技術促進學習的范式與實踐

張慧倫 尹相杰 董玉琦

摘要： 在常態教學中，一些教師對技術促進學習的有效性與便捷性心存質疑，致使基礎教育信息化中技術的應用尚不充分，其高質量發展也受到一定程度的阻礙。為破解難題，改變現狀，應該研究先行。本文以技術支持下的小學數學個性化學習實證案例，闡述了學習技術（CTCL）研究范式在理論上的突破及其作用，證實技術的科學應用可以大規模進入常態課堂，幫助學生提高學業成績。

關鍵詞：技術促進學習;學習技術 （CTCL）;小學數學;認知起點

一、深入研究技術促進學習勢在必行

技術促進學習（Technology Enhanced? Learning）是數字化教學的核心問題，被教育研究者和教師廣泛關注，但國內外諸多研究成果表明，“技術促進學習的效果并不理想”^[1]。甚至有學者認為教育技術學研究烏云密布。筆者也認為，驅散烏云有賴于基礎教育信息化的高質量發展，當下尤為缺乏的是頂層設計與基礎研究的推進，特別是有效的基礎研究^[2]。經濟合作與發展組織（OECD）的調查數據也支持上述論斷。2015年“教師教學國際調查（TALIS 2013+）”統計顯示，僅有15.2%的上海市教師經常指導學生使用信息與通信技術（ICT）完成項目或作業，尚不到國際均值（38.0%）的一半^[3];2018年TALIS報告，上海市僅有24.3%的教師“經常”或“總是”讓學生使用信息技術來完成項目或者作業，仍未達到國際均值（52.7%）的一半，在參與調查的46個國家中排名倒數第二。排名前三位的是丹麥、新西蘭和澳大利亞，其教師經常指導學生使用信息技術完成項目或作業的比例分別高達90%、80%和78%^[4]。OECD的TALIS調查數據揭示出我國基礎教育信息化建設中存在“技術應用不充分”的現實問題，信息技術在常態課中使用率低反映出一些教師對技術支持課堂教學持消極態度，且對技術應用的有效性存疑。分析教育信息化推進過程和實際情況，或許能發現其癥結所在：技術應用多見于展示課而非常態課，展示課往往是傾注大量人力、物力打造的^[5]。通常只在展示課上看到大量的技術應用，這可能給教師造成“使用技術多是做樣子，常態化使用會給教學帶來不便”的印象。倘若技術深陷“唯展示課”的泥潭，無法常態化地在課堂上應用，技術促進學科教學便是空中樓閣。如何破解這一困局？筆者認為，應深化技術促進學習等基礎研究，在理論上實現突破，使技術在課堂上大規模常態化應用，從而有效改進教學。采取學習技術（CTCL）范式是一種積極的選擇^[6]。CTCL研究團隊在理論與實踐上耕耘十年有余，應用學習技術范式，有效提升了學生的學業成績，增幅達10%～30%。

二、學習技術范式理論

開展技術與教育融合的研究，要高度關注學生的發展，這需要研究者與教師躬行。不遵循學生發展規律的技術應用是盲目的，也是缺乏根基的。國內外已有研究者將視線聚焦于“學習者的發展”。美國加州大學伯克利分校的馬西婭·林（Marcia Linn）團隊、中國的北京師范大學未來教育高精尖創新中心等從不同的研究視角出發，探討在多樣化學習場景中用技術改善學習效果的機理與路徑，董玉琦教授領銜的CTCL研究團隊亦是如此^[7]。學習技術的理論是從學科學習心理學基礎上發展而來的。按照學科學習心理學，研究者常利用迷失概念（Misconceptions）描述個體在課堂教學前對即將學習內容的不科學認知。迷失概念會對學生的發展產生蝴蝶效應。筆者堅持學科學習心理學的價值觀，秉承關注“學習者的發展”的理念，在2010年提出學習技術（CTCL）范式。這是一種研究者在文化（Culture）視域下，將技術（Technology）、學習內容（Content）和學習者（Learner）相統合的教育技術研究范式。此范式強調教育技術學研究回歸教育本身，遵循學生發展規律，揭示技術促進學習的機理，有效指導教學實踐，并在實踐中促進理論的迭代與發展^[8]。

除此之外，學習技術范式強調在關注學生本體（L）的基礎上理解過程，即深入探究學習者與學習內容的關系（C-L）。同時善用技術，將技術的作用點落在學習者與學習內容的關系上（T[C-L]），以期形成新的學習文化（C[T[C-L]]）。以上強調的學習者與學習內容的關系即開展學習技術研究范式研究的抓手。在認知領域的研究中，筆者從“前概念”出發，拓寬其內涵而轉至“認知起點”，在學科學習心理學基礎上進行繼承與創新。所謂認知起點，即“在學習過程中，當新的學習行為即將展開時，學習者個體對具體學習內容的認知狀態，是學習者與學習內容的關系表征”^[9]。

結合小學數學學科教學實際，筆者立足教育根本，開展基于學習技術范式的技術促進學習的研究，在開展學習活動時關注學習者的發展需求變化。要想有效指導教學，根據有指導意義的理論進行研究設計是必不可少的。筆者基于學習技術范式開展了研究設計工作。做好設計，聯通理論與實踐，應堅持“漸進”“臨床”“歸納”三大理念。所謂“漸進”，即研究者需立足當前教育實際去逐步改善，循序漸進，例如班級授課制、學科教學是不可立馬叫停、推倒重來的。所謂“臨床”是立足教學中的真實問題，研究者應深入一線開展創新性研究工作，與教師開展緊密的合作，在真實的場景中基于實踐優化實踐。所謂“歸納”，即從教學中的具體問題入手，對技術改善教學的機理和有效路徑開展實證研究，建立教育研究與教學實踐的緊密聯系。

對技術促進學習的探究，筆者基于教育學、心理學和社會學開展多視角的研究，以學習者與學習內容的關系作為技術的作用點，按實證研究—提煉機理—生成模型的過程推進。技術促進學習有三重境界。

一是完成設施資源的建設，如智慧校園、學習空間、數字場館等，現行的基礎教育信息化的建設成就便包含此重境界的多個方面。

二是實現學習方式的改變，如項目式學習（PBL），科學、技術、工程和數學（STEM）等，傳統的課堂講授范式不再壟斷現今的課堂，不再占據高比例的地位。

三是促進了學生學業成就的提升，此處所提及的學業成就包含多個維度，不僅包括學習成績，而且包括核心素養、綜合素質（4C）等。

這三重境界與筆者的研究、設計完全相符，每種境界都是可以達到的，都有實例驗證。

三、學習技術范式實證探索——以小學數學“相交與垂直”為例

學科學習心理學的代表人物細谷純教授提出：兒童的學習錯誤是存在“規律”的，只有清除這些錯誤的“規律”，才能學會正確的規律。本研究團隊也有著相同的認識：學生在學習某內容之前，對該內容是有認知的，這種認知是不盡相同的、有待發展的、有內在規律的。作為一名優秀的小學數學教師，需要知道學生的認知起點所在，因為那等同于找尋到了引起風暴的那只蝴蝶。

下面介紹在學習技術范式的理論支撐下，研究者基于學習者認知起點在小學數學課堂上開展的實證研究。此案例以小學四年級學生作為研究對象，選取小學數學“相交與垂直”的內容進行實證研究。研究者首先對學生進行了“前概念”的測查（此處將“前概念”視作學生的“認知起點”），以此了解其認知狀況及對應的形成原因。隨后對學生的前概念進行分類，依據此分類便可實現個性化的分組并進行個性化的學習設計。

“相交與垂直”課例研究中，個性化學習的設計體現在如下兩個環節。

一是個性化學習視頻的設計與開發。以微視頻作為學習資源早不是新做法了，但微視頻技術的“成熟性”恰恰是研究者所青睞的。技術進入課堂有效支持常態化教學，乃至有效促進基礎教育信息化的高質量發展不能完全依賴最新技術。一味地將新技術用于成熟的教育之上是存在隱患的。研究者倡議的是將成熟的技術用于創新的教育，這或許是一條更好的路徑。應用成熟的技術有低成本和高便捷性的優勢。團隊基于基礎研究中理論與實踐的支持，將技術作用于常態課教學是更優的選擇，畢竟技術的應用是存在對應成本的。此研究中，個性化學習視頻可視作“成熟的技術”。在個性化學習中嵌入微視頻，不會對教師產生額外負擔。在學習技術研究范式的加持下，研究者針對學習者與學習內容的關系進行視頻資源設計，給實驗教學帶來了可喜的結果。

二是個性化學習過程的設計。團隊設計了學習任務并將其貫穿學生個性化學習過程。在微視頻資源呈現的前、中、后三個時段，根據實驗組學生的前概念類型設計的學習任務單為學生提供了相應支持。學習個性化視頻之前，學生在任務單引導下寫出各自的前概念（認知起點），為其在個性化學習過程中產生認知沖突埋下引線。CTCL范式下設計的微視頻有很好的適切性。在學習個性化視頻的過程中，不同學習者的前概念將與對應的科學概念產生直接沖突，此時學習任務單將引導學生利用微視頻中的知識來解決問題，促進學習者認知能力發展。在個性化視頻學習結束后，學習任務單還將引導學生反思。學生通過反思自身認知發展的過程來對已然發展的認知進行鞏固。伴隨學習任務單的引導，學生逐步完成各項任務即完成了此次個性化學習^[10]。

在此實驗研究中，實驗組與對照組的教學環節是不同的（見表1）。

以上三個教學環節中，研究者以前概念作為“藥引子”讓實驗組學生進行個性化學習。對照組學生的學習以教師講授為主，沒有依據前概念進行個性化學習。學習結束后，兩組學生前、后測的成績以及后測成績的T檢驗分析見表 2和表3。

由表2可知，實驗組和對照組前測均值幾乎相同（僅相差0.5分），兩組的前測成績不存在顯著差異。但兩組被試的后測均值存在明顯差異，實驗組使用個性化資源進行個性化學習，后測平均成績為72.75分;而沒有進行個性化學習的對照組后測平均成績則為60.75分;實驗組比對照組高出12%（即百分制下高出12分）。實驗組與對照組后測成績的Sig（雙側）=0.023<0.05（見表3），說明兩組后測成績存在顯著差異。

基于此，研究者可以判斷，在小學數學課堂教學中，基于學習技術研究范式并借助技術進行個性化學習能夠有效促進學生的認知發展，進而提高學生的學業成績。

四、總結

筆者從理論和實踐兩個方面介紹了CTCL研究團隊為基礎教育信息化的高質量發展所做的努力，驗證了在小學數學常態化課堂教學中科學地進行技術干預，可以有效促進學習者的認知發展。

筆者開展學習技術研究，以前概念作為先導，以把握認知起點作為研究抓手，發現了認知起點的存在性、離散性和群簇性，證明認知起點是可以被測查到的、是可以被區別的、是可以被分組的，個性化學習是有可操作性的。個性化學習將成為必然。個性化學習設計是研究的核心所在。實現有效性的技術支持、資源開發、學習策略是研究重點。教師應用學習技術范式教學能更好地關注學生、關注個性化、關注效果。在基礎教育信息化的高原期，在基礎研究相對缺乏的今天，科學應用學習技術范式能夠驅散技術促進學習（TEL）上空的烏云。技術促進學習在小學數學學科的成功實踐驗證了技術和范式有效性，同時在提高信息化高質量發展方面提供了先例和經驗。此案例為技術有底氣地大規模應用于常態課并有效改善教學給出了小范圍的驗證支持，為教育技術研究迎來了一縷陽光^[11]。

參考文獻

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[2] 董玉琦，畢景剛，錢松嶺，等.基礎教育信息化發展的問題審視與戰略調整[J].開放教育研究，2021（4）：50-58.

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[10]董玉琦，林琳，林卓南，等.學習技術（CTCL）范式下技術促進學習研究進展（2）：技術支持的基于認知發展的個性化學習[J].中國電化教育，2021（10）：17-23.

[11]董玉琦，王靖，伊亮亮，等.CTCL：教育技術學研究的新范式（3）——基礎、命題與應用[J].遠程教育雜志，2014（3）：23-32.

（作者張慧倫系上海師范大學博士研究生;尹相杰系上海學而思教育培訓有限公司數學教師;董玉琦系上海師范大學教授，全國教育科學規劃領導小組學科規劃組專家，教育部基礎教育課程教材專家委員會信息技術學科組委員）

責任編輯：祝元志