樣例學習在復雜技能教學中的應用研究

李春霞　顧　容　陳俊浩

【摘 要】 被稱為“做中學”的樣例學習在職業教育實踐中存在著學生學習負擔重、壓力大、學習進步慢、效果差等問題。在復雜技能教學中改進樣例模式的具體思路是采用自由目標取代明確的目標,使用增加子目標和附加說明的形式,實現多重信息的外部整合,降低學習者的認知負荷。同時注意采用交互式樣例練習搭配方式,在樣例學習中引入問題解決的要素,進一步提高學生分析和解決問題的能力。

【關鍵詞】 樣例學習;復雜技能;應用研究

樣例學習又被稱為“做中學”,指從具有詳細解題步驟的事例中歸納出隱含的抽象知識來解決問題的學習過程。樣例給學習者提供了專家的問題解決方法供其研究模仿,在技能習得的早期階段扮演著重要的角色,能有效減少認知資源的浪費,而把有限的認知資源集中在規則的應用上,有效地促進學習者認知技能的獲得。[1]

樣例學習的研究始于20世紀50年代認知心理學家對概念形成的研究,到70年代中期,其研究領域不只局限于單一概念和原理的掌握,更加關注較復雜的知識和技能的獲得。很多研究者也深入到課堂中,結合具體學科的特點展開了研究,證明了樣例學習在具體學科中的適用性,提出了樣例教學實踐中應注意的一些問題。這些研究主要集中在正規教育中的物理,數學,計算機等學科教學領域。

職業教育不同于一般的學校教育,它以就業為導向,以職業能力發展為目標,強調學生技能的實際應用,因此,當前的職業教育以“做中學”的理論為指導。“做中學”的理論最先是由美國學者杜威于1904年提出的,是一種通過解決具體的實際問題而進行學習的教育教學方式,它替代了傳統課堂“聽中學”的教學模式,改變了學生被動學習的地位,有效提高了學生的學習效果。然而對于一些復雜的技能教學如汽車維修、機床操作等,我們在實踐中發現,這種“做中學”指導下的技能教學存在著學生學習負擔重、壓力大、學習進步慢、效果差等問題。

分析其原因:復雜技能的學習涉及到相關知識、技能、態度的整合,大量不同構成子技能的協調以及相關圖式的處理[2]。采用“做中學”方式學習這種復雜技能時,學習者傾向于采用典型的新手策略解決問題,如:手段-目的分析策略,學習者必須同時考慮當前問題狀態、目標狀態、當前與目標狀態間的差異、減少這種差異的操作以及中間建立的任何子目標[3]。有限的工作記憶使學生很難同時加工處理多種信息,這不可避免加重了學習者的認知負荷,使學生不能將有限的認知資源用于復雜技能中新規則的學習,從而影響個體學習或問題解決的效率。[4]

鑒于此,我們認為,同物理、數學、計算機等學科領域一樣,樣例學習在職業教育復雜技能教學中的應用也能有效減輕學習者的認知負荷,促進學習者技能的獲得。

樣例學習的效果同樣例設計的好壞及樣例在教學中的使用是否適當密切相關。因此,本研究包括兩部分研究內容:復雜技能教學中樣例的設計和復雜技能教學中樣例的應用。

一、復雜技能教學中樣例的設計

1、樣例中采用自由目標取代明確的目標

Sweller等人的研究表明:人在通過樣例學習復雜技能時,會使用手段-目的分析(means-ends analysis)策略,這將大量占用學習者的認知資源,使有意義的規則學習得不到足夠的認知資源,造成認知資源的不合理分配。[5]解決辦法是采用自由目標取代明確目標,減少手段-目的分析策略的應用。自由目標指的是學習目標不明確,學習者可以自己確定完成任務的目標,如在汽車維修課程中,給學生提供汽車的某一故障,讓學生找出盡可能多的有可能引起故障的原因,而不是要學生明確指出什么原因。

2、實現多重信息的外部整合,降低學習者的認知負荷

當某種材料含有多種信息相互作用的高層次時,其結果將加重認知負荷,產生“分散注意效應”。Sweller等人提出在設計樣例時,要注意實現多重信息的外部整合,將樣例的不同成分在時間和空間上盡可能的接近,如將圖形和文字整合在一起,實現聲音和文字的整合等[6]。對于傳統復雜職業技能教學的樣例,如計算機編程的樣例,我們常常是將解法部分以文字和符號形式呈現,而評論部分則由教師口頭講解,學生要同時加工視、聽兩個感覺通道的信息,而且還在兩個信息源之間建立聯系,認知負荷很重。我們對樣例進行改進的方法是可以采用計算機呈現文字和符號,在教師對某些部分進行口頭講解時,相應的將該部分高亮顯示,從而幫助學生整合來自不同感覺通道的信息,促進了學生的學習。

3、在樣例中增加子目標

Carambone等在研究中發現,學習了樣例的學生通常不能解決與例題稍有偏差的問題,即不能利用所學的知識進行遷移。其原因是:學生在學習樣例時,若僅直接給他們呈現解題步驟,則可導致學生僅僅記住這些解題步驟,而不是解決問題的子目標結構,為此,他提出了子目標模型[7]。在設計復雜職業技能教學的樣例時,我們可以利用子標題標出問題解決的子目標,也可以在子目標處插入特殊的標記,如特殊項目符號,或者僅以空行隔開,這樣能促使學生考慮為什么這些步驟組合在一起,從而進一步認識樣例的深層結構,而不只是表面特征。

4、在樣例中使用附加說明

附加說明部分解釋了問題解決中采取每一步的理由和根據,在樣例中使用附加說明能夠增加樣例學習的有效性。[8]在進行復雜技能的樣例設計時最好添加樣例的附加說明。附加說明可以書面形式和前兩部分一同呈現,也可以通過口頭講述呈現出來;可以放在樣例前面,也可以放在樣例后面。放在樣例前面的附加說明,相當于一個序言和概述表征,起到了把相關知識集中在一起的作用,為整合與保持更加詳細和有差別的材料提供了理想的支架。將附加說明放在樣例之后,起到回顧材料,確定哪些學習過的概念更加重要,提供一個更加具有內聚力的組織結構的作用。但要注意:附加說明的呈現方式應不違背實現多重信息外部整合的原則。

二、復雜技能教學中樣例的應用

樣例學習給學習者提供專家的問題解決方法供其研究模仿,與傳統單一的“做中學”的教學方式比,它將學習者有限的認知資源從無關信息中解放出來,用于模式建構和規則的自動化。然而A.Aubteen Darabd的研究表明,單純的樣例學習而沒配有相關問題解決的練習并不能達到復雜技能的習得及遷移的良好效果[9]。在復雜技能教學中,如何處理樣例與問題解決的關系,也就是處理“例中學”與“做中學”的關系,本文提出了以下應用原則。

1、分析學習者的初始能力,確定是否采用樣例學習

樣例學習并不是在技能習得整個階段都起作用,而是在技能習得的早期階段扮演了一個相當重要的角色,也就是說樣例學習并不是對所有的學習者都起作用,對于非初學者而言,他們具備一定的先決知識與技能,樣例學習就顯得多余,不只浪費時間,還會產生被稱為“專業知識逆轉效應”的負面學習效果。因此,在進行復雜職業技能教學時,首先要對學習者進行初始能力的分析,確定學習者是否具有目標技能的先決知識與技能,然后再確定是否采用樣例學習。例如,在汽車維修這門課中,如果學生已經掌握了奔馳車電動機的工作原理,那在進行奧迪發動機故障的檢測與維修的教學時就沒必要采用樣例,可以直接讓學習者進行自主的探究學習。

2、采用交互式樣例練習搭配方式

在提供多個樣例的時候會涉及到樣例與練習的搭配方式。樣例與練習題的搭配有兩種典型情況:交替式和區組式。前者是指每一樣例后各配有一不同的練習題,即樣例1-練習1,樣例2-練習2……。后者是先呈現和學習若干樣例,而后集中做練習,即樣例1,樣例2……,練習1,練習2……。在進行復雜技能教學時,宜采用第一種樣例,練習搭配方式,即交替式的搭配,因為Trafton和Reiser的研究表明,交替式的搭配不僅可使學生在完成遷移問題時所需要的時間減少,而且正確率高。[10]

3、在樣例學習中引入問題解決的要素

為了幫助學習者實現從樣例到問題解決的順利過度,Renkle,Atkinson和Maier提出了在樣例中逐步引入問題解決要素的方法,并證明了這種方式的有效性[11]。在樣例學習中引入問題解決的要素指的是:首先,呈現一個完整樣例;接下來呈現缺少某一個解答步驟的樣例(帶有支架的問題解決);然后呈現缺少越來越多解答步驟的樣例,直到只剩下對問題的陳述,也就是需要解決的問題(獨立的問題解決)。例如,在進行普通桑塔納發動機異響的故障檢修教學時,首先呈現完整樣例,即包括了故障現象呈現,故障檢修,故障分析等完整的問題解決過程;接著呈現的樣例,提供了完整的故障現象,排除其他敲缸響的原因,但沒有進一步指出什么原因,需要學習者補充;第三次呈現的樣例則不只要求指出原因,還要學生親自維修,最后提供的則是完整的問題解決,即只提供故障現象,要學生完全解決發動機異響的問題。這種在復雜職業技能教學的樣例中逐步引入問題解決要素,直到學習者自己解決問題的方式,實現了從模型(完整樣例)到帶有支架的問題解決(非完整樣例),再到獨立的問題解決的順利轉變。

三、結束語

樣例學習在復雜職業技能教學中的應用能解決傳統“做中學”中存在的學習進步慢,效果差,學習者的認知負荷高等問題,關于樣例學習在復雜職業技能教學中應用的研究較少,本文根據心理學家關于樣例學習的研究成果,提出了復雜技能教學中樣例的設計與應用原則,為樣例學習在復雜技能教學中的應用提供原則性指導。

【參考文獻】

[1] 許永勤,朱新明.關于樣例學習中樣例設計的若干研究[J].心理學動態,2000,8(2):45-49.

[2] Van Merrienboer,J.J.G.,Clark,R.,& de Croock,M.B.M..Blueprints for complex learning:The 4C/ID-Model[J].Educational Technology Research and Development,2002,50(2):39-64.

[3] Kalyuga,S.,Chandler,P.,Tuovinen,J.,& Sweller,J..When problem solving is superior to studying worked examples[J].Journal of Educational Psychology,2001,93(3):579-588.

[4] Sweller J.Cognitive load theory,learning difficulty and instructional design[J].Learning and Instruction,1994,4:295-312.

[5][6] Paul Chandler,John Sweller.Cognitive load theory and the format of instruction[J].Cognition and Instruction,1991,8(4):293-332.

[7] Richard Catrambone,Keith J Holyoak.Learning subgoal and methods for solving probability problem[J].Memory and Cognition,1990,18(6):593-603.

[8] Fong G T,Krantz D H & Nisbett R E.The effects of statistics training on thinking about everyday problem[J].Cognitive Psychology,2000,18:253-292.

[9] A.Aubteen Darabi,David W.Nelson,Srinivas Palanki.Acquisition of troubleshooting skills in a computer simulation:Worked example vs.conventional problem solving instructional strategies[J].Computers in Human Behavior,2007,(23):1809-1819.

[10] TraftonJG,ReiserBJ.The contributions of studying examples and solving problems to skill acquisition.In:Polson M ed.Proceedings of the Fifteenth Annual Conference of the Cognitive Science Society.Hillsdale,NJ:Erlbaum,1993:1017-1022.

[11] Renkle A,Atkinson R K & Maier,U H.From studying examples to solving problems:Fading worked-out solution steps helps learning[G].In L.Gleitman & A.K.Joshi(Eds),Proceeding of the 22nd Annual Conference of Cognitive Science Society,2000:393-398.

【作者簡介】

李春霞(1983-)女,漢,在讀碩士,研究方向:人機交互與網絡教育,協同虛擬環境支持下技能習得研究.

顧 容(1973-)男,漢,副教授,碩士生導師,全國職教師資培養基地主任,校青年學術帶頭人,研究方向:人機交互與網絡教育,協同虛擬環境支持下技能習得研究.

陳俊浩(1984-)男,漢,在讀碩士,研究方向:人機交互與網絡教育,協同虛擬環境支持下技能習得研究.