面向復雜知識的學習模型設計*——以西北大學學習實踐校園網絡維護技術為例

王 瑞，馬 力，官 巍

(1.西北大學現代教育技術中心，陜西西安710069；2.西安郵電大學信息中心，陜西西安710061）

一、引言

目前，知識更新日益頻繁，使簡單化的學習已無法滿足未來職業的需求，復雜知識的學習越來越受到關注和重視。但是到目前為止，我們對復雜知識還沒有準確的界定。在認知彈性理論(Cognitive Flexibility Theory，簡稱CFT)里，復雜知識指的是 “結構不良的知識”(illstructured knowledge)。復雜學習（Complex Learning）也就是指對復雜知識的學習，它提出的包含多種學習目標和多種行為的學習方式，因其學習內容和學習方式的復雜性，較難將教學諸要素有序、優化地安排，形成教學方案。而“認知彈性理論”對于解決結構不良知識的習得和遷移具有一定的指導意義，它既反對傳統教學機械地對知識做預先設定(Prespecification)，讓學生被動地接受；又反對極端建構主義只強調學習中的非結構方面而忽視概念的重要性，[1]為復雜知識的學習設計指明了方向。

二、認知彈性理論對復雜學習設計的啟示

1.認知彈性理論的主要觀點

近年來，認知彈性理論逐漸在教育心理學、教學設計等領域產生越來越重要的影響。它的主要觀點有以下三點：

（1）復雜知識的學習是一種高級學習（AdvancedLearning）。高級學習是認知彈性理論倡導的基本學習方式，它是相對于低級學習也就是 “簡單的結構良好的知識”（simple and well-structured knowledge)而提出的。而斯皮羅等人的研究重點也更傾向于結構不良的知識，也就是復雜知識。認知彈性理論認為,要提高學習者的認知彈性和應對結構不良的知識應用不規律的問題,需要進行高級學習。[2]

（2）復雜知識的獲得和遷移需要多元認知。高級學習強調學習者對知識的多元認知，即對于同一教學內容,要在不同時間、不同情境、不同角度下多次進行學習，以達到學生多樣的認知和靈活的應用，以及復雜知識的獲得和遷移。

（3）高級學習需要超文本學習環境的支持。超文本學習環境是斯皮羅等人提出的一種適合高級學習的具有非線性特征的認知彈性學習媒介，利于學習者從多種角度對于結構不良的復雜知識進行多元表征和靈活遷移。

2.認知彈性理論對復雜學習的貢獻

認知彈性理論強調要提供給學習者對復雜知識意義建構所需要的基礎，對復雜問題的解決首先要求學習者必須具備一些基礎知識作為鋪墊，另一方面，它又強調要給學習者足夠的自主構建空間，讓學習者根據情境自主選擇適當的策略。這種方式既不同于為學生硬性預定一定的知識并相應要求學生通過記憶被動接受知識的機械學習，也不同于讓學生處于無結構狀態中盲目探詢并完全忽視概念在理解中的作用的自由放任的學習。[3]

三、基于認知彈性理論的復雜知識學習模式設計

由于復雜學習的諸多不確定性，其模型的構建需要依據其應用領域的不同設計。校園網絡維護是學校信息化管理中的一項日常任務，也是多數高校學生課外實踐活動的重要內容，高校在每年通常會組織一定的學生志愿者參與網絡維護與用戶的上門服務，但是由于參與維護的學生并不具備此方面的知識，往往需要通過學習才能掌握網絡故障的解決方法，然而這方面的知識由于缺乏系統性，內容具有不確定性，是一種結構不良的知識，學生必須通過復雜學習才能獲得這方面的知識。因此，筆者以學生參與校園網絡維護知識的學習為案例，設計了一個復雜知識的學習模型。

1.網絡維護流程中的網絡故障知識學習過程

結合網絡維護知識的學習流程圖 （如圖1所示）,分析網絡故障知識學習過程步驟如下：

（1）明確問題。參與網絡維護的學生會對用戶提出的問題進行詳細詢問。因為非良構問題不會直接呈現出來，它通常是被隱藏著的，[4]需要人們去發現，因此需要盡可能全面了解故障信息，以更好地確定問題，并且要將問題記錄在案，為后續的修理維護做好準備工作。

（2）問題分類。在維護小組的共同商議下，將當天的維修問題分類，一般將任務分為兩大類：一類是以前成功解決過的問題和經第一步詢問后大家一致認為基礎、簡單的問題，如校園網客戶端安裝版本有誤等；另一類問題是較為繁雜的、從來沒有處理過的障礙和處理起來比較復雜的維護任務。

（3）制定問題解決方案。維護小組針對當天接到的任務制定出維護方案。對于“老問題”和簡單問題，我們查找出以前的成功解決經驗，或者依靠自身所掌握的知識技能作出判斷，帶好所需工具，準備好后就可以實施維護工作。而面對“新問題”和復雜問題時可能有多種解決途徑，維護時不確定性因素較多并且有不易操作等特點，所以在制定維護方案時較為困難。一般我們采用以下三種方法：一是小組成員共同商議，協作學習，成員討論分析類似的已成功解決過的案例，推導生成可能的解決方案；二是利用現有資源，如網絡、書籍資料、維護日志等查找分析，提出方案；三是請教教師或者專業維護人員。

（4）方案論證。對于簡單任務，無需選擇維護方案，直接沿用之前成功的經驗去維護，省時省力。而對于復雜的任務，我們作出方案選擇時必須考慮在已有的現實條件下（如維護校園網所需的專業工具是否齊全），成功概率是否最大，所費人力物力是否最少等情況，再做出選擇。

（5）解決問題。到用戶所在地維護，并對此次維護的過程與結果做出客觀的評估。如果成功解決了此次任務，將該方案記錄在維修日志上，以便為下次遇到類似問題做出參考；如果按照制定方案實施維護后并未解決該問題，那么就應該自下往上逐級查看此次維護實踐步驟，一一排查，直至問題成功解決。

2.網絡維護知識的復雜學習特征分析

（1）學習內容的不固定性。網絡維護知識沒有固定的教材，也沒有統一的學習資源，是依據用戶的故障或提出的問題而確定學習內容，其內容和形式具有不確定性。

（2）學習目標的多元化。學習者在學習過程中以解決問題為基本原則，然而其學習目標又因為學習者的個性表現出多元化的特征，有的是知識的獲取，有的是技能的提升，有的僅限于當前問題的解決，有的由此問題牽扯出更多的背景或拓展知識，進而進行深入的探究學習。

（3）學習情境的復雜性。學習者來自不同單位，有著不同的知識基礎，學習可以依托的環境并不固定，因此所處的學習情境存在顯著差異。

（4）學習方式的靈活性。學習者在解決問題過程中會根據個人愛好和認知特點，采取小組討論協作、詢問教師、自主學習等學習方式，表現出多樣化和靈活性等特點。

3.復雜知識的學習模型設計

根據網絡維護知識的學習過程，筆者依據認知彈性理論制訂了復雜學習的“七步法”，如圖2所示：第一步，界定學習內容，明確要學習的問題；第二步，依據個人需要自定義學習目標；第三步，制定學習方案，主要是對照學習內容與學習目標選擇學習情境與學習方法；第四步，根據學習方案實施學習；第五步，對照學習目標判斷是否完成學習任務，如果沒有達到目標，進一步定義學習目標，進行新一輪的學習；第六步，如果達到目標，即可判斷完成了學習任務；第七步，在實踐過程中進行知識的遷移和應用。

四、復雜知識的學習過程中需要注意的問題

1.創設真實的情境

“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”，書本上得到的理論知識是淺薄的、不深刻的，要想認識事物或事理的本質，還必須在生活實踐中親自體驗，因此真實的情境對于教學來說至關重要。在網絡維護知識的學習過程中，遇到的最大困難就是如何才能將所學知識成功運用到解決實際問題中去，在遷移至現實生活的過程中，有許多不確定的限制因素。如果在平時的學習過程中不注重創設真實的學習情境，尤其是在學習一些復雜概念時，僅憑理想狀態下假設出來的“真空”情景，那么在這種經過處理的、簡化的、過于理想的情境中學習，所習得的復雜知識很難遷移到真實的情景中去。創設真實情景的目的就是將學習任務 “拋錨”于相對復雜、真實的任務和情景中去，[5]通過真實情境中的相互聯系的知識和相應的技能去誘導日常認知，促進學習者知識的遷移。

2.建立知識關系圖

由于參與高校網絡維護的學生往往來自不同的專業，不同的學生學習背景和網絡維護知識基礎不同，要在維護前快速達到同一水平顯然較為困難，在這種情況下，復雜知識的學習就不應該是簡單化的線性學習方式了。認知彈性理論不提倡對于復雜學習過于簡單化的線性教學,認為這種孤立而抽象的方式會導致學生對知識僵硬的、片面的理解,從而妨礙學習者對復雜知識在具體情境中廣泛靈活的遷移能力。[6]因此，該理論主張要實現多角度、多側面呈現某一復雜知識點，建議在多種情境脈絡中揭示復雜知識之間的相互關系，這種知識的呈現方式被形象地稱為 “交織景觀” （criss-crossed landscape），[7]而實現這一方式最有效的做法便是非線性的組織教學內容。

所謂非線性，也就是將知識點按照其內在關系組成看似無序的網狀圖，如圖3所示。[1]ABCD這四個字母分別代表了復雜學習過程中的一個知識點或者某一教學內容。假設參與實踐維護活動的成員他們的最終目標是掌握C，那么有的學生很可能對于A這個知識點比較熟悉，他們可以選擇由A及C，有的可能B知識點掌握熟練，他們也可以選擇由B及C，甚至有的選擇了A及B再及C或者A及D再及C的方式。從圖3中可以看出，要習得某一知識點的路徑不再是線性單一的，學習者可以根據自身起點不同、興趣不同等因素自主選擇對知識的習得方式。這種靈活的非線性網狀結構使得學習的自由度擴大了,學習者自主構建的空間也變大了，[8]并且這種學習方式更能激發學習者對復雜知識主動構建的積極性，同時也有助于教師對學習者的因材施教。

3.倡導概念與案例的“十字交叉”

認知主義代表人物布魯納主張重視學習中的概念和理論以及它們之間的相互聯系，即重視知識的結構性。而斯皮羅等人在認知彈性理論中繼承了布魯納的這一理念，但他們更強調復雜的高級學習的非結構性，因此他們提倡將案例與概念進行 “十字交叉”（如圖4所示）。

“十字交叉”法在復雜學習中能夠發揮非常重要的作用。由于參與網絡維護的學生將平時所學的關于網絡維護管理的復雜概念與實踐案例緊密的結合在一起，因此在此次實踐活動中，不論是成員們合作制定維護方案還是實施維護工作，效率都大大提高了。在教學中應用“十字交叉”法，可為學習者營造許多不同的學習情境，讓學習者在習得知識的的過程中身臨其境，為之后在現實生活中的靈活遷移打下良好的基礎，也能在以后的靈活遷移上提供背景性經驗。這一學習方式在潛移默化中拓寬了學習者思路，也增強了學習者的彈性認知能力。另外，教學過程中應用的案例應具有層次性、啟發性，以便引導學生不斷地向更高的認知水平發展。[10]

五、結束語

認知彈性理論旨在增強學習者將復雜知識技能高效靈活地遷移至現實生活中的能力，提高學習者的認知彈性素養，對于復雜學習教學具有積極的理論指導意義。但是所有的學習理論都不是“萬金油”，認知彈性理論的作用對象也主要是針對復雜學習的范疇。它并非適合于所有教學情境,能用簡單的方法掌握的概念、原理以及良構領域就沒有必要使用認知彈性超文本。[11]我們所設計的復雜知識的學習模型是運用認知彈性理論設計的一種范式，但還應注意協調好集體與個人在認知建構上的關系，既不能過于強調自我構建又不能忽視集體智慧，在學習過程中，二者應有機地結合起來。

[1]馬紅亮.認知彈性理論指導下的網絡教學設計原則[J].現代遠程教育研究，2002(3)：43-46.

[2]Spiro,R.J.,Feltovich,P.J.,Jacobson,M.J.and Coulson, R.L.Cognitive Flexibility,Constructivism,and Hypertext: Random Access Instruction for Advanced Knowledge Acquisition in Ill-structured domains[J].Educational Technology,1991(5)：24-33.

[3]高文.教學模式論[M].上海:上海教育出版社, 2002:322-330.

[4]馮銳董，利亞.案例知識與復雜問題解決[J].遠程教育研究，2012（3）：81-87.

[5]李康.試論認知彈性理論的學習環境設計思想[J].中國電化教育,2007（10）:10-13.

[6]吳向文.面向復雜學習的整體性教學設計模式探析[D].長沙：湖南大學，2010.

[7]Rand J Spiro,Brian P Collins,Jose Jagadish Thota..Cognitive Flexibility Theory:Hypermedia for Complex Learning,Adaptive Knowledge Application,and Experience Acceleration[J].Educational technology,2003,(9-10):5-9.

[8]林清強.認識彈性理論及其在教學中的應用初探[J].中小學電教，2010(1)：7-10.

[9]張瑩，李玉斌.基于認知彈性理論的網路課程中高級知識學習的設計 [J].現代遠程教育研究，2006（6）：45-47.

[10]曹賢中，何仁生，謝自芳.認知彈性理論的學習遷移觀及其教學含義[J].現代教育技術，2008(1)：10-12.

[11]曹賢中，何仁生，王鋒，鄭忠梅，徐小雙.基于認知彈性理論的教學設計模式[J].電化教育研究，2008（1）：80-84.