降低知识获取认知摩擦的情境教学策略

李晶

【摘 要】针对认知摩擦影响学习者知识构建和问题解决的现象，基于认知心理学和交互设计学相关知识，分析教学中的知识获取过程、认知摩擦的产生原因、以及降低认知摩擦的情境教学方法。研究发现：一是大脑信息加工过程中的记忆偏差和注意的局限性导致学生知识获取时的认知摩擦，影响问题解决的高效性。二是知识输入与知识处理之间的映射关系决定了认知摩擦大小，可以通过设计符合用户心智的表现模型降低认知摩擦。三是情境教学通过增强知识输入的熟悉度、以及知识输入和内隐图式之间的匹配度，可以降低认知摩擦。四是基于态势感知降低认知摩擦的情境教学策略包括优化知识呈现、了解学习者的认知能力和建立问题情境。

【关键词】知识获取;认知摩擦;情境教学;态势感知;问题情境

中图分类号：G642文献标志码：A              文章编号：1007-0125（2020）09-0147-02

教学过程中，学生能否灵活并恰当运用所学的知识技能解决现有的问题，是教学评价的重要指标。而学生能否在复杂的情境变化中，剖析出情境表象之中的核心不变问题，找出解决方案，更是教学目标的重中之重。目前，随着多媒体技术的发展，大学课堂教学中的知识量大、知识结构的复杂性、学科知识之间的相嵌性等特点，使得教师所传授的解决问题的方法或技能在何种场所使用的不可预见性增加，并且以何种方法和技能能夠有效解决问题的模糊性增大，往往导致了更多的理论脱离实践、解决实际问题的能力较差等现象。

根据建构主义的观点，知识的掌握不是一个接受、静听、复制的过程，而是学生基于自身经验背景主动构建的过程。知识是学生主动构建并且内化得到的经验，而教学的根本目的在于降低学生知识获取的难度、减少知识构建的认知偏差——认知摩擦，帮助学生构建完整而准确的知识体系。在相关研究领域，Pinar等（1995）[1]在反思“课程开发范式”的基础上，提出了“课程理解范式”，即课程教学需要从社会、政治、经济、文化、种族等不同角度进行多元解读，构建非线性的、开放的、丰富多彩的课程内容。李广等（2008）[2]提出课程开发模式要更多重视社会文化背景等影响因素。Wragg等（1983）[3]提出过程模式的概念，指出课程研究应将关注点放在教学实践上。施瓦布发起“概念重构主义者运动”，也提出了“实践模式”，即“实践-准实践-择宜”的方法。以上观点都表明了当前的课堂教学模式需要从实体知识走向关系构建、从课程开发走向课程理解、从目标控制走向过程体验。与此同时，情境教学方法应运而生，并逐渐受到越来越多的关注。围绕教学内容创设形象、生动、具体的和有关联的教学情境，可以帮助学生们了解问题的共性、异质、变式和延伸等方式，引导知识的融合和知识体系的构建，并最终促成高效的问题分析和解决。

当前关于情境教学的成果主要从课堂情境建设的重要性、来源及建设方向进行了分析，尚缺乏从学生的知识获取认知机制出发，分析知识构建过程中的认知摩擦问题产生的根本原因和有效的解决方法。本文从大脑信息加工的角度出发，分析学生的知识获取过程，以及认知摩擦对知识有效吸收和灵活运用的影响，探讨有效降低认知摩擦的方法。

一、知识获取中的认知摩擦问题

大脑知识获取过程是感知信息与认知过程中的神经活动结合，并以生物的神经活动为载体进行信息负载的过程[2]。这个过程中，经视觉通道接收的信息首先负载于感光细胞中，然后通过大脑皮层负载于神经系统上，经过大脑的识别和解读，尽力构建知识体系、寻找问题应对策略。认知心理学认为，人的心理活动是一种主动寻找、接收、编码信息，并在一定的认知结构中对其进行加工的次序化过程。学生的知识获取过程中，与智能相关的绝大多数信息均通过神经活动的方式被处理。因此，大脑知识获取过程可以看作是大脑中信息如何表达的问题。

教学过程中，教师、知识、学生、多媒体技术等场景构成的统一体可以看作是一个交互系统。如图1所示，教师作为知识的传播者和知识获取的信源，利用多媒体技术、肢体语言、语言表述、文字板书、实物道具等工具（知识获取过程的信道），将知识通过视觉、听觉、触觉等通道输入给学生，此时学生作为知识的接收者，是教学中知识获取过程的信宿。这一过程中，学生并非被动地照样接收所有通过感知觉通道输入的信息。由于学生具有作为人的属性的认知加工特性，因此，学生的知识接收又包括知识输入、知识处理和知识输出三个阶段。其中，由于人的感、知觉特征具有信息的过滤功能，根据学生个体认知的“知识有用”和“知识无用”划分方式，可以将知识输入分为目标知识和干扰知识两类。知识处理阶段，受到年龄、学历、文化背景等方面的影响，学生个体根据内隐知识结构、图式和记忆的能力，对目标知识和干扰知识进行新/旧知识构建。

随着“以人为本”的概念提出，交互设计中指出认知摩擦是“当人类智力遭遇随问题变化而变化的复杂系统规则时遇到的阻力”。其阐述的是信息接收者与信息设计者之间的认知差异性，描述由于信息化程度不断加深，信息膨胀导致信息传递不良的一种现象。教学过程中，认知摩擦可以看作是学习者（学生）与知识设计者（教师）对知识的认知之间存在的鸿沟;由于教师缺乏对学生先验知识和认知学习方式的了解，造成知识设计不被学生理解，或者学习过程不顺畅、学习存在困难等问题，没有达到知识有效传递的预期效果的一种现象。因此，当教师所传授的解决问题的方法或技能可以被学生们预见，并使其了解能够遵循一定的原理规则来解决问题时，学生对知识的认知摩擦较低，学习效果较好;反之，当教师所传授的解决问题的方法或技能在何种场所使用不可预见，或者方法和技能有多种问题解决模式，以及操作有较多层次时，学生对知识的认知摩擦较高，学习效果较差。

二、降低认知摩擦的情境教学方法

教学过程中，知识输入和知识处理的最终目标是知识输出的有效性，即学生将所学内容灵活地运用到实际问题当中，适应问题情境的复杂变化，剖析出情境表象之中的核心问题，找出问题解决方案。如图2（a）所示，传统的教学方式中，知识获取过程和问题求解过程分为两个模块，而两者之间融合和衔接度不够，往往导致了知识获取过程中的认知摩擦对问题求解过程的影响较大。例如概念的偏差导致应用出错、问题求解操作过程模糊等问题常有发生。而情境教学方法是知识获取过程和问题求解过程的结合，如图2（b）所示，如果将问题解决的方案视为多个方案集合，则每个集合的构成都包括知识单元的种类及其组合结构，而将这些知识单元的种类及其组合结构有效结合的方式便是情境教学。情境教学通过增加知识单元之间的关联关系、背景前提、影响和制约因素等辅助信息，增强学生知识输入时的熟悉度、以及知识输入和内隐图式之间的匹配度，从而降低认知摩擦对其知识获取的阻碍。

情境教学通过指导学生构建由知识种类和结构搭建的统一体，提高知识融合和问题解决的能力。态势感知（Situation Awareness，SA）通过增强知识结构的相关性和情境应用性，帮助学生进行有效的知识体系结构构建。态势感知的概念最早来源于航空人机交互领域，随后逐渐深入到计算机科学与技术、战略和战术学、教育学、心理学和政治学等多个学科领域。根据Endsely在1988年提出的态势感知的定义，“态势感知就是在一定的时间和空间内对环境中的各组成分的感知、理解，进而阈值这些成分随后变化状况”。在教育学领域，Lei（2007）[4]等介绍了如何通过增强用户态势感知获得更好的移动学习。Xhafa和Barolli（2015）[5]指出为了支持终生学习，学习者需要意识到他们的学习过程，并利用Endsley的态势感知模型提出了一个支持自我调节的无缝学习场景框架，帮助学习者更好地完成学习目标。吴南中和王觅（2016）[6]基于态势感知理论和技术，塑造了智慧学习环境空间，探究智慧学习空间形成的保障机制。可见，教学过程中随着教学进程的推进、教学知识的复杂度增加（即知识种类的增多）、教学应用灵活性的增強（即知识组合结构的不断丰富），要求学生能够具有很好的态势感知，以应对逐渐复杂的知识运用和技能操作。情境教学中的态势感知决定了知识产生和行为特征，及其满足问题求解的高效性。

三、结语

教学过程中，教师、知识呈现方式和学生分别可以看作是教学交互系统中的信源、信道和信宿。随着信息技术的发展，知识膨胀带来的知识庞杂和设计不合理性，导致了学生学习过程的不顺畅和认知偏差，形成的认知摩擦问题不容忽略。本文通过分析，以期从“以人为本”的角度出发，结合学习者的学习认知加工过程，分析影响知识高效获取的认知问题及其解决对策。

参考文献：

[1] Pinar W F，Reynolds W M，Slattery P，Taubman P M. Understanding Curriculum[M]. New York：Peter Lang Publishing，Inc，1995.847-848.

[2] 李广，马云鹏. 国际课程研究范式的多维转换[J].外国教育研究，2008，（12）：39-43.

[3] Wragg T. Stenhouse L. A Memorable Man[J] British Educational Research Journal， 1983，9（1）： 3-5.

[4] Lei S T， Zhang K， Sha E. Applying situation awareness to mobile proactive information delivery[C]// Proceedings of the Conference on Emerging Direction in Embedded & Ubiquitous Computing， 2007，4809 ：592-603.

[5] Xhafa F， Barolli L. Situation awareness enabling decision support in seamless learning[C]// Proceedings of the International Conference on Intelligent Networking & Collaborative Systems， 2015， Taipei，440-445.

[6]吴南中，王觅.基于情境感知的智慧学习环境探究[J].现代教育技术，2016，26（5）：18-23.