人工智能视域下课堂教学智慧评价：学习发生知行模型

许世红 刘军民 王时舟

许世红 / 广东省教育研究院教育评估室研究员，博士。（广州 510035）

刘军民 / 努比技术（广州）公司技术总监，博士。

王时舟 / 深圳海云天教育测评研究院院长，硕士。

课堂教学是教育的核心，其评价直接关系教育的发展方向。长期以来，因为课堂教学的复杂性，课堂评价多采取人工记录方式，在常态化、规模化上有待进一步推广。近年来，随着云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术的发展与成熟，课堂教学评价具备了常态化、规模化的技术条件。这种采用了人工智能、大数据等技术，由机器自动完成的课堂教学评价，称之为课堂教学智慧评价。

研究者设计了很多课堂教学评价的技术框架，比较著名的有弗兰德斯分析系统（Flanders interaction analysis system，FIAS）、“问、答、评”分析方法（initiation response evaluation，IRE）、生师模型（student-teacher model）等。这些评价框架多侧重课堂师生互动分析领域，随着人工智能技术的进步，这些系统的评价方式已逐步从人工计量发展到机器化自动分析。人工智能技术的快速进步，同时催生了一些局部的或意涵模糊的或需要理论整合的零散分析维度，比如运用人工智能技术从课堂视频分析得到的学生关注度、学生微表情、教师课堂行走路径等。这些机器化观察课堂外显模式的课堂分析评价，无疑是课堂教学智慧评价的重要组成部分。

课堂是学习发生的重要场所，学习发生是学生大脑的内部反应，涉及学生内部各种认识活动和外在教学环境的复杂交互作用，即课堂认知活动。课堂认知活动的类型和特征不容易从外部直接测量观察，因此对课堂认知活动的讨论，如行为主义学习理论、认知主义学习理论、建构主义学习理论、人本主义学习理论等主要从哲学认识论角度出发，未见用人工智能分析课堂认知活动的相关文献。但是，课堂教学智慧评价仅仅评价课堂外显特征并不完整，常态化、规模化分析评价课堂认知活动特征是课堂教学智慧评价必须攻克的核心难题。如何从思维激发、认知过程、活动特征等角度分析与评测课堂认知活动，目前在理论和实践层面，都有赖研究者的进一步探索。

本研究从中国传统知行哲学出发，基于脑科学信息自由能理论，吸收经验式学习理论（experiential learning theory，ELT） 和 教 学 技术应用分析的四象限模型（4 model application techniques，4MAT）的观点，将大脑内部认知活动与外部语言刺激关联起来，提出了可用于人工智能分析的学习发生知行模型，令人工智能分析课堂思维激发、认知活动、活动特征成为可能，这一课堂认知活动评价框架也是课堂教学智慧评价系统的有机组成部分。

一、中国传统的知行哲学及其现代教育价值

知与行这对哲学范畴，自古以来都受到中国学者的特别关注，从先秦的孔孟、宋代的朱熹、明代的王阳明，到近现代的孙中山、毛泽东，许多思想家、教育家都提出过自己的知行学说，也对中国社会产生了深远影响。

1.知与行是推动人类认识发展的基本矛盾

（1）知与行的朴素内涵

在中国传统思想中，“知”一般是指知“道”、知识、认识；“行”的本义为道路，引申为走、行动和实践。[1]作为人类社会的特有活动，知（认识）和行（实践）彼此不可分离，在互相包含中存在和发展。

（2）知与行的相互关系

知与行的关系问题，即人类认识和实践这两种能动的活动之间的关系问题，涉及知行先后、知行分合、知行轻重、知行难易等多个方面，其核心是“知行先后”这一认识来源问题。中国传统知行学说对知行关系贡献了许多宝贵见解，如孔子“学而时习之”“听其言观其行”的学知思想、朱熹的知先行后论、王阳明的知行合一论、王夫之的行先知后说、孙中山的知难行易说等，这些关于知行关系的探索，促进了人类的认识发展。[2]

（3）辩证唯物主义知行统一观

毛泽东批判地继承了中国古代和近代知行观中的合理成分，在马克思主义思想的基础上，对认识与实践形式及其相互关系进行了全面且精辟的论述。[2]毛泽东认为：认识存在感性、理性两个阶段，理性认识依赖于感性认识，感性认识有待于发展到理性认识；两者虽然性质不同，但在实践的基础上统一起来，认识始于实践，经过实践得到了理论的认识，还须再回到实践中去；实践就是检验发展理论的过程，是整个认识过程的继续。[3]

“实践、认识、再实践、再认识，这种形式，循环往复以至无穷，而实践和认识之每一循环的内容，都比较地进到了高一级的程度。这就是辩证唯物论的全部认识论，这就是辩证唯物论的知行统一观。”[3]毛泽东对认识运动过程的分析、实践的能动作用、认识和实践的辩证关系的论述，并不排斥直觉思维，特别强调了逻辑思维和科学抽象的作用，其思维方式具有科学性和规范性，对马克思主义和中国传统知行学说进行了继承和发展。

2.辩证唯物主义知行统一观的指导价值

（1）知行统一观对认识发展过程的分析生动描绘出学习发生的条件与路径

“感觉到了的东西，我们不能立刻理解它，只有理解了的东西才更深刻地感觉它。感觉只解决现象问题，理论才解决本质问题。这些问题的解决，一点也不能离开实践。”[3]就个人知识而言，除亲身参加实践取得直接经验外，还要接受前人和同时代人的知识，这就是间接经验；人不能事事直接经验，事实上多数知识都是间接经验的东西。因此，学校教育在激发学习动机时应兼顾学生的直接经验和间接经验。

（2）知行统一观对实践能动作用的剖析体现了学以致用的价值

社会实践的发展不断地锻炼和提高了人们的思维能力和认识能力。正因为实践不断向人们提出新课题、新任务，促使人们去思考、研究、解决；实践又不断提供新经验、新工具，进一步推动认识向前发展。因此，教育者需要设计有意义的活动让学生在学以致用的过程中不断提升综合素养。

（3）知行统一观对实践与认识螺旋式上升发展的总结深刻揭示了学习本质

社会实践是不断发展的，人们的认识也是不断前进的，再认识是人类认识运动中的普遍现象。人类在不断再认识中发扬正确认识、纠正错误认识、抛弃过时认识、补充新认识，从而使自己的认识不断更新、深化和发展。可以看出，认识（知）和实践（行）是推动人类认识发展的基本矛盾，也是人类学习活动的基本规律。

二、基于大脑认知活动信息自由能理论的学习发生模式

1.大脑认知活动的信息自由能理论与认知过程

（1）大脑认知活动的信息自由能理论

卡尔弗里斯顿（Friston Karl）等人从信息论的角度提出的大脑信息自由能理论（information free energy principle）[4][5][6]，这是最有希望将关于大脑的热力学、信息论、生物科学、认知科学等统一的理论。人脑是处理信息的热力学装置，鉴于热力学与信息论的天然联系，大脑信息自由能理论与大脑可观测量之间具有紧密关系。

热力学的自由能就是一个系统可以对外做功的最大值。对大脑而言，驱动脑电活动的主要法则就是最快降低大脑自由能，大脑神经网络内的电流会按照单位时间消耗最多自由能的方式来寻找回路。[7][8]热力学自由能刻画大脑能量的变化规律，与其有紧密对应关系的信息自由能适合对认知活动进行刻画。

信息自由能从信息论的角度描述大脑。大脑通过感知、认知、行为等活动来与外界环境相互作用，以预测外界环境的变化。信息自由能计算公式如下。

其中，F表示信息自由能，θ表示客观物理环境，φ表示知觉输入。P(φ)表示在大脑当前内部状态下对一个知觉输入φ的期望概率，S=-InP(φ)用信息论解释为惊奇度（surprise），当φ值发生概率很小时，S很大；当φ值发生概率为1 时，S=0，即完全符合预期，不造成惊奇感。D=DKL［R（θ）||P（θ|φ）］可以解释为两个概率分布的差异（divergence），这里表示大脑对知觉输入原因的当前最佳猜测概率分布与φ条件下实际原因概率分布之间的差异，简单讲就是大脑内部认知与实际情况的差异。当S增大也就是“惊奇”产生时，信息自由能F会增加；当内部认知与实际情况的差异D增加时，信息自由能F也会增加。

信息自由能遵循“自由能最小法则”。信息自由能理论认为该法则可以从生物体的生存需要进行解释。“惊奇”对于生物体的生存是一种威胁，比如，鱼离开水，对鱼来说其知觉输入会带来巨大的“惊奇”，而这是致命的。[9]为了生存，生物体竭力避免“惊奇”状态的出现，从而需要降低信息自由能。信息自由能理论的一些推论已得到了实验相关结论的支持。[10]

（2）大脑认知过程的信息自由能解释

大脑认知过程包括对外界信息的处理过程和内部世界认知模型的调整过程，具体程序如下：先通过眼耳鼻舌身等感官输入信息，形成知觉输入，再由大脑将这些知觉输入映射为可以被大脑理解的现象、概念[11]，最后大脑对外界环境进行判断并开展一系列认知活动，目的是降低大脑信息自由能。内部世界认知模型则是大脑用来解释世界的工具，包括内部概念体系、因果关系、逻辑关系等，其中最重要的是因果关系。

大脑基于内部世界认知模型判断某种知觉输入是小概率事件时，即会产生“惊奇”。按照公式1，“惊奇”会带来信息自由能的升高。大脑信息自由能理论认为，生物不能直接减少-InP（φ）带来的“惊奇”（至少不能短期），取而代之的是减少内部认知与实际情况的差异。从公式1 可以看出，减少这个差异的方法有两个途径，一个是改变内部认知使之更接近真实情况，另一个是采取行动（act）干涉环境来减少环境与内部世界认知模型的差异（这也可以理解为生物体对环境的“愿望”）。

2.基于大脑信息自由能理论的学习发生模型

大脑信息自由能理论是唯象理论，会忽略大量细节，这类似于热力学只用温度、体积、压强来描述系统。为了更好地刻画学习发生过程，受到计算机人工智能模型的启发[12]，本研究将信息自由能理论对大脑认知过程做了进一步扩展，形成图1 的学习发生模型。其中，大脑认知活动分为两类。

图1 基于大脑自由能理论的大脑学习模型

（1）不涉及减少信息自由能的大脑活动

图1 中，不涉及减少信息自由能的大脑活动发生在环境信息输入阶段，属于通过身体感官由知觉输入φ映射到大脑内部空间的活动。有学者指出弗洛伊德的潜意识活动就属于不涉及减少信息自由能的大脑活动。[13]

泰勒·伯奇的知觉模型将知觉输入φ划分为两类：非概念化的知觉本身（本文称为现象空间），概念化的有意识知觉判断（本文称为概念空间）。[11]相应地，知觉输入φ的映射可以有两类：将知觉输入φ映射到内部概念空间，或将知觉输入φ映射成内部现象空间。因为知觉输入φ的映射多是确定的或者很少发生错误的，也就是概率为1 的活动，根据公式1，可以推断这些活动的信息自由能恒等于零。当知觉输入不能映射到内部空间时，其对应的环境信息将成为大脑的噪音。

（2）涉及减少信息自由能的大脑活动

图1 中，涉及减少信息自由能的大脑活动发生在大脑处理结果输出阶段，主要有两种活动形式，一是更新内部世界认知模型（UC），二是思想练习（TE）。若经由UC 和TE 这两种大脑活动来减少信息自由能，则主体内部世界模型容易发生更新和变化，从建构主义的观点来看，这就是学习的发生。

这里需要注意的是TE 与大脑自由能理论中行动（act）的关系。大脑自由能理论中act 是主体对环境施加的真实影响，包括两个过程，即先在大脑皮层产生模拟，然后经神经传导到身体执行。相关的脑机接口的大量研究证实，大脑皮层产生模拟之后并不一定导致身体执行。[14]也有研究表明，不只是常规学习和身体活动会对大脑的神经连接产生影响，在头脑中想象着进行练习（即TE），与实际练习一样也能让大脑改变。[15]因此可以合理推测，即使没有直接改变环境，TE依然可以减少信息自由能。考虑到学校主要的学习环境，学习的发生主要产生于学生的TE 活动，因此应给予TE 活动高度的关注。

（3）减少信息自由能的两种学习发生模式

根据图1，信息自由能的减少发生在大脑处理结果输出阶段，该阶段包括自然式学习发生、推动式学习发生这两种模式。自然式学习发生的逻辑原理是：首先，知觉输入映射之后产生高的自由能，也就是在学生的认知世界模型中出现“惊奇”；然后，学生按大脑本能自然发生减少信息自由能的活动。推动式学习发生的逻辑原理是：映射之后并没有“惊奇”，但教师依然可以用外力推动学生思考背后的原因或组织开展TE活动，将学生大脑整体自由能降低下来。

三、学习发生知行模型及其在课堂教学智慧评价中的应用

1.运用知行哲学丰富发展学习发生模型

（1）知、行与学习过程的关系

根据图1 和“知、行”的含义，可以发现知、行与学习过程有着非常明显的对应关系：“知”就是大脑认知活动的映射过程；“行”相当于学习发生的过程，“行”可以是脑内的UC或TE活动，一旦需要和外界环境互动，“行”就外显为学习发生后的新言行。本文的“知”和“行”都是指大脑内部的认知活动，而外显的“行”就是内部“行”的真实反映。

根据知行统一的哲学论断，以大脑认知活动的映射过程（知）、学习发生过程（行）作为两个维度，可架构一个平面坐标系，从而将映射过程与学习发生过程有机组织起来，形成更丰富的学习过程洞察框架。

图2 中，水平轴为知（认识）轴，左端代表信息输入到概念空间，右端代表信息输入场景现象空间；垂直轴为行（实践）轴，上部主要表示思想练习，下部主要表示内化建构；内化建构就是更新内部世界认知模型。相应地，学习发生过程的4 种类型分别为：①从场景/现象到内化建构（UC），②从概念到内化建构（UC），③从概念到思想练习（TE），④从场景/现象到思想练习（TE）。

（2）用知行统一观重新建构学习风格

辩证唯物主义知行统一观认为，知行不可分离，在相互包含中存在发展。从数学角度重新诠释，即每个学习发生过程都包涵了知与行，从知、行两个学习过程维度的不同侧重或倾向，构成了学习发生的4 种不同的学习方式。

虽然每个人在学习过程中都使用过图2 中的4 种学习方式，但对这4 种学习方式 的喜爱与倾向是不同的，即每个人都有自己最喜爱与倾向的某种学习方式。这种喜爱使用特定学习方式的偏好，被称为学习风格。每种学习风格都会体现个人学习的一些特点。

图2 知行模型之学习发生的4 种类型与4 种学习风格示意图

知行模型主要描述学习者大脑内部发生的认知过程，但无法从外部进行观察。受到知识分类、4MAT 模型等技术的启发，本研究将常用的“四何”（若何what if、为何why、是何what、如何how）分类方法与知行进行了关联，以把握知行活动的特征。“四何”对学习者认知过程的刺激是不同的：是何类语言引导学生完成信息输入到概念空间，若何类语言引导学生完成信息输入到场景现象空间，如何类语言引导学生进行思想练习，为何类语言引导学生进行原因探索进而内化建构。具体而言，场景/现象与“若何”对应、概念与“是何”对应、思想练习与“如何”对应；内化建构涉及的是更新内部世界认知模型，其中最关键的是关于世界因果关系，所以内化建构主要与“为何”对应。由此可以总结，感悟型倾向于从“若何”到“为何”的学习方式、哲理型倾向于从“是何”到“为何”的学习方式、现实型倾向于从“是何”到“如何”的学习方式、能动型倾向于从“若何”到“如何”的学习方式。4种学习风格的典型表现与倾向如表1 所示。

表1 4 种学习风格的典型表现与倾向

（2）用知行统一观丰富和发展高效学习方法论

辩证唯物主义知行统一观还认为，知行处于不断螺旋式循环上升发展的关系，这为人们研究4 种学习方式如何有机组成一套有效的教学组织设计提供了崭新视角。

辩证唯物主义认为，认识发展规律是从感性到理性，并统一到实践，在实践中产生新认识，新认识又回到实践，如此循环向上，推动认识的发展。从本研究对学习发生的分类来看，场景类的“知”是感性认识，批判反思的“行：内化建构”和“知：概念”属于理性认识，而“行：思想练习”以及外显的言行则属于实践。因此，学习发生促进认识发展，依然遵循辩证唯物论的认识发展规律。按照本研究对学习发生划分的4 种类型，课堂教与学活动若从①开始，依次经历②③，达到④完成一个周期，再从①开始一个新的周期，则可使学生的认识水平发展遵循螺旋式循环上升规律，如图2 和图3 所示。这启发教师应有意识地按照学习发生的螺旋顺序组合课堂教与学的流程。可以合理推断，如此螺旋结构的课堂教学会提高大脑信息自由能的下降效率，即提高学生的学习效率。

图3 知行模型高效学习发生的螺旋式上升发展示意图

2.学习发生的知行模型对经验式学习理论（ELT）和 4MAT 模型的批判式借鉴

（1）关于柯尔布的ELT 及其学习风格

柯尔布与弗莱（David A.Kolb & Roger Fry）基于杜威（Dewey）的经验发展论、列文（Lewin）的合作学习论和皮亚杰（Piaget）的认知发展论，于1975 年共同创建了经验式学习理论（experiential learning theory，简称ELT）[16]。

柯尔布与弗莱的ELT 中最有影响力的是经验式学习环（experiential learning cycle），它由具体经验、反思性观察、抽象概念化、主动实验这4 个要素组成，这些要素随着学习时间呈现螺旋循环推进。利用这个经验式学习环，柯尔布与弗莱确定了4 种基本的学习风格：发散式（diverging）、同化式（assimilating）、聚合式（converging）、适应式（accommodating），并指出每种风格各自的优势和劣势。

柯尔布与弗莱的ELT 从提出到发展至今引起了持久讨论，是最有影响力的经验式学习理论。该理论只涉及第一手经验产生学习，与大量教学实践不符。教学的真实环境和效率要求，必然主要采用第二手经验和思想练习式的学习方式。ELT 的经验式学习环基于未检验猜想，争议很多。本研究构建的知行模型说明学习发生不是在经历了ELT 学习环之后才产生的，而是4 个独立过程。不过ELT 关于学习风格的猜想，还是与本研究构建的知行模型有很好的一致性。

（2）关于4MAT 模型及其教学风格

麦卡锡（Bernice McCarthy）在柯尔布与弗莱的学习风格理论之上，结合大脑左右半球的功能，于1979 年开发出4MAT（4 model application techniques）模型。[17]4MAT 模型由4 个象限组成，每个象限表示一种学习风格，分别是创新型、分析型、常识型、能动型，该模型将“四何”问题与4 种学习风格相结合。4MAT 模型还设计了由联系、参与、想象、熟悉、应用、扩展、完善、执行8 个步骤组成的一个教学程序，并把这8 个步骤与学习者生物性左右脑关联起来。

4MAT 模型考虑了学习者的个体差异，建议教学创设多种有意义的场景和学习机会，通过多种活动与互动关注全体学生，得到了教育界广泛关注。本研究直接借鉴4MAT 模型中"四何"这一思路，对生物性左右脑功能、教学程序等内容并未采纳。鉴于知行模型建立在自由能最小化大脑理论之上，笔者相信，知行模型对柯尔布与弗莱的ELT 和4MAT 模型是一种有益的批判。

3.学习发生知行模型在课堂教学智慧评价中的应用

课堂教学是教学管理工作的核心，是提升教学质量和教学水平的关键。根据学习发生知行模型设计的2 种学习发生模式、4 类学习方式、4种学习风格、2 种用脑思维习惯以及组合式教学方法，本研究提炼了基于人工智能的课堂教学量化评价指标，可以评价课堂认知活动的特征，具体见表2。学习发生知行模型把大脑内部的认知过程和“四何”语言的刺激联系起来，为定量研究课堂思维激发特征、教学和学习风格等重要的课堂评价维度提供了理论支撑。表2 中的7 个量化指标的计算可由人工智能自动输出结果。人工智能处理的流程为：先输入语音、视频、教学软件数据，接着进行数据预处理、数据结构化处理，然后根据学习发生知行模型进行模型化处理，最后输出量化指标值。

表2 学习发生知行模型对应的课堂教学智慧评价量化指标及说明

四、学习发生知行模型对课堂教学的启示

学习发生知行模型涉及学习者思维方式和学习发生机理研究，为教学研究提供了一个重要的工具和框架，它不仅是常态化的课堂教学监督与评估中的一种可操作的工具，也为教师与学生在课堂开展有效教与学提供了坚实的理论指导。

1.根据学生的4 种学习风格与左右脑的激发情况，设计不同的知识场景

正如每个人都有不同的指纹一样，每个人也有不同的学习风格。[18]事实上，所有学生都能学习，但每个学生不可能以同样的方式学习，且每个人在处理大脑中的信息时也有不同的用脑思维习惯，因此，课堂教学中应考虑到这些差异，帮助每个学生有效学习，确保所有学生都有平等的学习机会。

知行模型从学生学习风格或思维方式的角度将因材施教的理念具体化，在教育核心的学习发生方面，提出了具体可行的方法。例如：若测评出课堂教学感悟型风格学生的指标值较低，教师可以多设置若何类、为何类的知识场景；若测评出课堂教学哲理型风格学生的指标值较低，可多设置是何类、为何类的知识场景；若测评出课堂教学现实型风格学生的指标值较低，可多设置是何类、如何类的知识场景；若测评出课堂教学能动型风格学生的指标值较低，可多设置如何类、若何类的知识场景。

2.精心创设学习情境，诱导自然式学习发生模式的产生

根据大脑信息能最小法则，当学生的认知世界模型中出现“惊奇”时，学生按大脑本能会自然进行减少信息自由能的活动，这种自然式的学习发生模式能让学生自然地主动开展学习，在教学中往往取得事半功倍的效果。虽然学生的内部世界认知模型无法直接观察，但教师通过学情研究可以推断出学生学习的基本规律，从而在课堂教学的知识引入环节通过精心设计学习情境、仔细选择“知”的模式，以期在学生大脑中产生“惊奇”，诱导自然式学习发生模式的产生。

3.充分利用课堂互动的社会性，激发学生产生更多“惊奇”

教师年复一年地迎来新生，每天走进课堂时，对讲授的知识虽然早已熟记于心，但学生将怎样理解教师所教知识却是时时刻刻千变万化的，课堂活动不能雷同。正是师生、生生互动使课堂成为充满“惊奇”的学习环境，而这种“惊奇”正是自然式学习发生的重要诱因。除了通过联系社会热点与真实事件、营造认知冲突等多种方式精心设计学习情境，在学生认知世界模型中激发“惊奇”，也可充分利用引导课堂互动，如通过提问—再问—追问—讨论后再问—自主发问—现场反问等多种“问、答、评”组合方式，引导学生思维互动和深度思考，激发课堂现场生成各种“惊奇”，如此诱导自然式学习发生模式的应用也就水到渠成了。

4.灵活使用推动式学习发生模式，促进有效学习的发生

根据大脑信息自由能理论，产生“惊奇”并不是学习发生的必要条件。教师可以灵活组合多种“行”的模式，引导促进有效学习的发生。从知行学习发生模型可知，教师可以从概念或场景出发，通过设计问题串的方式，引导学生多角度思考、深度挖掘事物背后的原因（为何），或通过创设组织多种形式的试验或操作活动，开展丰富多彩的问题解决式的思想模拟练习（如何），推动学生积极开展有效学习。

5.根据课程思维结构的四维清晰度，提高“知行”刺激的明确程度，提升学习发生效率

知行模型提出了4 类学习方式，涉及两个维度，“知”代表信息输入到概念空间或场景现象空间，“行”代表思想练习或内化建构。图2 中，是何类语言引导学生完成信息输入到概念空间，若何类语言引导学生完成信息输入到场景现象空间，如何类语言引导学生进行思想练习，为何类语言引导学生进行原因探索进而内化建构。学生清晰理解教师的教学指向（知、行的类型）是4种类型的学习发生的基础。

同时，“四何”对于学生的思维能力培养有显著的促进作用。为何类语言可促进学生更新内部世界模型，培养学生的反思批判能力；如何类语言可促进学生开展心理练习，培养学生程序类思维能力；是何类语言可以明确引导学生进行概念输入，培养学生的抽象思维能力；若何类语言则将学生带入场景体验，可引发学生的创新思维。这四类语言的应用可以明确快速地启动学生的大脑认知活动，对提升教学效果和效率都有巨大帮助。

6.按照知行学习发生的认识发展规律组织教学设计

根据学习发生知行模型，教师在考虑教学顺序时，若将课堂上教学活动的组织流程与学习发生方式①到④的循环上升轨道相匹配，并长期这样开展课堂教学，可以促进学生认知能力沿着最佳方式发展。教师围绕一个主题开展教学时，首先安排实现场景—内化建构的学习发生，通过设计具体场景，引导学生探索背后的原因；其次，在场景—内化建构完成的基础上，提出概念或引入新概念，从抽象的层面引导学生深化理解原因；再次，从概念出发，引导学生开展概念应用的思想或实际练习；最后，再设计更多、更丰富的场景，引导学生进行思想练习，促进知识迁移和巩固。在这个学习发生的循环中，一些新问题必然会产生，再依上述次序，开展新的循环。如此螺旋式教学，直至整个教学主题得以充分开展。