基于联通主义的协同知识建构教学模式研究与实践

马海华,邓淼磊,董 恒

(1．河南工业大学 信息科学与工程学院,河南 郑州 450001;2.河南工业大学 研究生院,河南 郑州 450001;3．南开大学 环境科学与工程学院,天津 300350)

在全面推进教育现代化背景下,2021年8月4日,河南省教育厅印发了《河南省本科高等学校智慧教学三年行动计划》。其中提到,聚焦高等教育高质量发展目标,以教育理念创新为先导,以教学模式和学习方式改革为重点,持续推进新一代信息技术和本科高等学校教育教学的深度融合创新,充分发挥智慧教学在高等教育人才培养过程中的重要作用[1]。将现代信息技术与教育教学深度融合、推进面向智慧教学的课堂革命,是教育现代化内涵式发展的需要,同时也意味着教学理念、模式、过程、方法、技术等一系列整体性范式的转变[2]。传统教学模式以教师、教材和课堂为中心,不利于“互联网+”时代学习者的协同知识建构和创造性的知识生长。因此,研究智慧教学视域下协同知识建构(Collaborative Knowledge Building,CKB)教学模式是教学范式变革、学习方式转变和信息技术三者深度融合的需要,具有重要的理论和实践意义。

1 相关概念阐释

1.1 智慧教学

在智慧教学视域下开展教学模式的研究和实践,需要首先界定智慧教学的概念。综观智慧教学研究,当前学界存在两种主流观点。一种观点认为,智慧教学是利用智慧化的信息技术工具或平台开展教学活动,其本质是从技术维度赋能教学[3];智慧教学中信息技术的使用能够帮助学生减轻建构认知的负担,拓展学生建构知识的能力[4];无论是基于何种理念的教学,教学的根本都在于帮助学生获得外部知识,将这些知识转化成学生个体的内在力量和精神财富[5]。另一种观点认为,智慧教学不能只关注技术层面,而是要结合人的智慧,即教师科学合理地将现代信息技术与适应时代发展的教学方法和教学策略有机融合,运用教学智慧开展智慧教学活动,满足学习者智慧发展的需要,其本质是从技术和教育两个维度赋能教学[3,6]。后者对智慧教学概念的界定更为精准和全面。智慧教学不但不能脱离学习者这一主体,而且要关注学习者之间的差异,引导学习者转变学习范式,使学习者在习得知识的同时获得高阶思维和高阶能力的提升。

随着教育信息化的深入发展,教育正朝着更具开放性、更加个性化、更为智能化的方向发展,逐步进入教育与信息技术深度融合的发展阶段[7]。智慧教学将逐渐打破与重构传统教育体系,成为现代教育系统中必不可少的元素与内生变量,实现学习者在智能体系下的个性化培养和成长。

1.2 联通主义学习理论

知识更新加速的数字时代催生了联通主义学习理论,乔治·西蒙斯于2005年提出该理论,并给出联通主义的8条原则[8]。联通主义学习理论认为,知识是一种网络现象,网络由节点和节点间的连接组成,节点可以是知识、信息资源等。孤立的节点无法形成知识的流通。学习不再是内化的个体活动,而是连接的建立和网络的形成,学习者通过学习促使其内部认知神经网络、概念网络和外部/社会网络相互作用,形成连接,从而实现知识的传输和流通。学习网络是动态变化的,是随着学习不断发展的,即新节点的加入和新连接的建立。学习者的学习网络不断扩展和增强,从而聚合连接更多节点,实现基于创造的知识生长。同时,学习网络中的不同学习者之间也存在连接,他们的认知和知识结构相互影响,不断优化和发展。

有学者认为,联通主义是“互联网+教育”的本体论[9]。作为全球规模最大的信息资源共享平台,互联网使知识生产、存储和流通的方式发生了根本性变革。传统“传授范式”的教学模式以教师、教材和课堂为中心,呈现线性、集中性和封闭性等特点,在建构性、开放性、多元性、灵活性和差异性等方面相对较弱。在这种模式下,师生之间、生生之间、学生与学习资源之间缺乏有效的协作和联通,不利于构建相互联通的学习网络,无法满足“互联网+”时代学生的学习需求。因此,以“协同建构”为特点的教学模式改革势在必行。

1.3 协同知识建构

协同知识建构是指,在学习共同体中,学习者在学习目标激励和协作规则保障下,与其他学习者利用信息化技术,通过表达观点、探讨和协商,参与有目的的学习活动,共同建构有价值的知识意义,并最终形成智慧化产品的过程[10]。协同知识建构强调知识是学习共同体在学习社区的社会交互中不断产生和发展的[11]。师生之间、生生之间、学生和学习资源之间,通过深度交互和思维的深度加工进行知识共建,通过最终形成的群体智慧化成果实现创造性学习和深度学习,从而促进学习者知识迁移能力、复杂问题解决能力等高阶思维的发展。任剑锋[12]认为,协同知识建构有不同层次,浅层协同知识构建在信息共享条件下即可发生。但是,较高层次的协同建构发生在“实时共做”层面,也就是说,即使引入了信息技术,并将学习者置于共同交流的空间,如果没有教学策略推动,高质量的协同知识建构也很难实现。Vandenberg等[13]认为,学习者通过在集体环境中分享自主建构的知识,并通过与其他学习者和教师进行协商和反思,进而实现新知识的建构和个体认知水平的提升。周平红等[14]采用社会认知网络特征分析法对学生协同知识建构的社会认知演化轨迹进行了分析,结果显示:与边缘组学生相比,核心组形成了高层次认知网络结构。韦怡彤等[15]提出了混合式学习环境中深度学习导向的协同知识建构模式,该模式的使用使学生在深度学习的认知、人际和个人领域均取得了良好效果。

2 PIIIA协同知识建构教学模式

2.1 线上线下混合式课程

近几年,高校对智慧教学的重视程度日益提升,线上线下混合式教学已逐渐在高校普及开来。越来越多的教师开始在传统线下教学中引入MOOC(大型开放式网络课程)和SPOC(小规模限制性在线课程),同时使用学习通、雨课堂等信息化教学平台和工具,优化课程资源和课堂互动。这些都为智慧教学环境下的协同知识建构教学模式改革提供了良好的认知基础和技术支撑。线上线下混合式学习环境能够充分发挥物理空间和网络空间的互补优势。开展混合式教学,不仅能够为学生提供自主学习、个性化学习和非线性学习的空间,体现学生主体地位,而且有利于教师充分利用信息化教学工具,发挥组织、引导和帮助学生意义建构的主导作用,促进信息技术与教学过程的深度融合。因此,本文以线上线下混合式课程为依托,开展协同知识建构教学模式改革与实践。

2.2 PIIIA协同知识建构教学模式设计

PIIIA协同知识建构教学模式主要包含5个环节:先行准备(Preparation)、个体知识建构(Individual CKB)、组内协同知识建构(Intragroup CKB)、组间协同知识建构(Intergroup CKB)、评价反馈(Assessment)。如图1所示。

图1 面向混合式课程联通主义导向的PIIIA协同知识建构教学模式注:… 表示学生, 表示教师。

2.2.1 先行准备

①搭建线上教学资源

学习是一个与特定的节点和信息资源建立连接的过程,这是联通主义理论的8条原则之一[8]。协同知识建构教学模式下,教师作为学生学习环境和学习资源的设计者,首先要为学生的知识生长搭建资源平台,提供网络化的学习环境、分布式的知识内容以及参与式的技术工具等,引导学生开展有效的线上学习活动,努力促进学生的自主学习和个体协同知识建构。同时,教师要为学习资源提供“脚手架”,帮助学生搭建新知的固着点,建立知识之间的连接。因此,教师要重构教学内容,基于学生整体的认知水平和个性化的学习需求,利用信息技术,以视频、图片、声音、文字等多种方式立体呈现学习资源,将系统的知识体系切分成“短小精悍”的微课。“短小精悍”的微课时长较短、内容紧凑、呈现精准、效果强烈,同时配备导学、课件、习题、拓展文献等,形成较为独立完整的、不同层级的、立体化的教学内容体系,以满足个性化学习需求。

②组建学习共同体

传统“传授范式”的教学模式重视以教材为核心的教学内容设计,强调对课程内容的讲解。教师作为知识传授者是课堂的绝对中心,学生作为知识接受者难以体现其学习主体性。基于联通主义学习理论的协同知识建构教学模式,鼓励学生之间和师生之间深度互动,形成学习的共同体。学生作为问题的发现者和知识的构建者是整个学习过程的主体,而教师则作为学习资源的建设者、学习活动的设计者、学习过程的引导者帮助学生实现创造性的知识生长。

另外,学习小组能够帮助学生形成紧密的小型学习共同体,实现深度交互,为协同知识建构提供组织保障。但如何高质量地分组是学习小组组建面临的一个难题,常见的分组策略有随机分组、异质分组和同质分组。随机分组策略即随机聚合若干个学生为1个小组。该策略操作简单,能够大大节省教师进行分组的时间,但没有考虑学生的认知水平、知识储备、性格特征、社交能力等因素,无法保证组内的协同合作,且组间的竞争力差异也存在较大的随机性,因此不适合作为协同知识建构的分组策略。异质分组策略是指每个小组的成员构成充分考虑了成员的认知水平、知识储备、性格特征、性别等方面的差异性。同质分组策略则反之,强调小组成员之间的同质性和相似性。异质分组策略能够在组内形成一定的互补,组间呈现较强的竞争公平性,但容易导致认知水平较低的学生被边缘化。同质分组策略可以使学生感受到更强的归属感和认同感,能够更好地开展合作学习,避免“边缘学生”现象,但在组间易形成较大的竞争力差异。

为更大限度地提升协同知识建构的成效,在组建学习小组时要不拘一格,根据实际的学习任务确定更科学的组建策略。首先,可以根据学习任务的复杂程度确定小组规模。对于较为复杂的学习任务,适当增加成员数量;反之,适当缩减小组规模。确定小组规模的原则是使每个学生都能够承担相较于其能力稍多的学习任务,任务的完成需要他们共同努力协作。其次,根据学习任务的个性化程度确定组建策略。对于个性化显著的学习任务,建议组建同质学习小组,并考虑社交关系和性别搭配。研究表明,在多个合作任务场景中,人们更愿意与值得信赖的朋友合作,特别是当人们被要求与合作者进行信息交互时[16]。因此,融洽和谐、相互信赖的同伴关系能够促使他们开展深入、紧密的交流与合作,相近的认知水平和思维能力有助于知识的协同建构。通过对不同水平的学习小组设置不同难度的学习任务,不仅能够解决小组间竞争力不均衡的问题,而且还能够因材施教,为学生提供个性化的学习引导,促使学生最大限度地发展高阶思维能力。最后,对于综合性强的学习任务,例如文献调研或社会调查、技术评述、文稿撰写、对外沟通、现场汇报等,建议组建异质学习小组,并进行合理的任务分工,这样能够使每个成员在协同知识建构的过程中充分发挥其才智,获得价值感和成就感。

2.2.2 个体协同知识建构

联通主义理论的8条原则之一,即学习的能力比当前所掌握的知识更加重要[8]。较强的自主学习能力也是协同知识建构教学模式下学习者必备的高阶能力之一。协同知识建构教学模式以学习任务为导引,教师以基于复杂问题的项目为导向设计学习任务。任务要具有一定的挑战性,即难度稍高于学生的实际知识水平;同时,任务还要具有开放性和探究性,可在师生之间和生生之间的协作中完成。小组成员根据分工,首先进行个体的知识建构。学生从教师所构建的线上学习资源和个体认知基础中汲取知识、梳理要点、理清逻辑,对知识进行个体加工,从中发现问题,并再次查找资料寻求解决问题的方法。在该环节,教师利用信息化教学平台数据评价学生的学习行为和效果,并引导和督促学生提升学习质量。

2.2.3 组内协同知识建构

联通主义理论认为,学习和知识存在于多样性的观点之中[8],学习者需要与社会网络中的其他成员建立连接,共同构成一个复杂的学习网络,在交互过程中,网络中个体的知识结构不断相互影响、优化完备。组内的协同知识建构主要包括分享资料和观点、讨论质疑、创作完善等。首先,个体将梳理后的资料和个体知识建构的结果与组内成员分享和讨论,通过相互质疑和论证,学生之间产生认知冲突,触发学习者的积极思考,从而不断修正和完善自己的观点并促使进一步的深度学习。其次,在教师的指导下,小组成员将共识通过文稿、视频、实物等形式形成可视化作品。最后,教师对作品进行点评,提出修改建议,经过多轮交互迭代,不断完善作品,形成组内协同知识建构的成果。

2.2.4 组间协同知识建构

联通主义学习理论认为,流通是所有联通主义学习活动的目的,为了促进持续性的学习,需要培养和维护连接[8]。在组内协同知识建构的基础上,组间的协同知识建构进一步促进了连接的扩展和增强,主要包括展示汇报、提问、点评和优化作品等。展示汇报是汇聚观点、共享理解的过程。方案类、评述类的协同知识建构成果可以采用PPT文稿的形式汇报,艺术作品类、实物制作类成果可以采用PPT与实物相结合的形式汇报。首先,小组成员共同完成组内协同知识建构成果的展示,并回答其他小组成员的提问和质疑。其次,小组之间相互观摩和学习,汲取优秀成果和经验,促使各个小组全方位、多角度深入思考,对知识进行深层次加工和理解,使知识建构的成果得到进一步优化和完善。最后,教师对学生表现进行评价,补充讲解重难点内容,再次巩固知识的协同建构。

2.2.5 评价反馈

学习共同体需要对协同知识建构的过程和结果进行评价反馈。评价导向要与教学目标高度契合,要以知识建构的交互过程、贡献以及学习成果作为评价的重要依据;评价方法应具有多元性、过程性等特点;评价工具可借助信息化教学平台工具,实现评价结果的可视化。首先,教师根据教学目标、任务和学习活动等,基于协同知识建构设计具体的评价量规。评价方法的设计需要考虑的重要因素包括3个方面。一是评价的多维度和过程性,如课前测评学生的知识水平、能力基础、个体对组内协同知识建构的贡献和结果等,课堂测评学生的课堂活动参与质量、组间协同知识建构的质量等,课后测评学生的自主学习和持续改进情况等。二是评价的多主体性。评价可以通过教师、学生、督导专家等多种主体结合开展,如组内协同知识建构的评价可以通过学生互评和教师评价来实施,课后评价可以包含教师评价和学生自评。三是定性评价和定量评价。定性评价即教师或学生对小组成员的协作表现、建构成果等进行直接的经验性的观察和分析,并做出口头或文本形式的定性结论和反思总结;定量评价可通过对照评价标准进行量化计分来实施。其次,教师根据评价方法,选择能够支撑评价活动的信息技术工具和平台。教师依托智慧教学中的信息技术工具进行多维度学情数据统计(如交互式工具获得的具有个性化特征的学情统计数据、MOOC平台的过程性学习行为数据等),并对数据进行有效提取和分析,及时总结基于各平台的学情大数据,给出诊断性评价。

评价结果的反馈也同样重要,需要贯穿整个协同知识建构过程。通过个人反馈、组内反馈、组间反馈、平台反馈等多种形式的、翔实的学情反馈,促进学生反思,帮助学生总结协同知识建构的有效策略,发现存在的问题并尝试提出改进措施,促使学生审视其认知策略和认知过程,促进自主学习元认知的发展。

3 PIIIA协同知识建构教学模式的应用实践

本文以“物联网前沿技术”课程为例对PIIIA协同知识建构教学模式的应用实践进行探讨。该课程将PIIIA协同知识建构教学模式与信息化教学平台和工具深度融合,运用教学智慧开展智慧教学实践活动。“物联网前沿技术”是河南某本科高校物联网工程专业的一门特色必修课程,系统介绍物联网技术的原理和应用、前沿技术发展动态和研究成果等,旨在拓展学生的专业视野,培养学生的自主学习能力和创新精神,增强为科技强国而努力奋斗的责任感和使命感。

3.1 先行准备——学习资源搭建和学习共同体组建

“物联网前沿技术”课程重构了教学内容,利用学习通泛雅平台建设了丰富的原创性线上教学资源,共37个微课视频、33个课件、近200道自测试题、100余篇拓展阅读文献。微课视频充分涵盖了教学内容,既包含基本知识点,又引入了物联网领域新技术的发展现状和趋势,同时融入了课程思政内容,既体现了学科前沿性又实现了思政育人的功效。该课程每个小节都设置有导学指引,包含学习目标、学前思考、任务清单,指导学生开展课前的自主学习和个体知识建构。

学习共同体的组建,以“物联网技术评述”学习任务为例进行说明。在该学习任务中,教师给出物联网领域的多个开放性题目或选题范围,学习小组根据兴趣任选一题。自由的选题给了学生发挥的空间,激发了学生探索的兴趣和热情。由于学习任务具有个性化特点,学习小组的建立以同质分组为主,3人为一个小组。教师利用学习通泛雅平台进行小组设置,并在PBL(Project-Based Learning,项目式教学)分组活动中发布详细的“物联网技术评述”学习任务要求和评价量规。学生在组内进行合理分工,合作完成学习任务。

3.2 个体知识建构

学生在学习通泛雅平台,首先通过导学指引环节明确学习目标和任务清单,然后通过观看微课视频、查阅配套课件、完成自测试题、阅读拓展文献、撰写并上传学习收获、再次对照学习目标自评反思等一系列学习行为完成个体知识建构。

3.3 组内和组间协同知识建构

小组成员共同完成“物联网技术评述”选题、资料查阅、要点提炼、逻辑梳理、撰写PPT等任务,形成协同建构的知识成果,并将该成果上传至学习通PBL分组活动中。教师作为学习共同体中的重要一员,参与每个小组的协同知识建构。考虑到同质分组产生的组间综合能力差异,教师课下会对每个小组的学习成果进行一对一指导,对亮点之处给予肯定和鼓励,对不足之处列出详细的修改建议,并通过学习通和面谈形式进行反馈,小组成员根据教师建议对学习成果进行修改和完善。通常,每组需要进行2～4轮的上述师生交互,才能形成协同知识建构的成果,然后在课堂进行展示汇报,接受其他小组的质疑和评价。在这个过程中,每个学生都有机会追寻自己的兴趣点,表达自己的见解,并与小组成员和教师交换意见,碰撞出思想的火花。

3.4 评价反馈

评价和反馈贯穿协同知识建构的全过程。在课前线上学习阶段,主要依据平台数据采用学生自评和教师测评的定量评价。学生根据线上每小节系统阅卷的测试成绩和教师对作业的评价,查漏补缺;教师则通过学习通平台线上学习活动记录数据,实时查看并关注学生的自主学习过程和效果,全面跟踪和掌握每个学生的学习行为,发现学生个体知识建构的薄弱之处,有针对性地优化课堂教学,并通过平台私信或面谈的形式鼓励、督促、帮扶学生。在组内协同知识建构阶段,主要采用教师定性评价的方式对学习成果进行评价和反馈。在组间协同知识建构阶段,即展示汇报环节,主要采用学生互评和教师评价的定性和定量评价。教师设立评委组,评委由其他小组的学生代表和教师组成,评委对该小组协同建构的学习成果进行提问,对其综合表现进行评价打分,教师和学生评价占比各为50%。在这一过程中,学生不再是沉默的旁观者,提问和评价促使学生主动深入思考、发现和解决问题[17]。教师现场点评,对组间协同知识建构给予即时反馈,促进学生开展自我评估、取长补短,从而及时改进自主学习活动。

3.5 实践效果

本文编写了调查问卷,包括协同知识建构教学模式对个体自主学习的影响、组内协同建构和组间协同建构对学习效果的影响等。问卷在课程结束后通过学习通平台发布,共回收有效问卷104份,结果如表1所示。由表1可知,超过70%的学生认为该教学模式能够帮助他们最大限度地深入了解和深度跟踪物联网领域前沿技术,显著促进了自主学习,有效训练并提升了其思维能力。在组内协同知识建构方面,超过67%的学生认为小组活动促使其付出更大努力建构新知,小组内部的分享、讨论、质疑、协商等显著促进了学习成果的创造,组内教师的指导有效促进了学习成果的优化完善等。在组间协同知识建构方面,超过70%的学生认为展示汇报活动能够有助于小组之间相互学习、取长补短,学生评委提问环节有效促进了个体的深入思考,进而增强了个体的反思。

教师在教学实践过程需要不断进行反思。通过对实践效果的分析,今后在实施基于联通主义的协同知识建构教学模式时应特别关注以下3个方面。

第一,基于联通主义学习理论构建课程的知识图谱。将知识节点的关系可视化,实现资源的有效关联,形成清晰的知识点脉络,进一步打造个性化自适应学习的网络空间,帮助学生由点及面、系统化地开展自主学习,使其站在更宏观的角度把握知识框架。

第二,构建高质量协作的学习共同体。高质量的协作是组内和组间知识建构的关键,学习小组的划分不能一成不变,而是要根据学习任务的特点进行更加科学合理的划分。教师对学习任务要进行更加细粒度的设计,使得学生在知识建构过程中既能充分彰显个性,也能有组织地产生更深入的合作。教师在整个过程中都要深度融入其中,加强引导和协调。

第三,要积极关注边缘学生。从调查结果来看,有个别学生对组内和组间建构持否定观点,这说明仍然存在少数边缘学生需要得到学习共同体的更多关注和帮助。教师要不断提升教育理论水平,利用信息化手段,通过深度挖掘多维度学生数据和深度参与协同知识建构,及时发现边缘学生,发掘其闪光点,有针对性地精准设计个性化学习任务,帮助其融入学习共同体,实现因材施教。

4 结语

党的二十大报告指出:“教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。”教学范式的革新是高等教育发展和人才培养质量提升的重要基础。在信息化浪潮之下,基于联通主义学习理论,研究智慧教学视域下协同知识建构教学模式是教学范式改革的重要方向之一。协同知识建构受到学习者个体认知水平、思维能力、性格特质、外部社交关系、团队合作、学习环境和技术工具等多方面因素的影响,对教育教学的策略设计和技术革新提出了更高要求。教师要不断提升教育理论水平,为教学模式的革新提供理论支撑,同时要掌握新一代信息技术和教育教学深度融合创新的方法,为教学效果的提升提供方法支撑,不断提升教学智慧。高校要通过多种举措进一步改善智慧教学环境,拓展教学改革空间,为教师教学改革提供平台,促进人才培养质量的提升。