在线环境下学习者协作解决问题的策略研究 *

胡小勇，李丽娟，郑晓丹

(华南师范大学 教育信息技术学院，广东 广州 510631)

在线环境下学习者协作解决问题的策略研究 *

胡小勇，李丽娟，郑晓丹

(华南师范大学 教育信息技术学院，广东 广州 510631)

该研究在综述国内外在线环境中学习者协作解决问题的经验与不足基础之上，构建了在线环境中学习者协作解决问题策略的初步框架，并依托LAMS平台开发了相应的在线课程。研究采用基于设计的研究(DBR)并历经三轮循环实验，结合问卷和访谈进行持续改进，最终形成了在线环境中学习者协作解决问题的策略。该研究从指导者、协作学习者和资源环境三个角度出发，以问题解决过程为主线来构建协作问题解决的策略：在情境创设阶段，基于“最近发展区”理论设计在线协作解决的劣构问题；问题表征时指导者需提供部分学习材料，引导学生利用支架开展协作分析问题；在问题解决阶段进行组内与组间协作，从多角度思考解决问题的方法；构建多元评价机制，将学习结果智慧共享；指导者引导学生将所学知识和能力进行迁移应用；同时添加“学前准备”环节避免在线协作问题解决学习中的信息迷航、目标偏移等问题，以期为在线学习者的协作问题解决提供理论和实践指导。

在线环境；协作学习；问题解决；策略

一、研究问题的提出

在信息时代，社会对人才的要求越来越高，其中一个基本需求就是要求他们具备协作解决问题和项目开发的能力。《21世纪技能：为我们所生存的时代而学习》明确指出21世纪的“学习与创新技能”中包括“批判性思考和解决问题能力、沟通与协作能力、创造与革新能力”[1]，重视培养学习者协作解决问题的能力。近年来，国内学者一直非常重视问题解决、网络环境、协作学习等的研究，新课程改革也明确指出要培养学生“分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力”。

然而研究发现，在复杂的网络环境下，学习者进行有效的协作问题解决学习并非易事。例如问题情境与学生知识脱节，学生缺乏有效的问题描述手段，造成学习者对要协作解决的问题表征不一，影响协作成效；师生间、生生间的协作研讨“漂移现象”严重，难以或没有围绕主题目标的要求进行，阻碍了问题的有效解决[2]；在线环境中信息资源量大且协作问题解决过程中的资源共享效率低，造成学生对信息质量、匹配度筛选的时间延长，容易信息迷航；学生网络协作学习的意识不强，组内发言和组间讨论不积极；学习者没能得到及时的在线学习帮助，导致在线协作解决问题的学习不能顺利进行[3]等。在此背景下，本研究以培养学生的在线协作解决问题能力为目标开展研究，以期为在线学习者提供指导。

二、同类研究综述

在线环境中的协作问题解决，融合了基于问题的学习(Problem Based Learning)和计算机支持的协作学习(Computer Supported Cooperative Learning)的特点：它通过小组协作的形式，来达到问题解决的主旨；通过创设基于问题的学习情境来开展协作学习, 从而促进问题的有效解决[4]。

国外较早开展了协作问题解决学习，例如美国从1998年起在大学、中学、小学开展了“以项目为中心的学习”和“以问题为中心的学习”，培养学生自主学习和协作学习的兴趣和能力，包括学会与人合作、自主决策、收集信息、解决问题等技能，使学生的智力、能力全面发展[5]。美国伊利诺斯大学数学与科学研究所曾开展过在线协作问题解决学习的“Superland”研究[6]，指出问题具有举足轻重的地位，问题设计的好坏是影响学习效果的关键因素。目前，国外信息技术教育越来越关注在线环境中协作解决问题的研究，并指出协作参与在线课程的学习能够满足学习者的需求[7]。针对在线环境中学生参与意识不强、交流不深入的问题，Mayne等认为师生需做好前期准备，课程框架清晰，学习任务明确，“帮助链接”有效，教师进行有效监督和反馈[8]。针对协作解决问题过程中遇到的困难，Jared等指出学生可借助信息技术工具对问题进行搜索、收集并加工信息、解决问题，提高协作解决问题的能力[9]。国内的一些学者结合基于问题的学习和协作学习的特征及教育教学实践评价效果的总结，提出了在线环境中协作问题解决学习的特征：要建构一个基于问题的、以学习者为中心的协作学习环境；鼓励学习者多角度探索和分析学习内容；注重丰富的社会背景对学习的重要性；培养学习者的批判性思维和问题解决能力[10]。马志强等针对在线环境中协作问题解决学习中的角色设计和问题情境进行了研究，将角色引入协作问题解决学习中,从协作任务和问题解决两个维度构建了角色设计框架；分析了问题情境的基本特征,并针对上述特征提出由意义信息、支持信息和知识线索组成的问题设计结构，能够增强学习者在线协作问题解决学习的效果[11]。

综合文献分析，国内外同类研究的优秀经验主要有：(1)学习指导策略需针对协作解决问题活动中的各要素，即教师、学生、资源、环境等。研究学者尤其国外学者构建的学习策略并非是宏观的、笼统的，而是具有很强的针对性，学习活动中的各关键要素均有相对应的策略支持。(2)结合维果茨基提出的“最近发展区”理论来设计协作解决问题的难度。在线协作解决的问题要难度适中、易于开展，并具有发散性和探究性、较强可行性和操作性，推动学习活动不间断地展开。(3)小组是在线协作问题解决学习的主体。在背景情境提供的议题范围基础上，导学者提供部分学习材料，激发学生思考。由学生、小组通过“碰撞—质疑—分析—交流—表达”的环节，研究协作解决问题的生成[12]。(4)协作解决问题的过程要分阶段、有层次的进行，多角度思考问题解决方案。采用一体化设计的思想，针对问题的复杂性，将问题进行分解，并保证每个阶段任务的针对性和延伸性。鼓励学生多角度思考解决问题的方法。(5)多种评价方法相结合，鼓励小组内和小组间形成良性竞争机制。通过组内协作、组间对抗学习，组与组、成员之间相互合作，思想碰撞，取长补短，最终通过讨论得到一致的答案。(6)教师要作为协作问题解决学习的“认知教练”，为学生提供指导。教师指导贯穿在学生协作问题解决学习的整个过程中，避免学生偏离学习问题，将学生遇到的难题进行转换，变成学生容易解决的问题或问题组，帮助学生找到主问题解决的切入点。

三、研究设计

1. 研究技术路线

基于设计的研究[13](Design- based Research)简称DBR，是一种在真实自然的教育情境下而非在实验室情境下开展的教育研究和评价，可以使用质的和量的方法收集和分析数据，是一种重复的分析、设计、实施与评价的迭代循环，教育干预随着研究进程的需要而不断做出调整，通过这样一个研究过程来推动教育理论与实践的同等发展。本研究采用DBR的研究范式，技术路线设计如图2所示：

图1 研究技术路线

本研究从理论和实践两个方面，采用基于设计的研究方法，首先通过查阅文献提出在线环境中学习者协作解决问题的初步策略；其次选取课程《课堂教学技能训练》作为设计、开发和应用的主题案例，将在线环境中学习者协作解决问题的策略应用于在线学习课程；然后将在线课程应用到教学中，在使用过程中不断征求专家、教师和学生的意见，根据收集到的数据和意见改进策略以及课程本身；最后经过三轮实验，归纳出在线环境中学习者协作解决问题的有效策略体系。

2. 构建在线协作解决问题策略的初步框架

基于上述分析，本研究从指导者、学习者和资源环境等角度出发，以问题解决的过程(情境创设—问题表征—问题解决—总结评价—迁移应用)为切入点，初步构建了在线环境中学习者协作解决问题的策略框架(如图2所示)。

图2 在线环境中学习者协作解决问题流程及初始策略构建

3. 技术平台支撑

本研究选用学习活动管理系统(Learning Activity Management System，LAMS)作为在线学习的平台。LAMS是由澳大利亚麦克夸利大学(Macquarie University)设计并开发的开源平台，是目前获得最多支持且应用最好的学习设计与活动导向的支持工具之一[14]。LAMS是一种设计、管理与发布线上合作式学习活动的创新工具，利用LAMS直觉化、视觉化的学习活动设计环境，教师可以设计并建构出一系列围绕教学内容或者基于协作的学习活动，包括个人作业、小组讨论和班级项目等。LAMS包含四大功能模块，分别是管理模式、设计模块、学习模块和监控模块。本研究充分利用LAMS平台的优势设计在线学习课程，其中应用设计模块，通过LAMS可视化、易操作的界面，以信息化手段创建动态化的教学过程；应用管理模块添加学习者和监控者，并进行相应的权限设置；学习者登陆学习平台后，在序列化活动的引导下，自觉参与每一个学习活动单元，以自主、合作的学习形式来掌握相关的知识和技能；教师应用监控模块对整个教学活动进行实时监控，了解学习者的学习动态，每个学习者的学习过程全程可视化。最后本研究利用LAMS搭建的在线学习课程进行实证研究。

四、研究实施过程

本研究选取华南师范大学教育信息技术学院2011级本科学生45名，采用基于设计的研究方法，循环三次对在线环境中学习者协作解决问题的策略进行设计、评价和优化，并通过调查研究对比三次研究的学习效果，检验该策略在提高学生在线协作解决问题能力方面是否发挥作用，最终确定在线环境中学习者协作解决问题的策略体系。

1.实验准备阶段

本研究选取了教育技术专业本科生必修课《教学系统设计》中教学技能的相关知识点，依据构建好的学习策略，设计了课程资源《课堂教学技能训练》。其次通过LAMS平台，教学者利用活动编辑界面中的各种活动模块组，设计出一个完整的学习活动序列。当活动序列由学习者登陆启用后，就依循箭头符号按顺序逐项完成所有学习内容，如图3所示。

图3 应用LAMS活动模块组编辑活动序列示意图

课题组在实验前期，针对参与三轮实验研究的学生进行了相关实验说明，让学生明确实验的内容、目的以及注意事项等，并针对学生的在线协作学习技能进行了调查。调查结果显示华南师范大学教育信息技术学院2011级本科45名学生都了解在线协作学习的相关理论知识，但缺少相应的在线协作学习经验，并对本实验的研究兴趣高。根据前期调查结果以及学生的综合测评成绩，课题组将其分为三个等组，每组15人，分别参与本研究的三轮实验。

2.第一轮实验

通过前期策略的分析与构建，本研究组织学生进行自由分组，教师从中协调；学生以小组为单位登陆平台按照课程指示进行相应学习。课程学习结束后，课题组对学生、教师和专家进行了问卷调查和深入访谈。鉴于在线协作学习活动的成功主要取决于协作团队的交流能力、归属感和支持感[15]，所以调查问卷主要内容涉及学生对待在线协作学习的态度、问题解决过程中团队协作状况、信息处理能力、思维发展、学习支持、学习成果等方面。调查问卷采用李克特量表的五点量尺，从“非常不符合”到“非常符合”采用-2、-1、0、1、2计分方式。教师观察集中在学生在线协作行为和小组协作学习成果方面；访谈内容主要是学生学习过程中存在的问题和意见以及专家对在线课程设计的意见。对调查问卷统计分析结果如表1所示。

表1 第一轮实验调查问卷统计结果

经过问卷调查发现，编号为02、03、09、11和13的问题的得分率达到了0.4以上，具有较高的满意度，但在小组协作、信息处理、学习支持和学习成果等方面的满意度并不高。结合专家、教师和学生的访谈结果发现，学生的学习态度积极，小组成员之间相处融洽、彼此信任。同时也存在一些问题：(1)学生对平台不够熟悉，精力过多地用于平台本身，往往忽略了课程的学习；(2)组内规范不明确，学习步调不一致，整体学习进度缓慢；(3)师生交流不及时，学生提出的问题不能做出适时的反馈；(4)多个任务的叠加使得学生对课程学习产生焦虑感，学习压力大，学习任务重；(5)学生在老师的督促下勉强完成学习任务，但作品质量不高，学习效率低。

针对第一轮实验研究的结果以及存在的问题，本研究将在线课程和初步策略做了如下调整：(1)简化课程学习任务，减轻学生心理负担。将课程学习过程中需要提交作业的环节设置为“组内阶段性成果汇总”，并强调该成果汇总对今后学习的重要性，激发学生学习的积极性。(2)在学习流程中添加“学前准备”环节。在原有策略基础上从“指导者”“学习者”和“资源环境”三个角度添加“学前准备”这一环节，除了强调指导者需要具备的能力以及资源环境需要具备的特点之外，“学前准备”还要进行以下工作：a.组织学生进行平台的基础学习，防止学生在学习过程中迷航；b.在学习者正式登陆平台之前，组织学习者进行分组并明确组长人选，统筹小组内的整个学习过程。(3)LAMS平台与其他软件相结合。在LAMS平台上，小组内部可以进行协作与交流；本研究还利用QQ软件建立QQ群，加强师生之间的交流。每个学生可以将学习过程中遇到问题在QQ群里发布，教师进行实时指导，学生可以通过浏览历史记录或邮件中的问题以及解决方案，为自身的学习提供参考。

3.第二轮实验

本研究对第二轮实验过程做如下调整：(1)重新设计并改进在线学习课程，减轻学生负担；(2)组织学生进行了LAMS平台的相关学习，了解了平台的特点以及基础操作，为后面在线课程的学习做好铺垫；(3)引导学生认真阅读学习指导书，明确课程学习的目标和任务；(4)强调小组组长的职责，协调好组内成员，带领组员按照课程指示进行相应学习。课程学习结束后进行问卷调查并统计分析，结果如表2所示。

表2 第二轮实验调查问卷统计结果

表2在表1的基础上着重分析小组协作、信息处理、学习支持和学习成果等方面，学生满意度整体都有所提升，其中编号为01、04、06和12的问题得分率在0.4以上，学生反响良好；但编号为05、07、08、10、14的问题满意度仍较低，其中07号问题的得分率与第一轮持平，而10号问题的得分率却有所下降。结合专家、教师和学生的访谈结果发现问题主要体现在以下四个方面：(1)教师只是被动解答学生问题，没有及时引导学生理清解决问题的思路；(2)针对网络和平台中过多的学习资源，学习者显得无所适从；(3)课程内容紧凑性不强，不能持续吸引学习者的兴趣和激发学习者的积极性；(4)评价机制不明显，学生学习效果不好，最终提交作品的质量也不高。

针对第二轮实验研究结果以及存在的问题，本研究做了如下调整：(1)在问题表征阶段：a.教师作为问题生成过程的主持人，要适时引导学生形成理清问题的思路；b.引导学生通过绘制图表或思维导图简化信息，对已有信息进行筛选，从而明确概念之间的关系，发现问题。(2)在问题解决阶段：a.针对平台提供的优秀文献、案例以及网络资源等，小组内部先进行分工再交流心得，提高学习效率；b.建议学生在问题解决过程中将查阅的优秀资源在平台上共享，节省资源搜索时间；c.将大的问题分解为多个子问题，分阶段、有层次地呈现给学生，吸引学生持续的注意力；d.组内协作与组间协作相结合，通过组间交流，各小组能够拓展思维并及时纠正不必要的错误，促使问题更好的解决。(3)在总结评价阶段：a.将最终成果进行智慧共享，不仅在平台上共享，也可在其他网络环境中共享；b.多种评价方法相结合，学生自评和组内互评、组间评价以及教师评价，促使学生尽最大努力高效完成学习任务。

4. 第三轮实验

课题组依据第二轮所得经验和策略将在线课程进行了再设计和改进，然后组织学生进行了第三轮实验，并针对学生、教师和专家进行了问卷调查和深入访谈，数据分析结果如表3所示。通过第一轮和第三轮得分率的对比来分析比较经过多轮优化设计后学生的变化。运用SPSS17.0软件对上述数据进行配对样本t检验，结果如表4所示，差异显著概率p=0＜0.05，说明两次实验的结果差异显著。第一轮与第三轮的平均分值差为-0.20714，第三轮的平均分比第一轮的平均分高，因此在线协作解决问题的学习效果有了明显的提高：经过三轮基于设计的研究，学生各方面能力均有所提高。学生即掌握了课堂教学相关技能，又提高了在线协作技能和问题解决的能力，同时学生通过在线协作解决问题的学习，学会了从不同角度思考问题，学会了相互欣赏、相互信任、彼此互助，学会了与人共享。

表3 第一轮与第三轮得分率统计表

表4 第一轮与第三轮配对样本t检验结果成对样本检验

五、研究成果

本研究依据基于设计的研究，通过问卷调查和深入访谈收集专家和学生意见，最终构建了在线环境中学习者协作解决问题的框架，如图4所示。

图4 在线环境中学习者协作解决问题的框架

图4从指导者、学习者和资源环境三个角度出发，呈现了在线环境中学习者协作解决问题的框架结构，其中资源环境作为学习者学习过程的支撑平台，除了网络设备、媒体设备、课件资源、素材案例等软硬件设施齐全、可用外，还需创设以学习者为中心的协作学习环境，适合学习者进行人际交往和学习交流；注重资源的有效性，并涵盖问题的设计、生成、解决、评价等各环节。指导者与学习者策略如表5所示。

随着互联网的高速发展，新观念、新技术与新工具使我们的学习与生活发生了根本改变，怎样利用广泛联系的网络实现更有效的学习，是本研究的出发点。本文从在线协作问题解决学习的角度出发，通过文献阅读和案例分析构建了在线环境中学习者协作解决问题的初步框架，通过基于设计的研究方法，依托LAMS平台设计并开发在线学习课程，经历三轮循环实验不断修改在线课程，通过问卷调查和深入访谈完善策略，最终构建了在线环境中学习者协作解决问题的框架和策略体系，并在实践中验证了该策略体系的有效性，为在线学习者提供理论和实践上的指导。

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胡小勇：博士，博士生导师，教授，研究方向为信息化教学创新，信息化教师专业发展(huxiaoy@scnu.edu.cn)。

李丽娟：在读研究生，研究方向为信息化教学创新(965812917@qq.com)。

郑晓丹：在读硕士，研究方向为信息化教学(627686873@qq.com)。

2014年11月27日

责任编辑：李馨 赵云建

Construction and Empirical Study on the Strategy of Online Learners Collaborate to Solve Problems

Hu Xiaoyong, Li Liyuan, Zheng Xiaodan
(College of Educational Information Technology, South China Normal University,Guangzhou Guangdong 510631)

The study made a comprehensive analysis of the excellent experience and the lack of domestic and international online learners collaborate to solve problems, and constructed a preliminary framework for collaborative problem-solving strategies of online learners, basing on the literature and case analysis. Here designed and developed an online course, relying LAMS platform and the initial strategy. The study designed a three-wheeled cycle through experiment by Design-based Research, modifying the online course and improving the strategies by questionnaires and in-depth interviews. Get the collaborative problem-solving strategies system of online learners: constructing strategies base on the process of problem-solving by the point of mentors, learners and resources environment. In the context of the creation stage, we could design the poor-configuration- problem situations based on the“recent developments” theory; Instructors should provide part of learning materials when problem representing, to guide learners to analyze problems using frames; Learners should collaborate within and between the group, reflecting on multiple solutions to the problem when problem solving; Building multivariate evaluation mechanisms, and sharing outcomes Intelligently; Mentors should guide learners to using the knowledge and the abilities they had learned to make migrating applications; while adding the part of the learning process “Pre-school preparation” to avoid Info Trek, target deviating and other issues, In order to provide guidance on the theory and practice for online learners.

Online; Collaborative Learning; Problem Solving; Strategy

G434

A

1006—9860(2015)01—0044—07

* 本研究受国家社会科学基金教育学青年课题“智慧学习环境下创造性人才培养模式的研究”(课题编号：CCA130131)、华南师范大学2013年学生课外科研重点课题“在线环境中学习者协作解决问题的策略构建与实证研究”(课题编号：13JXKA02)资助。