學習技術(CTCL)范式下的技術促進學習研究進展(1)：基本認識、研究設計與初步成果

董玉琦 高子男 于文浩 包正委 楊寧 徐紅 李娜 趙哲

編者按：董玉琦教授研究團隊于2010年提出“學習技術（CTCL）研究范式”，十年來，團隊成員從認知、情緒、批判性思維等視角展開的系列研究已取得了一些階段性的成果，其中具有突破性進展的是近三年的“技術支持的基于認知發展的個性化學習”研究。本次形成的有關“學習技術（CTCL）視域下技術促進學習研究進展”的系列論文共3篇，擬分3期刊發，以饗讀者。本期發表的論文作為首篇，主要從特征、樣態和境界三個視角解讀對“技術促進學習”的基本認識，并梳理學習技術（CTCL）范式下關于技術促進學習的研究設計和初步成果；后兩篇分別探討“技術支持的基于認知發展的個性化學習”研究的理論及其在小學數學“中位數與眾數”單元教學中的實證研究。

從教育信息化實踐的實際狀況考量我國的教育技術學研究，技術進入課堂并且有效改善教學的基礎研究實屬不多，而建立在本土化理論基礎上的、能夠有效解決實際教育問題的研究更是少之又少。期待學習技術（CTCL）作為其中的一種嘗試，引發更有效的、更有品位的教育技術學研究層出不窮。

摘要：技術促進學習作為教育技術學研究的核心問題，一直以來受到學界的廣泛關注，但進展不盡人意。同時，在教育信息化實踐過程中，技術沒有常態化的進入課堂，所以技術支持的學科教學改善也就無從談起。如何破解這一必須突破的困境？采取學習技術（CTCL）范式或將是一種積極的選擇。該文首先通過闡釋該范式下技術促進學習的特征、樣態和境界，以介紹對技術促進學習的基本認識；其次，從研究理念、研究思路和研究框架三個方面解析技術促進學習的研究設計；最后，概要性回顧了學習技術（CTCL）范式下研究者分別從認知、情緒和批判性思維三個視角出發開展的技術促進學習的實踐及其研究成果。

關鍵詞：學習技術（CTCL）；技術促進學習；認知發展；學業情緒；學業成就

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A

一、引言

技術促進學習（Technology Enhanced Learning）作為教育技術學研究的核心問題，一直以來受到學界的廣泛關注，但是進展不盡人意。同時，在教育信息化實踐過程中，技術應用多見于展示課而非日常教學的常態課；而一堂展示課背后往往也是大量的時間成本、人力物力的投入，這導致教師對技術應用的有效性產生了質疑。沒有了常態化的實踐探索，技術支持的學科教學改善也就無從談起。事實上，導致這一困境存在的根本原因是基礎研究的不清晰。教學為什么要改變？改變背后意味著什么？它能夠為學習者的成長帶來些什么？這些理應先于技術應用的問題，在很長一段時期內并沒有得到學界應有的重視。因此，我們需要加強基礎研究，對技術進入課堂改變教學方式以改進教學效果的研究形成理論上的突破。

隨著研究的推進，研究者意識到技術與教育相融合的根本目的是促進學生的發展，不關注學生發展規律的技術應用是盲目而缺乏根基的。國外的教育技術學研究者較早將視線聚焦于“學習者發展”，從不同的研究視角出發探討技術在多樣化學習場景中改善學習效果的機理與路徑。例如，美國加州大學伯克利分校的馬西婭·林（Marcia C Linn）團隊多年來聚焦于“技術促進科學學習”的研究，展示如何在課堂講授、實驗、可視化教學、合作學習等不同的教學場合中運用知識整合模式[1]；美國博伊西州立大學的謝爾頓等利用Augmented Reality（AR）開展面向本科生的地理教學，研究結果顯示該方式提高了學生的理解能力和學習成績[2]；澳大利亞格里菲斯大學借助Echo360（ALP）等投票工具，基于學生的即時需求為其提供深度學習的機會，培養學生學會分析問題的能力[3]。在國內，北京師范大學未來教育高精尖創新中心開展了基于“技術促進高效語文深度讀寫課堂”項目，結合語文學科特點，探索技術促進語文深度學習的教學方法與形式。

以上實踐在一定程度上關注到了技術應用的有效性，這里的“技術”即包括媒體技術等在內的物化技術，也包括方法等在內的智化技術。除此之外，采取新的研究范式將是學科發展的必然選擇。本研究團隊由董玉琦教授領銜，在秉承“學習者發展”的基礎之上，于2010年提出“學習技術（CTCL）范式”，即研究者在文化（Culture）視域下統合技術（Technology）、學習內容（Content）和學習者（Learner）的研究范式，強調教育技術學研究需要回歸到教育本身，立足于學生發展規律，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[4-6]。學習技術（CTCL）范式下技術促進學習的研究不僅要證實技術促進學習的有效性，更要找到技術促進學習的機理，關注技術為什么能夠促進學習。隨著十年來研究的推進，本團隊對技術促進學習的理解不斷深入。本文梳理了該范式下技術促進學習的基本認識和研究設計，旨在為回答“技術如何有效促進學習”提供理論依據，并回顧團隊研究中有關明顯改善教學實踐的初步成果。

二、學習技術（CTCL）范式下對“技術促進學習”的基本認識

有效應用技術解決教育問題，必須回歸教育本質，關注學生學習與發展的基本規律，認清技術要素在教育教學系統中所扮演的角色。學習技術（CTCL）范式在學生學習的視角下嘗試從技術優化學習的特征與樣態出發理解技術促進學習；在提升管理效能的角度下探討技術促進學習研究的境界。

（一）技術促進學習的特征：個性化、社會化和生態化

理解學習者的學習是探討技術促進學習的基礎。學習是一種個體行為，并為個體行為帶來了相對持久的改變。學習由個體的學習需求所驅動，受到個體的認知風格和生活經驗等因素的調節與制約。由于學習者需要通過與他人建立聯系形成對自我的身份認同，所以學習也是一個在個體間或個體與人工物間互動中發生持續調節的過程。因此，基于個體的協作學習是學習者社會化發展的必經之路；從生態視野看，個體所處的環境、所要解決的問題都越加復雜，著眼于學習要素間的關系就變得尤為重要。技術作為構成學習系統的要素之一，在學習過程中無時無處不在。在不同視野下，技術促進學習的機制與目標有所不同，這反映了技術促進學習具有以下特征：

第一，個性化。在個體層面，技術能夠為學習者提供開展個性化學習的環境。個性化學習的核心是支持學習者的個人需求[7]，而個人需求源于對學習者與學習內容的關系探索。這時的技術應用指向了教學設計與提供資源，針對個性化需求為學習者提供個性化學習支持。工業社會孕育出的標準化教育范式已然不足以滿足如今的社會發展和人們自我發展的需求，個性化成為教育變革中新的關鍵詞，打造規模化與個性化融合的教育范式是時代賦予教育的重要任務[8]。教育所追求的公平是構建一個讓每一位學習者都在其原有的基礎之上得到充分發展的教育。它的基礎是以學習者為中心、尊重學習者的個體差異。

第二，社會化。在群體層面，技術作用于學習者與同伴、教師等整個學習共同體的互動關系，構建支持溝通協作的學習環境，促進學習者的社會化發展。此時的技術應用能夠強化人際間的交流互動，體現了技術具有促進學生社會化發展的作用。學習者通過學習提升的不僅是知識理解力等能力，更逐漸建立起自身的文化自覺，形成自我身份意識[9]。技術之于學習則是為促進學生的社會化發展創設環境并提供支持，具體可表現為向學習者提供與其他學習要素間多向互動的平臺、工具，或與學習設計相結合創設鼓勵交流協作的學習情景。本研究團隊嘗試探索運用技術創設協作學習任務和環境，在滿足學習者個性化學習需求的前提下實現有效的社會化交互[10]，幫助學生在不同觀點的交流中達成共識，促進知識的意義協商與意義構建，實現個人的社會化發展[11]。

第三，生態化。在生態層面，技術則承擔起保障學習系統的責任，能夠促進學習者的能動性得以發揮，強化系統中各個要素的聯結，并對系統的動態平衡進行靈活調控。隨著研究學習問題視野進一步擴大至學習生態系統視野，技術作為維持并強化學習系統內部聯結的要素，其關鍵性作用逐漸凸顯。學習技術（CTCL）范式引入生態學視角深入審視學習，認為教育技術學研究對學習者的深層次關注應從系統的角度著眼，將學習者置于一個包含多種學習要素的關系網中[12]；既要強調學習者在諸多學習要素中的中心位置，也要關注到各要素和學習者之間的互動關系，追求學習系統中各個要素的動態平衡[13]；要構建“以學生為本，全面、協調、可持續發展”的學習生態觀。

（二）技術促進學習的樣態：數字化學習—混合式學習—融合型學習

技術促進學習的樣態是技術促進學習的外在表現，包含技術參與到學習系統或學習過程中的途徑、方式、狀態等內容。人們對“學習的本質”的理解不斷更新升級，伴隨著對學習理論的不斷完善，并與技術的發展相互滲透，共同催生了技術促進學習的不同樣態，包括數字化學習、混合式學習和融合型學習。

數字化學習（Digital Learning或e-Learning）從表象上看是“技術從模擬走向數字、從非數字化轉向數字化”在學習領域的投射，描述的主要是學習工具的發展趨勢——在數字技術驅動下，學習樣態從以軟件或課件輔助教學為特征的學習轉向以多樣的數字化學習資源互補教學為特征的學習，這時尚未形成互聯狀態的數字化學習。數字化學習觀念中學習內容或承載學習內容的學習資源，才是所謂“數字化”的核心所在。這是由于優質學習資源的稀缺是阻礙學習質量提升的核心要素之一，而學習資源數字化極大地降低了優質資源分享、擴散的門檻和成本。

混合式學習（Blended Learning）從形式上看是在線學習和面對面學習的混合，更深層次是包括建構主義、行為主義和認知心理學等不同教學原則下的教學模式混合，教師主導活動和學生主體參與的混合，課堂教學與在線學習中不同學習環境的混合，不同教學媒體的混合，實體課堂與虛擬教師或虛擬社區的混合等[14]。回歸學生的學習，混合式學習本質上是對學習通道的有效選擇。線上學習具有自主性強、時空彈性大、獲取資源便利等優勢，它為大規模實施個性化學習提供了可能性，它是聯通的數字化學習；線下學習具有情感互動強、思維深度大、學習反饋及時等潛在優勢。混合式學習中線上學習和線下學習共存，兩者在時間維度上具有“串行”關系。混合式學習是要在不同的學習目標、不同的學習任務中，通過選擇線上或線下的通道，充分發揮不同通道的優勢以提升學習質量。

融合型學習（Online-merge-offline Learning）是尚屬處于探索階段的一種學習樣態，但其未來發展趨勢值得期待[15]。一方面，隨著云計算、大數據、人工智能、虛擬仿真等技術在教育中的應用，智能化學習支持系統能夠無感化記錄并分析學習者在閱讀、寫作、操練等學習過程中形成的數據；學習支持系統能夠洞察到學習者遇到的學習困難，并根據數據分析推送學習資源，為其定制個性化學習方案。隨著人工智能技術的發展，學習者在學習過程中的興奮、喜悅、猶豫、懊惱等情緒化表現，在合作、探究中的傾聽、對話、協助等社會化表現，都能被記錄與分析，并作為促進學習的依據。另一方面，隨著技術在教學中的滲透，虛實結合的學習環境成為當前學校教育教學中較為常見的學習場景。學習發生的條件在物理空間上得到了擴展、延伸和開放，同時在時間維度上也得到了升級。在融合學習中，發生在線上的與線下的教學活動在時間維度上是“并行”的，數據采集、分析、學習反饋等技術工作與人的學習活動在時間上均是連續、完整且同步的。線上與線下的融合為技術穩定地運行提供了可能，使其較好地發揮了對學習的優化，包括提高教與學信息處理的效率；實現非入侵式地、即時地、準確地個性化支持；推動技術從“可見”向“隱形”的轉變[16]。融合型學習既是新興技術與學習融合的產物，更是技術發展帶來的文化環境變革的必然趨勢，它具有學習個性化、學生主導性、數據多模態等特征。

（三）技術促進學習的境界：設施資源—學習方式—學業成就

技術促進學習不僅是教育技術學研究的核心問題，也是教育信息化推進的關鍵所在。技術促進學習所追求的目標經歷了由表及里、由淺入深的進階過程，呈現出從基礎的“設施資源建設”到形式上的“學習方式轉變”，再到本質上的“學業成就提升”三重境界。

設施資源建設，旨在提高學習媒體的可用性和學習資源的品質，是支撐教育信息化發揮作用的基礎。在工業社會時期，知識傳播的高效率是大規模標準化教育所追求的目標，大量的媒體、通訊設施被引入教育場景，而開發配套的學習資源、搭建相應的學習環境被提為首要議程。這一時期的技術促進學習研究似乎是在默認了要應用技術的前提下，從以媒體為代表的物化技術自身特性出發，探討技術與教育相結合的可能性，比較不同媒體技術在教學中的應用效果。然而，隨著信息技術的快速更替，大量設施設備被閑置或淘汰，教育信息化基礎設施建設高投入低產出、對教育技術有效性的諸多質疑等問題暴露出來。基礎設施資源建設固然是必要的，但以此為目標的研究終究是短視的，解決的是技術的問題而非教育問題。

學習方式的轉變，是技術作用于教學后直接且顯性的結果，可以提高學習過程的接受性和效率。要得到這一結果，僅僅依靠硬件設施和數字化資源等物化技術顯然是不夠的，還需要關注“如何應用物化技術”，即以方法為核心的智化技術的改變。教學行為開始前，教師需要根據教學內容、教學目標、學習者等因素對指定的知識進行組織和加工，將其轉變為每個學習者都易于接受的信息形態，從而促進學習者將信息轉化為知識，進一步生成智慧，促進學習與發展目標的達成。以轉變學習方式為目標的技術促進學習研究，著眼于對在技術幫助下優化學習系統內的信息提取、傳遞、轉化等環節的運轉的方式和流程，已然對教學產生實質性影響，撥開了技術促進學習機理“迷霧”的一角。

學業成就的提升，是技術促進學習研究的最高追求。學業成就不僅包括具有領域特殊性的學業成績和學科素養，也包括具有領域普遍性的綜合素養（如批判性思維、協作能力、創造力等）。從技術促進學生發展出發，學習方式的轉變對于學習者而言仍屬于外在的、形式上的變化。有關學習方式轉變的已有研究結果無法證明技術能夠對學生的學業成就產生顯著影響。國內外研究者試圖通過嚴格控制干擾變量的實驗研究，探討不同情境下技術對學習效果的改善情況。但是，在教學實踐中，影響學習的因素多且不易控制。由于“學業成績”的評價體系成熟、針對性強、易于施測且為師生所認可等優勢，成為表征學生學習效果的重要維度。學習技術（CTCL）范式將“人的發展”終極目標理解為“實現學習者的自我全面發展，樹立終身學習的意識”[17]。基于終極目標審視技術對學習的促進作用，所須考量的是技術能否激活學習者內在的動力機制，促進學習者的長遠發展所必須的核心素養的生成。以促進學生素質改善為目的的學科教學，更關注的是學生是否通過學習獲得進入世界的思想意識、價值觀念、思維方式和處世能力，進而實現由作為自然生命的人向作為社會生命、精神生命的主體的轉化，這是學科育人的本質[18]，也是技術促進學習研究評價學業成就所須考量的更高階的維度。

以提升學習者學業成就為目的的技術促進學習的研究立足于學習者學習與發展的規律，該層境界的目的是學習者的學習與發展，這是技術促進學習的根本宗旨。其研究思路與基于技術特性的“設施資源建設”和基于外顯形式的“學習方式轉變”的研究境界存在本質上的不同，是通過揭示技術促進學生發展的機理來統領兩者，從根本上回答“是否應用技術”“為何應用技術”和“如何應用技術”的問題。

三、學習技術（CTCL）范式下技術促進學習的研究設計

教育的發展方向隨著學習者的發展需求變化，物化技術絕非是引領教育發展的因素[19]。缺乏對學習者的關注，將導致研究丟失立足于教育的根本[20]，停留在實踐探索層面而無法將其轉化為具有指導意義的理論。學習技術（CTCL）范式為研究提供了以深層關注學習者為出發點，以對學習的系統認識為基礎，以對實證研究成果的歸納為主的方法，以解決教育教學現狀中急待解決且能夠通過技術手段解決的問題為目標的基本研究策略。

（一）研究理念

近十年間，技術促進學習的研究進入語文、數學、英語、物理、化學、生物等學科，證實了技術的介入對學習者的學習成績和核心素養的培養有積極的作用。但是，學校在培養學生獲取復雜知識和深度學習技能方面，仍存在較大的挑戰。例如，脫離生活的單學科教學與強調指向真實有意義的問題解決的深度學習的追求之間的落差；從以單學科知識為主的教學形態向以STEM為代表的學科本體的、跨學科的、甚至超學科的教學共存的形態轉變[21]；從知識本位到素養本位的教育目標轉向；等等。學習技術（CTCL）范式通過漸進主義理念指導教育變革的發生，倡導先立足改善教育實踐的現狀，關注教學實踐中的問題解決，并通過歸納邏輯建立理論研究與教學實踐的聯系。

1.通過“漸進”立足改善教育實踐現狀

技術促進學習的研究立足于當前教育的實際狀況，關注逐步改善、循序漸進，而非推倒重來、妄求變革。以信息技術為代表的現代技術為人類社會帶來了新的存在方式，塑造了全新的文化世界[22]，也催生了教育領域“以人為本”的研究文化和追求學習品質的學習文化[23]。這不僅是學習技術（CTCL）范式對于“文化”較為上位的理解，更是對人本根基的重申。盡管技術介入教育改革進程可以引領人類教育走向新樣態，但回到“人”這一邏輯起點，重新審視教育信息化發展現狀，評價現代技術在教育教學變革進程中發揮的作用時，仍有許多無法繞過的現實問題。例如，在當前技術環境下學習質量不理想、效能不高，教學實踐無法適應學習文化變革等。解決這些問題是教育技術學研究的責任所在，同樣也體現了技術促進學習研究的核心價值。學習技術（CTCL）范式下技術促進學習的研究遵循漸進主義的理念，認為學習文化的演變是一個漸進的過程，研究作為變革的推動力之一是基于現實展開的，追求的是對原有基礎的優化，而非將過去的經驗推倒重來、過高地期待技術介入引發學習革命。該范式提出技術促進學習研究應從關鍵性、緊迫性和可操作性等方面對教育教學的問題域進行梳理，從當前急待解決的且可能解決的問題著手。

2.通過“臨床”解決教學實踐中的問題

學習技術（CTCL）范式下技術促進學習的研究通過臨床的方式立足教學實踐中的問題，強調研究者到真實情境中開展研究以改進教學實踐。臨床的方式解決教學實踐中的問題有三個關注要點。第一，問題解決，指技術促進學習的研究將解決“如何促進學習者的學業成就提升”這一問題。第二，真實情境，指研究將從“研究者與教師的合作模式”逐步走向“教師作為一名研究者開展研究的模式”。第三，實踐改進，指研究的著力點在于改進實踐，促進學習者主動學習等學習文化的建立。所以，臨床取向的研究一般將經歷三個階段：在基礎研究階段，研究者作為研究開展的主體進入一線開展“從零到一”的原創性研究工作；在合作研究階段，研究者與一線教師開展緊密的合作，檢驗與完善前一階段的研究成果，旨在促使該成果的實際落地；在普及研究階段，研究者不再直接主導實踐場域，而由政府制定政策，推動企業和學校積極參與，促使廣大的一線教師在教學實踐中根據前兩個階段的研究成果（學習系統、學習資源、教學手冊等）開展教學，實現研究結果的大規模推廣。

3.通過“歸納”建立研究與實踐的聯系

學習技術（CTCL）范式下的技術促進學習研究采用歸納的方式，關注從教學實踐中的具體問題入手，對技術促進某一具體內容的學習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。演繹邏輯通過自上而下推演具體問題解決方案，在很大程度上限制了研究者的視野，致使研究難以顧及甚至錯失于假設之外存在著的、可能對教和學產生重要影響的實際因素，這無形當中拉開了研究與實踐的距離。與此不同，歸納邏輯是從具體問題入手，產生具體問題的實際情境成為研究的基礎條件，通過控制研究的顆粒度來控制所需考慮的因素數量，而不是由經過高度抽象的理論決定研究視野，有力地保證了研究的針對性，縮短了研究成果向實踐轉化的路程。

（二）研究思路

學習技術（CTCL）范式下的研究從教育學、心理學和社會學三個視角來研究技術促進學習，技術的作用點在于學習者與學習內容的關系。從實證研究入手，在大量實證研究中提煉技術促進學習的機理，而后根據該機理生成技術促進學習的學習干預模型。

1.以“教育學、心理學和社會學”構成的多視角研究

關注真實而復雜學習活動自然地帶來了多學科的研究視角[24]。學習技術（CTCL）范式主要從教育學、心理學和社會學三個視角來開展研究。在教育學層面，關注學生的學業成就、批判性思維、創造力等的發展；在心理學層面，關注情緒與認知；在社會學層面，即關注學習個體也關注學習群體，探討發生在學習共同體之中的學習機制。事實上，無論是群體層面還是個體層面，學習最終都將落腳于個體的發展。技術促進學習的研究要解決的是“如何借助技術滿足學習者個性化的學習需求以促進學習者學業成就提升？”這一教育問題關乎學生的發展。在聚焦該問題的基礎之上，研究從心理學視角切入，通過對人的內心世界的探索來深層關注學習者。把握技術環境下學習者在學習過程中的認知、情緒、意志等基本心理活動的規律，是實現深層關注學習者的第一步。研究通過心理表征、生理數據分析等方法將解析教育現象的問題轉化為探索心理活動的問題，引入認知、情緒等心理活動作為中間變量，收集眼動、腦電（ERP）、皮膚電（GSR）等底層生理數據，以及面部表情、肢體語言等外顯行為數據。研究結合這些多模態的數據對認知和情緒活動進行多模態表征[25][26]，深入分析學生學習心理的變化規律，解析技術促進學習的內在機制。

2.以“學習者與學習內容的關系”作為技術的作用點

教育研究要深層次關注學習者。在教育技術學研究領域，始終不乏對技術環境下學習者的學習風格、認知水平等心理因素的關注，雖然相較于媒體應用范式，此時研究已經表現出對學習者的關注，但這類研究多基于對學習者的普適性的理論來提出假設，造成的先決性局限導致研究對學習者的關注難以深入。事實上，不同的學習內容、空間環境，甚至是不同的技術工具、方法都可能引發學習者不同的心理感受，使其表現出不同的行為，導向不同的結果。因此，學習技術（CTCL）范式認為對學習者的關注不在于知識圖譜和學習特征而在于認知起點。“認知起點”是指學習者對具體學習內容的學習起點狀態。學習起點狀態中的個體差異是實現個性化教學的重要抓手，對學習起點狀態的深度挖掘與分析是深層次關注學習者的具體表現，它源于教學系統設計的前端環節“學習需求分析”，該環節旨在摸清學習者在學習前的起點狀態到達其學習目標的相對位置。認知起點是在一個多要素相統合的學習生態系統視野下研究技術如何有效作用于學習者與學習內容的關系，發掘其促進學習的有效性機理，從而實現在真實的情境中解決復雜的教育問題，最終達到有效地促進學生發展的目的。

3.以“實證研究—提煉機理—生成模型”作為研究過程

學習技術（CTCL）范式下的研究在實施過程中有三個重要的工作節點：第一，基于理論推演設計并開展實證研究，證實針對具體知識內容設計的技術支持的教學是能夠有效促進學習的；第二，基于實證研究的過程與結果，提煉機理，深入解析技術提升學生學業成就的原因；第三，基于機理與經實證檢驗的有效教學流程，生成技術支持的學習干預模型，從而指導教學實踐。研究從開展實證到提煉機理、再到生成模型，立足當前實際狀況，緊密聯系教育研究與教學實踐，系統回答了“技術能否促進學習”“技術因何促進學習”“技術如何促進學習”等問題，體現了對學習者的深層關注，并能夠逐步解決真實的實踐問題。其中，有關“機理”的問題是技術促進學習的研究中最為重要的工作。對“技術如何有效促進學習”的探索，催生了對“什么樣的技術才能夠有效支持學習”的探討。隨著智能時代的加速到來，人們不再滿足于改變知識傳遞與呈現方式的媒體技術，或者是單一的支持某類學習活動的技術工具，支持教與學的技術形態越加豐富并且趨于集成化。此時，對“技術促進學習的機理”的把握體現出了重要價值，即依據技術促進學習的機理研發相應的技術支持，能夠更好地契合教與學的需要，保障技術應用的效果。學習技術（CTCL）范式下的已有研究對機理與實踐路徑的探索已經形成了一定的成果，在此基礎之上，開始著手推進“學習支持技術”的研發工作。研發工作的開展不僅是檢驗機理和實踐路徑的一種形式，同時也將是對技術要素的補足與發展。結合技術促進學習的機理設計適切的物化技術和智化技術，構建的技術支持下的教學設計，還需在真實的課堂教學情境中開展教學實證研究加以檢驗和修正。最終生成技術支持下的學習干預模型，是將技術促進學習機理落地到教學實踐的中間橋梁。通過研究生成學習干預模型是該研究范式立足學科教學實際，解決教育問題理念的集中體現。

（三）研究框架

本部分以研究團隊從認知發展規律著眼開展的有關“基于認知發展的技術促進學生學業水平提升”的系列研究為例，介紹學習技術（CTCL）范式下技術促進學習的研究框架。該研究框架包括三個部分，如圖1所示：（1）研究將學習者對學習內容的認知起點作為邏輯起點，關注學生對學習內容存在什么樣的認知類型，以及該認知類型的成因。（2）根據學生對學習內容的認知起點將其分為若干學習小組，并從“物化的學習資源與環境”和“智化的學習過程”兩個維度設計技術支持的適配不同小組的個性化學習方案。研究團隊通過系列實證研究證明了精準把握學習者的差異化認知起點對于實現個性化以至精準的個性化教學至關重要。（3）經過多次設計研究與教學實踐的相互迭代，研究團隊提煉出“技術支持下基于認知發展的個性化學習理論”，在機理層面對“技術如何有效促進學習”的問題做出了回答，同時也梳理出相應的教學模式，為技術與教育教學進行有意義的融合提供了切實可行的路徑。

該研究框架具有以下特征：

第一，以認知或情緒作為中間變量。學習技術（CTCL）范式下技術促進學習的研究框架以認知或情緒作為中間變量。在以上例子中以認知作為中間變量，是由于學生在學習中的個性差異常常體現在認知活動中，并被教師或研究者所察覺。這種差異貫穿學習的始終，包括學習前的認知狀態、學習中的選擇傾向、學習后的發展結果。許多證據[27]表明，如果教師基于學生的已有知識設計實施教學，并在教學過程中監控學生概念的轉化，就可以促進學生的學習[28]。學習技術（CTCL）范式認為，只有關注學生對學習內容的認知情況，并探明認知起點形成的原因，再針對性地設計和運用技術手段對學習過程進行有效干預，才有可能從根本上促進學生的認知發展。

第二，對認知起點的成因展開分析。在以認知為中間變量的研究中，認知起點表征的是學習者與學習內容的關系。通過進一步挖掘學生形成該認知起點的成因，有利于開發合適的教學干預，促進學習系統的自適應功能實現，最終促進學生的認知發展。此外，對學生學習過程中形成的多模態數據的收集與分析，能夠促進教育者對學生及其學習的了解從表層走向深度，幫助教育者更好的設計促進學生認知發展的學習資源。

第三，將促進個性化學習的設計作為核心。個性化的學習設計從數據的收集與分析出發，體現在學習活動、學習評價等方面的個性化。學習技術（CTCL）范式認為在設計教學過程時，應充分考慮與技術創設的學習環境有機結合，使其最大限度促進學習者的主動參與、積極體驗和創造激情[29]。充分尊重學生的個性差異，體現了該范式對個體層面的學習者的深層關注。由學習者所處文化環境、家庭環境、成長經歷等多方因素所塑造的差異化個性是一種相對穩定的個體屬性。它對學習者的認知活動、情緒反應以及行為傾向都有著直接的影響，在很大程度上決定著教育者所設計的學習路徑是否適合，也是預測學習結果是否符合預期的重要依據。此外，學習者的個性差異決定了某一種技術并非適合所有的學習者。教育工作者應該認識到技術的適切性，即在設計技術干預時，要充分考慮學習者與學習內容的關系具有個性差異，選擇能夠為學習者提供精準學習支持的技術，才能夠深度地滿足學習者的學習需求，改善學習效果。這種為不同的學生提供有效的學習支持的個性化關照，使得每個學生都能得到充分地發展的基本思路，體現了學習技術（CTCL）范式以學生為中心，進入學科解決真實問題的研究理念。

四、學習技術（CTCL）范式下技術促進學習研究的初步成果

已有的關于技術促進學習的研究存在不同的關注點，例如，教師、教學、學習環境、課堂評價、學科學習等，盡管學習技術（CTCL）范式也關注這些要素，但是它更加強調對學習者與學習內容的關系的關注，即以認知起點為著手點來關注學習者。此外，該范式提倡開展技術支持的個性化學習研究，該研究在我國已經引起了一定的關注：有學者對國內外的研究進行了綜述，提出技術支持的個性化學習是促進學生發展的新趨勢[30][31]，還有研究者從理論層面提出相關教學模型[32]。但是已有研究缺少基于實證證據證明技術促進個性化學習的有效性，也缺少從實踐出發提出本土化的理論。學習技術（CTCL）范式著眼學業成績、綜合素養等維度，從認知、情緒和批判性思維的視角關注學生的學習本質。通過長期以來深入課堂開展基于設計的、實證性的研究，目前已驗證了在多個學段多個學科的教學中恰當地使用技術能夠促進學生認知發展，調動學生的學習情緒，有效提升學習者的學業成績，并在部分學科中驗證了技術能夠促進學科核心素養（如計算思維）、批判性思維等綜合素養的發展。

（一）以認知為視角的研究

1.學習者的偏差認知：技術促進學習研究的起點

在認知角度，王靖以高中信息技術五個學習單元的內容為例，對尚未開展正式學習的學生進行了二階診斷測查，發現學生在正式學習之前，對搜索引擎、漢字的處理、資源管理器、信息加密和知識產權五個學習單元中的內容存在偏差認知。該研究從認知角度關注技術促進學習的落腳點，即學生對學習內容的偏差認知[33][34]。在得到學生的認知狀態之后，如何基于認知設計促進學習的技術、干預學習過程，從而促進學習，是該研究進一步考慮的問題。在得到上述偏差認知后，王靖進一步開展了促進偏差認知轉變的教學策略實證。研究者針對上述五個學習單元的內容，基于學生對這些內容的偏差認知類型、概念圖結構、外顯行為，構建轉變學生偏差認知的教學策略，將該教學策略用于“資源管理器”學習單元，并對山東省某高中一年級一個普通班級的44名學生進行了單組前后測前實驗。在認知測試方面的研究結果顯示，學生后測均值在0.05水平上顯著高于前測均值，這表明經過支架教學策略的運用，學生對資源管理器的作用、文件的含義和文件名的組成等學習內容的偏差認知有顯著性改善[35-37]。該實證研究表明，基于學習者的偏差認知設計技術干預促進學生的學習是可行的，學習者的認知狀態能夠作為技術促進學習研究的起點。

2.學習者的學業成績：體現技術干預的有效性

技術的干預有效與否有賴于指導技術應用的依據是否可靠，而可靠的依據應當從學習者那里獲得。伊亮亮[38]在概念轉變理論研究成果的基礎上，對學習者持有的與“光現象”相關的前概念進行測查，并提煉測查結果，最終獲得指導技術應用的可靠依據。但這些依據并不能直接用來指導技術應用，還需要基于這些依據建構相應的理論作為中介，才能有效指導技術應用。該研究發現，由于人的感覺器官存在局限，借助有局限的感官所生成的認知并不能真實反映客觀世界，容易導致偏差認知。要轉變這類源于人的生理局限的偏差認知，應從對生理局限的補償入手。研究者據此構建了視覺局限補償理論，提出了視覺局限補償微視頻學習資源的開發路徑，開發了微視頻學習資源，并通過實證研究檢驗了視覺局限補償微視頻學習資源對學習者學業水平的提升效果[39]。研究結果顯示，視覺局限補償理論及其微視頻學習資源開發路徑能夠有效指導技術的應用，研究所開發的微視頻學習資源能有效促進了學習者學業水平的提升。該研究將技術促進學習者偏差認知轉變的研究推進至生理機制層面，形成了邏輯自洽的理論，并為有效的技術干預提供了明晰的指導。

3.發展共同體的構建：體現技術促進社會化發展

個體與學伴的交流是個體學習的重要途徑之一，它能夠使認識更全面、更深入。學習技術（CTCL）范式認為技術促進學習最基本的特征是滿足學習者個性的學習需求，此外，還需要探索如何通過技術促進學習者的社會化發展。邊家勝從學習與發展共同體的視角出發，探討技術如何在學習與發展共同體學習環境下促進日語學習者的異文化理解。研究以日語句型學習為研究內容，構建了學習與發展共同體，并使用技術手段打造虛實結合的學習環境，為共同體中的社會性交互營造氛圍、提供支持，進而在學習者群體中形成合作、互賴和溝通的學習文化[40]。此外，研究設計并開展了情境性學習，在異文化理解的境脈中實現學習者對異文化的理解，促進學習者形成多元文化思維，最終實現學習者偏差認知的轉變[41]。學習策略構建成功的關鍵是以學習技術（CTCL）范式作為方法視角，從學習者和學科、學習內容出發，以基于問題解決活動的合作學習和技術使用的有效性作為衡量標準，以技術、任務、互動與注意作為核心要素設計基于日語學習者認知起點的學習策略。重新審視、反思整個學習策略的構建過程和教學驗證活動，為思考如何基于學習者的認知起點開展外語“精準”學習與教學提供了可資借鑒的方法路徑。

（二）以情緒為視角的研究

學習者的學業成績差異不僅是一般能力的差異，它也是認知、情緒和動機變量交互作用的結果。情緒作為一種復雜的主觀體驗，不僅影響著學習者的注意、記憶、認知資源、學習策略等認知過程，也影響著學習動機、自我調節、學習成績等內容。在學習過程中，學習者的情緒不是一成不變的，而是可以調節、管理、干預與改善的。那么，技術是否可以干預學習者的情緒以影響其學習效果？韓穎對學業情緒的概念、分類、影響因素、測量方法、干預手段以及學業情緒對學習者及其學習活動的影響等方面進行了系統的梳理與闡述[42]，并闡釋了皮膚電反應數據的測量、處理與分析的方法，以此生理數據來表征情緒的狀態[43]。測量技術的進步、先進設備的出現給情緒研究帶來了重大突破，基于生理數據的情緒測量使研究者們能夠實時、準確地追蹤人的生理變化，探測情緒的生理機制，將情緒研究從猜測走向實證、由模糊趨向清晰。在此基礎上，依據學習技術（CTCL）范式，以技術為情緒干預手段，以皮膚電反應數據與自陳量表數據表征情緒，韓穎在小學數學課堂情境中進行了教學實驗研究，以檢驗技術對學生學業情緒的干預效果、技術對學習的促進效果[44]。研究結果顯示，技術能夠有效干預學業情緒以提升學習效果，學業情緒與學習效果之間具有相關性，技術在促進學生學習的過程中情緒起到中介作用。

（三）以批判性思維為視角的研究

批判性思維作為青少年應具備的一種綜合素質，其培養依賴于具體的學科教學。如何在教學活動中運用學習技術來促進學生批判性思維發展，是技術改善學生綜合素質的發展需求，也是學習技術（CTCL）范式對改善學生綜合素質的實踐探索。在學習技術（CTCL）范式指導下，畢景剛圍繞初中議論文寫作這一學習內容，在問題學習理論、活動理論和恩尼斯的FRISCO理論的基礎上建構了“促進初中生批判性思維發展的學習活動模型”[45]，并基于該模型應用思維導圖和虛擬在線交流平臺支持議論文寫作評改學習，進一步推進教學實踐研究。該研究的自變量為教學方法，因變量為學生的批判性思維發展水平和議論文寫作能力，開展對比教學實驗。后測結果顯示，技術的應用對學生作文成績的提升和批判性思維的發展均具有促進作用，且思維導圖技術與虛擬在線交互平臺結合使用的教學效果明顯優于單一技術使用的教學效果，而這兩種技術對學生作文成績和批判性思維發展水平的作用效果均相似。該研究發現技術在教學過程中促進了學生思維的線性化、結構化和系統化，具有激發思維、活躍思維、訓練思維和發展思維的作用。研究從技術促進問題解決的視角，將基于議論文寫作評改的批判性思維教學的機理概括為“問題確定—提出方案—質疑交流—系統反思”這一邏輯路徑[46]。

五、結語

技術促進學習研究的核心價值在于揭示技術改善學習效果以促進學生發展的機理與機制，解決真實的教育問題，并描繪在技術支持環境下教與學的未來圖景，為教育研究與教育實踐指明方向。研究所要關注的主體是學習者，因此研究的出發點和落腳點都是學習者的發展，任何技術的選擇和教學活動的設計均要以促進學習者發展為根本目的。在信息技術與教育教學已然融合的現狀中，只有深入機理層面準確地把握學習者的心理活動與思維發展的規律，才能在學科學習設計中恰當選用技術來對學習資源與環境、學習過程進行個性化設計，真正實現技術改善學習。學習技術（CTCL）范式采用歸納方式，強調從學科教學實踐場景中的具體問題切入，展開實證研究。探索技術在學科教學情境中對學生的學科學習與發展的促進機制。研究主張技術對教學方式乃至對學習文化的變革過程理應是漸進式的，探索解決教育教學實踐中的問題是研究的首要任務。在研究品質上追求的是提升學生的學業成就，隨著研究的深入和拓展，逐步促進學習文化的變革，使得學生在問題解決能力、學習力和創造力等綜合素養方面得到改善，以便在一定程度上解決社會發展需求與學生實際素養之間的矛盾。

參考文獻：

[1] Linn M C，Eylon B S.Science Learning and Instruction Taking Advantage of Technology to Promote Knowledge Integration [M].New York：Routledge，2011.

[2] Shelton B E，Hedley N R.Using augmented reality for teaching Earth-Sun relationships to undergraduate geography students [C]. Piscataway：IEEE，2002.

[3] Griffith University.Echo360 Active Learning Platform [DB/OL].https：// app.secure.griffith.edu.au/exlnt/entry/5207/view，2021-05-12.

[4][12][20][23] 董玉琦，王靖等.CTCL：教育技術學研究的新范式（1）——基本構想與初步研究[J].遠程教育雜志，2012，30（2）：3-14.

[5] 董玉琦，包正委等.CTCL：教育技術學研究的新范式（2）——從“媒體應用”、“課程整合”到“學習技術”[J].遠程教育雜志，2013，31（2）：3-12.

[6][9][17][29] 董玉琦，王靖等.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，2014，32（3）：23-32.

[7] 冷靜，付楚昕等.人工智能時代的個性化學習——訪國際著名在線學習領域專家邁克·沙普爾斯教授[J].中國電化教育，2021，（6）：69-74.

[8] Reigeluth C M.Instructional-Design Theories and Models：The Learner-Centered Paradigm of Education （Volume IV） [M].New York and London：Routledge，2017.

[10] 胡航，董玉琦.技術促進深度學習：“個性化—合作”學習的理論構建與實證研究[J].遠程教育雜志，2017，35（3）：48-61.

[11][38] 邊家勝，董玉琦.CTCL視閾下外語學習者合作學習策略實證研究[J].外語電化教學，2018，（6）：16-23.

[13] 吳鼎福.教育生態的基本規律初探[J].南京師大學報（社會科學版），1989，（3）：95-99.

[14] 李克東，趙建華.混合學習的原理與應用模式[J].電化教育研究，2004，（7）：1-6.

[15] 祝智庭，胡姣.技術賦能后疫情教育創變：線上線下融合教學新樣態[J].開放教育研究，2021，27（1）：13-23.

[16] 王靖，陳衛東.具身認知視角下的混合式學習本質再審視[J].遠程教育雜志，2016，34（5）：68-74.

[18] 郭元祥.論學科育人的邏輯起點、內在條件與實踐訴求[J].教育研究，2020，41（4）：4-15.

[19] 安富海.教育技術：應該按照“教育的邏輯”考量“技術”[J].電化教育研究，2020，41（9）：27-33.

[21] 趙奎英.“新文科”“超學科”與“共同體”——面向解決生活世界復雜問題的研究與教育[J].南京社會科學，2020，（7）：130-135.

[22] 李政濤.現代信息技術的“教育責任”[J].開放教育研究，2020，26（2）：13-26.

[24] 郭莉.面向未來的創造性學習和知識建構：學習科學的思路和方法——訪學習科學專家張建偉博士[J].開放教育研究，2020，26（3）：4-10.

[25] 胡航.技術促進小學數學深度學習的實證研究[D].長春：東北師范大學，2017.

[26][44] 韓穎，董玉琦等.小學數學課堂學習中技術效應的實證研究——基于學業情緒中介的視角[J].現代教育技術，2019，29（2）：101-106.

[27] Jonassen D H，Grabowski B L.Handbook of Individual Differences，Learning and Instruction [M].NJ：Lawrence Erlbaum Associates，1993.

[28] [美]約翰·D·布蘭思福特等.程可拉，孫亞玲，王旭卿，譯.《人是如何學習的》[M].上海：華東師范大學出版社，2013.

[30] 馬元麗.信息技術支持下的英國中小學個性化學習評介[J].中國電化教育，2014，（2）：108-113.

[31] 孔晶，郭玉翠等.技術支持的個性化學習：促進學生發展的新趨勢[J].中國電化教育，2016，（4）：88-94.

[32] 李祎，鐘紹春等.信息技術支持下的小學數學智慧教學模型研究[J].中國電化教育，2016，（11）：128-133.

[33] 王靖，董玉琦.高中信息技術原有認知測試工具的開發——基于CTCL的信息技術學科學習心理研究（2）[J].遠程教育雜志，2013，31（1）：67-72.

[34] 王靖.高中學生信息技術概念轉變：診斷、機制與策略[M].北京：中國社會科學出版社，2017.

[35] 王靖，董玉琦.高中學生信息技術學習中的概念轉變調查——基于CTCL的信息技術學科學習心理研究（3）[J].遠程教育雜志，2014，32（4）：14-29.

[36] 王靖，董玉琦.概念轉變視域下的概念類型及結構研究——基于CTCL的信息技術學科學習心理研究（4）[J].遠程教育雜志，2015，33（1）：93-99.

[37] 王靖，董玉琦.促進偏差認知轉變的教學策略構建與應用研究[J].電化教育研究，2016，37（12）：74-81.

[38] 伊亮亮，董玉琦.CTCL范式下微視頻學習資源的開發與應用——以初中物理“光現象”單元學習為例[J].電化教育研究，2015，36（8）：40-44+66.

[39] 伊亮亮，董玉琦等.基于“視覺局限補償”機理的微視頻設計模型——以初中物理“光現象”單元的學習為例[J].中國電化教育，2017，（3）：121-126.

[40] 邊家勝，姜巧等.CTCL視閾下學習者偏差認知轉變模式研究——學習與發展共同體的視角[J].遠程教育雜志，2019，37（5）：104-112.

[41] 邊家勝，董玉琦.CTCL視閾下學習者合作學習策略實證研究[J].外語電化教學，2018，（6）：16-23.

[42] 韓穎，畢景剛等.學業情緒研究及其對教學的啟示[J].教育探索，2018，（4）：1-4.

[43] 韓穎，董玉琦等.學習分析中情緒的生理數據表征——皮膚電反應的應用前瞻[J].現代教育技術，2018，28（10）：12-19.

[45] 畢景剛，董玉琦等.促進批判性思維發展的在線學習活動模型設計研究[J].中國遠程教育，2019，（6）：33-40+91.

[46] 畢景剛，韓穎等.技術促進學生批判性思維發展教學機理的實踐探究 [J].中國遠程教育，2020，（7）：41-49+76-77.

作者簡介：

董玉琦：教授，博士，博士生導師，研究方向為學習技術（CTCL）、信息技術教育、教育信息化發展規劃與評估。

高子男：在讀博士，研究方向為學習技術（CTCL）、教育信息化發展規劃與評估。

于文浩：副教授，博士，碩士生導師，研究方向為學習技術（CTCL）、績效技術、教育信息化發展規劃與評估。

包正委：副教授，博士，研究方向為高等教育教師發展。

楊寧：副教授，博士，研究方向為信息技術教育。

徐紅：正高級教師，特級校長，研究方向為語文教育、教育管理。

Advances in Research on Technology-enhanced Learning Under the Paradigm of Learning Technology （CTCL）（1）： Basic Cognition， Research Design， and Research Results

Dong Yuqi1， Gao Zinan1， Yu Wenhao1， Bao Zhengwei2， Yang Ning2， Xu Hong3， Li Na2， Zhao Zhe2

（1 Department of Educational Technology， Shanghai Normal University， Shanghai 200234； 2 Department of Educational Technology， Fujian Normal University， Fuzhou 350007， Fujian； 3 Shanghai Experimental School， Shanghai 200125）

Abstract： Technology-enhanced Learning （TEL）， as a core issue in educational technology research， has been widely concerned by the academic circle， but the progress is not satisfactory. At the same time， in the practical process of education informatization， technology does not enter the day-to-day classroom. Therefore， the improvement of the subject teaching supported by technology is out of the question. How to break this dilemma that must break through the The paradigm of learning technology （CTCL） would be a positive solution. Firstly， we explained the characteristics， types， and states of TEL to introduce the basic cognition of TEL. Secondly， we analyzed research design from perspectives of research concept， research approach， and conceptual framework. Finally， we briefly reviewed the practice and research results of TEL from cognitive， emotional and critical thinking perspectives under the paradigm of learning technology （CTCL）.

Keywords： learning technology （CTCL）； technology-enhanced learning； cognitive development； academic emotion； learning achievement

責任編輯：邢西深