基于ＶＬＥｓ培養高級認知能力的研究

【摘要】高級認知對提高信息技術環境下學習者的學習績效具有重要的作用。文章闡述了虛擬學習環境（VLEs）下培養學習者高級認知能力的途徑，并結合PRIME學習支持系統進行了教學嘗試，探討培養高級認知能力的具體做法。

【關鍵詞】虛擬學習環境；高級認知；信息技術；反思

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009-8097（2008）11-0035-03

在信息技術構建的虛擬學習環境（VLEs）中，學習者高級認知能力的培養，包括信息素養、自我監控能力、反思、協作能力的提高等，對學習具有重要的作用。特別是隨著教育信息化程度的提高，學習環境和條件發生了深刻的變化。這種情形實際上增加了學習者需要控制的環境變量和控制的難度，分布式和情景化的特征更成為一個突出的問題，由此對學習者的高級認知能力提出了更高的要求，因此培養和提高學生高級認知能力具有重要的意義。

一 高級認知對學習的促進作用

高級認知對學習具有重要的促進作用。尤其是元認知，被認為是智力的核心成分，是影響學習績效的核心因素（Flavell，1987）。在信息技術環境下，學習出現了許多新特點，而高級認知對于學習績效的影響，不僅沒有減弱，反而越來越明顯。如信息搜索、管理和利用等在常規課堂學習中并不會成為影響學習績效的關鍵因素，但對于網絡學習卻是十分重要的技能，這些能力與學習者的高級認知能力關系十分密切。[1]Hill與Hannafin以受訓在職教師為被試，采用出聲思維和測量法等研究了元認知、資源定位能力、自我效能感、系統知識和先前學科知識五個方面因素對網絡學習者的影響。結果表明，元認知能力是其中最重要的因素，它直接影響學習策略的選擇和使用，對學習的成敗具有決定和預測作用。[2]

自我解釋（self-explanation）能幫助學習者在信息技術環境中取得更好的學習效果。Aleven，V.A.W.M.M. 和 Koedinger，K.R.通過智能教學軟件開展實驗，支持學習者對問題的解決進行自我解釋。[3]實驗結果證明：接受自我解釋訓練的學習者能更好地解釋他們的問題解決步驟并能更好地處理遷移的問題；當兩組學習者在解決幾何學問題方面的能力相當時，作出解釋的學習者在處理較難猜測的項目能取得較好的成績；解釋者更少得出一些無根據的結論；解釋者具有較強的學習遷移能力，能更容易地將通過計算機訓練學到的內容轉移到紙筆測試中。此外，自我調節和監控、計劃、反思等高級認知能力，對學習都具有重要的影響。

二 基于VLEs培養高級認知能力的途徑

在虛擬學習環境中培養學生的高級認知能力，主要是使學生在學習過程中能更清楚地了解自己，對整個學習過程自我監控與自我調節，找出學習方式與策略上的不足，并根據計算機與同伴的提示進行反思、優化學習，從而取得較好的學習效果。

Xiaodong Lin結合常規學習環境和信息技術環境的特點，分析了基于常規策略訓練和基于形成社會支持訓練兩種教學方式的區別，如表1所示，并提出了基于VLEs來培養高級認知的設想。[4]

基于VLEs提供一個支持高級認知發展的虛擬實踐共同體，在此基礎上設計相應的高級認知活動，更有益于高級認知能力的培養。其中的主要做法包括：[5]

（1） 過程呈現：將隱性的問題解決過程與思維過程外在化、顯性化。過程呈現明確地向學習者顯示了他們解決一個問題或學習一個概念時做了些什么。這有利于學習者進行反思，促進學習者的自我監控、自我調節與自我激勵。

（2） 過程提示：提示學生學習時應概特別關注的地方。這包括提示學習者對問題解決前、解決過程中及解決后他們做了什么進行解釋與評價。

（3） 過程模型：建立屬于緘默知識的專家思維過程模型，使學習者能夠將自己的學習過程與這些模型進行比較。過程呈現與過程提示側重于學習者自己的學習過程，而過程模型強調專家解決問題的過程，這一過程即成為同一領域新手學習的模型。

（4） 反思性對話：創設基于社區的對話方式，促使反思不僅成為一種個體活動，更作為一種社會活動，為學習者提供用以反思的多樣性觀點和反饋，從而促進學習者對自己學習過程的了解與改進，并將此應用到其他的學習情景中。

這幾種做法實際上是當前VLEs設計中通常采用的促進學生高級認知發展的方法，可用于不同學科支持高級認知發展的教學策略，如FCL、CSILE等都采用這種方式。

三 基于VLEs培養高級認知能力的探索

在綜合國內外相關研究的基礎上，我們嘗試利用PRIME學習支持系統[6]來培養學生的高級認知能力。該系統是依據高級認知理論設計的VLEs系統，旨在通過混合學習的形式，在保證傳統教學的學習效果的基礎上，培養學生的元認知、協作、反思等高級認知能力。

1 系統功能設計

（1） 學習過程外顯化

系統通過記錄學生的行為來外顯學習過程，間接實現學生思維的可視化。通過記錄學習者發表的言論，完成的練習及對錯情況、對學習路徑的選擇等，分析學習中存在的問題和可能的原因，從而進行有針對性的指導。這些資料也為學習者進行自我評價提供了依據，促使其發現學習中的錯誤和不足，從而進行自我調節，不斷優化學習。教師可以根據需要在“一起聊聊”模塊中創建聊天室，供學生學習中討論問題、發表意見之用，系統可記錄整個討論的過程并發送給教師供進一步地分析，以了解學生的學習過程。特別是對一些需要重點幫助的學生可以花較多的時間分析其言論，理清其思維的脈絡，找出存在的問題，從而對癥下藥。

（2） 探究式學習

系統提供了學習支架便于開展探究式學習。在“知識寶庫”模塊中，教師可依據學生的興趣選擇主題，設置符合實際、易于實施的活動。學生在對學習主題有了初步認識后，可在教師指導下選擇某一角度進行深入探究。同時，學生學習后獲得的知識還可成為其他學生的學習資料。在探究過程中，教師根據學生的學習記錄，對其適當引導，并注意為其搭建相應的支架，如提供相關的網絡資源、引導其發現學習中的問題等，直至最后拆除支架。在教師的幫助下，學生有針對性地展開自主學習，并監控自己的行為，不斷調整和改進學習。

（3） 協作式學習

系統利用“分組學習”模塊支持學生間的協作。相同水平的學生（如同一年級）通過交流和提示互相幫助、共同提高。學習者通過闡述自己的解題方法來理清思路，并在協作中發現學習中的錯誤概念或不當策略，以作及時改進或調整。教師也可監控協作過程，促使學生專注于學習本身而非學習以外的交流。系統還支持不同水平的學生（如不同年級、學生與教師、學生與家長）開展協作。學生可以打破班級、跨越年級致力于共同興趣的學習活動。教師或家長也可加入學生的學習小組，既可以師長的身份展示自己的觀點來引導學生學習，又可與學生一起探討問題；特別是教師，可建立起相應的專家思維模型供學生學習，促進學生從多方面、多角度地考慮問題。此外，協作學習使學習者的個體知識成為集體智慧的一部分，最大程度發揮了個體知識的作用。

（4） 反思

系統在強調個人反思的同時，也注重集體反思的培養。首先，平臺對學習過程的記錄（如討論、練習、BBS留言等）成為學習者反思時的一系列刺激點，便于他們更完整地回憶整個學習過程和學習的種種情景，激發有意義的反思。其次，系統在“成長足跡”模塊中提供了Blog以支持反思。每個學習者注冊后即擁有自己的Blog，作為個人反思的主要空間。再次，學習者在系統中可以方便地觀察到他人共享的日志，便于群體交流，促進集體反思。學習者閱讀他人的日志后有所感想，可進行評論或提供幫助，共同探討問題的解決方法，以集體的力量來解決問題，這也促進了學習者反思的深度與積極性，形成了一個良性循環。

2 教學實驗效果

我們使用PRIME作為輔助教學平臺，在浙江省諸暨市的一所小學中進行了教學實驗。通過前測，在四個年級中選擇了部分平行班共720余名學生為對象，開展了為期三個月的教學實驗。由于實驗時間較短，在后測時我們主要針對學科學習策略等較易提高的方面進行了測量，以了解學生高級認知能力的發展。通過對調查問卷所獲數據進行統計分析，實驗結果如表2所示。數據顯示，實驗班在科學教學、數學教學、信息素養、自我監控等六個分量表中得分都顯著高于對照班，其顯著性水平均達到了0.000，這說明利用PRIME系統開展的教學實驗在改善學習者的學科學習策略、提高信息素養以及反思與自我監控能力等方面具有一定的促進作用。

四 小結

利用VLEs培養學習者高級認知能力的研究，目前還處于探索階段。但是由于基于VLEs的學習方式的日益普遍，以及高級認知對提高學習績效的重要作用，使得人們越來越關注高級認知能力的培養研究。本文使用PRIME學習支持系統對此進行了探索性的嘗試。然而，高級認知具有復雜性和特殊性，對學習的影響可能涉及到多個方面，同時也是一個相當長的過程。因此，如何對學習效果進行衡量，如何全面地評價學習者，還需進一步的深入研究。

參考文獻

[1] Hong， N. S.， McGee， S. Howard， B. C. The Effect of Multimedia Learning Environments On Well-Structured and Ill-Structured Problem-Solving Skills[EB/OL].

[2] Hill， J. R. Hannafin， M. J.Cognitive strategies and learning from the World Wide Web. Educational Technology， Research and Development， 1997， 45(4): 37-64.

[3] Aleven， V.A.W.M.M. Koedinger， K.R. (2002). An effective metacognitive strategy: learning by doing and explaining with a computer-based Cognitive Tutor， Cognitive Science， 26: 147–179.

[4] Lin，X.D.Designing metacognitive activities [J].Educational Technology， Research and Development， 2001， 49(2)， 23-40.

[5] Lin， X.D.， Hmelo， C. et al. Designing technology to support reflection. Educational Technology [J].Research and Development; 1999， 47(3): 43-62.

[6] 周躍良.中小學虛擬學習環境設計與應用[M].北京人民教育出版社，2006:41.