張鐳翕等

摘 要：近年來，學(xué)術(shù)中拓展了關(guān)于復(fù)雜理論的概念，提出了一個與通常的信息加工認(rèn)知模型截然不同的學(xué)習(xí)模型——交互認(rèn)知復(fù)雜性學(xué)習(xí)模型，它將學(xué)習(xí)看做是具有高度靈活性和適應(yīng)性的模型。該模型強(qiáng)調(diào)各成分的積極認(rèn)知加工與環(huán)境的互相影響，取代了其整體關(guān)系對學(xué)習(xí)要素進(jìn)行研究的簡化方法。本文簡述交互認(rèn)知復(fù)雜性學(xué)習(xí)模型的概念和特點(diǎn)，并嘗試使用該模型為基礎(chǔ)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計。

關(guān)鍵詞：交互認(rèn)知復(fù)雜性學(xué)習(xí)模型；教學(xué)軟件設(shè)計；模式

中圖分類號：G436 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-8454（2014）20-0021-04

20世紀(jì)末，通過將各種非線性成分的建構(gòu)介紹到傳統(tǒng)的線性教學(xué)設(shè)計方法中，科學(xué)領(lǐng)域的復(fù)雜理論逐漸融入到教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)模型，對ID理論來說，適于考慮這種把非線性作為具有動態(tài)本質(zhì)的學(xué)習(xí)和思維的固有特征的學(xué)習(xí)理論。所以提出一個源自于復(fù)雜性理論觀的模型，這個范式是基于交互認(rèn)知復(fù)雜性學(xué)習(xí)的假設(shè)。交互認(rèn)知復(fù)雜性學(xué)習(xí)模型提供了一個對學(xué)習(xí)的教育學(xué)解釋，模型的目的是將其作為教學(xué)設(shè)計理論的心理基礎(chǔ)。

一、交互認(rèn)知復(fù)雜性學(xué)習(xí)模型

從系統(tǒng)科學(xué)的角度看，教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計（ISD）的四代發(fā)展可表述為“線性循環(huán)—流程圖—階段內(nèi)循環(huán)、階段外線性—動態(tài)交互網(wǎng)絡(luò)”的演變過程。前三個階段，基本上是設(shè)計、開發(fā)線性教學(xué)程序或是對線性教學(xué)程序的完善和補(bǔ)充，我們把它歸結(jié)為線性教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計。最后一個階段，美國明尼蘇達(dá)大學(xué)坦尼森教授在認(rèn)識到了還原論、線性思維重視部分，忽視認(rèn)知系統(tǒng)各要素之間互動關(guān)系給教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計所帶來的局限性的基礎(chǔ)上，將混沌理論引入教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的研究中，提出了線性與非線性相結(jié)合的認(rèn)知要素等重要觀點(diǎn)，最終形成了交互認(rèn)知復(fù)雜性學(xué)習(xí)模型。

交互認(rèn)知復(fù)雜性學(xué)習(xí)模型的特點(diǎn)是：第一，該模型必須能夠描述認(rèn)知的線性和非線性的元素；第二，該模型必須解決高級的內(nèi)部心理過程（如解決問題、決策制定、問題確定和創(chuàng)造性）中的內(nèi)容知識和認(rèn)知策略的互動問題；第三，該模型必須包括作為認(rèn)知系統(tǒng)整體的成分之一的情感元素。[1]

交互認(rèn)知復(fù)雜性學(xué)習(xí)模型的主要成分為：第一是作為理論基礎(chǔ)的復(fù)雜理論。該理論融合了北美認(rèn)知理論與歐洲認(rèn)知復(fù)雜性理論。第二是學(xué)習(xí)目標(biāo)，主要參照加涅的學(xué)習(xí)結(jié)果分類對將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行目標(biāo)分類。第三是教學(xué)規(guī)則，也就是針對于各個學(xué)習(xí)目標(biāo)形成的教學(xué)策略。

該模型的基本子系統(tǒng)包括以下內(nèi)容：感覺接受器（感覺記憶）成分、執(zhí)行控制成分、情感成分、知識庫成分以及內(nèi)部認(rèn)知處理能力，[1] 如圖1所示。該模型指出認(rèn)知系統(tǒng)的兩個主要信息來源：外部和內(nèi)部。外部信息通過標(biāo)準(zhǔn)的感覺機(jī)制進(jìn)入認(rèn)知系統(tǒng)，而內(nèi)部信息則是不同系統(tǒng)成分與認(rèn)知能力之間積極互動的結(jié)果。外部行為是通過感覺記憶成分的輸出而得到展示的。

需要注意的是，該模型并不是一個傳統(tǒng)的信息加工模型，而是一個高度動態(tài)的、交互的系統(tǒng)，不同成分之間是持續(xù)整合的。在多種非線性狀況的情境中，認(rèn)知是一個動態(tài)的現(xiàn)象，隨著情境變化而變化，以難以預(yù)知的方式進(jìn)行著自我調(diào)節(jié)、重構(gòu)和建構(gòu)，并非一個確定性的線性的信息加工過程。認(rèn)知系統(tǒng)中的子系統(tǒng)以無數(shù)種方式變動和適應(yīng)。

坦尼森等人引入科學(xué)領(lǐng)域的復(fù)雜理念，提出一個非線性教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計模型，不把學(xué)習(xí)看做是從感覺記憶到短時記憶到長時記憶的線性加工過程，而是一個具有高度靈活性和適應(yīng)性的模型。交互認(rèn)識復(fù)雜性學(xué)習(xí)模型強(qiáng)調(diào)各種成分的積極認(rèn)知加工和與環(huán)境的相互影響，取代那種脫離其整體關(guān)系對學(xué)習(xí)要素進(jìn)行研究的簡化方法。學(xué)習(xí)和認(rèn)知中情感成分的重要性伴隨著知識貯存和提取的一般要素而得以實現(xiàn)。模型另一個獨(dú)特的地方在于內(nèi)部認(rèn)知過程對于利用已有知識和建構(gòu)知識都發(fā)揮了作用。

關(guān)于交互認(rèn)知復(fù)雜性學(xué)習(xí)模型的應(yīng)用方面，還是教學(xué)設(shè)計中的問題解決、決策制定、問題確定和創(chuàng)造性。提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果，優(yōu)化教學(xué)策略，從而達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。

二、交互認(rèn)知復(fù)雜性學(xué)習(xí)模型的應(yīng)用

首先是目標(biāo)具體化，這是每個教學(xué)設(shè)計者所需要明確的內(nèi)容。教學(xué)目標(biāo)的具體化是對教學(xué)和學(xué)習(xí)的目的加以明確的過程。將目標(biāo)具體化還需要詳細(xì)分析所要求學(xué)習(xí)的目標(biāo)的類型，我們參考了加涅的學(xué)習(xí)結(jié)果分類，即：言語信息、智慧技能、認(rèn)知策略、運(yùn)動技能、態(tài)度。[3]根據(jù)分類來進(jìn)行目標(biāo)的細(xì)化分類，并根據(jù)分類的特征進(jìn)行模塊化的學(xué)習(xí)方法設(shè)計。例如，教學(xué)的目標(biāo)是學(xué)習(xí)新的概念知識，我們可以根據(jù)學(xué)習(xí)者的特征采取直接敘述或是例子描述等方法。

其次是對于學(xué)習(xí)環(huán)境的考慮，教學(xué)有多種形式，不僅包括傳統(tǒng)大班式集體教學(xué)，也有一對一式，不僅包括學(xué)生在學(xué)校的學(xué)習(xí)，也包括了企業(yè)員工的培訓(xùn)等等。環(huán)境復(fù)雜多樣，沒有一個固定單一的教學(xué)設(shè)計能夠適應(yīng)如此復(fù)雜的環(huán)境。根據(jù)不同的學(xué)習(xí)需要，教學(xué)設(shè)計者必須采用不同的教學(xué)方法，制定出合適的教學(xué)格式。

最后在教學(xué)過程中涉及到學(xué)習(xí)者的認(rèn)知過程?；诮换フJ(rèn)知復(fù)雜性學(xué)習(xí)模型的教學(xué)中，我們不能忽視交互性，整個模型中交互性是一個教與學(xué)的信息不斷反饋交流的過程，其中不僅僅是教師與學(xué)習(xí)者之間的交互，也包括學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)環(huán)境間的交互，學(xué)習(xí)者之間的交互，學(xué)習(xí)者自身的內(nèi)部交互。

三、基于交互認(rèn)知復(fù)雜性學(xué)習(xí)模型的教學(xué)模式設(shè)計

教學(xué)的過程不可能是一個線性的過程，教學(xué)設(shè)計也不是一個單一的一成不變的過程，在適合的心理學(xué)基礎(chǔ)與豐富的教學(xué)經(jīng)驗的糅合下，具有豐富經(jīng)驗的教師能夠設(shè)計出對于他本身的教學(xué)情況最適合的教學(xué)。在此我們嘗試將認(rèn)知復(fù)雜性作為心理學(xué)基礎(chǔ)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計的探討，將教學(xué)方法融合進(jìn)入教學(xué)軟件中，實現(xiàn)教學(xué)軟件能夠靈活提供學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)方法。我們將教學(xué)方法一一分開，分為幾個不同的模塊，通過對模塊的組合來實現(xiàn)不同的學(xué)習(xí)方法。

由以上分析的交互認(rèn)知復(fù)雜性學(xué)習(xí)模型的特點(diǎn)與應(yīng)用方式來看，該模型適合于模塊化的軟件開發(fā)方式。通過將學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行分類，我們可以將教學(xué)模塊進(jìn)行以下分類，言語信息對應(yīng)的教學(xué)方式為講解式教學(xué)模塊，智慧技能對應(yīng)的是練習(xí)式教學(xué)模塊，認(rèn)知策略對應(yīng)于復(fù)雜動態(tài)教學(xué)模塊。其中復(fù)雜動態(tài)教學(xué)模塊主要以復(fù)雜情境下解決實際問題的教學(xué)方式為主。學(xué)習(xí)態(tài)度對應(yīng)的則是問題導(dǎo)向式的教學(xué)，通過靈活的問題引導(dǎo)學(xué)習(xí)興趣。以上四個模塊組成為教學(xué)模塊，在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計時不需要學(xué)習(xí)所有的模塊，只需對教學(xué)模塊進(jìn)行組合形成教學(xué)規(guī)則即可，設(shè)計者可以是學(xué)習(xí)者或者是教師，對于教學(xué)模塊的選擇則是根據(jù)學(xué)習(xí)者自身的情況來選擇。每個教學(xué)模塊都應(yīng)與交流模塊相連接，以便學(xué)習(xí)者能在學(xué)習(xí)過程中及時互動。

該教學(xué)軟件應(yīng)適用于不同的科目，對于不同的教學(xué)內(nèi)容只需按照模塊的需求將教學(xué)資源放入其中，學(xué)習(xí)者可以靈活地選擇教學(xué)模塊從而制定出自己的學(xué)習(xí)方法。講解式教學(xué)模塊內(nèi)容主要以教學(xué)視頻、文字為主，以陳述性知識的講解為主。練習(xí)式教學(xué)模塊以練習(xí)、模擬操作等內(nèi)容為主，學(xué)習(xí)者需要在具有一定知識背景下完成實例練習(xí)。問題導(dǎo)向式教學(xué)模塊根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計問題，具有引導(dǎo)學(xué)習(xí)的作用，以具有情境的簡單例子問題為主，問題應(yīng)有啟發(fā)性。復(fù)雜動態(tài)教學(xué)模塊屬于對教學(xué)資源要求最高的模塊，它主要包含模擬復(fù)雜情境下的問題、案例等，同時也包含角色扮演和綜合性較強(qiáng)的實際問題，問題解決應(yīng)使學(xué)習(xí)者得到較大的能力提高。復(fù)雜動態(tài)教學(xué)模塊則是加強(qiáng)學(xué)習(xí)者對新學(xué)知識的理解和應(yīng)用能力。四個模塊進(jìn)行動態(tài)鏈接，使用者可以根據(jù)教學(xué)目標(biāo)來確定教學(xué)格式。不同的教學(xué)方法形成不同的教學(xué)格式，例如，第一是傳統(tǒng)的講解，練習(xí)方式屬于結(jié)構(gòu)化的線性的教學(xué)方式；第二是基于建構(gòu)主義的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)法，通過工具來建構(gòu)內(nèi)容；第三是與前兩者都不同的方式，學(xué)習(xí)者直接通過模擬環(huán)境中的資源來自主尋找所需內(nèi)容自主學(xué)習(xí)的方法。下面我們就對教學(xué)軟件進(jìn)行模擬應(yīng)用，闡述上述三種教學(xué)方法的實際應(yīng)用進(jìn)程。

四、模擬應(yīng)用

下面是運(yùn)用結(jié)構(gòu)法、認(rèn)知建構(gòu)法和發(fā)現(xiàn)法的三種不同教學(xué)方法例子。在針對于程序設(shè)計的教學(xué)設(shè)計中，我們選擇的教學(xué)目標(biāo)是程序設(shè)計中的語句循環(huán)的學(xué)習(xí)。具體需要掌握的語句有 for、do…while、while…do。

1.結(jié)構(gòu)法是傳統(tǒng)的線性的教學(xué)：內(nèi)容結(jié)構(gòu)化

結(jié)構(gòu)法較多運(yùn)用于概念的習(xí)得。由于學(xué)習(xí)該門課程的對象是大學(xué)生，具有一定的理解能力和自我學(xué)習(xí)能力，因此在方法上選擇了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)法，這樣直接將各個語句的含義和規(guī)則直接呈現(xiàn)給學(xué)生。

目標(biāo)：學(xué)習(xí)并掌握各個循環(huán)語句。

目的：學(xué)生能夠理解各個語句的含義。（文字信息）

學(xué)生能夠理解各個語句的語法規(guī)則，并能夠閱讀簡單的循環(huán)程序。（智慧技能）

學(xué)生能夠在簡單的問題環(huán)境下靈活運(yùn)用各個語句寫出自己的程序。（情境性技能）

教學(xué)格式：

如圖2，每個教學(xué)模塊都具有雙向性，即每個模塊間具有交互性。使用該教學(xué)格式的學(xué)習(xí)者的特征我們進(jìn)行如下假設(shè)：第一，學(xué)習(xí)者沒有學(xué)習(xí)過循環(huán)語句，對程序設(shè)計進(jìn)行入門學(xué)習(xí)。第二，學(xué)習(xí)者對于循環(huán)語句已有初步了解，但是理解有誤。我們在學(xué)習(xí)目的中詳細(xì)列出了每個認(rèn)知子系統(tǒng)需要學(xué)習(xí)的具體目標(biāo)?；诿總€認(rèn)知子系統(tǒng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)我們得出了相應(yīng)的教學(xué)格式、順序（見圖2），講解式教學(xué)主要針對陳述性知識，練習(xí)式教學(xué)主要針對程序性教學(xué)，問題導(dǎo)向教學(xué)主要針對情境技能。前三個模塊的執(zhí)行根據(jù)學(xué)習(xí)者的具體情況略有不同，對于完全的新手我們需要從講解式教學(xué)或以問題引導(dǎo)入手，而對于已有概念雛形的學(xué)習(xí)者，從練習(xí)式教學(xué)入手再逐步加強(qiáng)對概念理解的方式更為適當(dāng)。因此針對于不同的學(xué)習(xí)者要進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。

最后在學(xué)習(xí)者已經(jīng)能夠完成前面三個模塊的學(xué)習(xí)之后進(jìn)行復(fù)雜動態(tài)教學(xué)，即在一個復(fù)雜環(huán)境下嘗試能夠運(yùn)用所學(xué)的知識。在這個例子中就是學(xué)習(xí)者在一個特定情境下進(jìn)行靈活運(yùn)用循環(huán)語句。這樣通過完成具體的教學(xué)步驟直到達(dá)成學(xué)習(xí)的目標(biāo)。

2.認(rèn)知建構(gòu)法

這里的認(rèn)知構(gòu)建法是學(xué)習(xí)者進(jìn)行的高水平的認(rèn)知活動，通過學(xué)習(xí)者自身依靠已有的知識經(jīng)驗對將學(xué)的知識進(jìn)行自我構(gòu)建的方法。在我們給出的循環(huán)語句的學(xué)習(xí)例子中學(xué)習(xí)，可以嘗試讓學(xué)習(xí)者用自己的語言進(jìn)行循環(huán)語句的描述，通過用自己的方式解決具體實例問題構(gòu)建一個循環(huán)語句。教師通過分析學(xué)習(xí)者構(gòu)建的內(nèi)容來簡化提煉，引導(dǎo)其理解將學(xué)的語句的具體含義和用法。認(rèn)知構(gòu)建法使得學(xué)習(xí)者一開始就能隨著問題積極進(jìn)入學(xué)習(xí)，自主實驗自己的想法，這種方法對于理解與實際問題聯(lián)系性較強(qiáng)的問題相當(dāng)適合，但需要教師的及時指導(dǎo)，問題需要當(dāng)場解決，否則學(xué)習(xí)者容易自己走進(jìn)誤區(qū)。

目標(biāo)：學(xué)習(xí)并掌握各個循環(huán)語句。

目的：提高自我構(gòu)建循環(huán)語句描述相應(yīng)問題的能力。目的分類同上。

教學(xué)格式：給出具體問題，學(xué)習(xí)者自主使用自己的自然語言描述解決該問題。教師引導(dǎo)得出所學(xué)內(nèi)容。

圖3給出的是程序語言學(xué)習(xí)的認(rèn)知構(gòu)建法，允許學(xué)習(xí)者通過自然語言進(jìn)行問題描述，學(xué)習(xí)者在對問題描述的過程中理解語句的含義和運(yùn)用場合，再從自然語言向程序語言提煉的過程中，自我代入程序語言設(shè)計者的心理環(huán)境能夠直觀地理解程序語言的形成，快速掌握程序語言的概念基礎(chǔ)。這種方法需要學(xué)習(xí)者有一定的邏輯思維能力和相應(yīng)的知識構(gòu)建能力，有時間仔細(xì)思考和探索。由于整個過程中學(xué)習(xí)者自我構(gòu)建不一定能夠形成正確的思路，因此需要教師的引導(dǎo)，在此過程中對于教師的能力要求較高，需要能夠在學(xué)習(xí)者的構(gòu)建過程中通過分析學(xué)習(xí)者的表現(xiàn)給出相應(yīng)指導(dǎo)?？傮w來說，通過認(rèn)知構(gòu)建法進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者能具體地深刻地理解所學(xué)內(nèi)容，并且能夠很好地掌握所學(xué)知識。這種方法對于學(xué)習(xí)者的能力和教師能力要求較高，因此更適合于專業(yè)研究性的學(xué)習(xí)。

3.發(fā)現(xiàn)法

發(fā)現(xiàn)法要求學(xué)習(xí)者具有一定的特定內(nèi)容的知識背景，通過延展已有的知識發(fā)現(xiàn)新內(nèi)容，進(jìn)而達(dá)成對新內(nèi)容的學(xué)習(xí)。這種學(xué)習(xí)方式適于自主學(xué)習(xí)，擁有較強(qiáng)自主學(xué)習(xí)能力的學(xué)習(xí)者在面對問題時，自主嘗試解決。在解決問題之后再通過反饋以確認(rèn)他們是否正確的理解了新知識。

目標(biāo)：學(xué)習(xí)并掌握各個循環(huán)語句。

目的：探索性自主學(xué)習(xí)循環(huán)語句的用法。目的分類同上。

教學(xué)格式：面向問題的教學(xué)，在問題導(dǎo)向的基礎(chǔ)上輔助以復(fù)雜動態(tài)教學(xué)。

圖4給出的是發(fā)現(xiàn)法學(xué)習(xí)的簡單結(jié)構(gòu)描述，其中問題導(dǎo)向與學(xué)習(xí)者知識建構(gòu)之間的交互應(yīng)當(dāng)是多次的、深度的，交互所要達(dá)到的目的應(yīng)當(dāng)是學(xué)習(xí)者自主得出相應(yīng)問題的解決方案。針對上面給出的目標(biāo)，在發(fā)現(xiàn)法的應(yīng)用上要求學(xué)習(xí)者已經(jīng)具備一定的程序知識，如了解類C代碼或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等，有能力進(jìn)行發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)。通過不斷的嘗試解決給出的問題，學(xué)習(xí)者進(jìn)行知識建構(gòu)，在知識庫中建構(gòu)出他們應(yīng)該具有的陳述性知識與程序性知識。

之后通過反饋確認(rèn)是否為正確解決方案，解決方案是否能夠簡化等等。期間復(fù)雜動態(tài)教學(xué)用于進(jìn)行輔助問題導(dǎo)向教學(xué)，提出的問題由淺入深，根據(jù)學(xué)習(xí)者的能力提出適合與發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的問題。最后，教學(xué)需要達(dá)到的是學(xué)習(xí)者在不斷的解決問題的過程中建構(gòu)了新的知識內(nèi)容，并在反饋過程中確定學(xué)習(xí)者掌握了該項知識。

五、結(jié)束語

在運(yùn)用交互性認(rèn)知復(fù)雜性學(xué)習(xí)模型時，首要考慮的是如何選擇一個能與學(xué)習(xí)理論和學(xué)習(xí)目標(biāo)相呼應(yīng)的教學(xué)方法，使教學(xué)方法符合學(xué)習(xí)者心理特征并且具有針對性，提高學(xué)習(xí)效率。在該模型中應(yīng)用到的復(fù)雜理論則要求我們在應(yīng)用該模型時能夠從多方面考慮教學(xué)方式和學(xué)習(xí)過程，而不僅僅是一個由短時記憶到長時記憶的線性過程。交互認(rèn)知復(fù)雜性學(xué)習(xí)模型對于教學(xué)模式并沒有特定的模式格式，而是重在強(qiáng)調(diào)其學(xué)習(xí)者自身內(nèi)部的交互性與外部環(huán)境的交互性。在教學(xué)設(shè)計的過程中，選擇、設(shè)計適合的教學(xué)模式要根據(jù)具體的情況多方面考慮。在交互認(rèn)知復(fù)雜性學(xué)習(xí)模型中，對于復(fù)雜的學(xué)習(xí)情境我們用境脈與復(fù)雜動態(tài)策略，通過境脈概念化將問題具體化，之后提出解決方法。通過靈活運(yùn)用教學(xué)軟件選擇教學(xué)策略，教學(xué)設(shè)計者則可以聯(lián)系他們的教學(xué)實踐與心理學(xué)相融合，提出具有個人特色的教學(xué)模式。

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（編輯：魯利瑞）