逆向的教學設計：從理解到認知結構發展

摘要：學習是以遷移為最終目的，但在實際教學過程中，學生常常處于淺層學習，難以理解知識的意義，無法解決實際問題。遷移的機制是基于理解的認知結構發展。逆向教學設計依據認知結構的形成原理，將評價設計前置到目標設計之后，基于理解的六個維度來進行目標設計和評價設計。逆向的教學設計圍繞“整體”和“有序”，需要充分發揮教師宏觀思維與微觀思維的協同作用，其結構要素包括三維目標、表現性評價、優質的問題系統、基于問題解決的任務活動以及有吸引力的學習資源。通過這種教學的實施可以解決學生淺層學習、無法遷移知識的困境。

關鍵詞：教學設計；逆向設計；理解；認知結構

引言

高等教育教學往往具有較強的綜合性和實踐性，學生希望通過系統化的專業學習來實現知識遷移，解決實際問題。從目前高校教學設計現狀來看，教學內容富有結構性與條理性，但教育理念相對滯后，仍以講授式為主導，學生在學習過程中常陷入機械記憶，獲得的往往是“惰性知識”和“粗淺經驗”，缺乏意義的建構，少有深度思考，處于被動的學習地位。由于對學科專業欠缺整體且深刻地理解，學生無法適應未來復雜多變的工作環境。如何促進學生深度理解專業知識以及自身認知結構發展，提升學生專業素養和實際解決問題的能力，是高等教育教學所面臨的重大挑戰。

一、基于理解的認知結構建構

（一）理解是探求知識意義的過程

長期以來，學生掌握的專業知識無法滿足現實社會工作的實際需求，其原因不能簡單歸因于專業教學內容與現實需求脫節，更重要的是學生在課堂教學中沒有理解所學專業知識，進而無法遷移運用。教學設計的最終目標是學生掌握本學科課程的基本知識結構，以解決實際工作中所遇到的問題。這種掌握不是讓學生死記硬背，而是學生基于理解主動探求知識的意義，建構個人意義的認知結構[1-2]。理解是學生探求事實意義的結果[3]，盡管很多學者認為“理解”在目標分類學中很模糊，教師難以闡明“理解”與“知道”的區別，但學者們仍然嘗試闡釋理解的內涵。布盧姆將理解與領會進行了比較，認為領會屬于理解中較高級的水平，在這種理解過程中，學生進行了具有自我認知意義上的建構。理解是通過有效應用、分析、綜合和評價，來明智恰當地整理事實和技巧[4]。“理解”有別于“知道”“理解”具有六個維度：解釋、闡明、應用、洞察、神入和自

知[5]，理解好這六個維度的內涵將有助于在實際教學實施中幫助學生實現自身認知結構的發展。解釋是運用學科課程的基本理論為自身的觀點提供支持；闡明是為具體解決問題過程中的演繹、推理、解說和轉述提供意義；應用是在實際的問題情境中遷移運用有關的知識；洞察是不同于他人觀點、富有批判性的洞見；神入是從他人情感和認知的視角下審視問題和解決問題；自知是對自身思維模式和行為方式的元認知。

（二）優質認知結構是主動建構的結果

發展認知結構是遷移知識解決實際問題的前提。認知結構在廣義上是學生在感知和理解客觀世界過程中形成的一種心理結構，在狹義上是指學生經過專業系統學習之后頭腦中形成的某種學科知識結構。認知結構是把事實、概念、觀念有意義地組織形成一個統一整體[6]。認知結構包括知識的表征方式、知識類型和知識的組織。如何快速完成從新手到成手的轉變，這與“專家”認知結構的形成密切相關。在真實的問題情境中通過圖式、同化、順應和平衡等認知機能之間的相互作用，促進學生的認知結構發展（Jean Piaget）[7]。“專家”掌握系統完備的專業知識結構，能夠迅速解決問題，其原因在于頭腦中存在專業領域的數十萬個知識組塊，這些知識組塊之間形成有秩序的網絡層次，形成優質的認知結構。“專家”在接受新的案件信息后，會選擇有價值的部分納入到相關認知結構中，并能維持長時記憶和快速提取。“專家”在分析解決問題時會關注各結構要素的關聯以及知識的意義。而新手的相關知識經驗缺乏且零散分布，在解決問題時更關注細節，少有瑣碎信息之間的聯系。新手只有超越具體的事實和信息，理解“專家”思考世界的獨特方式，未來才有可能像“專家”一樣精準做出研判和決策。

（三）理解推動認知結構發展

認知結構的發展以深度理解為基礎。從整體性的宏觀視角來看，概念性理解（H.Lynn Erickson）、全局性理解（David Perkins）以及整合性理解（Joseph S. Krajcik）[8-10]，不僅豐富了理解的內涵，也呈現出理解與認知結構發展的關系。專家的知識通過復雜的概念體系來組織，反映出對專業領域的深度理解。如果沒有達到深度理解，就無法實現知識的遷移創新。概念體系本質上是上位概念與下位概念之間的邏輯關系（D.P.Ausubel），下位概念由于不經常被運用，容易遺忘，當下位概念與上位概念對接后，就會被激活理解，隨之被遷移運用解決問題。頂層的上位概念也被稱為“大概念”（Big Idea），如同錨點、車轄、魔術貼和透鏡[11]，可以將碎片化的概念性知識和事實性知識建立起聯結，由此看來，提煉出各專業課程中的概念體系顯得十分重要，這些概念或術語所構成的概念體系建構起整個學科課程的知識結構。基于事實性知識理解建構的知識結構，將進一步促進認知結構發展。

二、逆向教學設計的理論基礎

（一）逆向教學設計的思想探源

傳統的教學設計存在著學科邏輯和心理邏輯之間的矛盾，被稱為“鐘擺困境”。學科邏輯是對學科專家有意義的一種邏輯組織，而心理邏輯是對學生本身有意義的一種邏輯組織。教學設計經歷了三代范式，第一代范式是教學內容設計先于目標的設計范式，教學設計遵循內容導向而非結果導向，根據內容設計問題和學習活動，采取具體設計先于明確目標的設計路向。第二代范式是“目標—過程—評價”的設計范式，教學設計首先要設定教學目標，然后依據目標進行教學過程設計。泰勒曾提出：“教育目標成為教學設計的標準與出發點。通過它，課程材料得以選擇，課程內容得以成形，學習指導過程得以發展，評價工作得以準備”[12]。這是目前大多數教師所遵循的教學設計范式。第三代范式是由當代著名教育學家威金斯和麥克泰格提出的逆向教學設計“目標—評價—過程”，有別于第二代教學設計范式主要表現在，逆向的教學設計是將評價前置到目標確立之后，教學目標成為學習評價設計的根本依據，教師需要有意識的思考以何為證據，證明學生達到對知識的理解和精通。逆向設計的程序包括目標確立、評價設計以及具體的學習指導設計。逆向設計有助于學生明確值得理解的內容，使學生時刻保持積極探究的意識，變被動接受為自主探究與建構。課程中各單元主題往往是按照學科邏輯來呈現的，教師在實際教學設計中還需要考慮學生的心理邏輯，要平衡好二者之間的關系，否則會影響到教學效果，而逆向設計中的“評價前置”可以作為平衡二者的切入點。

（二）逆向設計的指導路線

逆向設計緊緊圍繞“整體”和“有序”兩個關鍵要素， 做到統攬全局、步步落實。“整體”是以上位概念的課程思想統籌教學設計各結構要素之間的關系，“有序”偏向于教學中的問題序列和教學過程中任務活動的布置。“整體”是全面整合教學內容，連貫安排課時目標，關注專業知識的結構，把控教學設計的方向。“有序”意味著按照上位概念與下位概念、下位概念之間的關聯來劃分教學主題，選取相應的內容和資源并將其序列化。“整體”為“有序”提供方向指引，以促使教師統籌規劃，避免以偏概全的內容設計。“有序”賦予“整體”實踐性意義，循序漸進落實教學設計。教師在組織教學內容時要明確概念性知識之間的關聯和意義的支撐，削枝強干、有的放矢地組織教學資源，挑選整合事實性知識，保證教學實施的有序進行。

“整體”和“有序”的落實需要充分發揮宏觀思維和微觀思維的協同作用。宏觀思維是立足于上位概念來向上整體思考，以構建教學總體目標。如果沒有上位概念的黏合，教學設計容易失去方向，教學內容會變成松散的、失去聯系與意義的知識碎片。圍繞上位概念的整體設計結合了學生的心理邏輯而非完全依據學科內容的知識邏輯。微觀思維是向下的縱深思維，體現在主題劃分和主題序列的制定上，最終形成主題網絡和主題鏈。

三、逆向設計的結構要素

高校專業課程普遍具有概念性結構，教學設計者的任務就是為學生提供清晰的知識結構和過程結構。逆向設計結合學生已有的知識結構和心理邏輯，關注內容結構與學生認知水平的關聯，通過任務情境和學習活動促進學生認知結構的發展。逆向設計的結構要素包括三維目標、表現性評價、優質的問題系統、基于問題解決的任務活動以及有吸引力的學習資源。

（一）確立以理解為核心的三維目標

1. 清晰的三維目標模式

教學目標能使學生明確所要深層次理解的重要學科概念體系。目前教師制定的教學目標往往是提綱式的羅列，僅僅把需要掌握的學習內容作為目標是不夠的。從教學目標設計可以看出教師對教學范式的認知，借助三維目標“KUD”模式[13]，可以使學生在課程學習前明確自己將會知道什么（Know），理解什么（Understand），能夠做什么（Do），這樣的學習目標是循序漸進的。目標表達需要采用具體的行為動詞來展示學生所知、所理解和所能，具有較強的指向性、操作性和可測性。對于教師而言，利用“KUD”模式能夠幫助教師制定出圍繞深度理解的主題教學目標框架。對于學生而言，“KUD”模式能夠幫助學生發展認知結構和理解，學生只有將事實性知識、概念性知識和程序性知識進行交互的迭代加工，才會形成優質的認知結構。

2.以發展認知結構為教學設計的最終目標

復雜認知結構是實現知識遷移的內在機制。教育的目的是激發和引導學生的自我發展之路，這種自我發展可以理解為智力發展，通常在30歲以前發生[14]。遷移是把學到的知識遷移到新情境的能力，是課程教學的終極目標，學生的學習只有達到“高通路遷移”（High-road transfer）水平才能滿足現實需求。當新任務與原任務不相近時，“高通路遷移”依靠高階思維的反思性學習，從具體問題到抽象原理再到具體問題的路徑，遷移可以建立起不同具體問題之間的聯系（帕金斯）[15]。隱性知識的運用同樣需要借助“高通路遷移”。高通路遷移構建了“具體與抽象”以及“抽象與抽象”的復雜網絡，進而形成更為豐富的認知結構，聯結了不相似的具體問題。專家型認知結構豐富有序，聯結多元，思維的層次網絡更加融通，遷移更容易實現。專家對于實際問題更有洞察力，對專業領域具有通透的理解，能深入淺出、言簡意賅的解釋、闡明和批判，巧妙運用隱性知識。認知結構發展意味著思維結構的復雜變化，需要外顯化的行為加以呈現，為評價提供依據。

（二）依據學習目標設計表現性評價

1.評價促進元認知

實踐類課程的教學評價關注學生對過程結構的理解，以實戰能力考核為評價重點。理論類課程的教學評價關注學生對知識結構的理解，強調對自身認知結構的意義建構的反思。教師要對教學設計進行審辯性思考：教學評價是為教學推進收集證據，診斷教學設計的有效性并對其中存在的問題做出改進，也是對階段性的課程學習成果進行總結，對知識結構進行反思，以促進學生的自身認知結構發展。基于理解的評價設計確定了學生是否掌握知識的核心，實現對教學內容的理解。有關評價的問題設計是為了促進教師的反思，如何證明學生實現了有效和明顯的理解？為了使學生達到某個教學目標應該關注哪些行為表現或布置哪些表現型任務？如何區分深度理解和淺層理解？應該設定什么樣的標準對學生的理解進行等級評定？這些問題可以時刻提醒教師，避免跳過目標和評價，直接陷入盲目的學習指導和教學實施中。

2.評價證據的收集

在循證教育（Evidence-based educaiton）范式下，評價的本質是對評價證據的收集和解讀。對概念性知識的理解作為一種高級心理機能，需要將這種思維充分外顯化才能得以評價，這種外顯化的工具就是語言[16]。在教學評價中，需要充分抓住專業語言要素，包括書寫的語言和口述的語言。書寫的語言包括對試題的解答、對課程學習的反思總結、論文習作等；口述的語言包括對問題的提出、對問題的回應、合作探討中的交流、對問題表征以及對問題解決結果的呈現等。

評價證據的形式還包括實物作品和模型制作、圖式、照片、視頻以及模擬演練等表現性任務。麥克泰格認為表現性任務需要滿足兩個條件：符合真實世界的復雜性、符合學生的興趣和經驗。復雜的真實問題解決需要學生付出高品質思維活動，如果學生沒有興趣參與則很難積極主動。當理論思維發展的時候，無論是感覺運動思維（直觀動作思維），還是直觀形象思維都沒有消失，而是改造提升到高級階段，這是極其復雜的過程[17]。威金斯給出了表現性任務的6個要素，即目標、角色、對象、情境、表現或產品、標準。角色扮演增強了學生的代入感與積極性，有助于學生認知結構的發展；表現或產品可以增強學生在學習中的獲得感和成就感；情境是吸引學生走進真實任務的場域。這些評價的構成要素都要得到充分的重視。

3.評價內容與等級多維化

理解的6個維度為教學評價設計提供了理解的維度與程度分級，威金斯和麥克泰格圍繞“解釋、闡述、應用、洞察、神入、自知”6個維度，編制出5個由低到高的縱向等級標準見圖1。便于教師根據教學目標來制定具體的等級評價指標，進而依據這些指標收集和解讀有關的表現性行為證據。在陳述以下維度的教學評價內容時，要盡可能結合這些描述性詞匯來收集有關的證據。例如，學生對課程基本理論的理解在“解釋”維度上，能做到正確解讀是基本要求，如果能夠利用這些理論對未來工作的發展趨勢有所研判，具有預見性則是相對較高的評價等級。

（三）借助問題系統建構知識結構

對概念性知識的理解起始于事實性知識或技能性知識的問題解決。根據課程類型從教學內容提煉出知識結構或者過程結構。知識結構表現為主題、事實、概念體系、概括與原理之間的關系；過程結構表現為技能、策略、概念體系、概括與原理之間的關系[18]，見圖2。教學需要圍繞專業領域中真實的問題，使學生將學習與工作生活建立起連接，體驗知識的意義，以促進優質的認知結構發展。

圖2 教學內容的結構

問題是理解的航標，優質的問題系統可以引導學生深入探索尚未理解的概念性知識，激發知識之間的意義關聯。高質量的問題是引起困惑、啟發不同觀點、顛覆權威的問題。事實性問題僅僅是面向事實性知識或概念性知識的僵化記憶，良構問題僅僅是對事實與理論的堆砌灌輸，缺乏學生的主動參與。驅動性問題或啟發類問題可以激發學生的深度思考，如假設類問題。好的問題具有引導性、進階性和深刻性，問題之間具有層級關系。通過問題可以激發學生的認知沖突，促進學生對概念性知識的深度理解。問題支架能夠架構起整個單元教學內容，促進概念性理解。問題支架包括“基本問題—單元問題—具體問題”。基本問題指向整個學科內容或者是跨單元內容的統整，這樣的問題可以反復出現，且每次對問題的深度思考都使學生受益，重新反思自身對知識的理解，有助于認知結構的進一步發展。單元問題要能統領整個單元的內容，具體問題則是落實到每一節教學活動的細微之處。高質量的問題提出成為高效課堂的必要條件。

（四）基于問題解決的任務活動

認知結構是在一步步解決問題的任務活動中發展起來的。將問題設計任務化、活動化，使學生在問題提出、問題表征和問題解決中實現認知結構的發展，可將任務活動劃分為“準備—建構—應用—反思”4個階段。在角色扮演時，學生通過切身體驗來提升遷移能力、團隊協作能力和問題解決能力。在完成各種任務活動過程中，師生作為學習共同體，為達成共同目標實現教學相長。

“準備”是借助問題使學生理解任務活動的目的，思考哪些問題可以使學生保持對課程重點概念的聚焦，同時激活學生已有的認知結構，確保從開始就吸引學生并保持注意力。在完成學習材料分析任務前，使用一種高效且應用廣泛的“KWL”（Known，Want，Learned）診斷性閱讀策

略[19]，在課堂對話中使學生在準備中明確自身已知道和想知道哪些內容，也使教師了解學生已有的認知結構。“建構”是在任務活動過程中為學生提供必要的學習資源、工具、知識以及技能支架，挑戰已有的知識結構，引發認知沖突，暴露錯誤的前概念，使學生積極參與到接下來的學習活動中，通過體驗來促進理解。“應用”是在學生準備和建構之后，將知識遷移到新的任務活動。在新情境的體驗中獲取信息，尋找到相應的“結構支點”，將新信息納入到原有的認知結構，使自身的認知結構得以調整和發展。“結構支點”的包容性、概括性和抽象性為新的應用提供固著和吸納作用。教師在教學設計中借助策略性知識幫助學生將新的概念體系應用到不同情境中。情境的復雜程度考驗學生對知識的理解程度，學生在協商與交流中加深理解。“反思”是在教學設計中為學生提供機會反思任務活動的過程及結果，促進學生元認知結構的發展。反思的內容包括：是否正確領會情境信息，是否錯誤運用概念體系，是否錯誤解釋概念體系的運用結果，診斷問題出現的原因。

專業技能的習得是在提供意義建構的真實情境下完成。在體驗過程中，教師要基于專家思考的本質，幫助學生建構自身的認知結構。專家建立的知識結構具有很強大的關聯性，這種關聯性體現在知識之間的聯系，知識與現象、情境的關系，這些關聯形成了知識的意義。在意義與關系的理解中，專家熟悉如何在新情境中調取相應的知識。與新手相比，專家能夠看到新手不易看到的模式、關系或差異[20]。因此教師需要在學習活動中考慮，如何引導學生圍繞專業課程的核心概念建構結構與關聯，這樣才能實現知識的再次遷移。

（五）有吸引力的學習資源

學科核心概念、教學目標和教學評價都為學習資源的篩選與組織提供依據。要圍繞上位概念以及概念體系組織學習資源，不能僅憑教師的主觀意識，還需要對學生的已有認知水平和心理需求進行分析。上位概念是教學內容的基本框架，其特性包括持久價值、學科中心、需要發現和有吸引力，處于課程概念體系中的核心地位。學習資源來源于學校、社會和網絡，除了專業書籍、前沿文獻和視頻圖示等學習材料以外，還包括自制資源、實驗設備、實驗數據等，這些資源對學生的理解和認知結構發展都起到了積極作用。確立好教學內容的主題與主線后，接下來便是組織整合有吸引力的學習資源。

選用學習材料需要考慮信息的可信度、合理性和代表性。教師需要充分挖掘學習材料的價值，提出有啟發性的問題。所選擇的學習材料要能夠引發學生的共情體驗，這樣有利于加深理解。組織學習材料需要關注學生的心理需求。為知識建構提供教學支架，教師需要保持對學習資源收集的敏感性，為任務活動匹配適宜的學習材料。在組織學習資源過程中，教師會對教學內容產生系統化思考，從而確立主題、案例和問題。根據課程的培養目標不同，可以選擇適宜的教學案例，再結合案例來創設情境和問題系統，解決實際工作中真實的問題。

結語

在逆向教學設計的實踐中，教師應不斷反思和調整教學策略，以適應學生的學習需求和課程目標的變化。通過持續的教育研究和實踐，教師能夠更有效地促進學生的認知發展和理解深化。

本文系吉林警察學院教研項目《公安院校教學質量文化建設現狀與對策研究》（項目編號：JJY-007）的階段性研究成果。

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（作者單位：1.吉林警察學院教學質量監控與評估中心 2.國防大學）

（責任編輯：袁麗娜）