理解生成式学习

□洛根·费奥雷拉 著 盛群力 张恩铭 译

译者按：

《理解生成式学习》一文代表了学习理论（模型）的一个重要进展和突破。梅耶（Mayer）和费奥雷拉（Fiorella）在2016年总结了“生成式学习模式”，强调了选择、组织和整合三种心理加工的作用。季清华在2014年提出了ICAP 四种学习方式，即交互学习、建构学习、主动学习和被动学习，并认为这四种学习方式的学习参与程度和学习结果是不同的，强调在学习中学习者越参与就越能产出高质量的学习结果。费奥雷拉进一步概述了最近二三十年学习科学和教学设计在认知负荷研究、多媒体教学研究、双重编码理论、具身认知理论等研究中的核心成果，并构建了生成式意义建构框架。该框架探讨了言语解释概括知识、图示表征组织知识和具身表现模拟知识三者之间的关系。如果说布鲁纳（Bruner）揭示了人类学习的三种表征，即动作表征-肖像表征-言语表征，其演进过程隐喻了人成长的路线。那么，费奥雷拉的研究则进一步阐明了：图示表征方式和具身表现方式有助于言语解释方式，直接教学、支架练习和独立练习是三种指导学生掌握生成式意义建构方式的有效途径。

一、引言

“生成式学习”（Generative Learning）涉及通过积极组织、整合现有知识来“理解”所提供的学习材料，帮助学习者建构连贯一致的心理表征，使其能够将学到的知识迁移应用于新情境。遗憾的是，许多学习者在从文本、图示或样例中学习时，并没有自觉地参与意义建构。因此，学习者可能无法获得有意义和持久的学习结果。一种潜在的补救措施是促使学习者直接参与“生成式学习活动”（Generative Learning Activities，GLAs），以便支持他们理解学习材料。换言之，“生成式学习”就是使学习者试图理解自己正在学习的内容。

在之前的综述中①即费奥雷拉和梅耶的两项研究，文献信息：（1）Fiorella L,Mayer R E.Learning as a generative activity:Eight learning strategies that promote understanding[M].Cambridge University Press,2015.（2）Fiorella L,Mayer R E.Eight ways to promote generative learning[J].Educational Psychology Review,2016,28(4):717-741.，费奥雷拉等确定并分析了八种GLAs 的证据：善作小结、结构映射、绘制图示、联想要义、自我测试、自我解释、乐于教人和具身表现。随后的几项综述和元分析进一步探讨了各种GLAs的优势和边界条件。有证据表明，每一种GLA 都可以支持学习，但每一种GLA 也容易受到与特定学习者特征、学习材料特征和学习者获得的GLA 支持水平相关的潜在边界条件的影响。例如，有些学习者可能难以在没有充分指导的情况下生成高质量的表征；对于特定类型的GLAs 而言，有些学习情境可能不太适合其他情境；有些GLAs 可能不适合较年轻的学习者。但总体而言，GLAs 具有较好的应用前景，其实施关键在于我们要了解GLAs 是如何以及何时最有效发挥作用的。因此如何“理解”生成式学习便成为首要解决的问题。

本文试图理解生成式学习的生成机制。首先，本文回顾了关于生成式学习的原有框架，并探讨了它们的局限性。之后，本文提出生成式意义建构框架，该框架区分了三种意义建构方式--言语解释、图示表征和具身表现，这些方式有助于实现独特和互补的认知功能。并且本文还提供相关GLAs 的研究证据，以呈现生成式意义建构框架的基本假设：图示表征和具身表现方式有助于促进言语解释方式。继而，本文探讨了实现意义建构的可能障碍，以解释GLAs 何时无效，并阐述了通过对生成式学习活动作出适时指导和合理安排时机来克服障碍的两种可行途径。最后，本文对框架的理论和实践启示作了进一步的阐释，并为后继研究提供可行建议。

二、生成式学习的原有框架

研究者通常使用两种现有框架中的一种来解释不同类型的（生成式）学习活动如何影响学习过程和学习结果：（1）“选择-组织-整合”（SOI）框架；（2）“交互-建构-主动-被动”（ICAP）框架。这两个框架都侧重于促进“意义建构”和“理解”的学习活动，其中“意义建构”（Sense-Making）是指在支持建构学习材料连贯一致的心理表征中所经历的一组（元）认知过程，而“理解”（Understanding）指的是一种学习结果，允许学习者产生推断和解决新问题，通常是通过“领会”（Comprehension）和“迁移”（Transfer）的测量来评估。因此，这些框架及其相应的学习活动最适用于概念性学习材料，例如学习科学现象中的人体循环系统如何工作或数学原理中的数学等式等。

（一）SOI 框架

根据SOI 框架，“为理解而学”包括从所提供的学习材料中“选择”关键信息，将其“组织”成工作记忆中的连贯一致结构，并将其与长时记忆中的现有知识“整合”。组织和整合被视为“生成式”（Generative）过程，因为它们涉及在选定的观念（例如因果关系、比较-对照）和个体现有的知识结构之间产生适当的结构性或概念性关系。这些意义建构过程的预期结果是建构连贯一致的心理表征，例如关于轮胎打气筒如何工作的心理模型或解决统计中不同类型问题的图式等。

与其他有关学习和教学的认知理论一样，SOI框架假设学习者积极参与意义建构过程的工作记忆容量非常有限。其次，该框架还假设从长时记忆中激活的原有知识将引导工作记忆中的意义形成过程。最后，该框架假设意义建构依赖于动机过程和元认知过程。因此必须激励学习者投入必要的努力来参与意义建构，他们需要在意义建构过程中不断监控和调节自己的思维过程。

SOI 框架的主要优势在于，它为涉及意义建构的关键认知过程提供了一个简明的解释。如先前综述中该框架通过广泛的实证解释，表明GLAs（如自我解释、绘制图示或手势引导）通常（但并不总是）比非生成式活动（如重读复读、突出标记或逐字笔记）更有效。此外，该框架表明：GLAs 的效果取决于学习者是否能够成功地在学习材料中所呈现的观念与现有知识之间建立适当的关系。事实上，学习者的言语解释、图示表征和具身表现的质量可以预测他们在后续理解测试中的表现，比如领会测试和迁移测试。因此，该模型为GLAs 设定了基本的边界条件，其中最值得注意的是，原有知识和GLA 指导水平在影响学习者的学习过程中“生成”的质量方面所发挥的作用。

（二）ICAP 框架

ICAP 框架区分了学习者在学习过程中的显性行为活动所反映的四种认知参与方式。被动参与没有显性行为，例如只是简单地观看教学视频。主动参与的显性行为包括有选择地关注学习材料的某一方面，例如释义、总结或利用手势讲解等。建构参与的显性行为反映了学习者通过生成推断努力从学习材料中建构意义的过程，例如生成一种自我解释或一张概念图。建构参与水平与SOI 框架中的生成式加工最为相似。最后，交互参与反映了在多个学习者之间（例如在同伴辅导或协作学习环境中）努力共同建构意义的显性行为。

ICAP 预测表明，更高水平的参与将对应更高质量的学习结果（即交互＞建构；建构＞主动；主动＞被动）。例如，建构学习活动通常比仅仅是主动或被动学习活动能更有效地支持学习者领会和迁移。ICAP框架的主要优势在于，它强调分析学习者在学习过程中将显性行为活动的“输出”，作为其内部认知参与水平的指标。学习者想要支持更高层次的参与活动，但实际上可能只实现了较低层次的参与，这一点很重要。例如，提示学习者进行自我解释（本意是要采用“建构”方式），但实际上可能只是重述了课程所呈现的内容，而没有产生推断（看似采用了“主动”方式）。因此，对于教师来说，重要的是分析学习者产生的外部产品，以确定学习者参与的实际水平，并在必要时调整学习活动的实施，以促进学习者更高水平的参与。通过上述方式，SOI 和ICAP 框架都表明了学习者生成的重要性，以及明确指导建构性或生成式学习活动的重要性。

（三）原有框架的优势与局限

总而言之，SOI 和ICAP 框架都认定：GLAs 通过促进关键的意义建构过程来支持理解。在SOI 框架中，关键的意义建构过程包括组织和整合学习材料；同样，在ICAP 框架中，意义建构依赖于利用个体的现有知识来生成超越学习材料的推断。因此，这两个框架都预测，GLAs 应该比非生成式活动或表面上涉及“主动”或“被动”参与的活动更有效。这两个框架的主要提示是：学习者必须展示实际参与生成式学习或知识建构过程的证据，这些证据反映为其产生的涉及推断生成的高质量表征（例如言语解释、图示表征和具身表现）。另外，生成高质量的表征还将取决于学习者是否有足够的背景知识和GLAs 支持。

此外，两个框架都承认的一个关键限制是，它们都强调了学习活动类别之间的差异（生成式与非生成式或建构与主动），而不是类别内的差异。因此，框架无法指出不同类型的GLAs 如何独特地或共同地对意义建构所做的贡献。例如，生成一个言语解释、生成一幅图示和利用手势来讲解这些性质不同的活动，但这两个框架都用了相同的一般机制（例如，组织、整合和生成推断）。另一个与之密切相关的限制是，现有框架无法指出一种GLA 如何与由教师提供的不同类型表征（如文本、图示或样例）发生交互。这一点尤为重要，因为不同类型的GLAs 可能更适合从不同类型的学习材料中产生推断。目前，还没有一个连贯一致的框架用于理解教师提供的支持和学习者生成的表征之间是如何相互作用，来支持特定的内部意义建构过程的。

三、生成式意义建构框架

费奥雷拉提出“生成式意义建构框架”（Generative Sense-making Framework）的目的在于描述学习者如何理解概念性学习材料，如科学现象和数学原理等。它保留了SOI 和ICAP 框架的许多基本假设、猜想和边界条件，包括有限的工作记忆容量、利用现有知识积极建构意义的重要性，以及GLAs 相对于非生成式学习活动的有效性（假设学习者有足够的背景知识和指导）等。然而，它还通过指出不同类型的内部表征和外部表征（包括由GLAs 支持的表征）如何交互以支持意义建构，来解决原有框架的关键限制。

该框架源自三个基本假设，这些假设植根于GLA、多媒体学习、基础性认知文献以及数学、科学教育中的补充性文献。

第一个假设是方式差异。意义建构包括三种性质不同的方式：言语解释（产生连贯一致的言语表征）、图示表征（产生连贯一致的视觉表征）和具身表现（产生连贯一致的动作表征）。三种意义建构方式主要来源于相关GLA 文献：GLAs 要求学习者生成言语解释（如为自己或他人）、图示表征（如地图或绘图）或具身表现（如手势活动或对象操作）。在数学、科学教育文献中，言语解释、图示表征和具身表现活动也经常会受到广泛探索和区分。

第二个假设是功能独特。每一种意义建构方式都具有独特而互补的功能：言语解释概括知识、图示表征组织知识、具身表现模拟知识。这一原理来源于相关GLA、多媒体学习、认知科学和具身认知的文献，这表明性质不同的表征（言语、图示和动作）提供了独特的赋能：言语表征提供了知识的抽象描述；图示表征提供了知识的显性组织；动作表征提供了知识的动态模拟。利用不同类型表征的独特功能在数学、科学的学习、交流和解决问题时尤为重要。

第三个假设是扎根的意义建构。言语解释方式建立在图示表征和具身表现方式的基础上。即图示表征和具身表现方式发挥着促进言语解释方式的功能。这一原理主要来源于具身认知和扎根认知文献，该原理认为概念性理解是建立在事物彼此相互作用的感知-动作体验。这一原理也与其他一些研究一致，这些研究表明：学习者内部图示表征和具身表现复杂概念的能力对于理解抽象科学现象和数学原理的重要性，以及数学和科学中的教学、交流和解决问题对图示和动作表征的依赖。

（一）框架概述

图1 描述了生成式意义建构框架的关键组成部分，包括教学、学习者特征和GLAs 如何与内部意义建构过程相互作用，以支持意义理解和迁移。

图1 生成式意义建构框架

1.内部意义建构方式

如图1所示，该框架假定学习者使用长时记忆中的原有知识和信念在工作记忆中对所提供的学习材料进行言语解释、图示表征和具身表现。扎根的意义建构假设主张：学习者在心理上“组织”和“模拟”学习材料（通过图示表征和具身表现方式），以促进自己“概括”学习材料知识的能力（通过言语解释方式）。具体而言，图示表征方式产生连贯一致的视觉表征，明确传达学习材料的组织方式，例如物理结构的空间邻近或概念性关系的抽象视觉表征（例如比较、层次）。具身表现方式产生连贯一致的动作表征，模拟学习材料的动态元素，例如物理系统如何随时间变化或如何执行解决问题的策略/程序。言语解释方式使用从图示表征和具身表现方式中产生的表征作为支架，从中生成推断并归纳出概括学习材料知识的潜在机制或原理。对潜在的概念机制或原理进行连贯一致的内部解释，有助于支持学习者在随后的学习结果测量中的表现，这些测量（例如理解和迁移测试）要求学习者产生新的推断，做出预测，解决新问题。

2.外部生成式学习活动的产品

该框架假定许多学习者不会独立地自觉尝试用言语解释、图示表征和具身表现来帮助理解教师所提供的学习材料。因此，学习者往往会受益于直接提示和指导来开展相应的GLAs，如图1 中从“教学”到“内部意义理解方式”的箭头所示。GLAs 通常要求学习者外化知识，例如通过外显的言语解释（例如口头或书面）、图示表征（例如在纸上或电脑上）或具身表现（例如手势指引或实物操作），如图1 中从“内部意义理解方式”到“外部生成式活动的产品”的箭头所示。外化知识可以减少工作记忆负荷，并增强个体参与内部意义建构过程的能力，如图1 中从“外部生成式活动的产品”到“内部意义理解方式”的双向箭头所示。然而，虽然有些外部GLA 产品是相对永久且可检查的（例如书面解释或文本图纸），但也有一些外部GLA 产品是短暂的（例如言语解释或手势指引），因此需要学习者编码在工作记忆中。此外，有些GLAs 仅在内部执行，例如生成心理图像的提示。因此，纯内隐GLAs 的一个缺点是难以直接检查学习者或教师/研究人员，导致无法分析GLA 产品的质量。

产生外部产品的GLA 是有价值的，因为其为教师提供了相关学习者思维和行为质量的诊断信息。教师可以使用GLA 产品作为形成性评估，并根据需要调整教学和GLA 指导，如“外部GLA 产品”到“教学”再到“内部意义建构方式”的箭头所示。例如，当学习者的外部GLA 产品展示了学习者的知识差距或误解误读时，教师可以提供有针对性的反馈，以支持后续的内部意义建构过程、GLAs 产品和学习结果。因此，虽然GLAs 可以直接支持意义建构和学习结果，但它们也可以揭示学习者的理解水平，并为后续教学提供信息。

总体而言，该框架的主要贡献在于具体揭示了三种意义建构方式的独特功能和互补功能，以及GLAs 和所提供的学习材料是如何交互作用（直接或间接）来支持不同意义建构方式的。下文将详细说明特定类型的GLAs 及其相应功能的基本原理，来说明三种意义建构方式之间的相互依存关系，即图示表征和具身表现方式如何促进言语解释方式。此外，该框架还包含了学习者特征和GLAs 如何影响意义建构。下文将梳理相关学习者特征（如学生的年龄、原有知识和信念）如何成为意义建构“障碍”的相关研究，从而为调节GLAs 效果（见“意义建构的障碍”部分）提供借鉴，进而使用适当的GLAs 指导来减轻这些障碍的方法（参见“GLAs 指导”一节）。

（二）生成式学习活动（GLAs）

基于提出的框架，本文根据其主要的意义建构方式（言语解释、图示表征或具身表现）和相应的功能（概括、组织和模拟）对最初的GLAs 进行了重新概念化，如表1所示②“总结”在这里未予以列入，正如邓洛斯基（Dunlosky）等指出的那样，与“解释”活动相比，“总结”的效用相对较低。同样，季清华等提出的ICAP 框架指出，“总结”只支持“主动”参与方式，而“自我解释”支持“建构”（或者称之为“生成”）方式。这里不包括“自我测试”，因为它代表了一种适时安排的GLA 方法（即安排在教学之后），以服务于特定的功能（即提取练习)。正如本文在“合理安排GLA”一节中所描述的，任何GLA 都可以作为一种自我测试的机会来实施。。

表1 言语解释、图示表征和具身表现的生成式学习活动

1.言语解释GLAs

（1）描述。言语解释GLAs 促使学习者产生连贯一致的口头或书面陈述，以澄清、解释或证明各种现象或问题。最常见的言语解释GLA 是“自我解释”（Self-explaining），此时学习者会对自己产生澄清和详细的陈述。例如，学习者可以自我解释统计学中工作样例解决步骤。另一种常见的言语解释GLA 方式是通过“乐于教人”（Learning by Teaching）来学习，即学习者生成适用于他人的言语解释。例如，学习者可以录制一场视频讲座，解释多普勒效应的机理，就好像他们在教一个虚拟同伴一样。言语解释GLAs的其他常见变式包括“比较”（解释相似性）和“预测”（测试言语解释）。

（2）功能。根据朗姆伯柔（Lombrozo）的观点，言语解释的主要功能是以支持“知识概括”的方式将新信息与原有知识整合起来。例如，一个人可能知道一把刀是锋利的，因为它是用来切割的，然后推断用于切割的其他东西可能也是锋利的。“通过言语解释来学习”的文献综述也强调了知识整合和知识概括是学习者生成解释的关键机制。例如，伦克尔（Renkl）基于实例的学习理论认为，从实例到新问题的迁移取决于在自我解释中产生推断，并将提供的解决方案步骤与基本原理联系起来。同样，季清华在自我解释科学文本方面的研究中揭示了推断生成对于建构复杂系统如何运作（例如人体循环系统）的连贯心智模型的重要性，它允许学习者将其知识运用于新情境。这些框架和其他原有的框架都强调了：学习者需要利用现有知识将提供的学习材料转化为相关的、连贯的、完整的和准确的言语解释，而不是简单地依赖或复制教材提供的解释。简而言之，言语解释的概括功能--学习者在提供的学习材料之外生成推断--是意义建构的基础。

2.图示表征GLAs

（1）描述。图示表征GLAs 包括生成连贯的外部或内部视觉表征，以传达学习材料的物理或概念性组织。图示表征GLAs 有三大类：绘制图示、结构映射和联想要义（Drawing，Mapping and Imagining）。“绘制图示”（或画草图）涉及生成描绘物理结构及其关系的外部视觉效果，例如人体循环系统的结构、自行车轮胎打气筒的机制或不可见分子过程的结构。“结构映射”涉及生成外部视觉效果，这些视觉效果在空间上排列文本（使用线条和形状），以传达抽象的概念关系，例如创建一个图示结构来比较东西方轮船，或者采用概念图来描述空间上科学文本中排列的主要关系。其他常见的结构映射变化包括生成序列图、层次结构和矩阵。“联想要义”涉及生成物理结构或概念性关系的内部视觉表征，例如形成人体呼吸系统结构的心理图像。

（2）功能。认知科学的早期研究表明，图示表征比纯粹的言语表征在计算上更有效率，因为它们以概念上有意义的方式明确地组织信息。例如，轮胎泵的图示表征显示系统的不同组件（手柄、活塞、进气门和出气门）是如何在空间上组织的。这为学习者提供了一个框架，用于生成关于系统因果机制的适当推断，例如推断当有人按下手柄时，进口阀将关闭，出口阀将打开。根据马克克鲁顿（McCrudden）等提出的图示呈现学习框架，不同类型的图示表征提供不同类型的组织推断。例如，像轮胎泵这样的图示视觉支持系统因果机制的推断；而像序列图或矩阵这一类图示分别提供历时推断和比较推断。当然，图示表征通常还提供多种类型的推断，例如传达层次和时间关系的知识地图。

学习者生成图示表征理论同样强调外部组织学习材料的重要性。根据图示建构的认知理论，绘制图示有利于从文本中学习，因为它促使学习者运用现有的知识将言语表征转化为条理分明的视觉表征。例如，有研究中的模型通过社会文化视角应用了绘制图示的组织功能，这样的图示表征能传达STEM中复杂概念的结构，以促进STEM 学习者和实践者之间的交流。最后，施罗德（Schroeder）等认为，语义关系的显性组织是反映概念映射的关键机制。重要的是，像言语解释一样，创建图示表征应该要求学习者运用自己原有的知识体系来系统组织教师所提供的学习材料，例如在从科学文本中学习、从数学应用题中学习或者在不同类型的视觉表征之间进行转换的时候。简单地依赖或复制所提供的视觉效果很难促进支持知识概括的推断生成。简而言之，图示表征的主要功能是围绕连贯一致的概念结构来组织信息，以促进交流、学习和解决问题。

3.具身表现GLAs

（1）描述。具身表现GLAs 涉及生成连贯一致的外部或内部运动来模拟动作、跨表征转换以及传达动态的物理性/概念性关系。在文学作品中有两种主要的具身表现形式：手势和操控。手势（Gesturing）包括用手将概念或策略映射到自己身体上，例如在学习数学问题解决策略时或者在具身表现科学文本中描述动态元素时。一个相关的活动是手指指引，学习者在学习过程中用手指指引所提供的学习材料（例如示例、图示表征）的关键元素。操控（Manipulating）涉及移动身体或虚拟对象来表征概念或策略，例如使用具体的操作来表征数学运算、在化学表征之间进行转换、直接体验物理原理或具身表现故事中描述的事件。

具身表现活动还可能包括更动态的联想要义形式，例如联想提供的静态视觉效果的变化，联想执行过程中的步骤，或者从自己的角度联想学习材料。因此，联想要义可以是一种图示表征或具身表现活动，这取决于学习者想提示生成什么样的内容。如上所述，联想要义活动的一个缺点是它们不产生外部的GLA 产品，因此学习者、教师和研究人员无法直接评估学习者生成的质量。此外，最近的研究还探讨了要求学习者在身体或心理上操控所提供学习材料的设计的好处，例如将文本与相应的图示表征在空间上整合。

（2）功能。根据认知的具身理论，思维以模拟知识的感知运动加工为基础。事实上，研究表明，人类的动作系统参与了广泛的认知任务，包括运用语言和理解、数学和社会认知。根据浩斯泰特（Hostetter）等提出的“手势作为模拟动作”框架，手势反映了当人们思考和说话时自动发生的感知-动作模拟，以支持生成推断。例如，手势可以用来模拟故事中描述的事件、导航路线的方向、解决抽象数学问题的策略。

其他具身学习的框架同样强调手势、物体操控、其他身体动作在动态模拟知识中的作用。例如林格伦（Lindgren）等提出的框架侧重于虚拟和混合现实环境中各种具身表现活动的潜力。该框架的一个关键组成部分是学习者具身表现的动作（例如手势或其他身体动作）和目标概念之间建立一致性，或者称之为“动作-概念一致性”。例如，当学习钟摆运动时，一个相应的动作可能是在保持肘部固定的情况下摆动前臂，而一个不一致的动作可能是点击触摸屏使钟摆运动。因此，行动应该在结构上类似于目标概念；否则，学习者将无法产生适当的推断来概括自己的知识。简而言之，具身表现是为了动态地模拟学习材料中概念上相关的空间和动作元素。

四、借助GLAs 实现扎根的意义建构

生成式意义建构框架的核心假设是：图示表征和具身表现方式有助于言语解释方式（即扎根的意义建构）。从更广泛意义上说，GLAs 的教学效果将直接或间接地依赖于所有三种意义建构方式。例如，言语解释GLAs 能直接激活解释方式，但仍然依赖于图示表征方式和具身表现方式。换言之，该框架假设学习者依靠自己绘制图示和具身表现学习材料的能力来产生高质量的言语解释。这表明：言语解释（GLAs）的效果取决于学习者是否有适当的图示表征和具身表现支持。在某些情况下，学习者可能有足够的背景知识和动机，在不需要外部支持的情况下能自觉地图示表征和具身表现学习材料。例如，像“狗跳过篱笆”这样的句子，对于大多数读者来说，相对容易自觉地图示表征和具身表现。相比之下，描述人体循环系统的复杂文本（“右心室通过上腔大静脉和下腔大静脉接收来自身体相对缺氧的血液，并通过肺主动脉将其泵出”）对于新手来说，在心理上绘制图示和具身表现将更具挑战性。因此，当学习复杂和不熟悉的概念材料时，大多数学习者将受益于明确的图示表征和具身表现支持，其做法是通过教师提供的图示/示例、具身表现（图1 中的“学习材料”）或者明确提示学习者参与图示表征和具身表现GLAs（图1 中的“生成式学习活动的产品”）③此处疑为原文有误。著者的原文是“GLA Products”，但根据上下文，实际上可能是指图1 中的“GLA Support”，即“生成式学习活动支持”。。

反之，提示学习者参与图示表征和具身表现GLAs 直接激活了各自发挥作用的方式，但其最终效果仍取决于言语解释方式。也就是说，学习者必须在内心自我解释其图示表征或具身表现的东西，不管其是否被明确提示要作出言语解释。这表明：图示表征和具身表现GLAs 的效果取决于它们支持高质量内部言语解释的程度。并且当提供的学习材料尚未提供关于图示表征和具身表现GLAs 的支持时，例如从说明性文本、数学应用题或解方程中学习，学习者最适合参与图示表征和具身表现GLAs。在理想情况下，提示学习者参与图示表征和具身表现会使学习者自觉产生内部的自我解释。然而，学习者可能仍然需要得到明确的提示来参与言语解释方式。因此，生成式意义建构框架假定学习者可能受益于在广泛的学习环境中参与言语解释GLAs，并且主要的教学目标应该是提供适当的图示表征和具身表现支持（通过提供的材料或者GLAs），以促进高质量的言语解释。

下文将展示使用先前对GLAs 的研究来证明图示表征和具身表现对于言语解释促进功能的证据。为此，文中特别关注了以下研究：（1）相关操纵图示表征和具身表现支持的某些方面（通过提供的表征或通过图示表征和具身表现GLAs）的研究；（2）相关测量它们对学习者学习过程中的言语解释和随后的学习结果（理解或迁移）的影响④大多数先前的研究都测试了个别GLAs 对学习结果的效果，而没有系统地操控所提供的学习材料和/或测量学习者在学习过程中言语解释的质量。因此，这些研究不能直接洞察三种意义构建模式的相互依存性质。本文在“未来研究方向”一节中讨论了此问题。。本文后续将探讨可能影响GLAs 效果几个一般因素和特定因素，包括学习者特征和GLA 支持水平。

（一）图示表征有助于言语解释

生成式意义建构框架的一个含义是，当学习者得到明确的图示表征支持时，言语解释GLAs 应该是最有效的。在一项有关大学生学习一门人体循环系统课的研究中，该课程提供了文本或图示，并要求所有学生在学习过程中进行自我解释。研究结果显示：开展自我解释图示表征的学生在言语解释中生成了更多推断，并在后续的理解测试中比只做了文本言语解释的学生获得了更好的评价。按照生成式意义建构框架，该研究表明：所提供的图示表征明确地呈现了循环系统的结构组织，因此有助于学生对系统因果机制作出推断，能促动学习者将学到的知识推演到新情境中。相比之下，只做了自我解释文本的学习者被迫在没有外部图示表征作为支架的情况下，利用内部图示表征和具身表现理解自己正在阅读的内容。

布彻（Butcher）的一项研究复制了安斯沃思（Ainsworth）等的研究结果，并将其扩展为不同形式的图示表征支持。首先，该研究重复了一项发现，即当学生从所提供的文本和图示中学习时，他们对人体循环系统的推断比只从文本中学习时更多。此外，该研究还发现，当学生使用强调人体循环系统的概念性结构（即血液流经心脏的四个腔室）的自我解释图示时，与包含同心脏功能不直接相关的具体细节的图示相比，其产生了更准确的推断。与生成式意义建构框架一致的是，强调学习材料概念组织的高质量图示表征支持能够促进高质量的自我解释，从而产生了更好的学习结果。

图示表征支持的另一种形式是促使学习者生成自己的图示表征。博贝克（Bobek）等的一项研究比较了要求大学生在学习有关轮胎打气泵如何工作以及离子键和共价键之间差异的文本时，生成书面的自我解释与在纸上绘制图示的效果。所提供的材料仅由文本组成，没有为学习者提供明确的图示表征支持。因此，根据生成式意义建构框架，一方面，在要求学生作出自我解释时，学生不得不独立地对学习材料进行内部的图示表征和具身表现。另一方面，在纸上画画可以让学习者创造一个外部的视觉表征，这可能有助于学习者进行内部的自我解释。研究结果显示：绘制图示的学习者比写摘要的学习者表现出更高的理解测试成绩。这表明在文本中明确支持图示表征比在没有提供图示表征支持的情况下，言语解释能更有效地促进生成推断。这种效应适用于围绕物理系统（轮胎泵）的力学组织材料，以及围绕更抽象的比较结构（离子键与共价键）组织的材料。

生成式意义建构框架表明，像绘制图示这样的图示表征活动是有效的，因为它们支持更高质量的解释。然而，与许多GLA 研究一样，博贝克等的研究分别测试了言语解释和绘制图示，因此无法直接评估绘制图示如何影响学生的言语解释质量。最近的一项研究解决了这个问题。一项关于大学生学习人体呼吸系统的研究，具体内容为要求他们通过视频给一个虚构的同龄人“教授”自己所学到的知识，该学生在口头解释、纸上绘图和在言语解释时，需采用绘制图示的方式开展学习。在教学结束一周后，所有学生完成理解和迁移测试。与只做言语解释的学生相比，边解释边绘图的学生在言语解释中产生了更详细的推断，这导致了更好的后续理解和迁移测试表现。有趣的是，只绘制图示组和只言语解释组之间没有显著差异，这表明（正如该框架所假设的）学习者可能需要明确的提示来解释自己绘制图示或具身表现的内容。

综上所述，上述研究支持生成式意义构建框架的基本假设，即外部提供的和学习者自己生成的图示表征，能促进言语解释并带来更好的理解。其他研究报告的补充性结果样本（包括自我解释动态图示表征和多重视觉表征的研究）提出了一个问题，即学习者是从提供的图示表征还是从生成的图示表征中获益更大，这个问题在不同文献中产生了不同的结果。提供的图示表征可以确保学习者得到准确的描述，但最近的研究表明，它们有时可以充当“拐杖”，而不是“支架”。例如在费奥雷拉的一项研究中，大学生在一段关于人体肾脏的视频的每个部分后面都写了解释。研究显示：使用课堂上提供的图片进行讲解的学生比没有提供图片进行讲解的学生给出了更高质量的讲解；然而，在随后的迁移测试中，两个言语解释组的表现却没有差异。这表明学生可能更依赖于提供的外部图示表征而不是内部图示表征。

此外，学习者生成的图示表征也有缺点。虽然生成图示表征可以迫使学习者尝试在内部视觉化材料，但可视化GLAs（如绘制图示）可能对认知要求很高且耗费时间，特别是当学习者背景知识不足或接受的指导不足时更是如此。因此，许多学习者可能难以生成高质量的图示。张倩等的研究以及范米特（Van Meter）的相关早期研究表明，学习者从“将提供的图示表征作为反馈”中获益最多。具体而言，这些研究发现，当大学生观看教师提供的图示表征之前（而不是之后）为人体循环系统文本绘制图示时，他们在迁移测试中的表现最好。这表明学习者在创建自己的图示表征之后而不是之前，从作为反馈提供的图示表征中获益最多。当教师首先提供图示时，绘制图示可能会诱使学习者仅仅复制提供的图示表征，而不是将其用作建构意义的支架。

（二）具身表现促进言语解释

根据生成式意义构建框架，明确的具身表现支持也有望促进言语解释质量和意义学习结果。戈尔金-梅多（Goldin-Meadow）等研究了手势指引（由教师或学习者具身表现）在支持儿童言语解释和理解数学等值问题中的作用。例如，学习者可能会得到以下问题：4+9+3=4+___，并告诉他“要让两边相等”。如果没有额外的明确支持，学习者必须自觉地图示表征并具身表现适当的解决策略，以支持对等值原理的内部自我解释。手势指引可以作为一种通过使用一个人的身体动作来直接模拟解决方案过程的形式。例如，教师可以在等式的两边做一个手势来表示“配平”策略。许多研究表明，与只接受口头讲解（或采用无关的手势指引）相比，儿童从观察别人和自己做出适当的手势中受益良多，这反映在随后的测试中，要求儿童将数学等值知识迁移到新问题中。

与生成式意义建构框架一致，该研究还揭示了手势指引可以为儿童的言语解释增加适当的解决问题的策略。在戈尔金-梅多（Goldin-Meadow）等的研究中，儿童通过生成正确的手势、部分正确的手势或没有手势来学习解决数学等值问题。具体来说，教授学生正确或部分正确的“V”策略，其中包括使用两个手指来表征如何将等式一边的两个数字分组并移到等式的另一边。所有的孩子都接受了同样的口头讲解，“让等式的一边和另一边相等”。在教学结束之后，要求孩子解决新问题并解释其解法。正如预测的那样，生成正确的手势比生成部分手势更能解决问题，而生成部分手势比不生成手势更有效。这种影响是由儿童是否在自己的言语解释中用语言表达“拆分”策略所调节的。也就是说，看到正确的“V”策略有助于学习者自觉地自我解释“拆分”的原理，从而导致更好的解题表现。在许多其他研究中也观察到手势指引对数学问题解决的促进作用，并且与生成意义建构框架的基本假设相一致。

南森（Nathan）等的一项研究也表明，在学习科学文本时，手势指引对言语解释有促进作用。在三个实验中，大学生在阅读了关于人体循环系统的课后接受了采访。实验1 表明，与不需要推断生成的一般知识问题相比，学生在回答推断问题时产生了更多的手势。这支持了手势用于促进知识整合和概括（即言语解释方式）的假设。实验2 显示，学生在阅读没有插图的课文时，比阅读有插图的课文时，做手势的频率更高。在这两种情况下，学生产生了相似数量的推断，这表明学生从文本中学习，只是用手势来弥补图示提供的缺乏。最后，实验3 表明，当学习者在解释而被阻止做手势时，产生的推断更少。综上所述，这种范式为手势指引在促进推断生成和知识概括方面的作用提供了强有力的证据。

最后，有证据表明，操控任务相关对象有助于学习者在学习过程中进行言语解释。在拉斐（Lafay）等最近的一项研究中，三年级和五年级的学生使用具体的操作方法（例如彩色塑料片）或纸和铅笔来解决“部分-整体”或“比较”应用题（例如“澳雪丽摘了13个香蕉，比杰里米多9 个，杰里米摘了多少根香蕉？”）。在解题后要求所有学生解释他们是如何得到答案的。在三年级学生中，使用教具的学生比用铅笔和纸学习的学生使用更准确的解题策略，并对自己的解题方案提出更高质量的口头证明。相比之下，五年级的学生并没有从使用教具中获益，或许是因为他们能够在没有额外的辅助的情况下自己表达应用题的结构。总体而言，本研究表明适当的具身表现支持有助于基于言语解释的推断，包括对数学应用题的一般结构进行推断的能力。

（三）工作样例有利于言语解释

也有强有力的证据表明，从样例中学习的效果最终取决于言语解释方式。按照生成式意义建构框架，通过在较具体的情况下建立抽象原理、样例，为学习者提供明确的图示表征和具身表现支持。相关文献具体提供了“例中学”的两种方法：自我解释的工作样例和多样例比较。

首先，有大量的文献关于从工作样例中学习的好处，特别是对于新手学习者。工作样例明确地向学习者提供问题、各个解决步骤和解决方案。此外，工作样例可能提供解决步骤的言语解释，但这些解释有时会干扰学习者产生的自我解释。工作样例是图示表征和具身表现支持的强大形式，因为它们以示证（或模拟）如何解决问题的方式直接呈现解决步骤的顺序。除了语词和等式，工作样例还可以包括提供的图示表征。

研究表明，工作样例的效果取决于学习者是否产生“基于原则的言语解释”--即对问题背后的一般原理作出说明。在学习工作样例时，学习者可能不会自觉地产生基于原理的解释，因此他们通常需要明确的提示和支持来进行自我解释。例如，阿特金森（Atkinson）等发现，通过识别潜在原理（如互补原理、乘法原理、加法原理）来提示高中生自我解释“概率”的工作样例，比没有收到自我解释提示的学习者更容易迁移到新问题上。其他研究也显示了类似的结果。例如，卡特姆博恩（Catrambone）的研究表明，根据潜在的子目标对解决步骤进行图示表征进行拆分，有助于学习者更好地围绕一般解决过程组织这些步骤（从他们自我解释质量中可以看出），并导致更好的迁移表现。因此，根据生成式意义建构框架的假设，增强的图示表征和具身表现支持有助于提高学习者解释的质量和更好的后续迁移表现。

其次，也有大量关于跨多个示例或案例进行比较的研究，其中学习者解释了具有相同基本原理的样例之间的相似性。与工作样例一样，提供多个示例支持图示表征和具身表现方式，特别是当示例显性呈现和并排组织以方便比较时。然而，许多学习者不会自觉地进行比较，因此需要明确的提示和支持。例如，在金特纳（Gentner）等的一项研究中，大学生从描述谈判策略的多个案例中学习，如权衡利弊策略或契约守信策略。接受明确提示比较涉及相同潜在策略的两个案例的学习者，比单独学习案例的学习者更有可能在随后的迁移场景中使用相应的策略。此外，学习者在案例中识别基本原理的程度与他们的迁移表现密切相关。许多研究表明，明确提示和引导学习者比较示例或案例，通过帮助学习者归纳基本原理，可以提高迁移表现。总体而言，该方式与生成意义建构框架的核心假设是一致的：言语解释方式以图示表征和具身表现方式为基础。

五、生成式学习意义建构的障碍

促使学习者参与GLAs 并不能保证意义建构一定会成功。GLAs 是旨在鼓励和指导各种意义建构方式的一般策略或启发。具体而言，言语解释应理想地传达对基本机制和原理的适当推断；图示表征应理想地传达适当组织的概念性结构；具身表现应理想地传达与任务相关的动作，以适当地模拟知识。然而，由于种种原因，学习者可能难以实际生成高质量的表征，因此可能无法从GLAs 中受益。事实上，有几项研究案例也反映出参与GLAs 的障碍。先前的综述已经确定了与学习者特征（如年龄、原有知识、认知能力和信念）和教学特征（如所提供学习材料的设计和所提供GLAs 的支持水平）相关的个体GLAs 的潜在边界条件。在这里，本文的目标是将这些因素综合成学习者特征，这些特征可能是意义建构的潜在“障碍”，然后本文将探讨如何调整教学来克服这些障碍。表2 总结了可能妨碍个体有效参与GLAs 的三种障碍。

表2 生成式学习活动的潜在障碍

（一）认知障碍

认知障碍包括因背景知识不足或可用的工作记忆容量不足而导致学习者无法有效参与GLAs 的情况。学习者必须拥有充分的背景知识，以产生意义建构所需的推断。如果没有充分的背景知识，不论使用哪种GLAs，学习材料都无助于意义建构。一种说法是，假设学习者有充分的背景知识，有证据指出知识相对较少的学习者常常比相对较多的学习者，从GLAs 中受益更多。可能的一种解释是，知识较多的学习者更容易自觉地参与意义建构，没有对支持的需求。事实上，人更可能自觉地解释高度熟悉的信息或情境。

一个相关的障碍是学习者是否有足够的可用工作记忆容量来有效地参与GLAs。正如布罗德（Brod）所指出的，一些GLAs 比其他GLAs 更需要认知，这可能解释了GLAs 效果的潜在年龄差异。例如，绘制图示和生成问题可能比预测或生成问题的答案更需要认知能力。事实上，有证据表明，绘制图示对小学生来说是无效的，而且中学生只有在接受广泛指导的情况下才能从绘制图示中获益。相比之下，别斯拉（Bisra）等的元分析表明，促使学习者自我解释对小学、高中和本科阶段的学习者都是有效的，而对本科生的效果似乎更好。

其他研究表明，认知能力的个体差异可能有助于GLAs 的有效性。例如，有研究发现，空间能力越强的学习者绘制的图示质量越高，从而在迁移测试中表现越好。因此，空间能力可能会影响一个人参与图示表征方式的能力。认知能力和原有知识的作用也可能交互地影响GLAs 的有效性。例如，根据“极限规避假说”，学习者在拥有相对较低的原有知识时依赖于一般认知能力，如空间能力，但随着学习者获得专业知识，认知能力的作用可能会减弱。

教学设计也会影响学习者参与GLAs 的能力。如果学习材料的设计增加了额外的认知负荷，例如通过包含诱人的细节或要求在多个信息来源中进行过度的视觉检索，那么这可能会干扰学习者有效的言语解释、图示表征和具身表现的能力。

（二）元认知障碍

元认知障碍包括对什么是GLAs、如何选择合适的GLAs 以及如何有效地实施GLAs 缺乏策略性知识。如上所述，许多学习者不会自觉地使用GLAs，例如，在学习文本、图示表征、工作样例中或者在解决问题、与同伴讨论材料、写论文时。费奥雷拉等发现，大多数学生在做笔记时只是简单地复制科学文本的内容，而少部分自觉尝试创建图像或图表的学生往往在随后的理解测试中表现更好。

即使有明确的提示，GLAs 仍然需要学习者有效地计划、监控和调节自己的GLAs 表现，以产生高质量的言语解释、图示表征和具身表现。许多学习者在没有明确的教学支持的情况下难以生成高质量的表征。例如，言语解释、图示表征或具身表现的通用提示通常不如提供特定提示或支架有效。支持有质量的表征很重要，因为学习者在学习过程中产生的质量通常预测了随后的理解和迁移测试的表现。此外，正如克罗姆利（Cromley）指出的那样，有效地协调多个（提供的或生成的）表征在认知和元认知方面具有挑战性，学习者通常需要明确的支持来确保自己产生适当的推断。

告知学习者如何使用GLAs 以及为什么它们是有效的，也不能保证学习者会自觉地将它们迁移到新的学习情境中。最近的研究表明，许多学习者可能知道有效的学习策略，但他们不一定会将这些知识应用到实际学习中。一个可能的影响因素是学习者可能存在不理想的现有学习习惯，比如被动地重读、划线或突出显示，这可以看成自觉使用GLAs 的元认知障碍。

（三）动机障碍

动机障碍包括对自己成功使用GLAs 能力的信念、对GLAs 实现目标的感知价值或对GLAs 的感知成本。大量研究表明，学习动机的各个方面都与自我调节学习策略与学业成就有关。例如，那些相信自己有能力成功的学习者，而不是那些动机不那么有效的学习者，它们会认为学习材料是有价值的，并且将自己的学习更多地归功于自己的努力而不是能力，他们倾向于采用更努力的学习策略，并在挑战中坚持不懈。

尽管有大量关于成就动机的文献，但关于学习者使用特定学习策略的动机，如苏克杰罗（Schukajlow）所说的“基于策略的动机”的直接证据却较为有限。最近的研究发现，学生对绘制图示的动机信念，包括他们对成功的期望，与他们在数学问题解决过程中自主使用绘制图示、图示质量以及随后的问题解决表现相关。然而，大多数学习者不会自觉地使用图示表征活动，并且可能更适应自我解释等言语活动。此外，学习者可能倾向于他们认为需要较少努力的学习活动，如重学（Restudy）学习材料。总的来说，不太熟悉的、被认为是认知要求更高的或被认为是不太有用的GLAs 会产生更强的动机障碍。

六、生成式学习活动的组织指导

幸运的是，教师至少可以通过适当的指导来克服上述障碍。如图1所示，适当的指导取决于根据学习者现有的知识和信念来调整所提供的学习材料和GLAs支持，以增强学习者内部意义生成过程和外部GLA产品的质量。重要的是，教师可以使用学习者外部GLA 产品的质量作为形成性评估，这可以为后续对学习材料或GLAs 支持的调整提供信息（如图1 中从“外部生成式学习活动的产品”到“教学”的箭头所示）。

（一）提供的学习资料

有效的GLA 指导始于精心设计的学习材料。首先，学习材料应该是知识适当的：不提供学习者没有掌握的知识，也不提供与学习者已经知道的过度冗余的知识。对GLAs 的一个潜在误解是，它们依赖于“高”原有知识，或者它们是为新手提供外部教学时的一种“弱指导”方式。然而，关键的标准是学习者是否有充分的（Sufficient）学习材料的原有知识，而不是相对于彼此“低”或“高”的原有知识。一旦达到这个阈值，学习者相对高水平的原有知识更有可能自觉地参与意义建构，反而不太可能从直接提示中受益。原有知识相对较低的学习者更有可能从GLAs 中受益，但也可能需要更多明确的GLAs 支持。

所提供的学习材料也需要设计成减少或调控其他额外认知负荷的来源。认知负荷理论和多媒体学习研究人员已经确定了一些减少或管理认知负荷的设计原理，例如去除诱人的细节，在空间或时间上整合相关的信息来源，将书面文本简化为口头讲解，并将复杂的材料分解为更易于习得的部分。遵循这些设计原理可以释放工作更多的记忆资源，将其投入到GLAs 中。

（二）GLAs 支持

即使有精心设计的材料，许多学习者也需要直接的GLA 支持来生成高质量的GLA 产品⑤在某些情况下，即使有具体指导，特定的GLAs 也可能无效。如前所述，布罗德（Brod）检阅了一些证据，这些证据表明，尽管有支架和练习，小学生可能无法从绘制图示或提问活动中受益。这些活动可能对年幼学生提出了特别的认知和元认知要求。因此，替代方法或GLAs 可能更合适。例如，学习者可以从接收视听图像（而不是绘制图示）和提供言语解释中获益更多；也可以从教师生成问题到提供答案（而不是要求学生自己生成问题）中获益更多。。如表3所示，GLA 支持有三个层次：直接教学、支架练习和独立练习。这些水平与先前个别的GLAs 的研究相一致，类似于由认知负荷理论得出的教学建议：从直接教学（工作样例）到支架练习（补全问题）再到独立练习（解题练习）。一般来说，教师应该预期按顺序完成三个水平GLA 指导，尽管遇到更多障碍的学习者，如年轻的学习者、领域知识相对较低级的学习者和使用GLAs（特定类型）经验有限的学习者可能需要更直接的支持。再强调一次，教师应该使用学习者的外部GLA 产品作为选择适当的指导水平以及何时进入下一个学习层次的依据。

表3 GLAs 指导三种水平

1.直接教学

“直接教学”（Explicit Instruction）是指讲解和示证，涉及如何在特定领域样例的情境中选择和执行GLAs。其形式可以是书面提供的样例、学生同伴提供的样例、教师示证。例如，教师可以示范（元）认知过程，包括讲解教材或样例、从文本中创建图示表征或使用手势来表征解决问题的策略。学习者可能不熟悉GLAs 或不熟悉如何使用，例如不知道什么是高质量的言语解释或绘制图示或者不知道如何完成概念映射、任务相关的手势等活动。示范的目的在于在学习者自主参与GLAs 之前减少其认知负荷，为其提供策略性知识，并提高其自我效能感。

2.支架练习

“支架练习”（Scaffolded Practice）包括提供特定的提示或线索或学习者补全的部分表征。例如，当学习者接受针对特定关系或原理的明确提示时，自我解释通常比开放式或一般性提示更有效。学习者也可以从接受支架提示中受益，其中学习者补全言语解释的关键组成部分，而不是自己生成完整的言语解释。同样，当提供给学习者部分图示、图示组织者或概念图时，绘制图示和结构映射活动通常更有效。也可以通过使用“具体明确的支架撤除步骤”来支撑操作学具，从较为熟悉的学习者的具体表征逐步进展到支持迁移的更抽象表征。支架练习的另一种方法是限制学习者可以操控的内容，例如通过使用虚拟对象而不是物理对象。总体而言，支架式学习方法主要是为了减少对GLAs 的认知需求，并将学习者的注意力集中在关键的概念关系上。

3.独立练习

“独立练习”（Independent Practice）涉及在具体的学习情境中反复使用GLAs。适当地使用GLAs 的练习活动对于学习者继续自觉使用GLAs 至关重要。仅仅了解有效策略，甚至打算使用，并不能保证学习者会实际使用，可能是因为使用GLAs 的目的与学习者现在使用其他策略的习惯相冲突。为了养成一个新习惯，学习者需要反复练习，以便学习者能够在适当的学习环境中成功使用GLAs。教师可以通过经常在课堂上为GLAs 示范、搭建支架和提供反馈来支持良好的习惯。学习者也可以从形成“如果-那么”计划或“实施目的”中受益，以具体规范他们将使用GLAs 的情境，例如，“当看到教材中的图表时，我会尝试解释它对我自己意味着什么”或“在阅读了教材的部分内容后，我会尝试创建自己的图示表征来代表关键思想。”通过在稳定的和支持性的环境中反复练习，学习者会更加自觉主动地使用GLAs。

4.反馈和从错误中学习

支架练习和独立练习在适当的反馈之后最有效，即要提供帮助学习者评估和纠正学业表现的信息。在GLA 文献中，反馈通常以提供言语解释、图示表征或具身表现的形式呈现，以便学习者可以将他们生成的内容与“专家”表征进行比较。然而，与其他形式的表征一样，如果没有明确的提示和指导，学习者可能不会自觉尝试理解教师所提供的反馈。首先，学习者可能很难发现自己的错误，例如他们自己生成的图示和教师提供的图示之间的关键差异。其次，学习者可能需要支持产生内部反馈--自我解释为什么他们的回答是不准确的，并相应地做出调整。教师可以通过明确指出学生的错误，使用图示表征来支撑反馈的呈现，明确提示学习者对反馈作出反思，并提供与教师或同伴讨论反馈的机会，从而促进从反馈中学习。总的来说，从错误中学习本身就是一种生成式活动，最终依赖于是否提供了具有明确指导的言语解释方式。

七、合理安排GLAs 时机

另一个重要的考虑因素是在学习过程中实施GLAs 的时机。传统意义上，GLAs 被视为教学过程中的意义建构活动，即当学习者可以获得所提供的学习材料时予以实施的。在这种情况下，学习者使用现有知识来建构一个新的表征，例如言语解释、图示表征或具身表现。他们可能还会接受示范、支架、反馈，以支持高质量的表征。然而，最近的研究已经探索了在教学之前或之后实施GLAs 的潜在的独特优势。

（一）GLAs 作为准备活动

教学前GLAs 的作用是激活原有知识，从而为学习者从后续教学中受益做好准备。与本文提出的生成式意义建构框架一致，当教学前活动鼓励学习者产生推断并关注基本机制而不是记住特定信息时，能最有效地支持理解。对有效失败（Productive Failure）和生成预测（Generating Predictions）的研究代表了两种可能有效的教学前言语，来解释GLAs 的变化。

对有效失败的研究表明，在接受明确指导之前试图找到问题解决方案的学习者通常比在解决问题之前接受明确指导的学习者表现出更好的理解能力。当学习者试图解决能够产生多种潜在解决方案的复杂问题时，“问题解决优先法”的好处表现得最为明显。同样，在教学前生成预测需要学习者根据自己对现象的现有解释（可能是新手）预先明确期望。因此，学习者会将自己的预测与后续教学进行比较，这可能会引发一个令人惊讶的反应，促使学习者更新自己现有的解释。

其他研究也发现了具身表现在教学前提供GLAs 的支持作用。在布鲁克斯（Brooks）等的一项研究中，即使相关手势组在教学前并没有表现出更好的理解，在学习数学等式前做出相关手势的儿童仍比做出不相关手势的儿童从后续教学中受益更多。显然，做相关的手势有助于学习者激活相关的动作表征，学生可以将其映射到不熟悉的符号表征上。

根据生成式意义建构框架，当教学前的活动涉及对具体问题的回应而不是积极进行推断时，理解的效果可能相对较差。例如，前测研究表明，学习者可以从教学前的前测中受益，即使他们的大多数解决方案都是不正确的；然而，对后续后测的影响可能仅限于前测的特定信息。

（二）GLAs 作为提取活动

在教学后，GLAs 要求学习者在不接触所提供的材料情况下，主动从记忆中提取学习材料。“提取练习”（Retrieval Practice）有助于加强和巩固个体记忆，使其在未来更容易获取这些记忆。有大量文献证明提取练习的好处，特别是对于支持长时记忆。与生成式意义建构框架一致，当鼓励学习者积极生成推断，而不是只要求学习者识别或复制学习材料时，提取活动应该是最有效的。例如，一些研究发现，在提取过程中提示言语解释或精细加工，经测试比让学习者完成自由回忆测试更有效。基于提取的活动还取决于学习者是否能够成功地提取高质量的言语解释、图示表征和具身表现。当提取失败时，学习者需要反馈或有机会重学学习材料，以此从额外的提取练习机会中受益。

一种有效的方法是在整个教学过程中插入基于提取的GLAs。几项研究均发现了在课程的各个部分（如教学视频或文本）之间，而不是只在课程结束时综合解释GLAs 的好处。例如，拉赫纳（Lachner）等发现，对于以录视频形式口头解释的大学生，在学习一篇关于内燃机的文章的每个部分之后的解释，要比整节课结束后再解释的学习效果更好。此时GLAs 可以作为课前部分提取练习的机会，也可以作为课后后续部分潜在的准备活动。

其他研究直接比较了在教学中（“开卷”或提供材料）和在教学后（“闭卷”或不提供材料）实施GLAs的差异。可以预见，这种比较的结果是喜忧参半，这是因为意义建构和提取活动服务于不同的教学目标，具有不同的优势和劣势。教学过程中的GLAs 通常应该支持对所提供的材料进行更有效编码，但正如上所述，一方面，所提供的学习材料需要经过适当的设计，学习者可能需要直接指导来确保高质量的表征；另一方面，提取练习应该支持长时记忆，但这取决于学习者是否成功地提取了信息。

另一个重要的因素是学习材料的具体特征是否更有利于“精细加工”（在教学期间）或“提取过程”（在教学后）。例如，罗勒（Roelle）等发现，从文本衔接和精细加工程度较低的说明文中学习，其教学过程中的言语解释GLAs 会更有效，这可能是因为GLAs鼓励学习者使用自己的原有知识来增强衔接和阐述学习材料。相比之下，文本衔接和精细加工程度较高，基于提取的言语解释GLAs 会更有效，这可能是因为这些特征有助于提取。需要后续研究来进一步明确在不同时间点开展的GLAs 最有效的精确条件。

表4 总结了合理安排GALs 时机的三种方式，表明了在何种条件下，在整个学习过程中实施GLAs是有价值的。具体而言，在教学前作为准备活动，在教学中作为意义建构活动，在教学后作为提取活动。

表4 合理安排GALs 时机的三种方式

八、理论与实践启示

早期的综述根据“选择-组织-整合”（SOI）框架，分别检验和解释了最初的八个GLAs。也就是说，GLAs 可以提高学习者的理解能力，因为其鼓励学习者选择关键观念，在工作记忆中组织这些观念，并将这些观念与长时记忆中的现有知识相结合。同样，GLAs 也适用于ICAP 框架的“建构”方式，因为其支持推断生成以及学习材料与现有知识的整合。可见，SOI 和ICAP 框架都是有价值的，因为两者使研究者和教育工作者能够区分生成式学习活动和非生成式学习活动：在学习过程中表现出“生成”或“建构”加工证据的学习者，在理解和迁移方面的表现通常比只表现出“主动”或“被动”参与证据的学习者更好。然而，SOI 和ICAP 框架无法解释不同类型的GLAs如何与所提供学习材料之间的相互作用，如何独特地促进特定的内部意义建构过程。

（一）具体明确了独特和互补的意义建构方式

生成式意义建构框架通过说明三种彼此依存的意义建构方式如何相互作用来支持学习者理解，进而推进先前的工作。首先，该框架利用先前的研究来区分三种不同性质的意义建构方式：言语解释（产生连贯一致的言语表征）、图示表征（产生连贯一致的视觉表征）和具身表现（产生连贯一致的动作表征）。其次，该框架利用认知科学和多媒体学习方面的研究成果，明确了每种方式的主要认知功能：言语解释概括知识；图示表征组织知识和具身表现模拟知识。第三，该框架利用对具身认知和扎根认知（Grounded Cognition）的已有研究，明确了三种方式之间的关系：图示表征方式和具身表现方式促进了言语解释方式；言语解释方式（通过概括知识）是理解的近因。

从生成式意义建构框架中可以得出几个关键性启示。首先，它表明言语解释方式是意义建构的基础，因此教学的主要目标是帮助学生产生高质量的内部（自我）解释。因为许多学习者可能不会自觉地尝试理解正在学习的内容，他们通常会从直接提示和支持中受益。参与到言语解释GLAs。该框架的第二个关键启示是，有效自我解释能力取决于一个人能否将学习材料适当地建立在高质量“感知-动作”表征（即图示表征和具身表现）上。支持图示表征和具身表现方式的一种方法是通过教师提供的表征，例如设计良好的图示表征、工作样例和具身表现。支持图示表征和具身表现方式的第二种方法是提示学习者参与图示表征和具身表现GLAs，例如通过绘制图示/概念图或通过手势指引/操控物体。根据该框架，本文中提及的研究证据表明，高质量的图示表征和具身表现支持（教师提供或学习者生成）可以促进更高质量的言语解释（通常反映在更多数量的准确推断），从而导致更好的后续理解和迁移测试表现。证据还表明，教师提供的和学习者生成的图示表征和具身表现支持相结合，可能有助于最大限度地发挥这两种方法的独特优势。

总之，不同类型的GLAs 的有效性取决于言语解释、图示表征和具身表现这三种方式。具体而言，当学习者获得足够的图示表征和具身表现支持来适当组织和模拟学习材料时，言语解释GLAs 将最有效；当学习者适当地组织和模拟学习材料以促进言语解释方式时，图示表征和具身表现GLAs 将是有效的。因此，所有的GLAs（以及更广泛的教学方法）都可以被视为不同的工具，旨在通过将学习材料置于图示表征和具身表现方式中来支持言语解释方式的概括功能。

（二）具体明确了理解障碍和克服障碍的潜在方式

重要的是，生成式意义建构框架强调，除非学习环境避免潜在的认知、元认知和动机障碍，否则GLAs 将无法发挥预期的作用。识别这些障碍为理解GLAs 如何以及何时支持理解提供了理论启示，并为教师如何克服这些障碍提供了实践指导。在认知层面，学习者需要有足够的背景知识和可用的工作记忆容量来理解学习材料；在元认知层面，学习者需要足够的策略知识，知道如何以及何时有效、高效和自觉地使用GLAs；在动机层面，学习者需要对他们有效使用GLAs 的能力和GLAs 支持自身学习目标的价值深信不疑。

生成式意义建构框架还规定了教师如何通过适当地指导和安排GLAs 时机来克服一些潜在的障碍。GLA 指导包括设计与知识相适应的学习材料，并通过GLA 支持的三个主要水平进行：直接教学GLA、支架练习GLA 和独立练习GLA。重要的是，教师应该利用学习者产生的外部GLA 产品作为形成性评估，以鉴别知识差距或误解，并根据需要调整教学和GLAs 支持水平。教师还可以利用在不同时间实施GLAs 的独特效果，例如将GLAs 作为教学前的准备活动（激活知识）和教学后的提取活动（巩固知识）。

（三）未来研究方向

生成式意义建构框架为填补我们对理解GLAs如何发挥作用的许多剩余缺口提供了蓝图。之前的大部分工作都是针对相对较弱的控制条件（如重读、复读等非生成式活动）测试单一GLA。此外，一些研究直接比较了个别GLAs 的效果，如自我解释与绘制图示。然而，用一组给定的学习材料测试单个GLA并不能完全捕捉生成式意义建构框架中概述的三种意义建构方式的相互依存性质。

为了更直接地检验生成式意义建构框架的价值，未来应系统地针对不同形式的图示表征和具身表现如何影响学习者的言语解释质量和在理解或迁移测试中的后续表现开展研究。一种方法是系统地操控所提供的学习材料的设计，例如所提供的图示表征、工作样例或具身表现活动；另一种方法是系统地操控图示表征和具身表现GLAs，例如使用不同类型的教学或不同水平的指导。后继研究还应探讨教师提供的和学习者生成的图示表征和具身表现支持之间的差异和交互作用。生成式意义建构框架认为，在后续的理解和迁移测试中，图示表征和具身表现支持的有效性将受到言语解释方式的影响，即学习者对学习材料的基本机制或原理产生适当推断的程度。

生成式意义建构框架还假设，只有当教师考虑到意义建构中潜在的认知、元认知和动机障碍时，GLAs 才会成功。因此，仍需要进一步的研究来提供更直接的证据，证明这些障碍如何在不同情境下调节特定GLAs 的效果。例如，学习材料需要与知识水平相适应，但对于给定的一组学习材料而言，学习者的背景知识水平仍然会有所不同。这些个体差异可能会影响学习者生成表征的质量，从而影响他们优化GLAs 使用所需的指导类型。此外，还需要进一步研究领域知识、一般认知能力和年龄相关发展差异对特定类型GLAs 的独特贡献。例如，尽管之前关于GLAs 的大部分研究涉及高中或大学水平的学习者，但有证据表明，即使小学生接受了广泛的指导，绘制图示和提问等活动也可能对他们无效，上述产生的GLAs 障碍实际上可能是一种边界。在这种情况下，学生可能需要其他形式的支持，比如通过直接教学来解释所提供的图示表征。同样，对于一般认知能力（如工作记忆能力或空间能力）较低和较高的学习者，不同GLAs 的效果可能有所差异。不过，目前研究者还不知道特定的GLAs 在何种情况下对不同认知能力的学习者最有利。

只有相对较少的研究直接考察了学习者使用GLAs 的元认知及动机障碍。而大多数研究都明确提示学习者使用特定的GLAs，因此，对于策略性知识的个体差异以及对GLAs 的不同信念如何与学生自觉选择的策略类型相关联，我们知之甚少。研究也很少测试学习者是否会自觉地将关于GLAs 的直接教学迁移到学习中。长期的GLAs 培训研究需要为学习者提供足够的指导和实践，以把握如何在不同的学习环境中最有效地应用GLAs。

与此相关的是，许多学习者可能没有什么事先的经验或在言语解释、绘制图示和具身表现活动方面的直接训练。我们知道学习者通常需要GLA 指导，但我们不确定哪种形式或水平的指导对不同的学习者最为有效。同样，我们不知道不同形式的指导如何与在整个学习过程中实施特定GLAs 的不同时间节点相互作用。例如，在准备活动中，学习者应该在多大程度上接受指导，以及在设计GLAs 作为提取活动时，如何在提取努力和成功之间取得适当的平衡，这些都还是盲点。此外，相对较少的研究将图示表征和具身表现活动作为准备或提取活动，因此研究者仍不明确不同类型的活动在不同时间节点可能最有效的条件。

未来研究的另一个重要方向是在协作环境中更系统地考察所提出的框架之假设是否合理。ICAP 框架表明，当学习者积极地共同建构知识时，例如通过相互解释，学习活动将更加有效。同样，图示表征学习模型强调了在STEM 中为沟通和解决问题创建图示表征的重要社会文化作用。未来的研究应该测试如何利用学习者之间的图示表征和具身表现来支持更高质量的言语解释和学习结果。

九、结语

总之，生成式意义建构框架区分了三种具有独特和互补功能的意义构建方式：言语解释（概括知识）、图示表征（组织知识）和具身表现（模拟知识）。该框架的一个关键假设是图示表征方式和具身表现方式有助于言语解释方式。这表明，教学的主要目标是通过教师提供的表征（例如图示、样例或动作）、通过图示表征和具身表现的GLAs（例如绘图、映射与手势）来促进学习者的高质量自我解释。

为了有效地实施GLAs，教师需要认识到生成意义的潜在障碍，例如不充分的背景知识、不充分的策略性知识、对GLAs 的无效信念。教师可以通过设计适当的学习材料来克服这些障碍，这些材料可以减少外部认知负荷，并通过提供直接的GLA 指导来促进高质量言语解释、图示表征和具身表现。教师应使用学习者的外部GLA 产品作为形成性评估，以明确对教学和GLA 指导该做出哪些必要的后续调整。教师还可以在整个学习过程中灵活实施GLAs，以支持特定的教学目标。