基于“学科解码”的方法克服学习障碍

Britta Foltz ，Christine Niebler

基于“学科解码”的方法克服学习障碍

Britta Foltz1，Christine Niebler2

（1.亚琛应用科学大学，德国 亚琛 52066；2.纽伦堡应用科学大学，德国 纽伦堡 90489）

“学科解码”的方法能够使教师在教学中更好地认识到学生的主要学习障碍。造成这种学习障碍的一个原因是教师的专业知识。作为学科专家，教师已经内化了特定的内容和技能，并下意识地使用它们，而这就造成了教学中的遗漏。采用“学科解码”的方法可以使这些盲点浮现出来，并将其纳入教学范围。这样也使学生更容易克服相应的学习障碍。文章阐述了这一方法，并介绍了应用实例。

学科解码；瓶颈；学习障碍；盲点

许多教师在教学中都会遇到的一个情况是，虽然已经向学生做了详细说明和解释，但学生在同样的任务或技能训练上一次又一次地经历失败。其中一个可能的原因是教师拥有的学科知识内化后所导致的。这种情况下，“学科解码”（Decoding the Disciplines）教学法会成为一个良好的解决方法。

大学教师都拥有的一个特点是，他们都是各自学科的专家，这固然也是他们在大学教学的前提条件。同时，在成为学科专家的道路上，他们的知识和技能在不断地被浓缩和内化[1]。在用学科知识解决问题时，有一些过程对他们来说是自然而然发生的，因而相关环节他们是在无意识地实施，或者说在解决问题的过程中，教师很少意识到这些环节的重要性。没有被教师视为重要的细节，教师也不会在教学中对此进行详细解析。但这样就会给学生造成学习障碍，即所谓的瓶颈（Bottlenecks）。在各个学科中总是有一些这样特定的瓶颈存在，而克服它们恰恰是取得学习进展的关键所在。为了逾越这些学习障碍，需要有特殊的思维方式或方法，并且这些是学生必须首先深入理解和掌握的。然而，许多学生正是在这一点上就无法过关。事实证明，即使是采用某些教学措施，例如同伴指导的方法也很难有所改善。

通过许多日常中的例子，就可以用类比的方法说明专家具有的这种盲点。比如说，读者可以尝试向一个从未见过时钟的人解释如何看钟点。这个过程是如此理所当然，以至于很难做到向他人不遗漏任何环节来进行描述。

在高校教学中，各个学科中这样瓶颈的例子有很多，比如说：在企业经济学中，学生很难理解为什么破产不能通过贷款来避免；在机械工程学中，学生混淆可测量的基本变量温度和热作为能量形式；在英语中，学生对分析[2]文章无从下手。

教师在教学中遇到这样的瓶颈，可以采用“学科解码”的方法来为学生逾越这些障碍搭建桥梁[3]。要点是，作为一名学科专家，需要清楚采用哪些认知策略来穿透相应的瓶颈问题。

1　解码过程

学科解码的方法主要由印第安纳大学的David Pace和Joan Middendorf推动和推广[4-5]，这是一个七步过程。图1根据https://decodingthedisciplines. org/上的解码过程绘制，首先展示了解码的流程。

图1 解码过程绘制[6]

解码的第一步“定义瓶颈”（Define a bottleneck）和第二步“找出意识任务”（Uncover the mental task）一般来说都是通过访谈来实现的。访谈的参与者包括专家（以下称为受访者）和两名采访者。其中，两名采访者不应来自同一学科，但若至少有一名采访者具有相关的专业背景则是会起帮助作用的。解码过程可以帮助受访者明确其专家策略（Exper- tenstrategie），即如何使学生克服学习障碍的策略。正是由于非专业人员不具有相关专业知识，才使他们能够不先入为主地提出问题，从而逐步发现盲点并搜寻隐藏着的思维方式。

采访是一种同事间进行的平等的对话，期间需要所有参与者都对不熟悉的领域和想法持开放态度。因此，其中可能出现的不确定性、停顿思考和反复询问都是构成成功访谈的元素。

（1）步骤1：定义瓶颈。

开启解码过程，首先是要从观察到的学生的不良行为中总结出他们遇到的学习障碍，并将这些以书面形式描述出来。因此，若想要明确所存在的每一个瓶颈，都需要先向受访者提出一个最基本的问题，即他们的诉求是什么。

教师在学生身上观察那些令他们不满意的行为，同时为寻找相对应的瓶颈设定了框架。与采访者的谈话能够帮助受访者精准的定义学生所需的额外技能或知识。接下来，可以通过以下形式描述相关瓶颈：“在......的时候，我的许多学生经常失败。”“我的学生经常这么做/这么说...，而不是那么做/那么说...”。

在教师表达的一项诉求中，通常会包含几个相互关联的学习障碍。这种情况下，可以首先挑出看起来对他们来说最为重要的瓶颈，其余的则在其他时间处理。有助于描述和细化瓶颈的采访问题例如有：您在什么时候/什么情境下观察到这些学习障碍？您从哪些方面看出来学生没有克服瓶颈？您是否在学生身上观察到某些典型的指向学习障碍的结论、行为方式、论证推理？

对瓶颈做出书面表述之后，接下来要推导出相关学习目标，即学生克服了学习障碍后将会获得哪些能力和技能。确定这样的学习目标有助于在回答“我到底该怎么做”的问题时进行初步反思，从而较为容易向解码过程的第2步，即找出意识任务过渡。在澄清瓶颈的过程中，受访者要从教师的视角出发。但之后在进行专家策略解码时，受访者则必须扮演起专家的角色，不能再重复回教学情境。

（2）步骤2：找出意识任务。

在解码过程的第二个环节，受访者要在其对话伙伴，即采访者的帮助下探索自己的专家策略。这里，那些在教师成为专家的道路上变为自动机制的地方要能够呈现出来。这里涉及的是一些细节，例如：下意识接受的某些先决条件；比喻、自己设想的图片或“电影片断”；不自觉地做出的某些决定及设定的标准。

在此，采访者通过询问以下一系列开放式的问题来帮助受访者发现这些隐性思维环节：当你试图解决这个问题时，你脑子里到底想了些什么？你的第一/下一步是什么？具体是怎么样的……？接下来发生的是什么……？你怎么知道……？你怎么看出来……？如果你不这样做会发生什么？就此是否有一个特定的设想、一个图片？

在进行采访时，采访者要注意让受访者以专家身份说明其解决方案中有意识制定的那些部分。采访者同时要留心那些概括性、被视为理所当然的陈述以及有明显跳跃性的段落。这些地方便是容易隐藏专家策略中无意识制定的方面，需要通过友好、持续的提问揭示出来。

采访者应对专家的世界感到“好奇”并持开放的态度。应避免向专家提建议或过度引导采访内容的走向。因为这样会妨碍专家的认知策略，还可能导致其产生抵触情绪并影响谈话的气氛，从而容易扭曲访谈的结果。

以上描述的解码第1步和第2步也可以根据Lahm和Kaduk的理论借助一个反思性书写过程进行[7]，即专家在独自对自己的专家策略进行深入书面反思审视后，才与非本专业的同事展开对话，以发现其中存在的空缺和遗漏。书写和同事反馈须反复进行，直到产生尽可能完整的策略。

（3）步骤3：任务模型。

受访者一旦重塑他们的个人策略，继而就会在解码过程的第三步中相应地调整他们的教学方案。通常情况下，他们只需在课堂上做一些小的改变或补充，就可以引导学生注意到那些以前隐藏着的维度并向学生讲授相关内容。

Joan Middendorf和Leah Shopkow认为在建模的过程中要遵循两个基本原则：

首先，要使用自己学科之外的类比。其次，用恰当的例子演示专家策略的相关步骤，并辅以元层次的解释，从而向学生揭示他们需要注意些什么以及必须做出什么样的决定。[8]以下列举的是几个来自真实采访的用于直观化的例子：

—在机械工程学中，通过浮动面条来说明身体在负载下的行为；

—在信息技术学中，通过编号抽屉的比喻来可视化对内存位置的地址访问；

—在数学中，把语言中语法的应用与翻译和使用数学算子、逻辑运算符进行类比；

—在化学中，强调化学反应方程式中粒子量和摩尔量之间的不断变化。

这样，学生便有机会深入思考经过完善后所展示的专家策略并建立对此的理解。该步骤的目的是展示一条如何穿越瓶颈的途径，使瓶颈在最佳情况下能够不再发生。然而，教师单纯的解释通常来说是不够的，因此，接下来在第4步中，重点是创建应用任务和实施这些任务。

（4）步骤4：实践练习和反馈。

解码过程的第4步涉及的是设计和实施一些活动，让学习者有机会独立处理每一个细分的工作步骤。学生做这种练习应在介绍了专家策略模型后及时进行。此外，任务类型可以多种多样，无论是细节性的任务，还是宏观性任务都是有益的。

在此特别适合使用学习管理系统和融入这样系统的含有基于回答便生成反馈的练习体系。除此之外，采用同伴教学法也会使学生能够积极地应用所学习的知识，并在与同学之间的交流中相互获得反馈。

（5）步骤5：激励和减少阻力。

鉴于新的和不寻常的教学方法和教学场景可能会遇到学生的怀疑和抵触，就会有必要采用额外的激励机制。在此，学生对新事物的恐惧和对失去面子的担忧（“太容易”或“太具挑战性”）都会是影响因素。教师使用非本专业的插图可能会使学生感到在走没必要的弯路。另外，由于增加额外的练习而加大学生的负担，使他们有时也会产生抵触情绪。以上可能出现的这些情况也都是需要教师应对的。

激励学生的方法比如说可以是使学生在完成任务的过程中获取成功体验，而成功体验可以具有完全不同的性质：例如包括在团队中一起克服障碍、在竞赛中取得个人成功、在学习管理系统中直接检查自己的练习结果。在此，教师有很大的塑造空间来让学习者围绕“瓶颈议题”获得成就感。

如果教师试图通过外在因素激励学生，应始终注意相关的侵蚀效应，因为学习者自身的主动性可能会因为来自外部的奖励而受到抑制，甚至被破坏。

（6）步骤6：评估学生的掌握程度。

在这一步中，教师要评估这些措施是否达到了克服瓶颈的预期效果。因此，教师需要对学生的行为和表现进行重新观察和评估。这里，为提到的学习目标便提供了相关标准。通过考试、访谈或问卷调查可以了解具体措施的效果。最理想的是能够接下来在不同批次的学生间就其考试成绩做比较分析，即与未实施相关措施，仍然在以前的教学方法下学习的学生作比较。

（7）步骤7：分享。

解码过程的第7步，也是最后一步鼓励教师发表实施以上六个步骤取得的结果和经验。这可以在同事间的交流中非正式地进行，也可以以发表论文和著作的形式进行。对其他教师来说，在这个过程中分享（中期）结果是非常有意义的。由于相关瓶颈往往是一个学科中存在的典型问题，所以很少只影响一位教师和一门课程。通过分享，同事们可以从对观察结果的讨论、专家策略的介绍和随之而来的教学反思中受益。

最后，针对专家策略获得的知识以及修订的课堂教学方案都可以在相关的场所发表，比如说在学科工作组、会议、有关高校教学的活动上或以“教学学术”为主题的期刊中。

2 学科解码——以电子工程学为例

以下将介绍一个解码过程的成果。在高校教学法中心（DIZ）学科解码工作组的工作范畴内，该案例由Christine Niebler启动，之后由其个人进一步开展。

学科解码工作组是一个跨院校、跨学科的小组，由致力于教学的教师和高校教学法研究者组成。工作组每年举行几次会议，为对解码感兴趣者提供访谈以及培训和进修，并向感兴趣者提供研究自己在教学中发现的瓶颈问题。小组成员的多样性使立即找到符合条件的采访伙伴（即在专业内容上有距离性）成为可能，并可让他们进行采访。[9]

下面示例所展示的一项诉求是医疗技术专业中在电子技术课堂上观察到的。这里显示出了有好几个瓶颈都是相互联系在一起的。这些瓶颈在多次解码会议上得到了单独处理。之后，所获得的知识被用于优化“电子技术基础”课程。以下章节将阐明相关背景、对瓶颈进行解析、阐述专家策略及其在教学中的建模和模型的使用。

2.1 教师诉求的背景

图2显示的一个电路同时也是通过节点电流定律确定电流的最简单的一种任务类型。学生会从老师那里收到类似任务，但更为复杂。该电路包含一个电压源、两个电阻（R）、两个节点（K）以及显示电压（U）和电流（I）方向所必要的箭头。根据节点电流定律，流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。[10]

图2 画有箭头的简单的电路

2.2 明晰瓶颈位置

为了显明如何从老师的诉求出发发现瓶颈，以下介绍一下访谈的过程。一开始，老师对在她授课的“电子技术基础”课程的学生连续几个学期表现出的行为刚到恼火：

学生在拿到任务后，没有为了建立正确的公式用额外的箭头来补充电路图。尽管老师已经多次明确指出箭头对处理任务有多么重要，但学生的这种行为仍然没有改变。老师觉得，如果学生通过绘图将电路图补充完整，就可以避免理解上的错误和因粗心犯错。因此，对受访者来说，学生没有绘图以及没有将任务补充完整似乎是瓶颈所在。然而，采访者则怀疑在此出现了多个瓶颈，而这些瓶颈对任课老师来说却不是显而易见的。因此，采访者思考了以下维度是否也与瓶颈有关：

（1）老师对学生的“不听话”感到恼火并想发泄出来；

（2）学生们不会绘图（没有掌握基本技能）；

（3）学生没有认识到绘图的价值；

（4）学生不理解箭头的含义。

接下来，采访者试图找到确切的瓶颈，因此向老师提出了几个开放性问题，例如：

你的目标是什么？学生应该学到些什么？你的目标是让他们学习绘图还是让他们通过绘图做一些什么？

从分析老师的诉求到找到具体的瓶颈经历了一个较长的访谈阶段。在这个阶段，采访者不断重新组织、细化并进一步深化了提出的问题。通过不断深入地进行提问，促进了受访者思考一个问题，即她想要让学生绘图，那么最终是要达到什么目的呢？原来，对电路图上箭头的不正确理解会导致运用节点电流方程计算出不正确的电流结果。这样就得以总结出了以下对瓶颈的描述：尽管已经在电路上画了箭头，但学生们往往做不到在头脑中移动这些箭头，以使他们在给定电路的节点上建立正确的方程式。特别是当箭头离须关注的节点在空间上较远时，就会容易出现瓶颈。因此，相应的学习目标是学生要先在连线上正确地移动和绘制箭头，从而获知每个节点上箭头的方向，以便在此基础上建立节点电流方程。

2.3 解码后的专家策略

要想在任何节点上都能够建立节点电流方程，就必须知道节点周围连线上箭头的正确方向。箭头往往在空间上被画得离节点较远。因此，专家在脑海中让箭头沿着连线移动，直到到达相关节点，如图3所示。关于箭头的移动，使用了以下比喻和规则：

（1）在连线上画的箭头就像在轨道上运行的火车头；

（2）在火车头上画箭头；

（3）不能把火车头从轨道上拿起来让它转弯；

（4）可在两个节点之间移动火车头，火车头也可以越过组件（电阻和电源）行驶；

（5）不能让火车头越过节点行驶；

（6）无论让火车头停在哪里，箭头的指向也即是电流在此处的方向。

图3 用火车头的行驶类比指示电流方向箭头

2.4 建立专家策略模型

课堂上引入火车头的比喻只占用教师几分钟的时间。然而，由于其具有的图画性和易懂性，使学生能够很好的留在记忆中。在课堂上，教师采用了以下方法将这一直观的类比呈现给学生：在教室的黑板上，老师画了一幅很大的电路图，另外准备好了一个带磁铁的火车头纸质模型，并在火车头上画出了电流方向箭头。接下来，老师沿着画好的连线移动火车头，当火车头停下来的时候，借助所带磁铁可使其固定在当前的位置。采用这样的方式，学生可以在任何一个位置看出电流方向并将之用于建立方程。为了给学生提供练习来巩固这一教学策略，教师创建了一些小任务，即让学生只练习移动火车头/箭头和建立方程。这样，以前只作为在大任务中出现的一个小任务，现在能让学生单独、专注地练习，以便他们之后在大型、网络化的任务中也能正确处理这一环节。

仅仅是单一地移动和绘制箭头对学生来说往往会让他们感觉过于简单。为了给他们创造一种激励，在课堂上采用了同伴教学方式。在自学材料中，关于这个瓶颈的相关问题被放在难度较高的任务集里。另外还在学习管理系统中设置了为学生直接提供相关反馈和让他们能够获得成功体验的功能。此外，完成任务的学生还会得到奖励积分，以此作为一个小小的外在动力。

2.5 分享

尽管“分享”是解码过程的最后一步，但它实际上伴随着整个过程：采访结束后，参与者立即会有机会展开反思性讨论。在这里，采访者可以与受访者分享他们对解码瓶颈的建议和想法并交流意见。我们的工作组也是在进行了采访后展开了热烈的讨论。在讨论中，特别探讨了方程建立不正确可能存在的原因。工作小组的一位参与者报告了他与学生围绕这一瓶颈问题展开的讨论，即学生表示了箭头能够像矢量一样在空间自由移动的想法。这些建议都有助于老师选择合适的练习题和直观示例。

3 结 语

通过“学科解码”的方法，专业知识中的盲点得以被点亮并纳入教学中。就像以上描述的例子一样，这个过程往往只是导致课堂教学发生一些小变化，然而，这些变化对整个课程的教学会产生积极影响。通过解码，教师/专家会意识到问题所在并认识到专业问题的复杂性。通过解释和说明专家策略，学生可以把它作为一种认知模型来使用和练习。通过这种方式，顽固的学习障碍可以更容易地被克服。

[1] Wyss, Monika. 2012. Von der Fachexpertise zur guten Lehre mit Portfolioarbeit? Eine kritische Auseinander-setzung mit dem Reforminstrument. S. 185 ff，B. Szc-zyrba & S. Gotzen（Hrsg.），Das Lehrportfolio. Entwi-cklung, Dokumentation und Nachweis von Lehrkompe-tenz an Hochschulen，Berlin: LIT.

[2] Middendorf, Joan and L. Shopkow. 2018. Overcoming Student Learning Bottlenecks – Decoding the Critical Thinking of Your Discipline；Stylus Publishing，S. 20.

[3] Riegler, Peter. 2019. Decoding the Disciplines – vom Laien zum Experten und noch einmal zurück，Didaktische Nachrichten Nr. 11/2019 Decoding the Disciplines，S. 3 ff

[4] Pace, David. 2017. The Decoding the Disciplines Paradigm: Seven Steps to Increased Student Learning; Indiana University Press（IPS）.

[5] Middendorf, Joan, und D. Pace（Hrsg.）. 2004. Decoding the Disciplines: Helping Students learn disciplinary ways of Thinking. New Directions in Teaching and Learning 98，S.22.

[6] https://decodingthedisciplines.org/（zugegriffen: 29.09.2021）

[7] Svenja Kaduk und S. Lahm. 2016. „Decoding the Disciplines“: ein Ansatz für forschendes Lehren und Lernen. S 83 ff, H. A. Mieg & J. Lehmann（Hrsg.），Forschendes Lernen. Ein Praxisbuch（Forschendes Lernen–Programmatik und Praxis）. Potsdam: FHP-Verlag.

[8] Middendorf, Joan and L. Shopkow. 2018. Overcoming Student Learning Bottlenecks – Decoding the Critical Thinking of Your Discipline； ‎ Stylus Publishing，S. 64 ff.

[9] Nieber，Christine und B. Foltz. 2021 Blinde Flecken der Lehrenden entdecken und beheben mit Decoding the Disciplines；Die neue Hochschule 2/2021，S. 24 f.

[10] Hagmann，Gert. 2013. Grundlagen der Elektrotechnik: das bewährte Lehrbuch für Studierende der Elektrotechnik und anderer technischer Studiengänge ab 1. Semester；AULA-Verlag GmbH，16. Auflage，S.24.

On Overcoming Persisting Learning Barriers with the Methodology of “Decoding the Disciplines”

Britta Foltz1，Christine Niebler2

（1. Aachen University of Applied Sciences，Aachen 52066；2. Nuremberg Institute of Technology，Nuremberg 90489，Germany）

The methodology of“Decoding the Disciplines”enables teachers to improve their teaching at major learning barriers for students. Often，the expertise of teachers can be a reason why students get stuck. That is because experts internalize contents and skills and use them unconsciously. As a result，omissions in teaching occur. These blind spots of expertise are illuminated again with the method of“Decoding the Disciplines”and integrated into the teaching，which makes it easier for students to overcome corresponding learning obstacles. In this article the method is outlined with an application example given.

“Decoding the Disciplines”；bottleneck；learning barrier；blind spot

G642.0

A

2096 – 2045（2022）02 – 0081 – 06

Britta Foltz（1972—），女，亚琛应用科学大学数学与综合能力教师，土木工程学院副院长，自然科学博士；E-mail：foltz@fh-aachen.de；Christine Niebler（1980—），女，纽伦堡应用科学大学自动化技术教授，研究方向：医疗机器人技术、自动化生命参数监测、传感器融合、电气工程教学创新；E-mail：christine.niebler@th-nuernberg.de。

（翻 译：陈颖①陈颖（Ass. jur. Ying Lackner），女，德国法学硕士，持德国司法职业资格、德国法院中德文宣誓公证翻译、奥斯纳布吕克应用科学大学汉语教师，从事中德商业及项目咨询、项目管理、中德文翻译（尤其是法律、经济与教育领域）、汉语教学等工作，现居德国，E-mail：y.lackner@hs-osnabrueck.de。）

[责任编辑：洪 溪]