，因此知識建構理論中常將兒童提出的問題或觀點作為學習起點，即兒童最近發展區中的“實際發展水平”。那么知識建構理論是否適合用在家庭非正式學習環境中來促進兒童的科學學習，基于以上分析，本研究嘗試從兩個層面展開：首先，從以“觀點”為中心的角度看，兒童的“觀點”是否有持續的、深層次的改進，這是外在的、直觀的、可觀察的層面;其次，從“人—活動—知識”深層次的知識建構理論機制看，分別從這三個維度的轉變來探討知識建構理論應用于家庭科學學習的成效，進一步追問并從實踐層面驗證知識建構理論能否應用于家庭環境。

二、理論論證

（一）知識建構理論用于指導兒童在家庭非正式環境下科學學習的可能性

近些年來，學習科學（Learning Science）研究走向逐漸明確，研究思路相對獨特，逐步成為一種“顯學”，[15]知識建構理論作為學習科學的主要研究走向之一，除了對傳統的學校正式教育進行關注外，對多種情境脈絡中的非正式學習環境同樣進行了深入的探索研究。因此，知識建構理論具有支持家庭非正式學習的理論前提，可以在很大程度上解釋與指導家庭非正式環境下兒童的科學學習，其12條原則包括三個方面。[16]

觀點方面，原則1：真實的觀點、現實的問題。原則2：多樣化的觀點。原則3：持續改進的觀點。原則4：觀點的概括和升華。只有在“真實的觀點、現實的問題”下才能觸發知識建構，確保問題是真實的且源于兒童的個人經歷，有助于培養他們的認知。[17]兒童偶發性科學問題是基于日常生活的真實情境自發產生的，而非基于教材框架，如“西瓜放在水里為什么會浮起來，而葡萄那么小卻會沉入水底”。植根于日常生活的科學問題具有難以預測、劣構、多學科交叉等復雜性，[18]沒有了“標準答案”的束縛，極易產生多樣化的觀點，使觀點走向自然地概括與升華，而非簡單地背誦，如通過對“恐龍為什么能消化骨頭”這一問題的多輪探究，兒童能夠自然理解“食物鏈”的概念。家庭成員與兒童長期的共同生活為兒童持續的觀點改進提供了必要的條件。

社區方面，原則5：兒童是積極的認知者。原則6：社區知識與協同認知責任。原則7：“民主化”的知識。原則8：對等的知識發展。在教師有絕對控制權的、可預測的、高度結構化的傳統課堂，很難有即興或偶發問題，[19]而在家庭中，兒童作為問題的最初生成者，容易作為積極的認知者和家庭成員一同構建家庭社區知識，承擔協同認知責任。家長對于兒童來說，也不是高高在上的權威，所有成員都有進行知識創新的權利，知識對等地分布在社區中，家長也在共同建構的過程中獲得知識，如在對動物的持續探究中獲知“并非所有動物都是由母親孵育，小海馬是由雄海馬的育兒袋孵育出來的”。

手段方面，原則9：無處不在的知識建構。原則10：知識建構對話。原則11：權威性資料的建構性使用。原則12：嵌入活動的形成性評價。家庭科學問題的探究活動不受時間、地點、參與者的限制，具有靈活、多樣、動態、無處不在的特點，[20]如飯桌上、睡前等，它往往產生于家庭成員之間的對話中并通過家庭社區的共同協作來推動觀點改進。與學校固定的教材內容不同，權威性資料只在家庭成員探究過程中需要的時候才發揮作用。兒童科學學習的結果也不再用機械的分數來衡量，而是將評價的目光投向整個學習過程。

綜上所述，家庭非正式環境下的科學教育不能直接移植學校教學模式，需要用更加自然的、即興生成的方法去應對，知識建構理論成為一個可能的選擇。

（二）知識建構理論用于指導兒童在家庭非正式環境下科學學習的意義與價值

毋庸置疑，在知識建構理論引入家庭教育之前，很多家長也在對孩子進行著多種多樣的科學教育，甚至有研究認為在孩子兩歲前，個體就已經獲得了大量涉及周圍世界的物理知識。[21]顯然，兒童在家庭非正式環境下的科學學習是一個復雜問題，不能用業已存在的家庭自發的科學教育現象或者是兒童的自然成長來解釋，更不能簡單套用學校正式的科學教育中的理論與模式。知識建構理論與家庭科學教育的深度融合，將在理論和實踐上找到新的突破口。

一方面，運用基于原則的知識建構理論，可以為兒童家庭非正式環境下的科學學習建立可資借鑒的理論框架。知識建構理論將會關注兒童在家庭的科學問題討論中所提出的觀點、問題，而非學校教育中的系統的知識單元或主體;關注兒童在此基礎上的思想的改進，而非尋找學校教材里的結論性答案;[22]關注兒童與家庭成員共同建構的“理論體系”，而非學校里固定程序的解題過程和快速獲取的正確學科答案。[23]另一方面，知識建構理論將為家庭非正式環境下的科學學習提供實踐指導，從而幫助家長為兒童參與科學探究提供一個安全的、非威脅性的、開放的環境，[24]指導家長及時捕捉兒童偶發性的科學問題，將兒童最初的想法視為一種創造性的資源，也讓家長明確自己并非一定要成為學科教師那樣的“專家”才能和孩子一起建構知識。

三、研究方法

（一）研究對象

研究對象是一個愛提科學問題的男孩S和他的家庭，S目前7歲，小學一年級，自3歲起就熱衷于提問多種科學問題，對科學探究興趣濃厚。家庭成員包括祖父（65歲，中學退休物理教師）、祖母（66歲，退休工人）、父親（39歲，內科醫生）、母親（38歲，大學講師）和弟弟（2歲）。為了保護他的好奇心、想象力和探索精神，家庭成員經常和S進行討論，對他的提問給予支持與鼓勵。隨著知識建構活動的深入，逐漸有其他兒童及家庭參與進來，所有參與者都認可和支持知識建構活動。

（二）研究過程

本研究采用人種志的研究方法跟蹤個案，采用基于設計的研究進行教學迭代。研究者是孩子的母親，高校教育技術工作者，有多年豐富的知識建構理論教學經驗，她在長期與研究對象的共同生活和交互的自然情境中有意識地進行知識建構活動。

3年半時間內，S以家庭為主要場所產生過數十個科學案例探究，研究選取3個比較完整、具有代表性的個案。在研究實施中，首先需要做的就是捕捉S提出的問題或觀點，通過對話深入了解產生該問題的真實情境，這就更清晰地明確了他的最近發展區。最近發展區理論解決了個體的認知起點問題，[25]家庭非正式環境中兒童偶發性問題起源于兒童對生活中某一具體場景的觀察或即興的探索欲望，飽含著他們認識世界的熱情和興趣，是他們最關注的并且急于知道答案的現實問題。以此初始問題為起點，發動家庭成員一起提煉出可以進行深入研究的科學問題，設計符合孩子興趣和認知特點的科學探究活動，這個過程充分體現了知識建構理論中“社區知識與協同認知責任”（原則6），“‘民主化的知識”（原則7）等原則。隨著一個焦點問題的逐步深入理解，孩子對問題有了新的認識，生成新的觀點，因此也就有了新的最近發展區，如此循環往復，推動觀點的提升。當兒童在現有認知水平下對問題不能再繼續深入理解，并表現出熱情降低、興趣減弱、不能接受概念、持續無新問題提出的時候暫時凍結該問題。凍結不是終點，此時涉及的科學內容和目標很可能已經超越了兒童的最近發展區，如果無視兒童的這些表現，強行進行講解或者開展活動，就會變成傳統學校授受主義課堂中的灌輸行為，消磨孩子的學習興趣。

與學校教育以穩定的環境、明確的任務和分工、官僚管理和權力中心的關系為基礎的機械結構不同，[26]家庭知識建構中的活動多是即興的、機會主義的，因此每一輪的時間長短、間隔日期都很靈活，不適合以周或學期來計算。這3個個案都是持續迭代的，大都是經歷了4輪以上的知識建構活動。在3個個案的知識建構活動中，研究者共收集到16篇日志記錄，S的17個人工制品，220分鐘的錄音錄像以及8個實驗過程記錄等原始材料，并將其整理成約8.5萬字的文稿。

（三）研究工具

1. 基于兒童觀點改進的直觀層面。

知識建構理論以卡爾·波普爾（Karl Raimund Popper）的客觀知識理論作為哲學基礎。波普爾于1979年提出知識進化序列圖式P1？圯TT？圯EE？圯P2，[27]從進化論的觀點出發，通過對問題的猜測與反駁來證偽、修訂客觀知識，不斷解決問題從而產生新問題。其中，P1代表初始問題，即知識進化的起點，波普爾認為科學知識的增長不是始于觀察，而是始于問題;TT（Tentative Theory）是為解決問題而提出的試探性理論;EE（Error Elimination）是排除錯誤的過程，所有的科學知識都是需要被證偽和修訂的;其結果往往會突現新問題P2。P2與P1之間往往存在一定的深度差，能夠適當地表征出理論的成長和科學的進步，至此完成一個“波普爾循環”。[28]P2成為下一輪循環的起點，周而復始地完成知識的進化過程。已有研究者應用波普爾圖式來記錄和分析知識增長，[29]兒童在家庭非正式環境下提出的偶發性科學問題具有很強的復雜性、綜合性，[30]有很大的知識增長與改進空間，因此本研究采用波普爾知識進化圖式，將兒童自發提出的問題作為初始問題（P1），通過對話、實驗、辯論、查找權威資料等活動（TT），進行觀察、協商、反思等排除錯誤觀點（EE），又生成了新的探究問題（P2）。

2. 基于“人—活動—知識”三維模型的深層建構層面。

人的分析中，互動頻次主要依據原始資料中對話的話輪，并形成矩陣來計算。說話人在某一時間內連續說出的話語被稱作一個話輪。話輪有兩個衡量標準：（1）說話人在一個語法語義序列的末尾是否連續，如果有沉默，就不止是一個話輪;（2）是否發生了說話人和聽話人的角色轉換，如果有就標志著一個話輪的結束和另一個話輪的開始。[31]通過對話輪的編碼在不同角色之間的切換形成矩陣，來表示角色之間的交互頻次。剔除無實質意義的會話，如在家庭這一自由的環境中的玩笑話語等。

活動分析中，活動類型采用學習金字塔（Learning Pyramid）模型，該模型繪制了學習者在兩周以后的平均學習保持率，其中平均留存率在30%以下的學習活動方式屬于被動學習，平均留存率在50%以上的學習方式屬于主動學習，[32]如圖1。

示例：（1）聽講：“浮力”“食物鏈“概念的引入;（2）閱讀：“牙齒分類”權威資料的閱讀;（3）視聽：觀看恐龍紀錄片;（4）演示：顯微鏡觀察細菌操作演示;（5）討論：不同材質物體浮沉情況;（6）實踐：利用空礦泉水瓶動手制作潛水艇模型;（7）教授給他人：S依據自己的理解給祖母繪制并講述食物鏈、給同伴復述曹沖稱象的故事。

知識分析中，以觀點的意義單位為最小分析單元，可能是短語、一句話或一段話。[33]經過剔除無實際意義觀點、合并相似觀點，提煉出S的92個有效的科學問題和126個觀點。在解決一個主要問題時可能出現多個觀點，比如在“草食性恐龍和肉食性恐龍哪種多”這一問題中產生了有關食物鏈、胎生動物、哺乳動物等數十個觀點。對兒童觀點的理解深度采用張建偉等人[34]設計的觀點深度量表來進行內容分析，該量表是在哈卡萊寧（Hakkarainen）的認知復雜性[35]和加利（Galili）[36]的科學性量表的基礎上發展起來的。其中認知復雜性代表兒童處理現實問題的認知努力程度，科學性代表兒童觀點從直覺到科學框架的轉變，觀點理解的深度是二者相乘的結果，如某觀點認知復雜性得分為2，科學性得分為3，那么理解深度得分為6。編碼方案見表1。

為保證編碼信度，由兩名研究者對觀點分別編碼，對有爭議的編碼進行討論，Kappa系數達到0.865。

四、研究結果與分析

研究在持續追問“知識建構理論是否適合用在家庭非正式學習環境中”這一問題的過程中，圍繞兒童觀點改進的直觀層面和“人—活動—知識”的三維深度建構層面展開結果分析。

（一）基于兒童觀點改進的直觀層面

個案1“西瓜與浮力”是S在清洗西瓜上的泥巴時提出;個案2“恐龍與魚刺”是S在對恐龍長期研究的基礎上，在弟弟吃魚被魚刺卡到喉嚨時提出;個案3“光線與黑暗”是S在多次觀察睡前關燈的情境下提出。限于篇幅，本文以個案1為例說明S和全家人共同的知識建構活動過程。S在某天清洗西瓜時提出初始問題（P1），并與母親進行了簡單的討論，認為最直觀的方式就是利用實驗方式看到結果，于是設計并實施了多種水果在浴缸中浮沉的實驗（TT1），排除了S認為的“重的物體下沉”“大的物體下沉”等錯誤認知（EE1）。由于此輪實驗材料都是實心的，且都是水果，因此產生了空心物體以及其他材質物體（非水果）的浮沉問題（P2），至此完成第一個波普爾循環。第二個循環中父親也參與了討論和方案設計，排除了“空心物體會浮”等錯誤觀點，并在討論中共同認識到這些都是單一的物品，產生了“兩種材質以上的混合物體的浮沉”這一新問題。在第三個循環中，不同材質以及每種材質多少影響浮沉的實驗結果激發了S提出潛水艇潛水的新問題，除父母和S外，祖父也用“曹沖稱象”“阿基米德”等故事啟發S對問題的理解。在第四個循環中，才自然而然地引出了浮力的概念（而非在初始問題提出時就講解概念），正如知識建構理論所倡導的，概念是生成的，不是由講解傳授的。完成了“觀點的概括與升華”（原則4）之后，全家人以及兩個同伴參與了潛水艇模型的制作。至此，S對浮力已經有了深入的認識，所提出的問題P1→P2→P3→P4→P5逐步深入，達到了對科學概念和應用的漸進式理解。表2中每一個波普爾循環不僅代表實驗的結果，更能直觀地看到整個過程。

（二）基于“人—活動—知識”三維模型的深層建構層面

1. 人的方面。

兒童需要作為研究者、積極的社會參與者和科學教育中的主體人，[37]與家庭成員、媒體資源和獨特的教育經歷之間進行非正式交互。[38]本研究將3個個案中人的會話通過話輪進行交互頻次的編碼統計，得出交互頻次矩陣表，如表3。交互人員包括家庭成員、同伴和其他人，由于家庭中弟弟年齡太小，與S的交互多數是與內容無關的，故不計算在內，在同伴和其他人中選取兩個交互較多的，僅有極少量交互的未做統計。

由表3可以看出，S與家庭成員都有交互且頻次較高，與父母尤其是母親的交互最為頻繁，與祖父母的交互較少，在知識建構實施的早期主要通過母子會話進行初步探索，隨著知識建構理論的逐步深入，其他家庭成員的交互也增多，但與祖父母的交互仍然較少。結合日常觀察分析可知，祖父母接受知識建構理念較慢，特別是祖父退休前一直使用授受主義的方式教授初中物理，最初認為S所提出的“不是個問題”，或者試圖直接告知他答案，認為討論、共同實驗等活動“沒有必要”。但隨著知識建構理論長期、深度地介入，他們的觀念逐步得到改善，他們越來越多地參與到知識建構活動中來，最終激發了全體家庭成員的共同參與。

S與同伴的交互主要發生在個案1的循環4和個案2的后三個循環中，其頻次已經高于與祖父母的交互，通過觀察也發現，混齡兒童之間的激發作用特別明顯，甚至還帶動了他們的家庭成員的參與。其他人包括母親同事、學生、朋友等，如母親發表在網絡上的日志吸引了他們在部分循環中參與討論，給出建議，例如在個案3中，S的母親采納了他們提出的關于人眼感覺黑暗程度的多種建議與方案，并設計了較為復雜的量化分析實驗，因此其他人與母親的交互頻次較高，而與S等交互較少。

知識建構理論強調社區的作用，人的互動是社區形成的前提，為進一步展示家庭科學教育中的知識建構社區的形成，依據交互矩陣的情況，繪制知識建構社區的可視化圖形，可以明顯看到家庭中以兒童為核心的多個交叉的動態社區呈現出來。如圖2所示，圓圈代表參與者，線代表交互關系，圓圈越大代表參與度越高，連線越粗代表交互越頻繁，虛線代表可能的或間接的交互，不同的灰色區域代表社區。

2. 活動方面。

兒童在家庭中自發提出的科學問題從最初就表現出極大的主動性，又由于兒童認知水平的局限性，需要設計戴爾“經驗之塔”①中底層的“具體的經驗”來支持知識建構活動，因此對活動的主動和具體程度的分析非常重要。依據學習金字塔模型中對活動方式的等級劃分，對3個個案中的活動按照活動持續時長進行統計，結果如表4。

由表4可以看出，總體上主動學習活動所占比例非常高，其中“討論”和“實踐”部分所占比例最高，這主要是因為家庭中兒童問題的提出通常是由一段會話開始，而直觀的實驗和動手操作是最常采用的形式，這一過程中又充滿討論。“教授給他人”是家庭成員在民主自由的氛圍中鼓勵兒童作為一個“小老師”將自己的觀點勇敢表達給社區的其他成員，或在同伴交互中進行復述講解，這部分所占比例雖然不高，但對兒童學習熱情的保持和興趣的激發作用都非常大。

被動學習所占比例遠低于主動學習，“聽講”只在時機成熟引出某些科學概念時使用;“閱讀”所占比例少，和低齡兒童識字量小導致的閱讀能力低有關，這同時也是“視聽”所占比例稍高的原因;“演示”所占的比例最低，主要是因為兒童一般都參與到活動中進行實踐，單向的演示極少。由此可以得出，家庭非正式環境中的知識建構活動的主動程度很高，成員的平均記憶留存率也較高。由以上活動分類比例可知，家庭非正式環境下的知識建構活動多數集中在“經驗之塔”具體程度較高的“做”和“觀察”的經驗，這符合低齡兒童的學習特點，屬于高參與度的“做中學”。

3. 知識方面。

知識的變化主要體現在提出問題的數量和對觀點的理解深度兩個方面，S在3個個案中提出的所有問題的統計分析結果如圖3所示，可以看出，隨著知識建構活動的推進，兒童提出問題的數量總體呈現上升的趨勢。一般在波普爾循環1僅有少量原始問題提出，循環2、3會激發出更多相關的問題，循環4提出的問題也相對較多，但是由于兒童認知水平的局限，科學問題的發展會超出兒童的理解能力，對問題探究的熱情和興趣會降低，甚至進展會暫時停滯。個案1主要發生在家庭內部，知識建構活動形式比較單一，問題的數量相對較少，個案2、3的問題數量在知識建構活動中都出現了激增，可能是因為在這兩輪的活動形式豐富，有實地參觀、動手操作、辯論賽、故事會等形式;另外參與人員更加多元，如有混齡兒童及其家庭等，激發了兒童的提問。

知識建構社區中的知識不是靜態不變的，而是通過社區成員間的合作而動態持續地改進的。[39]本研究中S的觀點理解深度編碼統計結果如圖4所示，隨著知識建構活動的深入，科學問題的理解深度呈現整體上升趨勢，循環2、3的深度提升比較明顯，而循環4的深度增長不明顯。這可能是由于對某個問題的探究發展到一定的階段會出現某種程度的暫緩，這和問題提出數量趨勢一致，也印證了上文中兒童年齡、興趣、認識上的局限。暫停了對此問題的進一步探究，并不代表探究的終結，隨著兒童認知的發展和知識的積累，兒童會再次開啟對這一問題更高層級的學習。

五、討論與建議

（一）形成了輻射狀動態社區，實現了知識建構參與者從個人到社區的轉變

通過知識建構活動的深入，家庭科學教育逐步形成了動態的社區，呈現出以S為核心的家庭內、同伴和其他成員的共同參與的交叉輻射狀特征。隨著有意識的知識建構活動的設計與實施，帶動了全體家庭成員共同參與，且家庭成員之間的交互較為密集。知識建構活動激發了混齡兒童參與，S的多位同學和玩伴參與到討論和后續的研究中，并帶動他們的部分家庭成員參與設計下一輪的活動，形成了多樣化的生成性角色。[40]知識建構活動吸引了網絡空間其他人的參與，母親在網絡上發出的日志得到了其他人的回應后，還采納了他們對實驗方案的建議。知識建構理論是從社會學“群”的角度理解人類的學習，體現了團體認知，[41]使知識建構過程實現了真正的民主化。社區成員交互方式由“單個孤立”走向“相互作用”，表征方向由“個人輸入式”走向“集體輸出式”，[42]成員承擔了共同推進社區知識生長的任務，實現了知識建構從個人到社區的轉變。動態社區是支持家庭非正式環境下兒童科學學習的重要因素，因此家庭成員不僅要在家庭內部有意識地創建社區，還可以通過不同家庭間、混齡兒童間的交互逐漸形成學習社區，從而支持兒童的協作知識建構。

（二）直接的“做”的活動促進了兒童的主動學習，實現了知識建構活動從共享到升華的轉變

作為中介的知識建構活動連接著主體（人）和客體（知識），家庭環境中兒童偶發性科學問題具有即興、復雜、綜合以及活動組織的非結構化和機會主義特征，故很少有預設性的講授和無目的的閱讀等被動學習方式，因此適合采用游戲、實驗、辯論賽、參觀、故事會等豐富多彩、趣味性強的活動形式，這些屬于戴爾經驗之塔的“具體的經驗”，符合兒童的認知特征，極大地激發了兒童探索的熱情和興趣，促進了兒童的主動學習。家庭中兒童偶發性問題的不可預測性使得兒童能夠以更科學的活動方法重組他們的想法，使用多樣化的科學研究策略和方法，[43]這是知識建構理論中最重要的，而科學知識的習得成為不斷探索過程中的副產品。這些直接的“做”的活動形式是知識建構理論活動中“建構性地使用權威資料”（原則11）進行表達、反問、追問等“知識建構對話”（原則10），有助于幫助社區成員發現共同感興趣的問題，并通過對話協作達到個人無法企及的認知高度，[44]實現了知識建構活動從共享到升華的轉變。

（三）兒童的問題數量和觀點深度都有了明顯提高，實現了知識建構中的知識從告知到創造的轉變

隨著知識建構過程迭代循環地進行，觀點得到了持續的改進，通過社區成員的相互激發，使得兒童提出的問題數量越來越多;通過對初始觀點的概括與升華，兒童也將瑣碎、原始的觀點升華（原則4）為系統的理論認識，如引出了“浮力”“食物鏈”“明適應”等更高層次的概念，并繪制了“潛水艇”“海洋食物鏈”等人工制品，對觀點的理解深度得到了創造性的改變。知識建構社區知識并非像大多數學習理論認為的那樣存在于人的大腦中，而應該被看作獨立于有形的物體和人的思維過程的社區公共財產。[45]在這個循環過程中，不僅兒童的科學興趣與科學思維得到了發展，社區其他成員的知識也得到了提升，體現了對等的知識發展（原則8），能夠實現個體與群體學習的共贏，從而達到了知識從告知到創造的轉變。家庭中知識建構活動的開始依賴于家長對兒童所提出的貌似“幼稚”“錯誤”的問題的靈敏捕捉，家長通過和孩子一起將其轉換為可以探究的科學問題，從而將問題一步步推向深入、科學的方向。

本研究圍繞“知識建構理論能否用在家庭非正式環境中”這一問題，首先通過理論分析論證了家庭科學學習與知識建構理論的邏輯關系，然后通過基于設計的研究進行實踐驗證，對長期跟蹤的個案進行深入剖析，探究知識建構理論應用于家庭兒童偶發性科學學習的過程與原理。從“人—活動—知識”三個維度驗證了知識建構理論的活動成效，12條原則很好地映射到了這一過程中，可以得出，知識建構理論與實踐理念能夠很好地支持家庭非正式環境下的兒童偶發性科學學習。在家庭環境下的知識建構中，雖然我們強調了科學問題是由兒童自發提出的，但并不意味著問題提出后可以放任自流，家長的引導、支持與共同參與是兒童知識建構成功的關鍵。顯然，在S的科學學習案例中，母親作為“主操作人”起到了關鍵的引領作用，帶動著知識建構活動的產生并不斷走向深入。在兒童學齡前階段，主操作人可以由父親、母親或其他家庭成員擔任，對知識建構活動進行精心設計，提供全方位的支持，隨著兒童年齡的增長，他們逐漸有能力形成超越家庭的社區，如同伴互助、通過互聯網尋求專家幫助等，他們也可以自己成為主操作人，這也將會是本研究持續關注的問題。

將知識建構理論運用到非正式環境下的兒童偶發性科學教育是一個大膽的嘗試，研究中出現了很多的困難和問題，如非正式環境下的科學問題探究時間跨度長，案例資料的收集與整理難度大;學齡前兒童識字量有限，對于權威資料的閱讀、觀點的表達需要其他成員的幫助和解讀，可行的建議是借助搜索引擎語音、圖畫、概念圖、科普動畫片等形式;提高社區成員參與度也是研究中的難點，如家庭中祖父母輩等年齡較大的一類人群的參與，可以在日常討論和相處的過程中有意識地創建民主平等的氛圍。值得一提的是，從兒童的原始問題中捕捉適合探究的科學問題尤其重要，家庭成員要對兒童類似“搗亂”的行為，如反復開關燈、試圖玩火玩水等，有足夠的包容心，通過營造自由、安全、民主的環境，不斷鼓勵他們提出冒險性的想法，因為這可能是他們探索和認識世界的開始。

注釋：

①“經驗之塔”（Cone of Experience）理論是由美國視聽教育家戴爾（Edgar Dale，1900—1985）于1946年在其著作《視聽教學法》中提出的關于學習經驗的理論模型。從塔底到塔頂分為做的經驗、觀察的經驗和抽象的經驗三大類，最底層的經驗最具體，越往上則越抽象，兒童的學習應該從具體經驗入手，但不能止于此，要逐步上升到抽象經驗。文中的學習金字塔側重于不同學習方式下學習內容的平均留存率，與“經驗之塔”不同。

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Abstract： The informal learning environment in families is the main place for young children to perceive the world at an early stage， which accords with the characteristics of childrens science learning： occasional， complex， and opportunistic. As a frontier theory of the international science learning， Knowledge Building Theory has been applied well in the formal learning environment like schools. More attention should be paid to problems like whether it can be applied to the family environment， how to apply it， and whether it can promote childrens science education. This study explored the value and possibility of Knowledge Building Theory in family science learning from a theoretical point of view. Through the ethnography method， this study traced three science learning cases of a seven-year-old boy and his family in the past three and a half years. Design-based Research was adopted in Knowledge Building activities. The results show that Knowledge Building activities can significantly promote childrens scientific “idea”. From the perspective of “Participant-Activity-Knowledge”， family members can form a dynamic Knowledge Building community. The designed activities can greatly promote childrens active learning， and increase the number of their problems as well as the depth of their ideas. From theoretical argumentation to practical verification， this research indicates that the theory of ?Knowledge Building can well support the exploratory learning of childrens emerging scientific problems in the family.

Key words： informal environment， Knowledge Building Theory， science education for children