多元小组特征对协作问题解决的组态效应--基于模糊集定性比较分析（fsQCA）

□王辞晓 王小越

一、问题提出

协作问题解决能力是应对复杂社会情境、持续开展学习和工作所必备的高阶技能，被国际经济合作与发展组织（OECD）列为核心素养之一（OECD，2005）。为培养具备较强协作问题解决能力的人才，越来越多的教育实践者将相应活动引入教学之中（Lämsä，et al.，2021）。协作问题解决活动有机整合了基于问题的学习和协作学习两者的教学优势，是培养学习者自主学习、团队协作、问题解决等高阶素养的主要教学策略，也是帮助学习者将学科知识整合、迁移到真实生活情境的重要途径之一（王鹤瑾，等，2021）。在已有相关研究中，多数研究从个体层面测量学生个人的协作问题解决能力，少数研究从群体层面关注小组的协作问题解决表现。小组协作问题解决表现与成员特征、协作模式、教学干预等密切相关（Krouska，et al.，2020b），具有社会性、复杂性和不确定性等特点。

为更好地提升问题解决情境中的小组表现，已有研究采用回归分析等传统方法对协作学习成效的影响因素进行了探索。然而，传统分析方法主要关注各因素的净效应，忽视了协作问题解决过程中小组内外部多种因素之间的交互依赖性，难以解释复杂交互情境中小组协作问题解决表现的内在形成机制。基于此，本研究以科学实验探究的协作问题解决为研究情境，采用定性比较分析方法探索小组内外部多重因素对其问题解决水平的协同作用路径，以期为学生协作问题解决能力培养提供策略建议。具体研究问题如下：（1）哪些内外部小组特征会显著影响小组问题解决水平？ 影响小组问题解决水平的小组特征组态是怎样的？（2）哪些小组特征在促使小组生成高问题解决水平上发挥着更重要的作用？ 它们之间存在着怎样的弥补或替代关系？

二、文献综述

（一）协作问题解决的内涵与学习观

随着教学理论与实践经验的积累与沉淀，协作问题解决作为一种独特的教学方法，受到教育实践者与研究者的日益重视。协作问题解决（Collaborative Problem Solving，CPS）包括基于问题的学习和协作学习两大要素。基于问题的学习（Problem-Based Learning，PBL）旨在通过创设真实的问题情境，引导学习者借助已有经验和资源解决复杂的、非良构的问题，并在此过程中习得相关的学科知识（Hmelo-Silver，2004）。协作学习则指多个学习者通过分享、协商、论证以实现社会化知识建构的过程（Stahl，2000）。开展协作问题解决的首要前提是：问题解决任务较为复杂，难以由个人独立完成，需要通过协作汇聚不同个体的信息、经验、技能实现复杂问题解决（Savery，2006）。协作学习能够为小组问题解决过程提供社会性的、交互性的学习情境，二者的结合有助于学生的社会化认知发展和协作能力培养（梁云真，等，2017）。

探讨协作问题解决的学习观，有助于理解其教育价值、发展相应的评价工具。协作问题解决包含个体和群体两个学习层次。对个体而言，协作问题解决是习得学科知识与技能、提升协作能力与复杂问题解决能力的过程。评测个体的协作问题解决能力主要借助自评量表、测试题、行为量规等工具（Rojas，et al.，2021）。例如，PISA 从协作技能维度和问题解决维度构建能力矩阵，通过分析学习者与虚拟代理协作问题解决的过程性答题数据实现个体的能力测评（Tang，et al.，2021）。也有研究者指出这一方法主要关注问题解决的认知和行为维度，缺乏对人际交互中社会维度的考察，并呼吁在真实的教育情境中评测学生的协作问题解决能力（Graesser，et al.，2018）。对群体而言，真实协作情境中的人际交互质量会影响短期问题解决结果和长期社会化技能。群体学习结果则能够反映小组当前的问题解决水平，通常由设计作品、解决方案、调研报告等进行评测（Jonassen，2000）。总的来说，现有研究多关注个体协作问题解决测量，对群体层面的协作问题解决表现的关注相对较少。并且，由于生生交互的社会性和复杂性，协作问题解决过程与结果具有不确定性（Jordan，et al.，2014），这种不确定性增加了实证研究的难度，也促使着教育研究者持续探索如何帮助小组取得更好的学习成效。

（二）影响问题解决水平的小组特征

探究小组问题解决水平的影响因素和作用机制有助于理解协作规律、设计相应的干预策略。已有研究中的影响协作问题解决水平的小组特征可以概括为三种类型：预设型、生成型和促进型。预设型特征指协作开始前小组已具备的成员结构特征。生成型特征指协作过程中小组内部的生生交互情况。促进型特征指协作过程中小组外部提供的教学干预。

预设型小组特征主要受成组方式的影响。小组是协作学习的基本单位，成组作为协作学习的关键环节之一决定了小组成员结构，进而影响协作学习的效率与效果（Moreno，et al.，2012；Rosen，et al.，2020）。在课堂教学中，性别和学业表现是较常应用的成组依据，也是影响小组协作问题解决水平的重要因素（Krouska，et al.，2020a）。性别的影响可以从个体和群体两个角度来看。从个体角度来看，不同性别个体的协作问题解决能力可能存在差异，例如，PISA 2015 测试结果显示，一些国家或地区中女生的协作问题解决能力显著高于男生（Tang，et al.，2021）。从群体角度来看，组员性别构成可能会影响小组的协作问题解决水平。已有研究发现，与混合性别组相比，单一性别组的知识应用效果较好，但问题解决思路没有前者丰富（Lin，et al.，2020）。学业表现可分为学生客观成绩和教师主观印象两类。教师可根据学生的先前学业表现对其进行分组。成组结果一般分为同质小组和异质小组，前者指组员学业表现相近，后者指组员学业表现具有一定差异（Krouska，et al.，2020b）。已有研究表明，异质小组的协作表现和知识习得均优于同质小组（Manske，et al.，2015）。此外，组内成员的学业表现还反映了小组在班级中的竞争优势。组间同质、组内异质的成组方式可使小组之间均有相近的竞争优势，即各小组均具有获得成功的公平条件（Garshasbi，et al.，2019）。

生成型小组特征与小组成员在实际协作中的交互情况有关。组员间的交流（Communication）被认为是协作问题解决获得成功的核心影响因素（Rosen，et al.，2020;王兆雪，等，2022）。从个体角度来看，个体与其他小组成员的交互关系会影响其学习投入，进而影响小组学习表现（Qureshi，et al.，2021）。从群体角度来看，成员间的积极互赖关系是协作学习的基本要素之一（Johnson，et al.，1987）。小组成员间具有良好的协作关系能够降低由交互活动引起的外在认知负荷，从而保障特定时间内群体信息交互的质量（Kirschner，et al.，2018；王辞晓，等，2021）。此外，有研究通过教育准实验研究发现，与成员领域知识均较强的小组相比，成员沟通能力均较强的小组问题解决效果更好（Hayama，2014）。

促进型小组特征与来自小组外部教学的干预相关。针对协作问题解决的学习特点，有研究（Gu，et al.，2015）设计了促进协作问题解决的干预框架，具体包括对话规则建立、任务计划制定、论点证据构建三个干预维度。还有研究（Ferguson-Patrick，2018）将协作学习的教学干预划分为促进认知、调节情感、推动社交和组织管理四个方面。此外，协作学习领域还提出了脚本理论，旨在通过为小组提供关于协作策略与任务支架的外部脚本，促进成员间开展有效交互（Vogel，et al.，2017）。也有研究者指出过度的外部干预会限制协作的自然发生，对学生的学习动机和高阶思维培养具有负面作用（Radkowitsch，et al.，2020）。

总的来说，影响协作问题解决的小组特征具有多元性和复杂性，多重内外部条件如何作用于小组问题解决还有待深入探究。尽管现有研究关注了上述预设型（性别比例、异质程度、竞争优势）、生成型（协作关系）和促进型（教学干预）小组特征对协作问题解决水平的影响，但这些研究仅关注其中一个或部分特征的作用，缺乏对这些复杂特征的整体性分析。基于此，本研究将综合上述内外部小组特征，探究其对小组问题解决水平的协同作用路径。

三、研究设计

（一）研究情境

本研究将协作问题解决的研究情境聚焦于科学实验探究中。基于虚拟实验的协作探究活动是当前科学课堂的新型教学实践形式。实验学校为北京某公立小学，该校具备专门的科学探究教室，并提供了充足的平板电脑供学生开展虚拟实验探究。实验对象为五年级四个班级的学生，年龄为10～12 岁，总人数为129 人，各班人数均大于30，且科学课程均由同一位科学教师任教。每班学生随机分为6 个小组，小组规模为5～6 人。本研究共开展了两轮探究活动，探究主题分别为简单电路和电磁感应，实验时间相隔一个月。最终共有48 个小组案例纳入研究样本。

在教学活动设计方面，本研究创设了引导型问题解决情境。探究活动通常分为证实型探究、结构型探究、引导型探究、开放型探究四种类型（Banchi，et al.，2008）。其中，引导型探究指学生根据教师提出的问题，自主设计或选择方法步骤完成探究任务。这类探究活动具有预设的问题情境且对小组探究过程约束性较低，适用于小学阶段对学生协作问题解决能力的培养。基于此，本研究设计了引导型探究实验单，将科学协作探究的问题解决情境以图文形式呈现给小组。实验单包括问题任务、图像提示、思路作答三个部分。其中，图像提示指对问题任务已知条件、实验器材的可视化呈现，如电路元件、磁铁正负极等。具体而言，简单电路的问题解决任务为“设计使2 个小灯泡同时发光或熄灭的电路图”；电磁感应的问题解决任务为“探究磁铁插入线圈时，线圈匝数和电流大小的关系”。学生以小组为单位开展协作问题解决活动，并将问题解决成果填入所给实验单中。

（二）研究框架

本研究的条件变量为性别比例、异质程度、竞争优势、协作关系、教学干预，结果变量为小组问题解决水平。其中，性别比例、异质程度、竞争优势为小组协作前所具备的预设型内部条件；协作关系为小组协作中的生成型内部条件；教学干预则为促进型的外部条件。性别比例，指小组内男生与女生的分布情况，反映小组的性别均衡程度。异质程度，指小组成员学业表现的离散程度，反映小组内部在知识技能方面的异质性水平。竞争优势，指小组成员中优秀学生的占比，反映小组在班级范围的竞争力。协作关系，指小组成员在协作过程中交互的紧密程度。教学干预，指教师对小组实施的任务推进、协作策略等方面的引导，干预形式为面向小组实施外部脚本，具体包括协作前的书面提示和协作中的口头提示。如图1所示，研究框架假设这些小组内部因素和外部因素会对小组协作探究的问题解决水平产生影响，且这些因素对结果变量的影响具有复杂性、并发性。基于此，本研究期望探究哪些因素会显著影响小组问题解决水平，以及哪些因素组合会共同作用于小组的问题解决表现。

图1 研究框架

（三）数据分析方法

定性比较分析（Qualitative Comparative Analysis，QCA）区别于探讨线性关系的传统定量研究方法，是一种“案例导向”的分析方法（Schneider，et al.，2012）。QCA 方法基于布尔代数和集合理论以及利用逻辑最小化原则，寻找共享相同结果案例之间的共性和差异，并以一种简洁但逻辑上等价的方式构建多要素组态路径来陈述社会现象中复杂的因果关系。该方法能够处理案例少、变量多的样本，具有要素之间相互依存性、组态路径等效性和因果非对称性等特征（李文昊，等，2022）。根据变量的不同，QCA方法可以分为四种类型：基于二分变量的清晰集定性比较分析（crisp-set QCA，csQCA）、基于连续型变量的模糊集定性比较分析（fuzzy-set QCA，fsQCA）、基于多项分类变量的多值集定性比较分析（multivalue QCA，mvQCA）以及基于变量时间顺序的时序性比较分析（temporal QCA，tQCA）。其中，fsQCA 具有更大的灵活性，它突破了将案例强制进行归类的局限，实现了基于集合隶属度和程度差异处理连续变量的功能，增强了方法适用性和可操作性（Schneider，et al.，2012）。本研究具有小样本、二分变量和连续型变量共存、多重因素并发等特点，因而数据分析应选择fsQCA 方法。QCA 方法主要分为必要条件分析、条件组态分析、稳健性检验三个环节，本研究使用fsQCA 3.0 软件进行数据分析。

（四）变量测量与校准

1.变量测量

本研究通过多源数据实现对条件变量和结果变量的测量。条件变量主要通过学生基本信息、期末成绩、教师评价、反思问卷等数据计算获得。初始性别比例为连续型变量，取值为男生与女生人数之比。为直接体现小组的性别均衡程度，本研究将初始性别比例转换为二分变量：已知样本小组规模为5～6 人，当初始性别比例为2/3、3/3、3/2 时，认为性别比例均衡，变量赋值为1；当初始性别比例取值为4/1、5/0时，则表明性别比例失衡，变量赋值为0。异质程度为连续型变量，取值为组内全部学生上一学期科学课程期末成绩的方差。竞争优势为连续型变量，取值为教师评价为优秀学生的组员占小组总人数的比值。协作关系为连续型变量，由社会网络分析的网络密度指标计算得到。在协作学习后，小组成员填写协作反思问卷。反思问卷包括主观问题“本次任务中，你与哪几位组员交流比较多”。根据小组成员人数、反思问卷得到的交互信息，可计算出小组的网络密度。教学干预为二分变量，指是否实施教学干预，有教学干预赋值为1，无教学干预赋值为0。结果变量小组问题解决水平为连续型变量，赋值为小组实验单问题解决任务分数（满分为50 分）。为进行不同探究主题下问题解决成果的比较，需对小组实验单成绩进行标准化处理，先得到正态化标准分数Z 分数（Z-score），再对Z 分数进行线性变换，得到的T 分数（T=50+10Z）用于实际数据分析。

2.变量校准

在运用fsQCA 对案例进行组态分析前，需要进行变量校准。变量校准指将变量转化为0～1 之间的集合，以实现集合隶属度的分配（Schneider，et al.，2012）。对于二分变量，由于fsQCA 延伸了csQCA 方法，二分变量赋值1 和0 即可。例如，本研究中条件变量性别比例（均衡组占比70.83%；失衡组占比29.17%）和教学干预（有干预组占比50%；无干预组占比50%）均为二分变量。对于连续型的异质程度、竞争优势、协作关系三个条件变量以及问题解决水平这一结果变量，本研究采用直接校准法中的客观分位数确定标准锚点，即以95%、50%、5%分位数作为完全隶属点、交叉点和完全不隶属点（Rihoux，et al.，2009）。本研究三个连续变量和结果变量的锚点及描述如表1所示。

表1 连续型变量校准点和描述统计

四、数据分析结果

（一）必要条件分析

必要条件分析指判断某个条件变量是否是影响结果变量的必要条件。具体而言，当某个条件变量总是在某一结果发生时存在，则说明该条件变量是这一结果的必要条件。通过fsQCA 3.0 软件对高水平/低水平问题解决的必要条件进行检验，结果如表2所示。其中，条件变量发生作用的一致性表示其对结果变量的必要程度，参考阈值应为0.9 及以上。覆盖度表示条件变量对结果变量的解释力度，在满足一致性阈值的条件下，覆盖度越高越好（陈向东，等，2020）。如表2所示，五个条件变量对结果变量的一致性水平均低于阈值0.9，表明这五个条件变量均不是影响小组问题解决水平的必要条件，即没有哪项条件变量一定会引发高水平或低水平的小组问题解决结果。换言之，分析小组问题解决水平的成因，应综合考虑小组内部和外部多重因素的协同并发作用。

表2 条件变量的必要性分析

（二）条件组态分析

条件组态分析旨在分析多种条件变量的不同组合路径（组态）引发某一结果的充分性。本研究将通过条件组态分析探究哪些条件组态会促使小组走向高水平或低水平问题解决。对条件组态充分性的判断需按照如下步骤进行fsQCA 3.0 的参数设置。第一步，根据样本量大小设置组态的案例频数，以保证75%以上的样本案例纳入后续分析（何霞，2020）。由于本研究样本量总数为48，故案例频数设定为1。第二步，设置充分性的一致性阈值，其一致性一般应大于0.75（Ragin，2006），本研究将一致性阈值设定为0.8。第三步，设定PRI（Proportional Reduction in Inconsistency）值为0.7，以降低同因异果矛盾组态出现的概率，通过以上设置，获得简约解、中间解、复杂解三种解。并遵循已有研究对结果的汇报思路（Ragin，et al.，2008），即以中间解为主、简约解为辅，进行条件组态的效应分析。如表3所示，形成高水平问题解决的小组条件组态有4 个，这4个组态总的一致性为0.887，总的覆盖度为0.522，表明这些条件组态共能够解释52.2%的高水平问题解决小组案例；形成低水平问题解决的小组条件组态有2 个，总的一致性为0.948，总的覆盖度为0.313，即这2 个组态共能够解释31.3%的低水平问题解决小组案例。下面分别介绍高水平和低水平问题解决的小组条件组态。

1.高水平问题解决的条件组态

根据条件变量对协作问题解决水平的组态效应，本研究对组态1～4 所代表的小组类型进行命名：组态1 为协作关系助力下的性别均衡型，组态2 为教学干预助力下的性别均衡型，组态3 为教学干预主导下的组内异质型，组态4 为教学干预主导下的关系紧密型。各条件组态的典型小组案例及其变量隶属度如表4所示。

表4 高水平问题解决各条件组态的典型案例

（1）组态1：协作关系助力下的性别均衡型。组态1 表明，无论教学干预存在与否，只要小组性别均衡作为核心存在条件，且组员协作关系紧密作为辅助存在条件，就可以促使小组取得高水平的协作问题解决结果。同时，即便小组竞争优势一般、组内异质程度不高，协作关系助力下的性别均衡型小组仍能够取得较好的问题解决表现。在本研究的样本案例中，符合该组态的小组共有5 个。以45 号小组为例，该小组由5 人组成，其中优生为2 人，竞争优势处于中等水平，且组内成员间在科学学业成绩表现上异质程度较低；同时，在小组任务过程中，教师也没有提供相应的教学干预支持；但由于小组性别相对均衡（3 男2 女），组内协作关系密切程度也较高，能够起到助力作用，使得该组最终取得较好的问题解决成效。

（2）组态2：教学干预助力下的性别均衡型。由表4 可知，组态2 和组态1 共享性别比例这一核心存在条件。与组态1 不同的是，组态2 将教学干预作为辅助存在条件，而非协作关系。这说明当小组内部性别均衡时，教师为小组提供与协作策略相关的外部教学干预，有助于削弱协作关系疏离对小组任务的负面影响。符合组态2 的小组共有5 个，以32 号小组为例，小组规模为6 人，男女比例为1:1，性别比例均衡。可见，即便协作过程中组内成员间协作关系不紧密，性别均衡型小组在教学干预的助力下也能够提高其问题解决水平。

（3）组态3：教学干预主导下的组内异质型。在组态3 中，在小组性别比例失衡且竞争优势较低的情况下，无论小组成员关系是否紧密，只要组内异质和教学干预作为核心存在条件，也能够保障小组问题解决水平。符合组态3 的小组共有4 个，以31 号小组为例，该小组共6 人，男生2 人，女生4 人，性别比例失衡，且只有1 位优生，小组内成员交流也不密切；但是组内成员间学业表现异质程度较高，并且在小组任务过程中教师的教学干预起到了主导性作用，最终小组问题解决表现也达到了较高水平。

（4）组态4：教学干预主导下的关系紧密型。在组态4 中，在无法保障组内成员异质性的情况下，无论性别比例是否均衡，只要组内协作关系紧密以及外部教学干预作为核心存在条件，且竞争优势作为辅助存在条件，小组问题解决水平也会较高。符合该组态的小组共有2 个，以1 号小组为例，该小组共有5 人，男生1 人，女生4 人，性别比例失衡较为严重，且组内成员学业表现异质程度较低；但由于组内成员之间交流非常密切，且教师的教学干预起到了主导性作用，该小组最终获得较高水平的问题解决成效。

2.低水平问题解决的条件组态

为了验证高/低问题解决水平是否具备非对称性，本研究对导向低水平问题解决的条件组态进行了分析。由表3 可知，组态5 中教学干预和性别比例为核心不存在条件，优生比为辅助不存在条件，组员异质程度为辅助存在条件。换言之，即使成员间异质程度较高，但性别比例失衡、竞争优势较低且缺少教学干预，容易导致较低水平的小组问题解决表现。在组态6 中，性别均衡和竞争优势为核心存在条件，但异质程度、协作关系和教学干预为核心不存在条件。可见，尽管小组性别均衡、竞争优势强，但如果组内成员间学业表现差异小且协作关系疏离，同时没有教师的教学干预辅以支持，也会使整个小组形成低水平问题解决结果。由此，本研究验证了影响小组低水平与高水问题解决的条件组态具有非对称性观点，即多重因素并发作用，使得因果效应不再具有一致性，正向与负向结果受不同组态路径的复杂作用影响。

（三）稳健性检验

稳健性检验常用方法包括调整变量校准标准、改变充分性的一致性阈值和改变案例频数三种，本研究应用前两种方法进行检验。一是保持其他设置不变，将校准标准从95%、50%、5%调整为75%、50%、25%，结果显示，导向高水平问题解决的组态为2 条，且均为表3 中组态4 的子集，低水平问题解决的组态与原组态完全一致。二是保持原校准标准和案例频数不变，将充分性的一致性阈值调整为0.85，组态结果无任何变化；进一步将一致性阈值调整为0.9，仅组态4 被简化掉，其余组态均保持不变，组态总的一致性和覆盖度都明显提升。由此可知，两种稳健性检验的组态结果均包含于原组态路径中，结果无本质变化，这表明本研究揭示的影响小组问题解决水平的条件组态具有较高稳健性。

五、研究发现与讨论

基于上述数据分析，本研究得到以下主要结论：（1）小组的高水平问题解决表现是小组内部和外部多重条件共同作用形成的，这些条件彼此间交互产生了不同的作用路径；（2）小组成员性别比例均衡、组内异质程度高是影响小组高水平问题解决表现形成的主要预设型内部条件；（3）以良好协作关系为代表的生成型内部条件、以教学干预为代表的促进型外部条件对小组问题解决水平具有重要影响。

（一）高水平问题解决表现受多重小组条件共同作用

本研究将影响问题解决水平的小组特征归纳为预设型、生成型和促进型，并通过定性比较分析，探究了这些内外部条件对小组问题解决水平的复杂作用路径。具体而言，研究揭示了导向高水平问题解决的四种条件组态，并将其分为协作关系助力下的性别均衡型、教学干预助力下的性别均衡型、教学干预主导下的组内异质型、教学干预主导下的关系紧密型。这些条件组态的发现有助于理解复杂多重因素并发作用下的群体交互规律。同时，本研究还发现了小组高水平与低水问题解决条件组态的非对称性，这进一步说明了真实教育情境中协作问题解决的复杂性和多样性（Graesser，et al.，2018）。从短期协作学习来看，教学实践者可以通过完善协作前分组设计与协作中教学干预来提高小组的问题解决表现。从长期社会化发展来看，培养学生灵活应对不同内外部小组条件的能力，有助于其应对未来社会的复杂协作情境和问题解决任务。

（二）性别比例均衡、异质程度高是重要预设型条件

组态1、2、3 表明高水平问题解决表现是预设型内部条件与生成型内部条件或促进型外部条件共同作用的结果。其中，对高水平问题解决具有重要导向作用的预设型内部条件主要为性别比例和学业表现的异质程度，这二者也是课堂教学中最为常见的两个分组依据（Krouska，et al.，2020a）。对于小组成员性别，已有研究表明男女混合小组能够在协作过程中产生比单一性别组更加丰富的问题解决思路（Lin，et al.，2020）。本研究则进一步发现性别比例均衡小组比失衡小组有更高的问题解决水平，其中性别比例失衡不仅包括单一性别组，还包括组内存在少数性别个体的情况。例如，2 号小组中有4 名男生和1 名女生，该小组成员的协作反思数据表明，男生相互交流较多，而他们与这位女生的交流则较少；而性别比例均衡的32 号小组中男女生相互交流更加充分，小组问题解决水平也更高。可见，性别比例均衡能够避免少数性别成员被忽视的情况，促进小组作为有机整体进行有效的信息交互（王辞晓，等，2021），进而加强组内成员间协作关系紧密这一辅助条件的促进作用，如组态1。当性别比例均衡型小组未能形成紧密协作关系时，适当的外部教学干预能够作为辅助条件保障小组问题解决的成效，如组态2。对于学业表现的异质程度，已有研究已表明异质程度高的小组更能够实现组内优势互补（Krouska，et al.，2020），也更容易对协作策略和任务导向建立共识（Wang，et al.，2021）；也有研究认为组内异质程度高会增加信息交互和观点整合的难度（Tang，et al.，2022）。本研究发现的组态3 进一步表明，异质小组能否充分发挥其作用还需要教学干预的协助，即低学段学生的协作技能尚处于发展阶段，需要教师给予适当的引导和关注。

（三）教学干预与良好协作关系可弥补预设条件不足

组态4、5、6 表明生成型内部条件和促进型外部条件的联动作用对小组问题解决同样具有重要影响，能够弥补性别比例、学业表现异质程度的不足。从导向高水平问题解决表现的组态4 可以发现，当组内成员异质程度较低且性别比例无法保障时，生成型内部条件协作关系和促进型外部条件教学干预共同成为核心条件，联动促进问题解决。本研究还发现小组竞争优势在组态4 中作为辅助条件发挥正向作用。小组竞争优势即优生占比也是教师常考虑的分组因素。在协作学习领域，组内异质、组间同质的成组方式被普遍认可（Garshasbi，et al.，2019）：组内异质，通过聚合小组成员不同的优势特征增强小组自身的竞争力；组间同质，能够保证小组之间均有相近的技能配置，使每个小组都具有获得成功的公平条件。然而，从导向低水平问题解决表现的组态6 可以发现，小组竞争优势并不是影响问题解决水平的重要预设型内部条件，它也可能会抑制性别比例均衡这一核心条件发挥出其重要作用。当组内优生占比较高时，如16 号小组，过往表现优秀的学生大多想成为小组的“领头羊”，小组因此投入较多精力在分工协调上，导致协作关系疏离、群体认知投入不足、内部未能形成积极的互赖关系（Johnson，et al.，1987;Qureshi，et al.，2021），使得最终问题解决表现不佳。此外，过于强势的领导者也会阻碍其他团队成员发挥自身才能（Rosen，et al.，2020），对成员协作关系和学习投入也有负面作用，此时需要借助外部力量进行有效干预。组态5 也表明小组协作关系和教学干预条件的薄弱会导致低水平问题解决表现。因此，在小组协作过程中，教师应通过实施适当的教学干预，促进良好小组协作关系的生成，协同助力高水平问题解决成果的产生。

六、结语

（一）实践建议

基于多元小组特征对协作问题解决的组态效应，本研究结合导向高水平问题解决表现的预设型、生成型、促进型小组条件，提出协作问题解决技能培养的实践建议。

首先，教师可通过分组设计打造良好的预设型小组条件。合理的分组是协作学习获得成功的前提（Moreno，et al.，2012），本研究指出学生的性别、先前学业表现可作为首要的分组依据。具体而言，根据研究结论，分组结果应使各小组兼具性别比例均衡、学业表现异质程度高这两个预设型特征，使其具备开展信息交互和观点整合的基础条件。

其次，理想的生成型小组条件可通过价值引导、规则建立来实现。在正式协作前，教师应增加价值观引导的教学环节，帮助学生认识到个体贡献对群体成就的价值、积极互赖关系对实现共同目标的重要性、群体交互质量与问题解决结果的相关性（Rosen，et al.，2020）。在协作过程中，教师可引导小组在协作之初建立平等友善的对话规则，进而在协作进程中促进积极互赖关系的形成（Antle，2014），使小组维持导向高水平问题解决的生成型条件。

最后，教学干预作为促进型小组条件可从协作中和协作后两个阶段开展。在协作中，教师应及时关注小组在社会、行为、认知、情感方面可能遇到的问题和困难，并给予适当的教学干预。在协作后，协作反思作为协作成功的基本要素之一（Johnson，et al.，1987），应贯穿至整个学期或学年的教学设计之中。学生通过结构化的协作反思活动，认识和反思自身在协作过程中的角色分工、职能表现，将有助于其协作问题解决技能的长期培养。

（二）研究反思

本研究运用定性比较分析方法，探究了小组协作前所具备的预设型内部条件、协作中的生成型内部条件以及促进型外部条件对小组问题解决水平的协同作用，揭示了影响小组问题解决水平的核心影响因素及其之间的交互关系。研究结果表明，高水平问题解决表现受多重小组特征共同作用，其中，小组性别比例均衡、异质程度高是重要的预设型条件，而协作关系良好、施加教学干预可弥补小组预设型条件的不足。本研究尚存在以下不足之处：首先，小组特征的设计还不够全面，例如，预设型特征未考虑认知风格、协作技能等个体属性，生成型特征未关注小组任务分工、角色结构、行为模式等因素，促进型特征仅考虑通用型教学干预，未根据科学协作探究情境细分干预策略。其次，研究仅关注群体的协作问题解决结果，未对个体技能进行考察；此外，除协作关系外，研究较少纳入过程性数据对协作表现进行分析。最后，本研究仅关注了科学探究情境的协作规律，研究结论的多学科情境适用性还有待检验。未来研究应充分考虑个体属性、协作过程、干预策略的多样性，进一步揭示复杂教育情境中的协作问题解决规律，提出细化到教学干预策略和学校层面学生素养培养的实践建议。