從技能學徒向認知學徒轉變

余勝泉

北京師范大學教育學部教授、博士生導師，未來教育高精尖創新中心執行主任，“移動學習”教育部-中國移動聯合實驗室主任，國家基礎教育信息化教學指導委員會副主任，教育部智慧教育試點示范專家委員會委員，教育部全國中小學教師信息技術應用能力提升工程2.0專家組副組長。

前言

STEM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）四門學科的簡稱，強調多學科的交叉融合。STEM教育并不是科學、技術、工程和數學教育的簡單疊加，而是要將四門學科內容組合形成有機整體，以更好地培養學生的創新精神與實踐能力。跨學科作為STEM教育最重要的核心特征，有效地聯通了各個學科的知識，更好地反映了現實世界中不同學科之間的相互關系，在提升學生解決實際問題能力方面大有裨益。然而，當前的跨學科學習存在許多泡沫化現象，探究其背后的原因，并尋求切實可行的解決路徑，作為教育人，我們勢在必行。

當前跨學科學習泡沫化的原因

一、分科教學導致跨學科學習流于形式

由于分科教學在我國教育體系中根深蒂固，當前的教學方式仍以講授—接受式為主，這使得跨學科學習活動流于形式，學生并沒有真正體驗到如何整合不同學科知識解決問題的過程，沒有建立起知識之間的關系，無法形成跨學科的理解。所謂跨學科學習，應該是基于不同學科知識內在聯系進行有機整合，使不同學科之間產生“化學反應”。因此，建立起與分科教學完全不同的教學邏輯、學習體驗和評價標準是開展跨學科學習亟待解決的問題。

二、注重表現形式導致跨學科學習淪為“學科拼盤”

當前的跨學科學習中，大多單純為“跨”而“跨”、為“綜合”而“綜合”，使跨學科學習淪為機械的“學科拼盤”。這樣“組合式”的機械化跨學科學習由于破壞了學科原有的邏輯聯系和力量，其課程內容僅限于“常識水平”或“前學科水平”，導致知識體系劣構化，無法幫助學生形成跨學科的理解，學習起來味同嚼蠟、了無興趣、心靈散漫，教師教學也了無新意、徒增煩瑣，無法促進深度學習的發生。

三、側重模仿驗證實驗導致跨學科學習走向早期職業教育

隨著跨學科學習的興起，也出現了一些讓人擔心的現象。一些學校在做所謂的STEM項目時不遵循教育規律，一窩蜂讓學生學習開源電路板、3D打印、機器人等，過分關注技術的炫酷，側重模仿驗證實驗，缺乏科學的教育設計和基礎性學科知識的融合注入，有些甚至最后做成職業教育或者成為另一種形式的預科教育，導致學生創新能力培養不足，出現了泡沫化的苗頭。

STEM教育的初心是通過跨學科整合，以趣味活動的形式讓學生對他們所在年齡段應該掌握的知識產生好奇心和興趣，對知識進行深層次的加工并且加以運用，在此基礎上實現創造、創新。STEM教育的意義在于可以彌補我們傳統教育過程中知識機械、呆板的問題，可以把知識進行遷移情境化運用，活化知識，培養學生的能力，進而讓學生有無限發展的可能，為學生打造成長的STEM“干細胞”。

跨學科學習要從技能學徒向認知學徒轉變

一、技能學徒VS認知學徒

學徒制是讓人類文明和技術能夠傳承延續至今的一種原始、自然的方式。在沒有正規的學校教育之前，都是由家人或具有技藝的師傅承擔著教育下一代的職責，教學內容是為未來生活和職業作準備，教學方法有示范、觀察、指導和實踐等。學徒制的主要特點有：讓學徒掌握在某一領域中執行任務的技能與方法；學習嵌入真實社會和功能的情境中；學徒通過觀察、指導和練習的組合方式來學習某領域特定的方法；學徒在師傅的指導下嘗試執行過程，直到可以熟練操作。

正規學校出現以后，學生都集中在一個班級進行學習，教學內容由國家制定，變得規范化和系統化，但漸漸地人們開始覺察到正規的學校教育讓學生的知行分離，忽視了高階思維的培養。因此，美國認知心理學家柯林斯和布朗等于1989年提出認知學徒制，它是一種非常有效的教學模式和學習環境，能促進學習者高階思維技能的獲得和知識的遷移。

認知學徒制是指將傳統學徒制方法中的核心技術與學校教育相結合，以培養學生的認知技能，即專家實踐所需的思維、問題求解和處理復雜任務的能力。在這種模式中，學習者通過參與專家實踐共同體的活動和社會交互，進行某一領域的學習。認知學徒制克服了傳統學徒制中專家思維不可視和學校教育中知識教學脫離其運用情境的缺點，將學徒制的優點和學校教育結合起來，將學習者浸潤在專家實踐的真實環境中，以培養學生的高階思維以及問題解決和處理復雜任務的能力。柯林斯等人描述了認知學徒制模式包括的四個基本構成元素：內容、方法、序列和社會性。他們認為，將這四個基本構成元素組合在一起，即可為創設有效支持認知學徒制的學習環境提供有價值的思維框架。

二、認知學徒制的優勢

1.認知學徒制強調知行合一，讓學生在真實情境中主動學習和運用知識

認知學徒制強調知行合一，為學生提供、創設真實的或類似真實世界的問題情境，讓學生能夠充分地探究、分析和解決問題，在親身實踐過程中積極主動地獲取知識、運用知識和加工知識，從而形成對知識的深刻理解，構建起有意義的跨學科知識網絡。

2.認知學徒制注重專家實踐文化，教會學生像專家一樣思考

認知學徒制要求學生與專家、同伴共同完成任務，通過觀察、模仿、練習和實踐，讓學生反思，對比自己與專家思維方式的不同，教會學生如何像專家一樣思考，通過與專家、同伴之間的互動，學習他們處理真實問題以及在任務完成過程中運用到的各種知識和技能。

3.認知學徒制強調學習的情境化，要求學生主動學習和遷移所學知識

認知學徒制強調讓學生在真實的情境中學習，真正地理解學習達成的目標以及所學內容的作用，積極主動地探究和學習知識，建立知識與實際問題之間的關系，并能靈活地將所學知識遷移到不同的情境中解決實際問題。學科學習要求學生形成體系化的知識，跨學科學習則是激活知識體系；學科學習是掌握一個個知識點，跨學科學習則是使知識點之間形成聯系。它們之間相輔相成、相互轉換，這就需要認知學徒制的介入。

4.認知學徒制強調學習活動的透明化、思維過程的外顯化

認知學徒制強調營造問題解決的情境，并要求專家在持續性有意義的任務中理解、分析和解決問題的心智過程外顯化，讓專家的默會知識展示給學生，以使學生能夠獲得默會知識；同時，通過一些活動，如反思、清晰的表達，對比自己與專家思維過程的不同，不僅可以讓學生學會如何像專家一樣思考，也將學生的觀察、分析、評價、創造等一系列學習活動透明化，使得教師及時發現問題與不足。

5.認知學徒制注重培養高階思維能力，自主構建思維框架

跨學科學習注重學生核心素養和高階思維能力的發展，這正與認知學徒制的目標一致。認知學徒制通過創設真實的問題情境、營造社會化的學習氛圍，讓學生在做中學，與專家和同伴進行互動，促進學生不斷反思和自我調節，幫助學生建立先前知識、經驗與所學內容之間的聯結，并從中尋找一般的原則和規律，自主構建思維框架，有助于實現深度學習，同時也發展了學生的各種高階思維能力。

三、認知學徒制在跨學科學習中的應用

1.支持學生體驗解決真實問題的過程

跨學科學習最重要的是要讓學生體驗真實解決問題的過程，這與認知學徒制知行合一的優勢相吻合。跨學科學習不僅要讓學生了解書本上的知識，更要讓學生參與到真實、有意義的情境問題之中，像專家一樣思考參與到實踐中，親自動手探究、實驗、觀察、記錄、分析、反思、評價和創造，在過程中加深對知識之間邏輯關系的理解，體驗知識遷移到不同情境解決問題的過程，實現從淺層認知到深層認知的遷移。

2.提供各種鍛煉高階思維能力的活動與實踐

跨學科學習中，問題或任務的設計是圍繞真實問題、基于不同學科之間的邏輯關系設計的，這與認知學徒制強調學習的情境化優勢相吻合。學生需要參與到鍛煉高級思維能力的活動與實踐中，對各種信息和觀念進行加工轉換，基于新經驗與舊經驗進行綜合和概括，形成新的假設和推論，并通過一定的方式對此作出檢驗，促進深層理解。

3.提供學生整體認知的機會

跨學科學習中，學生能夠參與到真實、有意義的問題之中，積極主動地探究、構建知識，這與認知學徒制活動透明化、思維外顯化的優勢相吻合。在實踐的過程中，學生通過體驗專家的理性思維方式，在眾多孤立的學科中建立一個新的橋梁，消除了傳統分科學習中各學科知識割裂、不利于綜合使用解決實際問題的障礙。

4.促進學生構建有意義的知識網絡

跨學科學習可以促使學生構建起知識間的關聯，發現知識的內在邏輯，對知識形成深刻的理解，從知識本質進行理解、應用、拓展和創造，有意識地進行知識整合，這與認知學徒制自主構建思維框架的優勢相吻合。在跨學科學習中，學生的知識不僅在數量上得到增加，在認知深度上也得到提升，概念之間根據抽象程度以及親疏關系建立網狀關系，形成大的可以解決問題并有效應用于豐富情境的“組塊”。這是一種專家知識的存儲方式，這種知識的保持性和遷移性都是最好的。

基于認知學徒制的跨學科教學模式

我和我的團隊基于認知學徒制的四個基本構成元素，設計出基于認知學徒制的跨學科教學四個基本要素（如下圖），希望通過這一教學模式促進學生的跨學科學習，具體實施步驟如下。

一、明確教學目標

實施跨學科教學是為了促進學生發生深度學習，積極主動地探究問題和解決問題，在這個過程中建立起知識之間的關聯，形成對知識的深刻理解，并能將所學知識靈活遷移到不同情境中。通過體驗獲得知識的過程，學生的高階思維能力和核心素養也能得到提升。

二、學習任務設計

設計學習任務時，以問題或項目為載體，在確保基礎學科知識完整性的基礎上，基于真實世界和學習者的生活經驗，將分學科的知識按問題邏輯或項目邏輯進行跨學科重組。這種基于整體知識結構的系統性問題設計，能夠使其中包含的學習議題多次地連接和重疊。

三、學習活動規劃

學習活動的規劃以學習者為中心，學生在真實的問題情境中積極主動地學習，在教師指導下，像專家一樣思考和解決問題，通過理解問題、探究問題、表達觀點，進行反思和不斷改進，真實地體驗獲得知識的過程，建立不同知識之間的關聯，形成跨學科概念和理解，并靈活地遷移到不同的情境中。

四、恰當地借助技術或工具

在跨學科學習過程中，借助技術可以搭建腳手架，向學生演示專家思維過程，在學生解決問題過程中支持一系列高階思維活動，支持學生探究和反思，觸發學生產生各類學習證據，便于教師實時調控和指導，以及開展基于證據的評價。

五、學習社群創設

以小組協作學習、師生共同參與構建學習共同體的方式開展跨學科學習，通過學習者之間相互交流，清晰表達，使得學生學習過程外顯化。教師監督學生學習過程，提供指導、示范，或搭建腳手架，使得專家思維過程外顯化，學生能夠觀察和模仿，學會如何像專家一樣思考和解決問題。

六、過程證據的采集

學習證據是證明和反映學習活動得以發生的事實性材料和學生的外在表達，是判斷學習活動發生和證明學習成果的基本依據。基于認知學徒制的跨學科學習強調學生真實地體驗獲得知識的過程，學生圍繞問題或任務，思考、探究、討論、計劃、調查、創造等，通過采集過程中一切學習證據，為后續評估和過程性反饋奠定數據基礎。

七、證據導向的評價

證據導向的評價能夠檢驗學生是否達成學習目標；評估高階能力發展水平；幫助教師了解學生的學習過程，進行及時指導和干預。通過證據幫助學生進行反思和回顧，了解自己優缺點，對比自己的思維方式與專家、同伴的不同，促進自我調節和改進。

認知學徒制有助于推進跨學科知識融合的STEM教育，有助于學生夯實科學、技術、工程和數學知識基礎，提升其創新精神與實踐能力，也有利于創新型、創業型人才的培養。基于認知學徒制的跨學科學習順應時代發展的需要，關注學習過程，注重證據和應用證據，幫助教師改變傳統教學方式，實現每一個學生的成長和發展，這對面向未來的教育教學創新與變革具有重要的借鑒意義。