用學習科學指導課堂改革

李政濤，中國教育學會副會長，教育部人文社會科學重點研究基地華東師范大學基礎教育改革與發展研究所所長，“生命·實踐”教育學研究院院長，華東師范大學教育學系教授、博士生導師。主持國家重大招標課題“中國特色社會主義教育理論體系研究”等，出版專著《表演：解讀教育活動的新視角》《交互生成： 教育理論與實踐的轉化之力》等，發表論文《中國社會發展的“教育尺度”與教育基礎》等。

課堂是學習的主要場所。課堂上的學習，是有教師在場和教導的學習。學生學習的成效和質量，關鍵在于教師的介入和指導。研究型教師的任務，除了研究學生之外，還要研究學習，解決的主要問題是：課堂上的學習，是怎么發生的？什么因素影響了課堂學習的質量？教師如何通過教來引領、指導和促進學生的學習等。

學習是一門“科學”。20世紀80年代，起源于美國的“學習科學”（Learning Sciences）應運而生。它的首要特點是“跨”，跨越了認知科學、教育心理學、計算機科學、人類學、社會學、信息科學、神經科學、教育學、教學設計等多個學科。《劍橋學習科學手冊》一書中提出：“學習科學是一個研究教和學的跨學科領域。它研究各種情境下的學習——不僅包括學校課堂里的正式學習，也包括發生在家里、工作期間、場館以及同伴之間的非正式學習。學習科學的研究目標，首先是為了更好地理解認知和社會化過程以產生最有效的學習，其次便是為了用學習科學的知識來重新設計已有的課堂及其他學習環境，從而促使學習者能夠更有效和深入地進行學習。”簡而言之，學習科學主要研究：“人究竟是怎么學習的，怎樣才能促進有效地學習？”

學習科學的出現，源自于一些在傳統認知科學領域頗有建樹的科學家們，他們在實驗室開展的認知科學領域的大量相關研究，似乎沒有對真實情境中的課堂教學產生實質性影響，或者說，沒有對“不規范且具體”的真實情境中的學習產生實質性推動作用。于是，他們就往課堂教學走了一步，與同時崛起的人工智能、信息技術、教育技術等領域的學者合作，開掘出“學習科學”這一嶄新的研究領域。

對于如此宏闊的科學領域，我最關注的核心問題是：學習科學如何指導課堂改革？學習科學可以幫助課堂改什么？

第一，重新理解“學習”的概念。

《人是如何學習的》這本學習科學的代表性著作提供了改變學習概念的五大主題：記憶和知識的結構、問題解決與推理的分析、早期基礎、元認知過程和自我調節能力、文化體驗與社區參與。這些主題同時也是理解學習的五個角度，它們豐富和拓展了已有的對于“學習”的理解。例如，把“文化體驗”的引發、生成和賦予作為學習的重要內容；“社區參與”則意味著建立起課堂學習與社區學習的連接，凸顯了社區參與對于課堂學習的重要意義。

第二，明確課堂改革的“學習新方向”。

世界各國的學習科學家們，基于各自學科背景，提出了不同研究方向。例如，《理解腦——新的學習科學的誕生》集中于“腦與學習”的問題，涉及“腦的發育”“環境對腦學習的影響”“讀寫能力與腦”“數學素養和腦”等內容，為腦科學研究引入課堂教學奠定了基礎。《劍橋學習科學手冊》則展現了一個更加全面的研究框架，包含了“學習理論”“基于設計的研究”“專家學習和概念轉變”“知識可視化”“計算機支持的協作學習”和“學習環境”等專題。

整體來看，隨著研究的深入拓展，學習科學逐漸聚焦并轉化為普遍關注的新方向。

一是學習基礎機制：進入真實情境中的教與學過程，探究特定學習內容、媒體等對學習過程的影響。例如，采用腦科學的方法，研究多媒體軟件教學是否有效？

二是學習環境設計：開發并設計有效促進學習的學習軟件、學習材料、學習平臺和學習空間等，如設計游戲化學習環境、開發移動學習軟件等。

三是學習分析技術。整合利用人工智能、大數據等技術，對學習過程行為數據進行分析。例如，基于慕課的在線學習分析、課堂對話分析、視頻分析等。

這些研究方向和具體的研究內容，為課堂轉型與變革提供了新方向：更加關注學習過程的設計，提升過程質量；更加關注學習環境的創設，讓學生在更適宜學習的新環境下學習；更加關注基于大數據的學習分析，為學習評估提供數據支撐等。

第三，回應新時代教學方式的轉型挑戰。

劃分時代的標準有很多，學習方式的轉型也是其中之一。與以往時代相比，移動學習、人機交互式學習、游戲化學習、跨界學習等，都構成了新時代的核心特質，它們都屬于當下這一代人共同的學習方式。因此，這個時代的學生，必然帶著這些學習方式的體驗和經驗走入課堂。由此帶給教師的挑戰是顯而易見的：學習方式變了，教學方式也必然要隨之轉變。

例如，走向人機交互式教學。曾經有人描述了各種學習工具進入課堂并為學生使用之后，可能出現的場景：“學生戴上耳機，開始看視頻課程。我只能站在那里。我該干什么？我站在教室里，但是沒有學生需要我。”這種人機分工的沖突帶來的無所適從，同樣適用于學生：當他們置身于平板電腦、手機、各種可穿戴設備時，似乎已經不需要老師和同學了，甚至可能遺忘了自身，沉浸在機器設置的情境之中……”此時，機器接管了教師的責任，同時可能掌控了學生，變為學生的主人。這是人機交互中最根本的問題：主人和仆從的顛倒。本來機器只是學習和教學的輔助手段，現在卻變成了必須走向的終點：完成自動化機器的指令和要求。

當人機交互式學習，延伸到人機交互式教學，必然催生了新的課堂問題的出現：如何通過提升人機交互式教學的質量，來促進人機交互式學習的成效，這正是學習科學的重要研究內容。

有研究者從人機合作角度分析了教師與教學工具的四種交互合作方式。

一是拓展：完成更大更難的任務。自動化教學工具能夠拓展教師能力的邊界，幫助教師完成僅靠記憶和認知難以完成的任務。例如，智能教學系統，既能夠詳細記錄每個學生的學習信息，還可以統計分析所有學生的情況，進行預警提示，幫助教師及時發現需要幫助的學生。

二是減負：更快更好地完成任務。自動化機器可以替代教師執行枯燥、重復的工作，從大量冗雜的任務中解放出來，使其將時間和精力花在更重要的教學活動中。例如，教師可以根據作業自動批改工具的結果，將時間和精力用于分析和解決學生作業中暴露出的問題。

三是增援：為完成任務保駕護航。這是指教師在分身乏術的場景或不擅長的工作場景中依賴智能教學系統自動執行任務程序。例如，教師在課堂中運用自動化教學工具，實時收集學生的應答并反饋，進而分析學生狀態，即時獲取課堂信息并調整教學方案。

四是替代：解決個別化教學需求。由于學情和教學本身的復雜性，自動化教學機器完全替代教師是不可能的。但研究和運用表明，許多智能教學系統在特定教學活動中實現了“替代”。例如，在一對一教學場景中，幾乎不需要教師參與。這類“替代”是對教師特定工作場景，針對特定學生的“有限替代”，是解決師資不足、教育公平等瓶頸難題的可能的選擇方案。

無論是什么樣的交互合作方式，都需要秉持一個原則：保持教師對教學機器的控制權，在人機交互中不斷展現和提升人自身的創造性。畢竟，教學是充滿了不確定性和創造性的活動，已被編程設置的教學機器永遠無法完全滿足教學的創造性需要。為此，我們只能寄希望于人本身，把創造的主動權牢牢掌控在教師手中。

第四，提出教師發展新素養。

學習科學的目標是“在腦、心智和課堂教學之間架起橋梁”。教師是架橋的關鍵人物——能否將學習科學作為課堂根基，在備課、上課、觀課、說課、評課和寫課中滲透、運用學習科學，真正讓學習科學在課堂上成為看得見的風景、用得上的方法，換言之，讓學習科學在課堂上可見、可教、可用、可測評，主要靠教師。要達成這一目標，教師需要有相應的學習科學素養，把學習科學放在心中，具有學習科學的意識、視角和眼光，再把學習科學轉化為教學新行為、教學新能力和教學新基本功。具體而言，能夠從教學中的基礎問題出發，結合學科教學的特殊需求，以學習科學為理論基礎，掌握基于學習科學視角的教學設計、教學過程、教學反思、教學評價和教學管理的新能力。這些來自學習科學的新能力，是新時代研究型教師新素養的核心構成。

編輯 _ 李剛剛" " " 配圖 _ 陳孟宇