技術增強型學習環境中的“離心效應”：現象、成因及破解

劉曉琳 張立國

[摘? ?要] 以新興技術驅動教學創新是一條失敗的路線。信息技術或許可以使學習變得便捷，但它本身并不能使學習有效，應用不當甚至可能產生偏離學習目標、損害學生身心發展的“離心效應”。技術增強型學習環境中的“離心效應”是制約信息化教學由普遍應用向融合創新轉段升級的瓶頸，必須予以高度警惕和理性反思。文章基于已有研究證據廓清了三類典型的“離心效應”：不斷追尋新奇有趣技術的教學應用，忽視學生對學習內容的掌握;濫用技術的移動互聯和虛實融合性，忽視對學生認知風險的管控;教師對教學進行弱處理，教學結構松散，學生學而所知甚少。其成因在于：對“趣悅化學習”的過分強調，掩蓋了認知投入對有效學習的重要性;對“數字土著”的錯誤假設，高估了學生利用信息技術促進學習的能力;對“少教不教”教學方式的盲從，弱化了教師指導性教學的獨特意義。破解“離心效應”的根本出路在于以科學實證的研究揭示技術增強型學習環境中教與學的新規律，關鍵在于以理論和實踐的深度關聯和雙向轉化，提升新環境中的教育生產力，最終落腳點在于以新型教學法而非新興技術驅動學習環境各要素，實現信息化教學的“融合效應”。

[關鍵詞] 技術增強型學習環境; 教學創新; 離心效應; 智慧教學法

[中圖分類號] G434? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] A

[作者簡介] 劉曉琳（1984—），女，山東煙臺人。講師，博士，主要從事信息化教學創新理論與實踐研究。E-mail：xiaolinliu@snnu.edu.cn。張立國為通訊作者，E-mail：zhangliguok@126.com。

一、引? ?言

教育是一項兼具時代性與永恒性的事業。伴隨社會生產力發展而變化是教育事業的時代性要求。21世紀以來，以互聯網、人工智能為代表的信息技術迅猛發展，以不可阻擋的勢頭變革著社會文化、產業模式和教育形態，以封閉式校園為主要特征的傳統學習環境存在的根基業已動搖，技術增強型學習環境作為一種嶄新的環境形態，不斷引發教育系統的形變。同時，教育又是一項具有永恒性的事業。通過教學促進學生有效學習是教育亙古不變的價值追求，而學習發生的神經機制千百年來一直沒有變化——學習是“學習者借助外部刺激來建構神經回路的過程，外部刺激決定學習者所構建的神經回路性質和方向”[1]。因此，無論教育形態如何改變，教學在本質上始終是有目的、有計劃、有組織地控制與補充學習者腦神經回路建構所必需的外部刺激的過程[2]。教育研究者和實踐者需要在教育之永恒性觀照下深刻反思，技術增強型學習環境支持下的新型教學是否促進學生進行有效的學習。

國外專家已經開始對這一問題進行反思。如有學者指出，近40年來新興技術支持下的教學并未如人們所預期的那樣提升學習效果[3]，認知心理學家克拉克（Clark）、認知負荷理論的提出者約翰·斯威勒（John Sweller）等人更是尖銳地批評了濫用技術特性開展所謂“創新的教學”而損害學生學習績效、增加學生認知發展風險的做法[4]。有趣的是，教育技術的研究者們“卻很少正視我們失敗的地方”[5]，雖然研發了大量學習管理平臺和學習工具，展望并提出了技術增強型學習環境的高端形態——智慧學習環境[6]，提出了諸多創新型的教學模式[7]，并大力地推動新興技術在教學中的應用，但是不得不承認，目前還鮮有證據表明，我們所預期的信息技術引發教育系統“質”變的“融合效應”已經普遍發生。與期望相悖，技術增強型學習環境的教學實踐中常常出現一些偏離教學目標的“離心效應”，而這些“離心效應”又是制約信息化教學由普遍應用向融合創新轉段升級的瓶頸，必須予以高度關注。本研究以教育之永恒性價值追求為依據，在全球視野下理性反思了“離心效應”現象，透析了其成因，并提出了破解策略，以期澄清當前信息化教學中若干模糊認識和錯誤做法，為信息技術與教學融合創新發展提供鏡鑒。

二、檢視技術增強型學習環境中的“離心效應”現象

技術增強型學習環境是基于信息技術的、與傳統學習環境相對的學習環境，它以數字化學習資源的豐富性和可獲取性、學習工具的可移動性和可交互性、學習支持服務的智能化和個性化、學習空間的開放性和虛實融合為主要特征，旨在為學生信息化學習賦能，促進學生有效學習的實現[8]。技術增強型學習環境中的教學創新過程應該始終圍繞促進學生有效學習這一中心，在合適的教學方法的驅動下對各要素之間的關系進行重組和優化。但是，在實際教學中卻常常出現由新興技術而非合適的教學法驅動產生的偏離有效學習目標、危害學生身心發展的現象，即“離心效應”。“離心效應”有多種復雜的表現，本研究基于已有的研究證據，廓清了三類較為典型的“離心效應”現象并闡述其危害。

（一）不斷追尋新奇有趣技術的教學應用，忽視學生對學習內容的掌握

從幻燈片、網絡計算機、Pad、Clicker到虛擬現實技術以及基于智能移動終端的各類教育Apps，信息技術在教育領域中的滲透愈深愈廣，功能從支持課堂教學內容呈現、方便師生交流到提供沉浸式虛擬體驗和引導學習流程，這一切正在打破傳統教學的沉悶刻板而使教學展現出更多“新奇性”和“趣味性”。這些特性恰好符合學生們“追新求奇”的心理特點，也似乎滿足了一部分教師對“新型課堂”的追求。于是，實踐中涌現出一系列新奇有趣技術的教學應用案例，從最初用幻燈片代替板書，用Pad代替課本和練習冊，用Clicker代替課堂提問和展示，到用虛擬實驗代替理化生實體實驗，用移動Apps代替各種學具學案，等等，學生們的注意力不斷被教學中新奇有趣的技術所吸引，師生之間、學生之間以及學生和媒體之間互動頻繁，課堂氣氛熱烈。

然而，一項針對包含84項不同類型信息技術在K-12教育中應用效果研究的元分析表明，盡管大多研究中都報告了學生興趣以及課堂交互頻率的提升，但是從總體量化數據來看，與傳統方法相比，信息技術的應用對于學生學習內容掌握的提升效果非常有限（平均效應量ES=+0.16），尤其對于過去幾十年里，在教學信息化中占主導地位的計算機輔助教學來講，其提升學生學業績效的作用可以忽略（ES=+0.11），并且實驗方法越嚴格，該效應值越低[9]。塔敏（Tamim）等也基于元分析指出，新興技術在大多數情況下，只是作為一種對先前技術的替代性策略應用到教學中，學生對學習內容的掌握程度與使用何種技術的關系不大，并且學生往往將較多的注意力投入到技術的趣味性上，忽視了對學習內容的掌握[3]。

（二）濫用技術的移動互聯和虛實融合性，忽視對學生認知風險的管控

移動互聯技術確實能為隨時隨地學習甚至多任務并行處理帶來便捷，但其中也存在著學生認知發展的風險因子。第一，就學習效果來講，大多數情況下學習者在碎片化時間所學習的碎片化內容無法被深度加工，不易與已有知識建立穩固的聯系，屬于“淺層學習”;第二，就互聯網教育產品的安全性來講，研究表明，基于互聯網的多任務行為將導致青少年前額皮質灰質顯著減少，造成早期注意力和記憶力缺陷[10];第三，就網絡資源的教育性來講，依據Spector所提出的“支持學與教的要素層次模型”[11]判斷，學生在搜索引擎中檢索到的信息真假難辨、可靠性難以衡量，只是“信息對象”而已，不能作為課程學習內容，只有真實可信的信息對象才有可能上升到“知識對象”層面，而知識對象需要與學習目標和學習階段耦合，才能成為“學習對象”。因此，那些認為只要手持設備加互聯網就可以開展移動泛在學習的想法顯然忽略了學生認知發展的風險。

此外，教育者對于虛擬現實技術教育應用可能損害學生健康和認知發展的風險也不得不警醒。第一，大量案例表明，長期佩戴虛擬現實頭盔的學生更易受暈動癥、疲勞和惡心等健康問題困擾[12]，在此情況下推廣虛擬現實教育應用有悖倫理道德;第二，受虛擬世界豐富模擬場景的干擾，學生覺得有時難以把注意力集中在學習活動上，甚至缺乏具身性與體感性，無法分辨虛擬世界與真實世界的邊界[13];第三，由于虛擬與真實雙重身份的交互作用，學生的學習行為呈現新規律，這導致當前虛擬現實教育應用的案例中，大多數教師原有的教學經驗失靈，他們難以監控學生的學習過程開展，難以辨別學生的學習狀態[13]，無法為學生認知發展提供有效干預。

（三）教師對教學進行弱處理，教學結構相對松散，學生學而所知甚少

20世紀末以來，伴隨技術增強型學習環境興起的還有建構主義理論。建構主義主張教學“從聚焦學科知識轉向聚焦過程體驗”。受這一理念引領，教育工作者減少了對教學內容的精細加工，轉而為學生提供豐富的學習資源和工具，鼓勵學生自主探究[4]。這類教學方式被冠以多種名稱，如發現學習、體驗式學習等，但在殊途同歸的教學案例中，無一例外地將學生置于探究性情境中，要求學生模仿專業研究者，自主探索那些公認的科學原理，教師對教學進行較弱的干預，教學結構相對松散。

那么，學生的學習表現到底如何呢？奧爾斯（Aulls）對12名教師在課堂上開展建構主義教學的案例進行了質性研究，結果表明：“大多數教師發現學生自主探究難以取得學業進步，對此，高效能的教師只能提供大量的關于知識、原理等方面的指導性教學，而低效能的教師卻不知所措。”[14]如果認為質性研究結果有主觀偏見的話，那么設計精良的控制性實驗研究或許可以提供更加有力的證據——哈迪曼等人（Hardiman，Pollatsek & Weil）以及布朗等（Brown & Campione）都在研究中指出，如果要求學生采用純發現法在探究性情境中學習科學，學生總會感到茫然而灰心喪氣[15-16];克拉克（Clark）對覆蓋小學到大學以及各種工作情境，涉及各式各樣的問題和任務的70多項實驗研究進行了元分析，結果表明，對于能力不足的學生，開展發現學習、體驗式學習，相比前測，學生后測成績明顯退步。更令人沮喪的是，當允許學生自由選擇教學方式的時候，學習能力較差的學生反而選擇了探究性學習和發現學習等弱干預性、教學結構松散的課程，“他們盡管學后所得甚少，但仍然享受此番體驗”[17]。

三、透析技術增強型學習環境中的“離心效應”成因

技術增強型學習環境中“離心效應”的成因是復雜的、多層面的，每一種“離心效應”的成因各不相同，但是總體而言，可能有三類：第一，在科學研究層面，關于學習發生的認知神經機制、技術增強型學習環境中教與學的新規律等基礎性問題還有待解決;第二，一線教學實踐者缺少與技術增強型學習環境相適應的教學觀念、知識和技能，新環境中的實踐性知識匱乏;第三，在各方利益的驅動下盲目利用技術開展教學，忽視教學法對教學的驅動作用。為引起廣大實踐者的足夠重視，在此對三種典型的“離心效應”的具體成因進行針對性分析。

（一）對“趣悅化學習”的過分強調，掩蓋了認知投入對有效學習的重要性

從“寓教于樂”這一古老命題的提出到當代“趣悅化學習”思想的風靡，古今中外教育者對于“樂”之教育意義的追尋從未停止過。以娛教技術增加教學的趣味性和吸引力一度成為教育研究和實踐的熱點。 不可否認，教育者的確應該重視“樂”之體驗，并利用技術的交互性、虛實融合、智能感知等特性為學生創設快樂的學習體驗環境。同時，教育者們也需要充分認識到，“輕松”“直觀”“有趣”的學習體驗可能對學習績效帶來風險。從認知心理學視角來看，一方面，學習歸根結底是發生在學習者大腦中的信息加工過程，而用于信息加工的認知資源容量在單位時間內是有限的。因此，若學生的認知資源過多地被技術的趣味性和新奇性所吸引，則其對于知識本身的認知投入量將減少。另一方面，任何形式的學習都需要付出心智努力，并且越是建構復雜的知識結構，就越需要進行長期艱苦的努力。有效學習本身并不應該是一件輕松的事情——學習者在信息注意、編碼、圖式建構與自動化過程中本就應該面對一個又一個具有挑戰性的任務，付出心智努力，以保證其認知和元認知水平正常發展。技術增強型學習環境對學習情境靈敏的感知以及快速應答，使學生在智能設備支持下本能地采納最簡單的方式——從互聯網的一個窗口切換到另一個窗口，快速地找到問題的答案。這從表面上看似乎實現了輕松愉悅的學習，但本質上是替代甚至剝奪了學習者自身在學習過程中所應付出思考或認知努力的機會，損害了學習者元認知策略的發展[18]。但是，這并不意味著要支持學生認知和元認知的發展就應該排斥技術增強型學習環境。相反，應該把破解問題的重點放在教學法改進上，基于學生認知發展規律融入信息技術，引導學生的認知和元認知向更高層次發展。

（二）對“數字土著”的錯誤假設，高估了學生利用信息技術促進學習的能力

有學者認為，數字土著從出生就浸潤在富技術環境中，對新技術的習得具有優勢，他們偏好多信息源快速查找信息，習慣于多任務并行處理，善于利用信息技術促進學習[19]，由此認為只要為學生提供技術工具、使用工具的機會以及豐富的學習資源，學生就會主動利用信息技術開展學習[20]。而實際上，越來越多的證據表明：第一，并非所有的數字土著都對信息技術有天生的操作能力，他們使用技術的方式、策略和熟練程度也不盡相同;第二，對數字工具的熟練操作能力并不等同于數字化學習能力，實際上兒童在利用信息技術應對創造、問題解決等復雜任務時所表現出的數字素養水平并不理想 ，尤其不善于使用高級認知監控策略，普遍缺乏學習自主性[21];第三，相當一部分學生對其自身數字素養的感知水平顯著高于實際水平[22]，即學生也過高地估計其自身的信息化學習能力。

對“數字土著”的錯誤假設以及數字一代對自身數字素養的盲目樂觀，在一定程度上可能導致信息化教學實踐中既忽視了對學生數字化學習能力的培養，又忽略了對學生數字化學習過程中認知風險的有效干預。移動學習、項目探究式學習、翻轉課堂、網絡空間教學等典型信息化教學創新模式的有效開展恰恰需要學生具備較高的數字素養。不僅如此，還需要學生具備較強的自我管理能力[23]。班杜拉（Bandura）認為，盡管信息技術能夠為學習的開展提供豐富的工具和資源——這并不是壞事——但是我們需要考慮到，對于數字素養和自我監控能力較差的學生來講，他們湮沒在紛繁的信息工具和資源中，非關鍵性地和不加批判地使用各種新興技術和數字化解決方案，不僅會導致數字素養和認知能力的低水平重復，還將從長遠上危害下一代數字化解決方案的創新和創造[24]。因此，技術增強型學習的有效性不僅有賴于信息技術環境為學習者提供的外在支撐，更重要的是學習過程中學習活動的開展與學習者的實際能力和需求相匹配。這要求教師在充分了解學生能力的基礎上，預測學生參與學習活動中可能遇到的認知和元認知挑戰，找準信息技術融入教學的“關鍵點”，設計有效的教學干預，指導學生提升數字素養和數字化學習能力，真正實現有效的、投入的學習。

（三）對“少教不教”教學方式的盲從，弱化了教師指導性教學的獨特意義

傳統以“教”為中心的課堂教學能夠提高教學效率，但是也因忽視學生主體性發揮和創造力培養而被詬病。相對來講，信息技術支持的新型課堂教學主要以發現學習為主，教與學的活動可以通過技術工具和媒體資源進行交互和整合，學習者在學習中的地位由被動轉為主動，學習的場所由實體物理空間轉變為虛實結合的混合空間，教與學的時空可以分離，學習過程由以記憶為主的知識掌握轉變為以發現為主的知識建構，知識的習得由個人的、機械的、記憶的轉變為社會的、互動的、體驗的過程。總之，技術增強型學習環境支持下的新型課堂教學重視學生主體性發揮。然而，重視學生的主體性、自主性與創造性，既不意味著教師應該“少教”甚至“不教”，也不意味著教師對知識的加工和教學組織，可以由精細加工的強處理和強干預轉變為粗略加工的弱處理和弱干預。

技術增強型學習環境支持下的新型課堂中教與學“雙邊活動”準時空分離的可能性，以及學習時空場域的靈活性和學習資源的豐富性在表面上弱化了教師“教”的角色內容，實際上，教師教學的本質任務沒有改變，為學生認知發展創造“最近發展區”，找尋學生所學內容從既知到未知、從內化到外化過程中的最優干預時機和策略，并有效地實施干預，這些依然是教師角色的本質內容[25]。技術增強型學習環境對教師有效的指導性教學提出了新的挑戰，需要教師教學觀念、教學知識和能力同步提升，在合適技術的支持下，以合適的教學法應對技術增強型學習環境中的“離心效應”，確保信息技術真正促進學習的發生。

四、尋求技術增強型學習環境中的“離心效應”的破解之道

破解“離心效應”的根本出路在于以科學實證的研究揭示技術增強型學習環境中教與學的新規律，關鍵在于以理論和實踐的深度關聯和雙向轉化，提升新環境中的教育生產力，最終落腳點在于以新型教學法驅動技術增強型學習環境中各要素，實現信息技術與教學的“融合效應”。

（一）以科學實證的研究，揭示技術增強型學習環境中教與學的規律

當前，人們對技術增強型學習環境中教育教學知識的掌握遠遠不能滿足教育實踐發展的需求，即人們不清楚在新環境下如何才能有效地教。這是“離心效應”現象存在的最根本原因。因此，破解“離心效應”的根本出路應該是聚焦科學問題，以實證研究加快探究新型環境中教與學的新規律。

教育的科學研究始于科學問題的提出，教育科學的歷史就是其所研究的問題不斷展開和深化的歷史，在不同認識條件下，對教什么、學什么，誰來教、誰來學，怎么教、怎么學等問題的回答構成了教育學發展的基本脈絡。因此，在技術增強型學習環境中聚焦這些基本問題，集中回答：如何最有效地（在最合適的時間，最個性化地、最富有創造性地）傳授最重要的內容（事實、能力、態度、綜合素養），使學生獲得最好發展。這個問題一方面需要以小規模實驗或準實驗的方法從認知神經科學、學習科學、教育學等不同層面上進行解答，另一方面也需要以重復性研究、元分析以及大規模實證研究積累相關知識。

（二）以理論和實踐深度關聯和雙向轉化，提升新環境中的教育生產力

近半個世紀以來，心理學、腦科學等領域對人類的學習和教學已經積淀了一些可靠的結論。然而，當前教育教學實踐中卻往往充斥著各種各樣基于個人經驗和道聽途說的偏見。因此，破解技術增強型學習環境中的“離心效應”，還需要加強理論和實踐之間的深度關聯和雙向轉化，將科學研究的結論真正轉化為技術增強型學習環境中體現在教師人力資本中的教育生產力。

對實踐者個體來講，技術增強型學習環境中教育生產力的提升歸根結底體現在教師教學行為中，但要改變教師的行為恰恰不能也無法僅從行為的表面意義上入手，而必須首先提升教師對技術增強型學習的認識和態度，使教師能批判性地反思自身的教學行為，并嘗試更新和提升新環境所需要的教學能力，將其自身認同的新理念轉化為新行為。這一過程雖然漫長，但它是所有技術增強型學習環境中追求專業生命與自我發展的教師都應該努力應對的挑戰。對于研究者來講，對技術增強型教與學規律的認識，應源于當前技術增強型學習環境中教學實踐問題的困擾，當已有思維方式和理論框架難以解釋新現象、應對新問題時，需要回到現實，進入實踐內部，重新認識實踐的新形態，找到新線索，形成新認識，并再一次回到實踐，在研究新實踐的過程中實現認識的豐富、完善，在與實踐可能性相一致的意義上檢驗新認識，形成可靠的技術增強型學習環境中教與學的新規律。

教育理論與實踐的內在的不可分割性，進一步決定了教育實踐者和研究者群體之間的對話、傾聽、觀察、合作研究，是技術增強型學習環境中教育生產力提升的必要途徑。教育實踐者和研究者只有通過積極溝通和合作才能形成共生經驗和共同話語，在更深的層面和更廣的意義上提升技術增強型學習環境中的教育生產力。需要特別強調的是，群體的溝通必須以兩類主體個體意義上理論與實踐的內在統一為前提，否則群體溝通的意義將被極大地削弱甚至淪為空談。

（三）以新型教學法驅動教學創新，實現技術增強型學習環境各要素融合效應

以新興技術驅動的教學創新是一條失敗的路線。教學法作為達成教育目的之手段的體系，是教學實踐力的最直接表現，因此，破解“離心效應”歸根結底需要與新環境形態相適應的新型教學法。新型教學法是建立在學生身心發展規律和學習規律的基礎上，以促進有效學習為目標，對教學內容、教學資源、教學工具、教學事件等進行組織和安排，驅動師生共同完成教與學活動的方法。雖然技術增強型學習環境中有效學習的開展并沒有統一的方法或模式。不過，在實現信息技術與教學的“融合效應”以及指向學生有效學習的所有新型教學法中存在著若干共同的原則。

第一，強調教師的“教”與學生的“學”在邏輯上的統一性，即邏輯自洽（Self-consistent）。教學法受制于教學目標與教學內容，教學邏輯自洽性需要在教與學的“目標—內容—方法”一致性的關系鏈條中加以考察。第二，注重學生心智系統激發與發展（Mental Motivated）。激發學習動機、發展元認知、增強元意志是激發心智的關鍵。學習者需要具有接受學習任務并參與其中的動機，正確判斷自己已有知識水平、認知策略，理解學習任務并對學習結果進行歸因（學習認知），清晰認識社會情境中人際交互環境的組成、運作和交互規則（社會認知），認知不同的情感、動機和價值取向對學習結果的影響（心理認知）[26]。因此，新型教學法強調在學習內容的設計與開發、學習工具的選擇和使用、學習活動的組織與安排上重視學習者動機、元認知和元意志等心智系統關鍵要素的激發[27]。第三，面向真實學習（Authentic Oriented）。新型教學法應該充分考慮到知識所固有的“文化性”“境域性”“價值性”的屬性，重視培養學生在不同的文化、境遇和價值取向中運用知識的智慧，面向真實學習情境，強調教學內容（知識）與教學手段（方法）同真實世界的事件、問題和應用相聯系。通過智慧教學法建立主體與主體、主體與客體之間的溝通與理解、對話與合作，同時，賦予知識以“文化性”“境域性”“價值性”，使得學習者以根植于現實的方式體驗和應用知識，提升學習者的智慧[28]。第四，要求學習資源與學生學習需求相匹配（Resources Matched）。具體體現在三個方面：（1）學習資源的內容需要與學習內容相匹配，并對學習內容進行拓展或延伸;（2）學習資源的媒體形態與學生的學習風格和身心發展特征相匹配;（3）學習資源與學生的學習技能水平相適配。第五，強調為學生提供適時的學習支持（Timely Scaffolded），即在情境感知和學習適應技術的支持下，對學習活動進行動態跟蹤和實時分析，判斷學習支持的時機并提供有效的學習支持，為學生認知發展和知識建構搭建腳手架。腳手架意味著有助于學習者憑借自己的能力達到理解而提供的線索與啟示，適時的腳手架或學習支持并不代表當學生遇到學習困難時立即給予幫助，“適時性”意指先讓學生做出求解的努力，然后教師給予適當支持和引導。

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