學習科學需要與教學實踐緊密結合

倪治云

傳統認知科學關注對象和研究方法因過于遠離人在真實世界中的學習，其研究成果對于現實學校教育實踐的改進和教育質量的提升并不是十分理想。在20世紀80年代初，隨著人工智能理論和計算機技術的發展，一批認知科學家和計算機科學家開始合作，逐漸形成了一個嶄新領域——學習科學。1991年，國際學習科學協會正式成立，并在美國西北大學正式召開了第一屆學習科學國際會議，同時創建學習科學領域第一本官方雜志——《學習科學》雜志。自此，現代意義上的學習科學正式宣告形成。[1]

國際學習科學領域的知名研究專家、美國北卡羅來納大學教堂山分校的索耶教授在《劍橋學習科學手冊》一書中指出，“學習科學是一個研究教和學的跨學科領域。它研究各種情境下的學習，不僅包括學校課堂里的正式學習，也包括發生在家里、工作期間以及同伴之間的非正式學習。首先是為了更好地理解認知過程和社會化過程以產生最有效的學習，其次便是為了用學習科學的知識來重新設計我們的課堂和其他學習環境，從而使學習者能夠更有效和深入地進行學習。”簡而言之，學習科學主要就是研究人究竟是怎么學習的，怎樣才能促進有效的學習。[2]

教學實踐是學習科學的生長點

學習科學的根本出發點和落腳點是回答“人是如何學習的”，具體到教育教學實踐中，就要圍繞“學生如何學”來設計教師如何教。我們推行“學本優效”課堂教學模式，教學活動遵循“先學后導、問題導學、群智合作、及時反饋”原則推進。

以九年級上學期道德與法治“弘揚和傳承民族精神”一課為例，這部分內容的難點是引導學生體會民族精神具有與時俱進的品格，民族精神是中華民族生生不息的精神支柱。教學設計中我采用了任務驅動方法，課前布置預習任務，讓學生結合中華民族古代、革命、建設、改革開放以來等不同歷史階段，任意選取一個事件，說說在這一事件中表現出怎樣的民族精神。上課時，我在黑板上畫了一個很長的時間軸。學生先在小組內進行交流，然后各小組隨機抽取一個歷史階段，選派1～2名代表在全班進行分享。6個小組的學生代表先在時間軸上標注自己選取的事件，再講解在這一事件中體現出怎樣的民族精神。但大多數學生只是標注出了某個歷史事件，說出體現愛國主義精神、長征精神、大慶精神等，對民族精神的講解不生動不飽滿，對民族精神與時俱進的品格體會不深刻。

學習任務中有兩種負荷，一種是內在的認知負荷，一種是外在的認知負荷。內在的認知負荷是由任務本身所帶來的，其主要決定因素是個體的先前知識。外在的認知負荷是由學習條件和教學情境本身造成的負荷，它會威脅個體專注于需要掌握的關鍵信息的能力。美國著名教育心理學家、學習科學家理查德·梅耶指出，教師在設計和實施教學活動時，一方面要盡可能降低學習者的外在認知負荷，減少影響關鍵信息掌握的干擾因素;一方面要控制內在認知負荷，如果學習任務本身就很復雜，教師無法把內容變得更簡單，就要盡可能通過分段呈現和預訓練的方法幫助學生更好地學習和理解。[3]

上課時，我采用時間軸呈現中華民族發展進程，有助于學生直觀、清晰地感受不同發展階段所體現的不同民族精神。但對中學生來說，體會民族精神具有與時俱進的品格是一個難點，我在預習單中提供了長征精神和大慶精神材料，幫助學生理解中華民族在各個發展階段遇到過戰爭、落后等各種挑戰，中華兒女在戰勝這些挑戰的過程中表現出了不怕犧牲、艱苦創業等精神。這些精神豐富了民族精神內涵，凸顯了民族精神與時俱進的品格。但我在課前布置任務時要求不夠精細、不夠具體，沒有明確要求學生遵循教師所提供材料的表述思路選取事件、進行分析，未能有效降低學生的認知負荷，影響了活動效果。

學習是教師的“教”和學生的“學”的統一。學生學習時，需要從各種教學信息中獲取知識，優化傳遞給學生的教學信息能夠幫助學生更好地學習。腦科學研究成果表明，人所接受的信息99%都來源于感覺器官，即視覺、聽覺、嗅覺、味覺和觸覺。20世紀90年代中期，美國研究者對3～12年級學生感官偏好調查的數據表明，視覺偏好者占46%，聽覺偏好者占19%，觸動覺偏好者占35%。這啟示我們，教師如果僅以語言講授作為教學方法，只適合不足1/5 的聽覺偏好者。[4]這一堂課我注重讓學生自主選取事件、個人分析感悟、小組合作交流與班級分享相結合，拓寬了學生的視野，豐富了學生對民族精神的感悟。但是，如果在給學生提供長征精神、大慶精神等文字材料后，在上課時再補充一個視頻資源，通過畫面、聲音、文字等信息對學生視覺、聽覺等形成刺激，將有助于學生更深刻感悟這些精神的形成過程與引領作用。

學習科學讓教學實踐更高效

結合學科科學理論和反思情況，我對教學設計進行了精細加工。

首先，我把課堂上呈現的時間軸前移到了學生的預習單上。時間軸以鴉片戰爭作為近代史的開端、新中國成立作為現代史的開端，再結合學科需要，增加了中國共產黨成立、實行改革開放兩個標注點，將中華民族發展史粗略劃分為歷史上、革命戰爭時期、和平建設時期和改革開放以來四個階段。從文字表述上把預習任務交代得更精細、更具體：請結合中華民族不同發展階段，分別選取一個事件，如外敵入侵、自然災害、發展難題等，說說當時中華民族面臨什么困難，中華兒女是怎么做的，在這一過程中表現出怎樣的精神。同時，我結合學習單上提供的大慶精神材料示范了該怎樣準備交流材料。

其次，在班級分享交流中，我采用“我來當助教”游戲化教學，增加了打分環節。我和全體學生一起商議制定了評價規則：當一個小組上臺分享時，其他組小組長和教師負責為擔任“助教”的小組打分。評價指標為內容正確、聲音洪亮、有個人見解等5個方面，每個方面兩顆星，滿分10顆星。其余組的同學如果能對“助教”組同學的講解提出建議或有質量的質疑，可以獲得1顆星。每個組講完后，負責評價的小組長和老師及時將星星貼到黑板上。交流結束后，得分最高的組即為獲勝組。

再次，在課堂評價環節，我加入了載人航天精神視頻短片，并讓學生結合自身學習生活經歷，寫一寫傳承民族精神自己可以怎么做。這樣，學生的學習不再僅僅依賴聽覺系統，而是調動多感官參與，“情境——符號——表達”系統相統一，有效提高了課堂質量，強化了學生課堂學習效果。[5]

學習科學精細加工策略是通過對學習材料進行深入細致的分析、加工，理解其內在的深層意義，達到促進記憶的效果。修改后的教學設計對驅動任務的精細化要求，有力地促進學生感受、理解知識產生和發展的過程，培養學生的科學精神、創新思維習慣。游戲化教學評價環節調動學生個人和小組參與活動的積極性，有效激發了學生的獨立思考和創新意識。課前自主預習、課上充分的小組交流和班級交流，鍛煉了學生收集處理信息、獲取新知識和語言文字表達及團結協作能力。

學習科學走出實驗室，面向真實世界的學習，把學習研究的焦點回歸到人自身，倡導在真實的學校和課堂情境中研究“人究竟是怎么學習的，怎樣才能促進有效的學習”，不斷優化教學方法和教學策略，更好地為學生學習提供發展支持。經過近30年的發展，“人們開始相信那些基于學習科學的學校和教師能給學生帶來更有效的學習。”但是，要將學習科學理論轉化為教師的教學實踐，促進課堂改變，將是一個長期的、堅持不懈的過程。理查德·梅耶呼吁要將學習科學最重要的主張和觀點向“入門者”普及，要加強“應用學習科學”的研究和實踐，即基于人是如何開展學習的知識，去開發有實證依據的教學方法（策略）來幫助人學習。尚俊杰等也呼吁在教師培養上應增加學習科學相關的知識技能，提高一線教師的學習科學素養，保障學習科學在實踐中落地。[6]