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环境下项目化学习支架探究 摘要：支架是环境下项目化学习的重要干预手段，是实现学习者认知图式建构与自动化的有效途径项目化学习支架的设计以认知图式和认知负荷理论为基础，以项目化学习的任务特点和学习者特征为依据项目化学习具有任务高交互性和学习者认知图式储备不足的特点，学习者学习过程中面临总体认知负荷超载且相关认知负荷不足的问题项目化教学支架的提供应以降低外部认知负荷、分解内部认知负荷和适当增加相关认知负荷为原则，从项目化学习设计和项目化学习过程支持两个维度设计学习支架，静态支架与动态支架相结合；同时，整合教师、技术两种外部学习支架和同伴这一内部学习支架，技术主要提供规则性较强的支架，教师和同伴则侧重从复杂交流和专家思考方面提供支架，三种来源的支架相互补充、有机统一，形成以教师为主导、同伴为主体、技术为辅助的项目化学习支架体系关键词：项目化学习，支架，认知图式，认知负荷一、问题提出在项目化学习的研究与实践中，学习者对学习过程的控制权成为争论的焦点，极端的观点认为，教师只负责项目化学习活动的设计，而不干预或少干预学习者的学习活动，由学习者完全掌控学习过程项目化学习的目标在于促进学习者认知图式的建构与自动化。

对于通过学习实现认知图式发展的学习者来说，其认知特点和项目化学习任务的特点决定了其在学习过程中将面临较大的认知负荷，没有足够的工作记忆空间进行有效的认知活动，在没有外部干预的情况下难以实现认知的发展项目化学习作为一种统整型课程①，师生之间的交流具有开放性特点[1]，学习者对学习过程具有一定程度的决策权和控制权但是，这并不意味着教师完全放弃对学习过程的掌控在缺少教师监控和干预的情况下，环境下的项目化学习容易出现学习偏离方向、组织乏力、交互质量低、学习进展受阻等问题因此，环境下的项目化学习更需要学习支架本研究在对项目化学习的任务特点与学习者认知特点进行分析的基础上，以降低学习者的外部认知负荷、分解内部认知负荷和适当提升相关认知负荷为原则，从环境下项目化学习设计和学习过程支持两个维度，探索教师、同伴、技术三种来源支架的作用及其相互之间的关系二、研究述评支架最初被定义为“为孩子或新手解决问题、执行任务或达到目标提供的帮助，前提条件是没有这些帮助他们难以完成”[2]Stone将支架视为发生在教师和学习者之间的互动过程[3-4]教师通过结构化和指导策略使学习者解决复杂问题的熟练程度逐渐增加，承担的责任和所有权逐渐增加[5]，从而使学习者能力渐增，与此同时将额外的支架拆除[6]。

支架使任务保持了适当的复杂性和激励性，并使其处于学习者的潜在发展水平内[7]学习者以这种方式参与到那些处于其最近发展区上限的学习活动中Van de Pol等总结了支架的关键特征（偶然性、退去性和责任转移）并构建了支架的概念模型[8]，如图1所示图1 支架概念模型随着教育中技术应用的不断深入，支架在教育研究和学习科学中的意义越来越宽泛[9]，逐渐被等同于支持[2，10-11]支架提供者不仅仅局限于教师或更有能力的他人，还包括技术及其构成的学习环境有的研究将技术作为“认知工具”应用到学习和教学中，作为学习者能力的延伸和模型，如帮助学习者外显知识建构过程[12]，结构化学习任务，引导学习者通过关键环节支持学习者制订计划并实施，按照学科关键内容和策略塑造学习者的表现和任务理解，并且将重要内容问题化[13]也有研究者使用技术工具捕捉学习者的学习状态，供教师及时反馈和开展形成性评价[14]Quintana等认为仅仅为学习者提供支持个体探究活动的“工具箱”是不够的，因为新手学习者没有潜在的过程知识投入到探究过程，不知道用这些工具做什么[15]因此，需要将工具集成到一个环境中，形成支架环境，提供工具和过程支架支持学习者的探究过程。

昆塔纳等所研发的Symphony学习环境整合了多种工具支架，提供完整的过程空间集，用于支持不同层次和类型的学习活动，在教学实施过程中提供信息、管理人工制品、支持非线性工作环境中的技术支架有两种类型：黑箱（black-box）支架和玻璃箱（glass-box）支架黑箱支架旨在促进学习者的绩效多于学习，在使用环境中不退去，是一种静态支架黑箱支架代替学习者执行对于实现学习目标并不重要的任务，只用于简化学习过程但没有增加学习者对它的理解如用于交流的菜单系统、指引学习者完成任务的指导玻璃箱支架用于促进学习绩效，会在使用环境中退去，是一种动态支架如对同伴交流过程的指导，解释要完成任务的内容；过程中的评论、原理解释或辩论支持；用于引出表达的元认知提示等对于学习者来说，理解玻璃箱支架提供的内容很重要，因为玻璃箱支架旨在使学习者使用支架提供的功能[16]项目化学习支架的研究文献相对较少，主要聚焦在降低问题的劣构性和任务的复杂性，缩小问题空间，使其可获得、可管理支架的作用主要包括维持方向、降低自由度、结构化认知等②通过支架使问题或任务处于学习者的最近发展区内，使得学习者的学习更加简单[17]三、项目化学习支架设计的依据与原则（一）项目化学习支架的设计依据Wood等认为，有效的教学指导者至少拥有两个理论模型：一个是任务或问题及其如何完成的理论，另一个是学习者的表现特征理论[2]。

两者相互依赖，否则，教师不能生成适合学习者特点的反馈学习支架作为一种教学支持或干预，生成于学习任务或问题与学习者的相互作用因此，项目化学习的支架设计应基于学习任务和学习者特点1.项目化学习的任务特点项目化学习的任务具有高交互性[18]，所谓高交互性是指各要素之间具有较复杂的关系，且必须在工作记忆中同时处理才有意义研究表明，用于认知活动的工作记忆空间一次能保持的信息要素数量是7个[19]，能够同时处理的要素数量是2个或3个，且工作记忆中任何要素之间的交互都需要空间当需要同时处理的要素数量过多或要素之间的交互性程度较高时，就会造成认知负荷[20]项目化学习是一个复杂的解决问题的过程，以问题为驱动，学习者通过交互、反思和建模等认知活动，实现问题的解决与制品的制作，从而达到内部认知图式的建构与自动化[21]该过程既包括学习者个体认知的发展，也包括学习者相互之间认知活动的交互与认知建模的外化各种认知活动具有相对的独立性和连续性，相互之间又具有复杂的交互性和统一性，贯穿于问题解决过程的各个环节项目化学习过程的各个要素呈现动态性、不确定性、复杂性的特点，即要素之间交互性程度较高，需要根据任务进展和学习者的认知状态进行动态调整。

2.项目化学习的学习者特点任务的高交互性是一个相对的概念，对于拥有不同认知图式的学习者来说，具有同样程度交互性的任务所体现的难度和复杂程度是不同的当学习者拥有较丰富的认知图式时，可以通过认知图式整合不同层次的要素被认知图式整合的要素在认知加工时作为一个要素存在，从而增加了工作记忆空间中要素的存储量和处理量[20]虽然工作记忆对要素的数量有限制，但是其对要素的大小、复杂性没有限制新手与专家的区别即在于所拥有的认知图式不同专家拥有较为丰富的认知图式，在解决问题的过程中，其所处理的要素是经过组织的、包含大量相互关联的子要素的认知图式因此，专家有更多的工作记忆空间使用认知图式解决更复杂的问题[20]项目化学习的参与者基本上都是所涉问题领域的新手，尚未形成所学习领域比较完善的问题解决认知图式，长时记忆中所存储的图式的数量较少、精密度较低，影响其能够同时处理的要素数量和复杂程度也就是说，同样数量的要素，对于专家来说，可以通过认知图式将其组织成一个要素，或者成为不占用认知空间的要素；对于新手来说，由于没有相应的认知图式组织多个要素，因此需要付出大量的认知努力在解决问题的过程中，当需要组织的要素数量呈线性增长时，可能的组合数量则呈指数增长，学习者工作记忆的容量不可避免地被限制，这将直接影响问题解决的过程和质量，从而降低学习成效。

二）项目化学习支架的设计原则项目化学习支架的设计以学习者所感知的认知复杂度为基础，以促进学习者认知图式建构与自动化为目标基于项目化学习的任务特点和学习者认知特点，在设计项目化学习支架时，应以降低学习者的外部认知负荷、分解内部认知负荷和适当增加学习者相关认知负荷为原则1.降低外部认知负荷外部认知负荷取决于学习材料的呈现方式和学习者的活动，与学习者的认知图式建构和自动化过程无关[20]，教学应最大限度地降低或消除外部认知负荷，以便学习者有足够的认知资源进行图式建构在项目化学习中，学习者的外部认知负荷来自不合适的教学设计，如学习过程各环节以及各种认知活动的组织、协调与管理，以及不适当的问题解决策略对于专家来说，有足够的策略知识来思考问题解决过程中各个环节之间的关系并且在各种认知活动之间自由穿梭，但是新手学习者则需要借助工具梳理各学习环节及要素之间的关系，将其以可视化的形式呈现学习支架应提供明确的学习空间和框架，以及学习者在问题解决过程中所需要的管理工具和支持工具，如结构化问题解决过程的各个环节，设置认知活动空间等在生成与选择策略方面，学习支架应具有引导、激励等功能，使学习者能够调动认知资源实现认知图式的建构，而非仅仅达到解决问题的目标，因为问题解决只是学习的手段。

2.分解内部认知负荷在项目化学习过程中，学习者的内部认知负荷取决于要素的交互性高低和学习者的认知图式拥有情况，其大小是相对的交互性程度相同的任务，对于拥有不同认知图式的学习者来说，其所感知的认知负荷是不同的当学习者拥有较精密的认知图式时，学习材料中具有高交互性的要素能够被整合进认知图式中，作为一个独立的要素进入工作记忆空间学习者长时记忆中的认知图式越精密，其能够整合的要素粒度越大、个数越多，认知负荷越小[20]项目化学习的参与者通常是新手，因此，通过将高交互性的要素进行分解，降低其复杂程度，使其成为多个不同层级的认知图式要素，既有助于学习者基于已有的认知图式整合低层级的认知图式要素，减少要素数量，降低要素的交互性，同时，也能够促使学习者循序渐进地建构与完善高层级的认知图式3.增加相关认知负荷相关认知负荷反映了学习者积极建构认知图式的认知努力，是认知图式建构与自动化所必须的认知活动[20]在项目化学习中，应适当增加相关认知负荷学习支架应通过问题驱动与引导激发认知活动，保证学习活动在时间、学习者经验和反思三方面的连续性③，实现个体建构与群体建构循序渐进地发展提供支架应适时、适量所谓适时，是指应在学习者努力思考所遇到的问题并设法解决学习障碍而没有成功时提供支架，即“不愤不启，不悱不发”④。

所谓适量，是指支架既能够帮助学习者顺利度过最近发展区，又最大限度地保证学习者的认知参与度Lepper等指出，指导教师应将他们的支持调节到难度合适的水平，在引导学习者积极参与和提供足够的支持以防止其受挫之间寻找平衡[22]《学记》中提到“善待问者如撞钟，叩之以小者则小鸣，叩之以大者则大鸣，待其从容，然后尽其声即是说，在教学过程中，在回答学习者的提问时应根据其所问问题的难易给予适度的回答，过之或不及都不是最好的教学理想情况下，支架与学习犹如一条拉链的两边，相互耦合，使得学习始终在最近发展区内稳步进行四、环境下项目化学习支架体系学习环境为项目化学习提供了丰富的工具然而，只有这些工具并不会必然促进有效学习的发生教学应从学习者认知发展的角度进行设计，提供学习过程支持，激发并维持认知活动本部分将从项目化学习设计和项目化学习过程支持两个维度阐释项目化学习支架的设计，对教师、同伴和技术三种来源的支架及其相互关系进行分析，构建项目化学习支架模型，如图2所示图2 项目化学习支架模型 -全文完-。