基于认知弹性理论的教学设计模式

曹贤中１，何仁生２，王锋１，郑忠梅１，徐小双１

（１．黄冈师范学院教育科学与技术系，湖北黄冈４３８０００；

２．湖南大学教育技术研究所，湖南长沙４１００８２）

［摘要］认知弹性理论提出高级学习与低级学习的划分，并提出了高级学习所涉及的劣构领域的教学原则、方法与技术。本文在探讨认知弹性理论的核心观点的基础上，讨论了其在教学设计上的基本倾向，并提出一个基于该理论的、使用者设计倾向的教学设计模型，最后讨论了基于认知弹性理论的教学设计应用范围。

［关键词］认知弹性理论；劣构领域；教学设计模式；使用者设计

［中图分类号］Ｇ４２［文献标识码］Ａ

一、引言

一般认为，学习理论对教学设计有着十分重要的影响，持不同学习观的教学设计研究者与实践者，所倡导或偏好的教学设计模式与范型自然也就表现出迥异的特质。这一点，我们可以从以下两方面对比考察：一是以行为主义、认知主义学习理论为指导的教学设计。这类教学设计模式大多受客观主义的影响，认为教学过程即是传递客观知识的过程，这一过程具有客观性和规律性，其结果完全是可预测和可重复的，教学应遵循客观规律，遵循固定的程序和步骤。这种教学设计范型表现出决定论的思维倾向，过分强调教师的作用，忽视学习者的主观能动性，剥夺教师主体的设计空间，容易使教学变得僵硬呆板，缺乏生机和活力；忽视教学过程的动态性、复杂性及不确定性，难以处理教学中随时可能出现的各种难以预期的教学问题。

二是建构主义指导下的教学设计。这类教学设计坚持建构主义的基本假设，认为世界是客观存在的，但是对于世界的理解和赋予的意义都是每个人自己决定的。知识是个体与外部环境交互作用的结果，是学习者在与情景的交互作用过程中自行建构的，因而学生应该处于中心地位，教师是学习的帮助者。因此，建构主义教学设计特别强调学习环境设计，重视“情景”、“协作”在教学中的重要作用，强调要发挥学习者在学习过程中的主动性和建构性。

不可否认，后一种教学设计模式很好地克服了行为主义等教学设计模式的不足，但在实际应用中常常导致学生处于无结构状态中盲目探询，忽视概念在理解中的重要性，搞放任式的教学方式，出现忽视教学目标分析、忽视教师指导作用、忽视自主学习设计等偏向。这些偏向的后果是严重的，直接导致了学习者知识结构的不完整，直接影响学生解决实际问题能力的提高。

本文要探讨的认知弹性理论产生于２０世纪９０年代初，倡导人为美国依利诺斯大学的斯皮罗等人。一方面接受了建构主义学习理论“学习是学习者主动建构内部心理表征的过程”的基本观点，也非常反对极端建构主义只强调学习中非结构的一面，忽视概念的重要性和知识的系统性，走出一条中间道路，显得比较“折中”与“温和”。［１］它的这种见识无疑是综合了两种学习理论的长处，很好地克服了上述各种不良偏向。因此，深入把握认知弹性理论的基本假设和核心观点，进而探讨其指导下的教学设计模式具有非常重要的理论与实践意义。

二、认知弹性理论的核心观点

（一）关于“建构”的基本假设

认知弹性理论认为，建构包含两方面含义：一是对新信息的理解是通过运用已有经验，超越所提供的信息而建构成的；二是从记忆系统中所提取的信息本身，也要按具体情况进行建构，而不单是提取。建构一方面是对新信息的意义的建构，同时又包含对原有经

［文章编号］１００３－１５５３（２００８）０１－００８０－０５教学研究

验的改造和重组。他们强调，学习者在学习过程中并不是发展供日后提取出来以指导活动的图式或命题网络，相反，他们形成的对概念的理解是丰富的、有着经验背景的，在面临新的情景时，能够灵活地快速地建构起用于指导活动的新图式。

（二）关于学习的“高级”与“低级”假设

斯皮罗等人认为，人类的学习是非常复杂的。他们主张将学习分为两种：高级学习与低级学习。低级学习主要是还原倾向的简单化学习，即只要求学生将所学的东西简单再生出来，涉及的内容主要是良构领域。斯皮罗等人感兴趣的是高级学习，高级学习要求学生把握概念的复杂性，能运用所获取的概念去分析、思考问题以及在新的情境中灵活运用这些概念。因此，这一阶段的学习涉及到大量的劣构领域的问题。他们明确指出，传统教学在提高学生解决实际问题的能力方面表现出的力不从心，主要原因在于将低级学习阶段的教学策略盲目地推及到高级学习阶段，使得教学过于简单化，表现出以下三种偏向：［２］（１）附加性倾向，将事物从复杂的背景中隔离出来进行学习，误认为对事物孤立的认识可以推及更大的背景中，忽视具体条件的；（２）离散化偏向，即将本来连续的过程简单地当成一个个的阶段处理；（３）将整体分割为部分，忽视各部分之间的相互联系。

（三）随机通达教学

斯皮罗等人在探讨高级学习的基础上提出了适合高级学习阶段的教学方法——

—随机通达教学。该方法的基本原理是，对于同一教学内容，要在不同时间、在重新安排的情境下，带着不同的目的，从不同的角度多次进行学习，以此来达到高级知识获得的目标。教学中，应努力使学生形成对概念的多视角理解，并要与具体的情境联系在一起，形成背景性的知识，而不是去情境化，通过以不同的方式交叉浏览结构不良知识领域，使学习者认识到知识应用的多样性，并且揭示知识的多种关联性以及对情境的依赖性。

（四）关于认知弹性超文本

认知弹性理论的倡导者们更进一步地提出了体现、应用这些原理与方法的具体技术，这就涉及到第三个范畴，即适用于该理论的理想的学习媒介——

—认知弹性超文本。斯皮罗等人认为认知弹性超文本是“提高结构不良领域的认知弹性的优秀候选人”。［３］具有非线性特征的超文本有助于学习者从多种观点的角度接近概念并建构知识表征，真正改善对复杂概念的掌握，因此，认识弹性超文本适用于进行高级知识学习的结构不良领域。认知弹性超文本力求将内容镶嵌在相关的上下文或背景中，以克服知识的抽象性，并有助于复杂性的理解与掌握。在认知弹性超文本中也有预设的知识，但预设是最低限度的，且预设的知识不是让学生被动吸收的，也不是学生最终应该获得的结果。很重要的一点，该技术开发了情境敏感的知识集群加工方法（Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ－ｓｅｎｓｉｔｉｖｅｋｎｏｗｌｅｄｇｅａｓｓｅｍｂｌｙ）。该方法不是简单地将一样东西与另一样东西简接起来，学习者在随机访问文档时根据需要可对原有链接进行动态编辑，以便更深刻地揭示概念的本质并使其更好地与相关主题联系。

三、认知弹性理论的教学设计原则隐喻

目前我们还没有发现有基于认知弹性理论的教学设计研究成果发表，但基于以上分析，不难看出，该理论包含着丰富而独特的教学设计含义。结合我们的实践，我们认为，该理论至少包含以下教学设计原则隐喻，需要说明的是，与一般建构主义教学设计原则相重合的地方，我们在这里不再论述。

（一）知识不会以现成的、孤立的方式掌握

掌握复杂知识需要掌握组成系统形式的知识的不同方面，必须重视知识的多元表征。每个概念或原理的教学都要涵盖充分的实例（变式），分别用于说明不同方面的含义。［４］

（二）教学设计应该做到既重视情境创设，也注重概念和基本原理的分析

一些研究业已证明，正式学习（学校的学习）不能成功地帮助学生将他们的知识应用于日常情境，原因就在于正式学习常常侧重于抽象的、脱离情境的知识的学习，习得的知识当然很难迁移到真实的情境中去了，因此教学设计时要根据教学目标、教学内容和教学对象创设接近实际生活的情境。另一方面，教学设计也应十分重视概念和基本原理对解决问题的“固定”和“支点”作用。

（三）概念和原理与实例糅合，并与具体情境相联系

所设计和选择的实例都可能同时涉及到多个概念，学习中，学习者可以形成对概念的多角度理解，并与具体情境联系起来形成背景性经验。这种教学有利于学习者针对具体情境建构用于指引问题解决的图式。

（四）教学设计应把培养学生元认知作为重要目标

元认知是对认知过程和认知策略的认识，具有元认知能力的学习者能自动地掌握、控制和监控自己的认知过程。具有较好的元认知技能的学习者，在面临—种新的学习情境时，能主动寻求当前情境与已有学习经验的共同要素或联系，对当前的知识与已有的

知识形成良好的建构，形成一定的组织，并运用已有的经验对当前的情境进行分析概括，寻求解决问题的策略。因此，教学内容中应有适当反映元认知能力培养要求的内容，教学策略和技术、教学评价均应包含培养学生元认知能力的因素。

四、基于认知弹性理论的教学设计模式构建

我们尝试提出一种教学设计模式（如图１所示），它以问题（通常是劣构的）为主线，通过以概念实例（变式）的设计为中心的“学习资源设计”、以反思工具设计为中心的“认知工具设计”、“管理和帮助”而逐步展开，共同服务于由学习需求、学习者、学习内容而决定的学习任务（劣构问题解决）。评价和反思贯穿整个设计过程。这是修改的基础，使得基于认知弹性理论的教学设计成果不断走向完善。

（一）基于认知弹性理论的教学设计模式的特征

１．参与性的使用者设计理念。为制衡与超越传统的规范化、权威性的教学设计范式，教学设计研究者们极力提倡参与性的使用者设计。所谓使用者设计是指以情境化需要为核心的创造性活动，它倡导的是一种以使用者自身为主体的教学设计理念与实践。［５］重新确立了教师在教学设计中的主体性地位，使教师以田园作业的方式进行教学设计研究与实践，给教学设计带来一股难得的生机与活力。

我们在构建认知弹性理论倾向的教学设计模式时就在使用者设计上作了初步尝试，反思贯穿整个教学设计，强调设计者的不断反思，即教师对自我和教学设计过程及其结果进行监控、判断和改善。为此，我们设计了反思工具供教师参考。

２．高度的灵活性。传统教学设计追求所谓“一般性和通适性的”设计模式，忽视教学情境的独特性和教学主体对理论转换生成的必然性，缺乏灵活性。我们认为，教师和设计人员所而临的教学问题与实际情况千差万别，实际的设计并不是完全按固定的环节顺序进行，教学设计应是一个灵活的过程，可以按照实际情况从任何地方开始，并且可按任何顺序进行，我们采用椭圆环形结构模式来说明这一点。各环节间没有线条连接，表明在有些情况下也可以不考虑这些环节。

３．强调教学设计是变动不居的过程。该模型中的环形均用虚线表示，用以表明各种环形是开放性的、相互作用的。所谓相互作用，就是一个要素采取的决策自然也会影响其他要素的决策，而评价、修改，特别是设计者的反思作为一个不断进行的活动与所有其他要素一直相联系。所谓开放性，就是教学要反映社会变迁的需要，并且积极吸纳、整合相关新的理论研究的成果。

图１基于认知弹性理论的教学设计模式

（二）基于认知弹性理论的教学设计模式阐释

１．主题创设。依据学习需要、教学目标，结合学习者特征，设计学习的若干结构不良的问题（主题），保持知识的相关性和整体性。高级学习不否认学习内容的结构化与系统性，学习的若干主题应该围绕教学目标，保持知识的整体性和关联性，所有知识点的“叠加”能体现出特定知识结构和内容的完整性。教学中应努力做到削弱教师控制，鼓励和提倡学习者积极参与，并超越再现学习，主动进行探索与建设。学习者是学习的主体，学习者已有的知识、学习方法、思维特征、学习动机以及兴趣、意志等智力与非智力因素将直接影响教学效果。因此，相关主题的设计要以学习者特征为依据，以教学目标为导向，坚持“多角度、多层次、易学易懂逐步升级”的原则。［６］

２．学习资源设计。学习资源设计重点是要设计概念的案例（变式），案例中应包含多个相互联系的概念。传统教学大多只注重知识的理论体系、基本结构或最新成果的传授，往往是一大堆概念与原理的堆积，这样不仅不能调动学生学习的积极性，也不能有效提高学生解决实际问题的能力。因此，应引导学生研习一些具体的、精选的案例，案例要有典型性，且分别反映概念的一个侧面，以帮助学习者从对比、类比等角度促进对某一概念的多视角理解。需要指出的是，案例不能脱离实际生活“编造”，要防止把案例牵强附会地向原理靠拢。另外设计的案例应具有层次性，不断引导学生向更高的认知水平发展。［７］

当然，设计“丰富”的学习资源也很重要，应提供给学生丰富的问题背景信息、专家评述、学习伙伴的观点、注释等与教学内容相关的信息。另外，要做到寓教于乐，设计与劣构问题紧密相连的游戏。复杂问题的解决需要学习者的非智力因素和元认知参与，游戏极富挑战性、竞争性和幻想性，游戏的这些特性激发了学

习者的兴趣，极大地促进了学习者内部动机的形成。教学设计中，可适当设计、选用与学习主题相关的游戏，并穿插在学习内容中。

３．认知工具设计。认知工具设计就是设计能承担和促进特定认知过程的计算机工具，能帮助学习者完成问题求解任务，认知工具包括视觉工具、知识建模工具、绩效支持工具和信息收集工具。认知工具要力求优化学习者认知潜能。劣构问题解决对学生的元认知水平、非智力因素要求较高，因此，设计促进师生、生生交流的支持协作工具和反思型工具非常重要。反思工具的设计，其主要目的在于培养学习者元认知能力，前述认知弹性超文本就能提供对原有访问链接进行动态编辑的功能，学习者可以构建基于具体情境或案例整体的属于自己的知识集群，将自己的认识过程记录下来，以一种可见的方式呈现出来，便于适时反思，这无疑也有助于元认知能力的提高。协作学习工具要能支持学习者共同体中的对话和协作，共享知识和价值观。

４．管理与帮助设计。认知弹性理论下的学习，强调以学习者为中心，但同时也重视教师的指导作用。教师需要在学习环境中确定学习任务，组织学习活动，提供帮助和指导，引导学生正确使用学习资源、认知工具等。教师要为学习者提供必要的“支架”，用以促进学习者所学知识顺利迁移到时下任务。［８］对于劣构领域的问题解决，支架作用尤为重要，因为一般情况下，学习者仅凭自身能力无法完成既定任务，他们的认知结构还不完整、不稳定。在劣构问题解决过程中，支架作用应为学习者提供概念支持、元认知支持、过程支持和问题解决策略支持。［９］可以通过示范、引导、师生协作、生生协作、认知工具使用等促进学习者学习和问题解决能力的提高。管理和帮助也是贯穿整个学习过程的。

５．评价设计。评价的设计是本模式中的重要一环，因为它是修改的基础，是整个教学设计趋向完善的重要环节。评价在本模式中至少包含以下作用：诊断教学，修正教学，比较各种教学过程的相对价值，预测学习需求，确定学习目标的达到程度。

一般来说，教学评价存在着这样三方面的不同取向：一是科学主义取向与人文主义取向，二是内部评价与结果评价，三是形成性评价与总结性评价。我们认为，该模式中的评价方案应对以上三种基本倾向进行融合。一般而言，这里的教学评价应是在人文主义与科学主义两个倾向中间的某一点上，为克服结果评价只关注短期结果，在劣构领域里的评价，我们更应关注学生解决问题的方法和思维品质的评价，因此，我们倾向采用内部评价。在教学过程中要重视形成性评价对教学的微调作用，总结性评价也不能认为只进行一次，也可以在教学设计各个阶段结束时使用。［１０］就我们的实践看，对于劣构领域问题的学习而言，采用“任务驱动式”的评价模式是有效的，即通过创设某一情境，设计真实性的任务，用任务驱动学生自己提出问题、分析问题并探究解决问题的办法和途径，通过观察或者分析学生的应答信息和真实表现，进而对学生的学习结果，特别是解决劣构问题的能力（探究的能力）进行价值判断。

６．反思工具设计。一般来讲，反思工具分为结构化和半结构化两种。结构化的反思工具既具体地规定了教学设计理论／模式要素，又规定了具体的反思问题和判断取向／分值，要求使用者根据具体的规定性理论对自我和教学设计过程／结果予以自我评价和自我判断，这种工具通常是专家开发的理论或制定的规范／标准，具有权威性和外在制约性，对新手教师或者职前教师教育来说比较有效；而半结构化的反思工具则是定义不完善的／劣构的、半规定性的反思辅助手段，它仅粗略地规定了教学设计理论／模式要素，至于具体的反思问题或相关分值的设置，则需要教师根据具体教学情境去完成。［１１］

表１基于认知弹性理论的教学设计结构化反思工具

考虑到我国教师教学设计现状以及反思工具的可操作性，我们选择了结构化的反思工具，提出了基基本环节反思项目

否主题创设

１．主题是否真实；２．主题是否符合教学

目标要求；３．主题能否适应学习者特征；

４．主题是否符合“多角度、多层次、易学

易懂逐步升级”原则

学习资源

设计

５．设计的案例是否包含概念的若干变

式；６．设计的案例是否具有层次性；７．

资源是否丰富；８．是否符合寓教于乐的

要求

认知工具

设计

９．使用是否方便；１０．工具是否有利于学

生的反思，是否有利于学生元认知水平

的提高；１１．是否支持协同学习

管理与

帮助

１２．是否有相应的支架性支持，如启发性

问题等；１３．帮助是否及时和有针对性；

１４．教学是否有总结

评价设计

１５．是否与教学目标直接相联系；１６．是

否评价了以下方面的能力：推理能力，

批判性思维，理解多元观点，认知灵活

性／弹性，探究的能力，自我，反思／

自我意识

自我判断

是

［参考文献］

［１］高文．教学模式论［Ｍ］．上海：上海教育出版社，２００２．

［２］张建伟，陈琦．从认知主义到建构主义［Ｊ］．北京师范大学学报（社会科学版），１９９６，（４）：７５￣８２．

［３］Ｓｐｉｒｏ，Ｒ．Ｊ．，Ｆｅｌｔｏｖｉｃｈ，Ｐ．Ｊ．，Ｊａｃｏｂｓｏｎ，Ｍ．Ｊ．ａｎｄＣｏｕｌｓｏｎ，Ｒ．Ｌ．ＣｏｇｎｉｔｉｖｅＦｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ，Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｉｓｍ，ａｎｄＨｙｐｅｒｔｅｘｔ：ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＩｎｓｔｒｕｃ－ｔｉｏｎｆｏｒＡｄｖａｎｃｅｄＫｎｏｗｌｅｄｇｅＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｉｎＩｌｌ－ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄＤｏｍａｉｎｓ［Ｊ］．ＥｄｕｃａｔｉｏｎａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９１，（５）：２４￣３３．［４］陈琦，刘儒德．当代教育心理学［Ｍ］．北京：北京师范大学出版社，１９９７．

［５］钟志贤．走向使用者设计：兴起、

定义、意义与理由［Ｊ］．中国电化教育，２００５，（７）：９￣１５．［６］［７］曹贤钟，等．认知弹性理论与劣构领域课件设计［Ｊ］．中国电化教育，２００６，（１）：７３￣７６．

［８］刘春燕，钟志贤．论学习环境中教师—学习者角色与关系的转型［Ｊ］．电化教育研究，２００５，（１２）：５３￣５８．

［９］Ｈｉｌｌ，Ｊ．＆Ｍ．Ｈａｎｎａｎｆｉｎ．ＴｅａｃｈｉｎｇａｎｄＬｅａｒｎｉｎｇＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ：ｔｈｅＲｅｓｕｒｇｅｎｃｅｏｆｒｅｓｏｕｒｃｅ－ｂａｓｅｄＬｅａｒｎｉｎｇ［Ｊ］．ＥＴＲ＆Ｄ，２００１，４９（３）：４６．

［１０］施良方．课程理论：课程的基础、

原理与方法［Ｍ］．北京：教育科学出版社，１９９６．［１１］钟志贤．实现使用者设计：客观主义与建构主义教学设计反思工具［Ｊ］．中国电化教育，２００５，（１０）：３２￣３６．［１２］曹贤中．认知弹性理论的逻辑结构分析［Ｊ］．继续教育研究，２００５，（６）：１７０￣１７２．

于认知弹性理论的反思工具如表１所示。这一反思工具将教学设计过程分成主题创设、学习资源设计、认知工具设计、管理与帮助、评价设计等环节。应用该反思工具时，使用者可以按照顺序完成每个环节的任务。每个环节包括一系列反思问题，每个问题存在两种选择性的回答：“是”或“否”。如果回答为“是”，说明该要素已经包含在设计中；如果回答为“否”，表明本要素并没有包含于设计之中，需要进一步修正。对每个问题的回答，都有利于教师实现基于认知弹性理论的教学设计的反思。试用表明，该工具较好地起到了引导组织设计、反思设计成效等方面的帮助作用。

五、讨论与展望

认知弹性理论很有针对性，指出了传统教学对结构不良问题解决的严重不足，既接受了建构主义学习理论的主要观点，也有别于极端的建构主义学习理论，又非常重视知识的结构性的特点，重视概念的重要性，即一方面提供了建构理解所需要的基础，另一方面又给学习者留下了自主的建构空间，让学习者针对具体情境采取适当的策略。这种对建构的“折中”取向是我们构建教学设计模式的主导思想。我们认为，这种见识是符合结构不良领域高级学习特征的，主要表现在：从结构不良问题解决对学习者要求来看，学生需具备领域知识；另一方面，结构不良问题的解决是一个复杂的过程，通常并无唯一的标准答案，这就有很大的创造

空间。［１２］

另外，学习分为高级与低级两个阶段也是我们进行教学设计的重要参照。低级学习与高级学习规律很不相同，低级学习主要是还原倾向的，只要求学生掌握一些概念和事实，在测试中只要求把所学知识再现出来；而高级学习则要求学生把握概念的复杂联系，并能“举一反三”，这个阶段的学习涉及到大量的劣构问题。学习规律不同，就不能把初级学习的策略盲目地推及到高级学习中去。我们在进行教学设计实践与理论思考时，参照该理论提出了教学方法（随机通达教学）与教学媒介（认知弹性超文本），我们进行的相关的实践也证明是行之有效的。

当然，认知弹性理论倾向的教学设计有其适应性与针对性，也有其局限性。首先，认知弹性理论所倡导的教学策略在结构不良领域或高级学习阶段是适合的，但要是不考虑对象、学科特点及教学内容，把该理论扩大到一切学习领域，则又是行不通的。认知弹性超文本并不适合于所有教学情境，能用一般的方法掌握概念、原理及良构领域就没有必要使用认知弹性超文本；要求一个小学生建立特定知识的多元表征是十分困难的，也是徒劳的。其次，就概念、知识的多重表征而言，学生面对多种观点或多种解释常常会感觉认知负担加重，常常会感到茫然。总之，我们不能要求本文提出的模式在所有的时间都能适应所有的教学情境，对它的一个比较合理的期望就是将其当作处理自己面临的各种教学任务的一种工作模式。