论数字化学习环境设计

殷旭彪　陈琳

[摘要]从设计思维的视角出发，考量数字化学习环境的设计维度及内容，以实现学习环境的合理数字化，从而变革传统课堂教学，以达到学习者的有意义学习。借鉴学习科学领域关于课堂学习环境设计中提出的干预设计要素观的共享观点，将学习内容、学习支持系统和师生关系作为数字化学习环境设计维度，将建构主义提倡的“7+2”学习环境构成要素作为数字化学习支持系统的设计内容，从而形成数字化学习环境设计框架。

[关键词]数字化学习环境；设计；数字化学习支持系统

[中图分类号]G40-057 [文献标识码]A [论文编号]1009-8097（2013）05-0020-05 [DOI]10.3969/j.issn.1009-8097.2013.05.004

引言

学习环境是一个复杂的系统，基于不同的视角和理解可以形成不同的框架。本研究旨在变革传统课堂教学的“传递——接受”模式，着力构建课堂教学與信息技术手段干预构成的数字化学习环境，因而一方面要考虑客观主义认识论下课堂教学环境的特点，另一方面要考虑建构主义认识论下的学习环境构成要素，综合二者于一体考量数字化学习环境的构成要素，从而决定其设计内容指向，力求形成一个立体化全方位的数字化学习环境设计框架。这样一种由纯粹的数字化学习环境與课堂环境融合而成的混合的（Blended）数字化学习环境不仅要考虑虚拟学习环境对学习活动的支持，还要兼顾其與课堂学习环境各个要素之间的制约與联动，因而能够更加有效地保障基于信息技术的教学活动，这是学习环境数字化的更复杂、更高级的手段。

一、学习环境设计维度考量

1.学习科学关于学习环境的研究观点

学习科学（Learning Sciences）是一个研究教與学的跨学科领域，它研究的目标首先是为了更好理解认知过程和社会化过程以产生最有效地学习，其次便是为了用学习科学的知识来重新设计学习者的课堂及其他学习环境，从而使学习者能够更加有效和深入地学习。许多学习科学研究者运用设计研究方法在课堂教学和学习环境都进行了深入地研究，得出了一些具有推广价值的理论和实践，我们在考察学习环境的设计维度时，借鉴学习科学领域的相关成果对更有效地设计学习环境有很重要的现实意义。我国学者杨南昌博士在比较分析学习科学领域内关于学习环境研究的观点描述后，从中抽取了一个关于干预设计要素观的共享观点。分析发现，尽管五要素、四要素和三要素分类观点存在一些差异，但是他们都共同强调了在对学习环境进行干预设计时需要考虑的三个基本要素：学习内容、学习支持和学习的社会结构。

学习内容指学习者将要学习的对象，包括设计的课程、任务、活动内容等；学习支持指给学习者在学习内容时所需要的一切支持，包括设计的工具、资源、样例/案例、支架（如评价策略）等；学习的社会结构也叫学习关系，指所学习所发生境脉中各要素之间所构成的关系结构，包括课堂精神特质、教师和学生的文化观念、人——技术——空间结构等等。表面看来，技术开发视角的研究者，可能更着重学习支持维度的研究，在技术方面的“设计和开发”成分浓重一些；课程开发视角的研究者，可能更强调学习内容方面的研究，在教学设计方面的研究者“设计”成分浓重一些；而着重学习关系研究的研究者，可能在人类学和社会文化心理学方面的“研究”成分要浓重一些。因而，在考虑学习环境的设计时，要立足于学习者的“学习”，以整合的视角系统从三大要素入手设计，而不能单维度以其中的某一方面偏颇设计。

2.建构主义视域下的学习环境构成要素分析

本研究的数字化学习环境以一种连续系统思维进行定义，契合客观主义與建构主义二者认识论的有机结合，但是又具有明显的建构主义倾向，在学习环境要素分析中要充分吸纳建构主义理论指导下的基本因素，统整于课堂教学的干预设计中。

国内外关于建构主义视角下的学习环境设计很多，国外最具有代表性的当属David.H.Jonassen教授，他认为在设计建构性学习环境的框架时，框架内的各个要素要隐含对有意义学习的追求，要素之间互相依赖，共同作用为学习者提供一个可以解决实际问题的环境。Jonassen提出的设计模型包括六个要素：问题、相关案例、资源、认知工具、协作工具和情境。在这六个要素中，问题是整个环境的核心，其他各要素围绕问题而展开，要素之间相互作用促成学习者问题的解决。

国内学者关于反映建构主义思想的学习环境设计也做了很多研究，何克抗、杨开城、高文、任友群等专家学者都做过相关的研究，钟志贤对Hannafin、Jonassen、Perkins等学者和国内相关学者的观点进行了总结和比较，并且结合了认知学徒制和学习生态观等学习环境设计的要素进行综合比较后，提出了“7+2”学习环境构成要素观，认为学习环境的构成主要包括活动、情境、资源、工具、支架、学习共同体和评价七大要素，各要素與学习者/教师具有密切的内在联系。本研究借鉴钟志贤教授关于学习环境设计的要素来指导数字化学习环境的设计。

3.数字化学习环境的设计维度與内容

综上比较分析，从学习科学视角审视课堂教学的干预系统设计，可以从学习内容、技术支持和学习的社会结构三个方面考虑。从建构主义视角分析学习环境设计的要素来看，可以归纳为活动、情境、资源、工具、支架、学习共同体和评价七个要素。本研究所定义的数字化学习环境是指传统课堂教学與信息技术支持的数字化学习平台的有机结合体，是传统课堂教学空间的延伸和时间的补充，是客观主义和建构主义认识论的合理融合與优势互补。数字化学习环境的设计與创建旨在变革传统教学中师生“传递——接受”模式的单向教学，培养面向知识时代的创新性和应用型人才。数字化学习环境的宗旨在于学习者达到有意义的学习。

在革新传统课堂教学模式的理论指导中，建构主义具有明显的优势和实践意义，因而本研究作为以信息技术手段有效干预传统课堂教学为目的的数字化学习环境在理论基础方面有着显著的建构主义倾向。本文在考量数字化学习环境的设计维度和内容中，充分结合课堂教学干预的三大系统和建构主义学习环境的七大要素，形成了数字化学习环境的设计框架。

在数字化学习环境的设计中，要以一种统整的系统思维来综合考虑设计的维度和内容，同时将学习环境的各要素整合其中。在这个框架中，学习内容是第一要义，要学习者学到什么知识，用什么样的方式学习，如何达到深度学习等都是需要考虑设计的内容；技术支持系统是实现学习者有效掌握学习内容的保障机制，在这个分系统内，以活动为中心，遵循以学习者为中心的技术理性，运用技术手段最大程度促进学习者的有效学习，信息技术與课程整合的价值体现于学习者“用技术学习”，而非“从技术中学习”；学习社会性结构在这里主要集中体现在师生的关系上，在传统的教学环境中，教师拥有绝对权威，呈现出明显的“传递一接受”关系，在数字化学习环境中，二者体现为“主导一主体”的制衡互动关系。下面我们详细论述各设计维度和内容的具体所指，从而为教学实践提供一个具有可行性的框架。

二、学习内容设计

教授主义产生于20世纪初，它培养学生适应工业化社会经济发展的需求。教授主义的观念特点是知识是有关世界的事实；学校教育的目的是将这些陈述性知识和程序性知识传授给学生：教学内容以书本知识为本位，缺乏对学习者直接经验的重视。显然，在传统的教授主义思想中，知识的形态就是客观存在的陈述性、程序性知识。在知识经济时代，仅靠记忆陈述性知识和程序性知识是远远不够的，学习者必须具有对复杂概念更深层次的理解，以及掌握利用复杂概念创造新概念、新理论、新产品、新知识的能力。他们还必须能清晰地表达自己的理解，需要学习的是整合的、可用的知识，而不完全是教授主义所强调的割裂的、脱离情境的事实。

总的来说，二者各有优势，客观主义认为知识是客观存在的真理，这些真理通过自然现象和社会现象而表现出来。客观主义指导下的教学的作用就是将知识正确无误地传递给学生，学生最终应从所传递的知识中获得相同的理解。建构主义认为“实在”不过是知者的心中之物，是知者构造了实在或至少是按他自己的经验解释了实在，因而建构主义强调学习者的知识应该是他们在與环境的交互作用中自行建构的，而不是灌输的。客观主义偏重于教的发面，而建构主义偏重于学的方面。传统教学中“传递——接受”的集体授课方式，对于概念性知识和原理性、记忆性知识有很高的教学效率，为促进学习者进一步主动意义建构和高阶发展提供基础性知识和能力方面有很重要的作用。在本研究中，我们要充分发挥这两种认识论的优势，二者有机结合，针对不同的学习内容采用不同的理论指导和教学形式。在设计教学内容上应遵循以下三个原则：以知识为中心、聚焦深度学习和贯穿真实活动。

1.以知识为中心

学习者求知学习，目的在于认识世界和改造世界，知识的掌握在于应用和解决实际问题，而不是记忆和背诵。在应试教育的影响之下，人们认为知识等于课本，分数成了衡量学生知识掌握情况的唯一标准。因而，知识默认为就是书本知识，认为只要将书本知识全部内化就是学到了真正的知识。然而当大量的“高分低能儿”出现的时候，许多学生面对复杂的真实问题手足无措的时候，有学者开始批判“以知识为中心”的教学内容设计理念是造成这一现象的罪魁祸首。诚然，我们应该强调以人为本的教学理念，强调人的全面协同发展，但是提倡“以人为本”與“以知识为中心”二者之间并不冲突。之所以有学者批判“以知识为中心”的设计思想本质上是对知识概念的错误理解，认为知识是客观的存在物，知识就是等于书本知识。我们这里所讲的以知识为中心，是指教学内容的设计围绕学生掌握的核心知识而展开，强调学习者的解决实际问题的能力和创新能力，强调知识的运用和迁移能力。

以知识为中心的学习内容设计，就是强调注意力放在能够帮助学生理解每个学科的重要概念及其知识结构上，强调课程设计的重要性。教师能够将书本知识和教学目标合理整合和模块化，其中概念性、原理性、记忆性知识作为新知识意义建构的基础，教师和研究者对学习者将要学习的对象和涉及到的相关活动进行设计和整合，宗旨在促进学习者掌握灵活的、有价值的知识。

2.聚焦深度学习

美国学者Eric Jensen和LeAnn Nickelsen认为，深度学习指的是新内容或技能的获得必须经过一步以上的学习和多水平的分析或加工，以便学习者可以改变思想、控制力或行为的方式来应用这些内容和技能。Weigel认为，深度学习是通过对新知识、新观点的批判性分析产生并导致对信息的理解，并且能够长期保持；或者是通过探究来促进知识发展與元认知发展。Biggs，Entwistle和Ramsden等学者认为，深度学习体现为学习者亲身致力于运用多样化的学习策略，如广泛阅读、整合资源、交流思想、把单个的信息與整体的结构相联系、把知识应用于真实世界等，以达到对学习材料的理解。深度学习强调批判與理解，通过深度学习掌握的知识是在对新知识批判性分析的基础上达成对信息的理解；深度学习强调联结與建构，认为知识不是孤立存在的，将新知识與学习者原有的背景知识发生联结，以个人方式进行意义建构，使新旧知识有机整合，这样获得的知识才是稳固的、持久的；深度学习强调应用與迁移，学习的目的是为了解决实际生活中的问题。

深度学习與传统课堂实践有很大区别，深度学习是知识迁移的主要表现，强调了知识的内化和实践价值，也契合了知识时代对创新型人才培养的诉求。

3.贯穿真实活动

反思传统学校教学，常常无视知识生产和实践场景中人类学习的特征，造成学生知识意义的缺失和意义建构上的困难，重构学校学习探索需要在学习内容设计上和学习活动设计上联系真实世界，促进学生像专家一样学习。知识的迁移和内化离不开具体的实践，建构主义强调学习的情景化和自主探究，认为新知识的获得是在原有知识的基础上意义建构而成。因而，在教学内容的设计中，要考虑将知识的习得贯穿于真实的活动之中，学习者在完成活动任务的过程中达到基本知识的迁移和新知识的获得。

三、学习支持系统设计

1.以学习者为中心

学习环境的数字化具体表现在学习支持系统的设计中，是技术产品、课程产品和理论产品等多种人工制品的综合产出。如果只关注技术开发，那就有可能成了纯粹商业化的软件开发，这种开发往往是“技术中心”的开发或“用户中心”的开发，而不是“学习者中心”的技术开发。信息技术的飞速发展加快了教育信息化的进程，促进了教育的发展，解决了教育、教学中许多实际问题。但是，随着信息技术日新月异的发展和新媒体的不断涌现，在教育领域中普遍存在盲目使用技术，过分地关注技术的功能和效用，唯技术至上的观念。在这种观念的影响下，许多教师过于倚重技术的“工具性”和“力量性”而带上了明显的“以技术为中心”的色彩，认为只要使用了先进的技术就能促进学习者的有效学习，学习者被动适应新技术的功能，技术理性被片面化，从而缺乏了理性特征中最宝贵的反思精神和批判性。

任何事物的泛化都意味着一种巨大的损失，因为它掩盖了其他价值。从技术理性的工具维度来看，它所依赖的功能、效率、手段和程序等原则是充分合理的，但如果工具理性一旦专制为技术理性唯一的维度，使技术理性等同工具理性并使之扩张泛化，其理性也就随之消失，就应该受到批判。“教育技术领域的未来将永远是與技术的发展纠结在一起的”，因而我们无法逃避技术理性，更不能全盘否定。我们对技术理性的反思和批判，本质上是对由于工具理性维度的过分张扬而导致技术理性的泛化的批判。工具理性主要关心为实现那些被认为是理所当然的目的之手段的适用性，却不关心目的本身是否合理的问题。它的主要焦点是“关心怎么做，而不关心是否应该去做。它关心的是实用目的，认为使用信息技术应该会有好结果，排除思维的否定性和批判性，因此是单向度的思维方式”。“工具理性”的张扬使“价值理性”逐渐遮蔽，甚至使二者相互对立起来。

面对信息技术在教育中的应用，强调“以学习者为中心”的设计原则从本质上来说就是突出技术理性中的“价值理性”维度，体现人的中心地位，避免“工具理性”的张扬而导致的“以技术为中心”倾向。

纵观技术在教育领域的应用和发展，技术理性也正在走一条价值理性回归的路线。从媒体技术观到认知工具技术观，再到信息生态技术观的提出，其观念映射下的研究视角是从知识传递到认知建构，再到分布式情景，体现的是从对“媒体工具”的关注到“人的活动”的关注。尤其是信息生态观指导下的学习，强调的是特定环境中由人、实践、价值和技术构成的一个系统，在这个系统中起核心作用的不是先进的技术，而是在一定技术支持下的人的活动。技术理性化是一个发展着的过程，促进当代技术與人文理性和价值终极关怀理性的结合，让技术理性更趋合理化是可能的，关键是要发挥价值理性的主导作用，引导技术理性回归到人是人的最高本质上来。

2.以实用主义为导向

技术的实用主义导向與设计研究强调“有用知识”的产出是一脉相承的，强调从实践中和解决问题中体现设计的价值，二者都承接了杜威的实用主义探究路线，衡量一个设计的价值部分在于看它对使用者在现实情境中的实践性，在这种实用路线中，技术应用的判断不是根据它们的先进性和功能性，而是根据在现实世界中发挥作用的效力。实用主义遵循工具理性思想，认为一切理论和知识都只是认识世界的工具；强调知行合一，注重实践和环境；重视方法论，倡导科学实验主义，对于科学方法范式的建立起到了重要作用。

无论是在传统课堂教学中还是在新型的数字化学习环境中，技术的运用都是为了解决实际问题，为了更好地实现教学和学习效果。即使在信息技术飞速发展的当今社会，传统教学的技术工具仍然在发挥着重要的作用，从实用角度来看，粉笔加黑板的教学方式在某些方面要优于提前设计好的PPT幻灯片。在我国大力提倡教育信息化的背景下，一些学校盲目购置设备，追求设备上的信息化和技术上的现代化，而忽略了人的现代化，导致一些设备成为摆设和家底。在一些课堂上，教师为了体现信息化教学而盲目、勉强使用信息技术的现象比比皆是。

我们认为，在如何使用技术的问题上，应当以一种设计的思维审视和以一种实用主义为导向。技术作为支持学习者有效学习的工具，应当从具体的教学和学习问题入手，比如作为学习者的伙伴、学习知识的表征工具、评价工具、支架工具和反思工具等。

3.技术设计策略

基于上述以学习者为中心和以实用主义为导向的理念，以设计的思维考虑技术在数字化学习环境中的应用。从建构主义视角来看，学习环境包括活动、情境、资源、工具、支架、学习共同体和评价等七大要素。因而，技术作为学习环境的支持工具应当能够在以上诸要素中发挥其作用。信息技术不应该只充当教师的传递信息的工具，而应该成为学习者解决问题和建构有意义知识的工具。

信息技术的应用应该被用来支持学习环境中的各要素的功能实现，具体物化为一种可操作性的工具或平台。利用仿真技术、虚拟现实技术或动画技术等手段实现模拟真实的场景，创设情境，为学习者提供解决问题的或执行学习任务的环境或气氛。利用网络技术、数据库等为学习者创设丰富优质的数字资源库，实现资源共建共享。为支持学习者更好地解决问题和交流，通过技术手段提供各种交流工具、探究工具、协作工具和评价工具等，如聊天室、BBS、留言板、视频会议室等。借鉴社会性软件的思想，建立由个人空间、微博、博客圈等集成的学习共同体，创建在线日志、成长记录、成果展示、多元评价形成的个人电子档案和资源分享系统。

四、师生关系设计

在传统的课堂教学中，由于学校教育奉行以“传递一接受”为特征的教授主义，默认的知识形态就是有关世界的事实和问题解决的程序的集合，学校教育的目的就是将这些陈述性知识和程序性知识传授给学生，学生若能够准确无误地将教师传授的知识记忆并陈述，即认为学生成功地学到了知识。而检验学校教育的成功與否的方法就是测试学生获得了多少陈述性知识和程序性知识。

在这样的教学模式下，学生成了被灌输的对象，记忆的机器，处于很被动的地位，教师基于行为主义的理论，采用一切刺激一强化反应来促进学习者对所灌输内容的记忆，老师处于发号施令的主动地位。尤其在我国，尊师重教的传统思想源远流长，课堂教学中成了教师一个人的独角戏，学生只有服从和接受。这一教学模式严重地抑制了学习者的自主创新能力和独立的思考能力。学校培养模式俨然工业时代流水线上千篇一律的标准化产品生产一样，随着进入知识经济时代，这种模式越来越不能适应时代的发展要求，客观上要求变革落后的教学模式，也直接指向了师生关系的变化上。这一社会背景下，西方国家掀起了以建构主义为理论基础的教学变革，上世纪引入我国之后曾经一度被教育工作者奉为改革的灵丹妙药，大力鼓吹建构主义的神奇與可贵，然而，这种机械套用舶来之品，造成了本土化的水土不服。

本世纪初，教育工作者逐渐回归理性，思考我们的教育到底需要什么样的认识论作为指导。客观主义强调教师的权威和建构主义一味强调学生的中心地位显然都是走向了两个极端，在现实实践中顾此失彼，往往與期望背道而驰。这样一种均衡的教学模式：混合式学习模式便由此而生，聚焦于师生关系上表现为“主导——主体”关系。即使在未来的学习化社会中，正规教育体系即学校，仍将是每个人学习知识的基础。而在这个起基础作用的教育系统内，最核心的将是教师與学生的关系，没有其他东西能代替这种师生关系。尽管西方建构主义者标榜以学生为中心的教育思想，但是建构主义教学设计的每一个环节要真正落到实处都离不开教师的主导作用。

这一师生关系，既体现了教师引导者、组织者和监控者的角色，也体现了学习者自主性和主体性的特征。教师放弃权威，学生平等交流，彼此之间营造出一种民主、合作的求知气氛。教师引导和启发学生进行批判和反思，在自己已有知识基础上完成新经验的意义建构，从而达到有意义的学习。