知识整合视角下的非正式教育活动设计

郁志珍 戴歆紫

摘 要 知识整合框架不仅能有效地发挥非正式学习环境的诸多功能，较好地弥补现有非正式教育活动的不足，而且能促进学习者将碎片化知识转化为连贯性想法，获得对科学概念的一致性理解。基于知识整合框架，以“重建血液循环系统”活动为例，对非正式教育活动的设计进行了探索。

关键词 知识整合 非正式学习 活动设计

0 前言

由于科技的高速发展和全球化的不断推进，传统学校环境中的正式学习已经无法满足学生的需要。研究发现80%的学习发生于非正式环境，几乎贯穿了人的一生，并具有个性化、社会性、随机性、多样性、知识来源多元化、强调共享与协作等特点。[1]为了更好地适应社会变迁及终身学习的诉求，家庭、场馆、单位等非正式环境中的学习引起了研究者的关注，被视为应对各种变化的有效途径。[2]

近年来，我国正在逐步开展并加强非正式教育的建设与实施，尤其是对于場馆中的非正式教育活动。博物馆、科技馆等场馆是重要的非正式学习场所，也是学生在学校教育系统之外进行科学探索的重要渠道。然而，目前场馆中的非正式学习暴露出诸多问题，仅凭其自身的优势并不能很好地促进学习。因此，如何利用学习理论来设计非正式教育活动，解决实践中的问题，推动以场馆为基础的非正式学习是当务之急。本文立足于学习科学领域的重要研究成果，试图以知识整合框架为理论指导，依托上海科技馆的展示资源，设计了“重建血液循环系统”活动，优化博物馆的教育功能。

1 研究背景

1.1 非正式学习环境的优势与局限

非正式学习环境凭借其丰富的学习资源、灵活的学习方式成为学习科学领域关注的焦点。[3]当下，教育工作者开始致力于非正式教育活动的设计和实施，并将其作为学校教育的有效补充，抑或纳入学校教育的组成部分。我国对于非正式学习环境的探索刚刚起步，如何更好地利用其优势进行教育实践活动存在着诸多问题，主要表现为以下三个方面：（1）非正式环境下的学习目标是多元性的，经过设计的环境过去一直侧重于吸引观众并保持其积极参与，但经验的形成往往并不以学习为依据。[4]（2）非正式环境中新媒体的应用产生进一步的疑问：如何以及何时在教育活动过程中使用技术？今天的科技馆呈现出一种极端现象——“重陈列、轻教育”，只带来了短暂的新鲜感，无法让观众接触深层次的科学内容。[5]利用先进的技术却仅达到走马观花的效果，从物力投入和观众反馈上来看是极大的浪费。（3）非正式环境中的丰富资源常常是“散乱”的状态，缺乏整合性的活动设计，难以支持观众的学习过程。如何充分利用非正式教育活动的诸多优势，克服其中的问题，使其服务于学习是本文探索的重点。

1.2 上海科技馆的相关展项

科技馆、博物馆等场馆是非正式学习环境的典型代表，具有实物资源丰富、富集多种信息技术、高度情境化、提供个性化体验等特征，逐渐发展成为学校之外的第二教育系统。[6]但是，这类场馆只关注“观众参与度”却忽视了“学习者特点”，技术资源多样却无用武之地，而非正式教育的碎片化特征、脱离学习的活动设计使其呼唤基于学习科学的理论指导，以改善和提升非正式教育活动的实践效果。

上海科技馆的“人与健康”展区以“人体结构与健康”“疾病与健康”“运动与健康”为主题揭示健康的科学，让观众深入人体内部，更好地关爱自己的身体。人体就像一部复杂的机器，由许多零件组成了整体，每个零件都有不同的功能，它们互相协调、相互合作，共同维持着人的生命活动。

如表1所示，这里陈列着各式各样有关血液循环系统的展项，为观众创设了生动而有趣的学习情境。希望通过丰富的实物资源和直观的多媒体技术手段，呈现人体血液循环系统的结构与功能，促进观众理解复杂的生理活动。然而，实地考察发现，观众来去匆匆，对有些细节视而不见，学习成效似乎不容乐观。究其原因，在于这些展项缺乏顶层设计，零散地分布在各处，没有一个综合性的活动将其有机整合；在缺少明确指引的情况下，这些展项只能调动观众的“眼睛”“耳朵”，却无法促使他们开动“脑筋”。因此，需要解决的问题可以归纳为：如何在已有展示资源的基础上，设计一个关于人体血液循环系统的学习活动方案，给观众带来更好的参观体验，并让他们进入更深层次的学习？

本研究围绕上海科技馆的相关展项，遵循知识整合框架的理论指导，尝试设计一个非正式教育活动——“重建血液循环系统”。一方面，这可以改善科技馆的展览效果，提高展项的使用率；另一方面，这也是对于场馆环境下非正式教育活动设计的一种探索。

2 理论基础

知识整合框架的发展与成熟立足于学习本质，是在充分考察学习者认知结构与方式的基础上提出的。知识整合理论集结了国际学习科学及科学课程设计领域数十年的经验，特别是关于学习者已有观念、可视化、反思和类比、真实性评价等促进科学概念转变的研究成果。研究者对成功教学中的设计经验进行归纳和整理，形成了知识整合的一系列原则和模式。[7]将知识整合框架用以指导非正式教育活动设计，不但可以化零为整，充分利用各种非正式学习资源，还能有效调动学习者已有的经验，以一种贴近学习者认知本质的形式助力于深度学习。[8]

2.1 知识整合框架的四项原则

知识整合理论被归纳为四项基本原则：使科学可触及、使思维看得见、帮助学生向他人学习、促进自治。[9]107-109如表2所示，“重建血液循环系统”活动方案中的众多设计策略遵循了这四项原则。

2.2 知识整合框架的四个步骤

遵循知识整合理论的教学过程可以具体细化为四个基本步骤：析出观念、添加观念、辨分观念、反思与梳理观念。[9]122-130通过以上步骤的恰当组合，可以促进知识整合。如表3所示，“重建血液循环系统”活动根据这四个步骤设计了具体的学习任务。

3 活动设计

3.1 活动主题

血液循环系统是中小学科学课程的重要内容。不过，教材课本只是静态地呈现客观知识，缺乏深入思考和境脉信息；同时，这些知识本身比较抽象，容易让学生陷入“死记硬背”的漩涡之中。因此，关于血液循环系统的教学或许需要一些活泼开放、具有情境性的非正式教育活动予以支持和补充。

3.2 活动对象

“重建血液循环系统”活动主要面向初中生。在该年龄阶段，学生有很强的求知欲望，并且正处于形象思维向抽象思维的过渡时期。同时，他们已对人体的结构组成形成初步认识，这些知识储备将有利于活动开展。因此，我们要创造条件，在充分考虑学生已有知识与经验的基础上，尽可能利用多媒体手段辅助使教学内容形象化，通过各种探究活动帮助学生从整体上理解血液循环系统。

3.3 活动目标

根据初中科学课程标准中与血液循环系统相关的教学目标，结合可获得的非正式教育资源确定以下活动目标：

（1）知识与技能目标。学生能描述心脏的结构与功能；能说明血液循环系统的基本结构与功能；能概述血液循环的途径及血液成分的变化过程。

（2）过程与方法目标。学生在重建血液循环系统的过程中，充分利用科技馆中的丰富资源；在描述心脏、血管、血细胞的结构特点和生理功能的过程中，发展观察、分析和综合能力；在构建人体血液循环系统模型的过程中，比较科學模型与真实人体的异同，体会科学模型的功能和局限，发展批判性思维。

（3）情感态度与价值观目标。学生通过对学习目标的共同探索，其合作精神得以增强；通过对血液循环系统的学习，形成“生物体的结构与功能相统一”的观点。

3.4 活动流程

在知识整合框架的指导下，参考美国旧金山探索馆的“再造循环系统”（Re-Engineering the Circulatory System）活动，基于上海科技馆的相关展项和其他可用技术资源，设计了“重建血液循环系统”活动，每次活动的参与人数为12～16，分为3～4组。活动过程中，学生将在教师的带领下，以小组为单位合作设计、搭建和测试人体血液循环系统模型（见图1）。通过一系列精心组织的环节：“跳起来会怎样”“参观人体模型演示剧场”“构建人体血液循环系统模型”“展示人体血液循环系统模型”，并借助学习单，思考、探索和学习人体循环系统的结构和功能，最终构建和形成对血液循环系统的清晰理解。

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图1 人体血液循环系统模型

（1）跳起来会怎样（10 min）。请学生在1 min内尽情跳动，感受身体发生的变化，并回答学习单中的问题：心跳为什么会加快？运动与心跳之间有什么关系？人体的血液循环系统是如何工作的？在活动过程中，教师轮流指导每组学生，协助学生初步澄清自己的概念，随后组织集体讨论，对所获得的知识进行分享。

（2）参观人体模型演示剧场（20 min）。让学生观看动画《夸父逐日》并观察人体大模型，了解人体循环系统的结构和功能，并回答学习单中的问题：在人体的血液循环中，发生物质交换的部位是哪里？对哪些物质进行了物质交换？简述血液循环的途径及血液成分的变化过程。在图2中标出数字指代的部位名称及血液的流动方向，并用红色、蓝色分别画出动脉血和静脉血。教师对学生的理解作出反馈，引导他们将现有的想法与之前的想法联系起来，并在互动中适时地添加一些关键概念：心脏、血管（动脉、静脉、毛细血管）、血液（动脉血、静脉血）等。由此可知，人体其实是处在不断变化的动态平衡之中。

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图2 人体血液循环系统示意图

（3）构建人体血液循环系统模型（110 min）。如图3所示，学生首先要确定设计方案，模拟血液循环系统，然后使用简单的材料和工具，着手制作和修改模型。同时，丰富的场馆资源和技术资源也为学生的持续改进提供了支持。

（4）展示人体血液循环系统模型（40 min）。你的设计会比进化更好吗？要求各组学生向大家介绍自己的作品，指出科学模型与真正的血液循环系统的区别，并讲述如何克服制作过程中遇到的种种难题。当学生完成汇报后，教师要对其进行评价。

4 活动实施

4.1 教学建议

为了顺利开展“重建血液循环系统”活动，我们针对活动中的各个环节提出了相应的教学建议（见表4）。

4.2 评价建议

教师可以针对活动中的“展示人体血液循环系统模型”环节设计和构建评价量表，对每个小组做出点评。评价量表包括以下三个部分：（1）对人体血液循环系统模型的评价，主要考查学生设计的模型是否包含血液循环系统的各种要素（完整与否、如何表征），以及与真实人体的相似程度。（2）对各组解释说明的评价，主要考查学生对血液循环系统的结构、功能和工作原理的掌握情况。（3）对各组提出问题、解决问题的评价，主要考察学生的创造性和评判性思维，以及对科学模型的功能和局限的理解程度。这种过程性评价不仅可以作为衡量学习成果的一种方式，也可以作为反馈学习进程的一种手段。此外，活动结束后，教师可以对学生的学习感受进行深入访谈，并结合实施情况对活动加以完善。

5 结语

知识整合框架是学习科学领域中较为成熟的教学理论，它依据四项基本原则并通过四个基本步骤促进学习者将碎片化的知识转化为连贯性想法，最终获得对科学概念的一致性理解。将知识整合框架用以指导非正式教育活动设计，不仅有效地发挥了非正式学习环境的诸多功能，而且较好地弥补了现有非正式教育活动的不足，拓展了活动策划者的设计视野，对于教学实践具有重要意义。

致谢

特别感谢华东师范大学教育学部裴新宁教授的细心指导。

参考文献

[1]余胜泉，毛芳.非正式学习——e-Learning研究与实践的新领域[J].电化教育研究，2005（10）：18-23.

[2]侯小杏，陈丽亚.非正式环境下学习的研究[J].开放教育研究，2011（2）：39-48.

[3]李志河，师芳.非正式学习环境下的场馆学习环境设计与构建[J].远程教育杂志，2016（6）：95-102.

[4]菲利普·贝尔，布鲁斯·列文斯坦，安德鲁·绍斯，等.非正式环境下的科学学习：人、场所与活动[M].赵健，王茹，译.北京：科学普及出版社，2015：15.

[5]鲍贤清.场馆中的学习环境设计[J].远程教育杂志，2011（2）：84-88.

[6]宋娴，忻歌，鲍其泂.欧洲博物馆教育项目策划的特点分析[J].外国中小学教育，2010（7）：25-29.

[7]赵国庆，张丹慧，陈钱钱.知识整合教学理论解读：将碎片化知识转化为连贯性想法——访学习科学国际著名专家马西娅·C·林教授[J].现代远程教育研究，2018（1）：3-14，30.

[8]王美.学习科学、技术设计与科学教育的整合——用技术增进一致性的科学理解[J].全球教育展望，2013（1）：70-79.

[9]马西娅·C·林，巴特-舍瓦·艾伦.学科学和教科学：利用技术促进知识整合[M].裴新宁，刘新阳，译.上海：华东师范大学出版社，2016.