范佳榮 鐘紹春

[摘? ?要] 技術(shù)的發(fā)展加速教育進(jìn)入智慧學(xué)習(xí)時(shí)代，新時(shí)代對(duì)人的培養(yǎng)提出了新的要求，對(duì)于如何以知識(shí)為基礎(chǔ)或載體發(fā)展、轉(zhuǎn)化、升華成學(xué)科思維成為學(xué)界關(guān)注的焦點(diǎn)。文章通過(guò)文獻(xiàn)分析，提出了以問(wèn)題為線索的學(xué)科知識(shí)圖譜，并從心理學(xué)和哲學(xué)視角找尋理論依據(jù)，完成對(duì)思維內(nèi)涵及其形成過(guò)程的把握;從知識(shí)抽取技術(shù)、語(yǔ)義鏈接技術(shù)和可視化技術(shù)三方面論證學(xué)科知識(shí)圖譜構(gòu)建的技術(shù)可行性。基于此設(shè)計(jì)了以問(wèn)題體系為核心，向下回溯知識(shí)體系，向上抽象能力體系的學(xué)科知識(shí)圖譜結(jié)構(gòu)模型，提出了基于學(xué)科知識(shí)圖譜的思維發(fā)展機(jī)制，在揭示知識(shí)建構(gòu)與思維發(fā)展關(guān)系的基礎(chǔ)上，從問(wèn)題解決觸及思維本質(zhì)，以期為人的培養(yǎng)從知識(shí)習(xí)得走向思維發(fā)展的教育實(shí)踐提供指導(dǎo)。

[關(guān)鍵詞] 智慧學(xué)習(xí); 學(xué)科知識(shí)圖譜; 問(wèn)題解決; 能力體系; 思維發(fā)展

[中圖分類號(hào)] G434? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A

[作者簡(jiǎn)介] 范佳榮（1996—），女，河北承德人。博士研究生，主要從事數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境研究。E-mail：986934977@qq.com。

一、引? ?言

“培養(yǎng)什么人，怎樣培養(yǎng)人”，是教育的根本問(wèn)題和永恒主題。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類進(jìn)入智能時(shí)代，個(gè)體需要適應(yīng)加速變化的社會(huì)生活，基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能已經(jīng)無(wú)法應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的、不確定性的陌生問(wèn)題和場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)所需的能力日益復(fù)雜。展望未來(lái)，教育發(fā)展新趨勢(shì)對(duì)全面深化課改和育人工作提出了更高的要求。教育事業(yè)不僅要向?qū)W生傳授知識(shí)和技能，還要將學(xué)生培養(yǎng)成為善發(fā)現(xiàn)、會(huì)思考、能創(chuàng)新、能系統(tǒng)解決問(wèn)題的智慧人。這種時(shí)代要求決定了基礎(chǔ)教育要能夠通過(guò)合理的方式，培養(yǎng)學(xué)生靈活的、能夠適用于環(huán)境動(dòng)態(tài)變化的能力[1]，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)掌握學(xué)科知識(shí)、利用知識(shí)解決問(wèn)題等的學(xué)科思維能力，并盡可能讓學(xué)生樹立正確的情感態(tài)度和價(jià)值觀[2]。

對(duì)于如何在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域中以知識(shí)為基礎(chǔ)或載體發(fā)展、轉(zhuǎn)化、升華成學(xué)科思維，學(xué)界展開了大量討論，但基本僅止于宏觀上的籠統(tǒng)解讀，較為模糊，無(wú)法為實(shí)踐提供有效指導(dǎo)[3]。知識(shí)圖譜以揭示知識(shí)及其復(fù)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系為特點(diǎn)，已有研究將其應(yīng)用于教育領(lǐng)域，為學(xué)科知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的可視化提供了有效的技術(shù)手段[4]，明晰“學(xué)什么”，基于學(xué)科知識(shí)圖譜能夠診斷“學(xué)得怎么樣”，但這種忽略了能力培養(yǎng)和思維發(fā)展的知識(shí)掌握學(xué)習(xí)與教育目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)。問(wèn)題解決的過(guò)程是促進(jìn)知識(shí)向思維發(fā)展的重要途徑，智能技術(shù)的發(fā)展若能基于知識(shí)體系，為這一途徑提供有效支撐工具，指向思維培養(yǎng)的學(xué)習(xí)實(shí)踐過(guò)程便清晰化了。針對(duì)這一問(wèn)題，為在人的培養(yǎng)上有明確的導(dǎo)向和依據(jù)，本研究以通過(guò)知識(shí)學(xué)習(xí)能夠形成何種能力體系和如何形成能力體系為出發(fā)點(diǎn)，在相關(guān)理論依據(jù)和支撐技術(shù)方面，論證以問(wèn)題體系為核心的學(xué)科知識(shí)圖譜促進(jìn)思維發(fā)展及構(gòu)建的可行性，提出了以學(xué)科問(wèn)題的分類梳理為核心層，向下回溯知識(shí)體系，向上抽象能力體系的學(xué)科知識(shí)圖譜結(jié)構(gòu)模型，試圖為學(xué)生的培養(yǎng)從知識(shí)走向能力，走向思維發(fā)展的教育實(shí)踐提供指導(dǎo)。

二、學(xué)科知識(shí)圖譜的內(nèi)涵解析

（一）代表性研究分析

知識(shí)圖譜以揭示知識(shí)間的邏輯關(guān)系為表征，廣泛滲透到教育技術(shù)領(lǐng)域，衍生了教育知識(shí)圖譜和學(xué)科知識(shí)圖譜等概念，國(guó)內(nèi)學(xué)界對(duì)學(xué)科知識(shí)圖譜的概念界定曾與概念圖、知識(shí)地圖、知識(shí)圖譜等概念之間存在一定的混用現(xiàn)象，對(duì)其真正意義的認(rèn)識(shí)尚沒(méi)有統(tǒng)一定論[5]。通過(guò)大量的文獻(xiàn)閱讀與分析，關(guān)于學(xué)科知識(shí)圖譜的內(nèi)涵，學(xué)者們能夠在“以教學(xué)過(guò)程中涉及的元素為實(shí)體節(jié)點(diǎn)、以教學(xué)元素間的邏輯關(guān)系為邊，形成的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)”上達(dá)成共識(shí)，不同內(nèi)涵在表征實(shí)體節(jié)點(diǎn)或?qū)嶓w屬性的觀點(diǎn)上略有不同，主要可以分為三類，見(jiàn)表1。

1. 知識(shí)實(shí)體觀

把學(xué)科知識(shí)圖譜視為知識(shí)點(diǎn)關(guān)聯(lián)關(guān)系及知識(shí)結(jié)構(gòu)的可視化表征，楊開城定義其為根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的語(yǔ)義聯(lián)系在知識(shí)點(diǎn)結(jié)點(diǎn)之間建立特定名稱的?。◣Ъ^的邊）而形成的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖，用以開發(fā)課程和考察課程內(nèi)在一致性的水平[6]。與此相類似，有學(xué)者也強(qiáng)調(diào)它是學(xué)科中的知識(shí)點(diǎn)（概念、公式、定理、原理等）和其邏輯關(guān)系形成的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)[7]。不難看出，其本質(zhì)就是圍繞學(xué)科主題具體的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)展示所有知識(shí)的整體結(jié)構(gòu)，包括知識(shí)點(diǎn)的先后順序、包含與被包含等關(guān)系，這種知識(shí)間存在的各種內(nèi)在邏輯聯(lián)系，是確定以何種方式建構(gòu)知識(shí)意義的重要參照，是幫助學(xué)生學(xué)會(huì)知識(shí)的前提，是清晰課程目標(biāo)能力和價(jià)值觀體系的基礎(chǔ)。

2. 資源實(shí)體觀

該類內(nèi)涵將學(xué)科知識(shí)圖譜看作是知識(shí)的內(nèi)容以及所需資源的綜合體。例如，李艷燕指出，學(xué)科知識(shí)圖譜是由知識(shí)點(diǎn)與知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的教學(xué)資源之間的關(guān)系組成的知識(shí)庫(kù)[8]。張波認(rèn)為，它是一種表征各類知識(shí)點(diǎn)和資源實(shí)體之間關(guān)系的圖模型[9]。學(xué)科知識(shí)圖譜的組織形式僅以文字為表征，不能完整地呈現(xiàn)各知識(shí)點(diǎn)與實(shí)體之間的相關(guān)信息。因此，這種觀點(diǎn)認(rèn)為學(xué)科知識(shí)圖譜是基于互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)具有分布異構(gòu)的特點(diǎn)，對(duì)這些數(shù)據(jù)資源進(jìn)行語(yǔ)義標(biāo)注和鏈接，是一種以知識(shí)為中心的教育資源語(yǔ)義集成服務(wù)工具，各資源間以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形式呈現(xiàn)學(xué)科知識(shí)，通過(guò)知識(shí)的關(guān)聯(lián)性實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的按需推送。由此看來(lái)，學(xué)科知識(shí)圖譜的特性一方面是其滿足科技發(fā)展需要所具有的特性，如資源集成。另一方面是適應(yīng)個(gè)體個(gè)性化發(fā)展需要所具備的特性，如資源推薦，體現(xiàn)了以人為本的教育理念。

3. 問(wèn)題實(shí)體觀

學(xué)習(xí)者所學(xué)習(xí)的課本知識(shí)內(nèi)容屬于間接經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生的發(fā)展是通過(guò)習(xí)得人類已有領(lǐng)域的文化知識(shí)而生成能力和價(jià)值觀來(lái)滿足的，知識(shí)的內(nèi)化以及能力的生成需要設(shè)定一些條件，例如解決問(wèn)題或完成任務(wù)。一種觀點(diǎn)認(rèn)為學(xué)科知識(shí)圖譜是以教學(xué)過(guò)程中涉及的元素為實(shí)體節(jié)點(diǎn)、以教學(xué)元素間的邏輯關(guān)系為邊，形成的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)，而教學(xué)問(wèn)題是眾多教學(xué)元素的一種[10]。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，學(xué)科知識(shí)圖譜以知識(shí)簇為節(jié)點(diǎn)，以問(wèn)題為線索，以能力培養(yǎng)為目標(biāo)，將知識(shí)、方法與問(wèn)題有序組織的圖示[11]。這類內(nèi)涵消解了學(xué)科知識(shí)圖譜知識(shí)點(diǎn)結(jié)構(gòu)固有特性的絕對(duì)客觀性，滲透了能力水平的相對(duì)主觀性，開始關(guān)注知識(shí)與能力的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，即通過(guò)問(wèn)題或任務(wù)建構(gòu)起二者聯(lián)系的橋梁。

（二）學(xué)科知識(shí)圖譜的內(nèi)涵界定

比較學(xué)科知識(shí)圖譜內(nèi)涵的屬性分類可以發(fā)現(xiàn)，上述觀點(diǎn)都反映了知識(shí)體系是學(xué)科知識(shí)圖譜的基礎(chǔ)，不同的是，每種觀點(diǎn)指向?qū)W生培養(yǎng)的不同層面，即知識(shí)學(xué)習(xí)、個(gè)性發(fā)展和能力發(fā)展。從根本上看，從知識(shí)傳授到能力發(fā)展與素質(zhì)教育的總體要求在內(nèi)涵上具有高度的一致性，是在堅(jiān)持全面發(fā)展的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力、問(wèn)題解決能力、系統(tǒng)思維能力等適應(yīng)終生發(fā)展和未來(lái)社會(huì)發(fā)展所需要的必備品格和關(guān)鍵能力體系。

以解決課堂教學(xué)瓶頸性問(wèn)題為導(dǎo)向，以培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題綜合解決、系統(tǒng)和創(chuàng)新思維等能力為目的，動(dòng)態(tài)優(yōu)化教與學(xué)活動(dòng)，按照以人為本，讓學(xué)生認(rèn)同并主動(dòng)學(xué)習(xí)、個(gè)性化學(xué)習(xí)、有邏輯地學(xué)習(xí)，使師生在有限的時(shí)間內(nèi)，開展最有效的教與學(xué)活動(dòng)，是智慧教育的重要旨?xì)w。實(shí)現(xiàn)智慧培養(yǎng)，在手段和條件方面，需要構(gòu)建有助于設(shè)計(jì)完整的學(xué)習(xí)活動(dòng)并促進(jìn)其開展的支撐工具——學(xué)科知識(shí)圖譜，通過(guò)將抽象的知識(shí)與知識(shí)運(yùn)用的范例或體現(xiàn)知識(shí)的事實(shí)建立關(guān)聯(lián)，以富媒體序列化呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容，幫助學(xué)生參與高質(zhì)量的學(xué)習(xí)活動(dòng)，形成知識(shí)體系與能力體系。

綜上所述，本研究認(rèn)為學(xué)科知識(shí)圖譜不是知識(shí)點(diǎn)的思維導(dǎo)圖，而是以學(xué)科問(wèn)題的邏輯關(guān)系為核心，與相應(yīng)的知識(shí)體系和能力體系建立映射關(guān)系的可視化表征工具。學(xué)科知識(shí)圖譜將反映學(xué)科知識(shí)中的核心問(wèn)題分層次（疑難問(wèn)題、組合問(wèn)題、基本問(wèn)題）厘清，并梳理解決每類問(wèn)題應(yīng)選擇和使用的方法、策略和知識(shí)，以問(wèn)題為線索把所有相關(guān)知識(shí)點(diǎn)貫通，進(jìn)行重新整合，通過(guò)不同級(jí)別問(wèn)題解決的過(guò)程向上抽象能力和思維體系。它體現(xiàn)了知識(shí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)成情況、知識(shí)點(diǎn)間的結(jié)合方式、問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法，以及對(duì)應(yīng)的能力。

三、學(xué)科知識(shí)圖譜的理論溯源與支撐技術(shù)

（一）理論溯源

1. 心理學(xué)視角

從心理學(xué)的范疇來(lái)認(rèn)識(shí)學(xué)科知識(shí)圖譜，可以追溯到皮亞杰學(xué)派，人類的學(xué)習(xí)通過(guò)同化和順應(yīng)將刺激納入原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，并調(diào)節(jié)認(rèn)知結(jié)構(gòu)來(lái)適應(yīng)刺激，這與隨著知識(shí)的伴生會(huì)逐漸形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)是一致的。而后，布魯納將學(xué)習(xí)看作是個(gè)體將同類事物之間產(chǎn)生關(guān)聯(lián)而形成有意義框架的過(guò)程，簡(jiǎn)而言之，學(xué)習(xí)就是學(xué)生在頭腦中搭建知識(shí)結(jié)構(gòu)的過(guò)程，知識(shí)結(jié)構(gòu)由學(xué)科知識(shí)所包含的基本概念、原理或思想及其相互之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系組成。任何學(xué)科都有其自身的基本結(jié)構(gòu)，而與該學(xué)科所關(guān)聯(lián)的事實(shí)、論據(jù)、概念等都能夠被包含在一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的結(jié)構(gòu)框架中，因此，學(xué)科基本結(jié)構(gòu)應(yīng)該成為教學(xué)過(guò)程的中樞，當(dāng)學(xué)生掌握了某一學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)，就可以聯(lián)系多條線索富有意義地去理解一件事情，從多角度出發(fā)綜合理解學(xué)科內(nèi)容，并嘗試獨(dú)立探索新的知識(shí)領(lǐng)域，從而不斷地認(rèn)識(shí)新問(wèn)題。

知識(shí)建構(gòu)是一種信息加工的過(guò)程，并在外部活動(dòng)中形成，喬納森將問(wèn)題解決作為其建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)的核心，并提出行為建模和認(rèn)知過(guò)程建模兩種策略，表明學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法。可見(jiàn)，學(xué)習(xí)追求知識(shí)創(chuàng)生和真實(shí)問(wèn)題解決，學(xué)生是學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的最終指向?qū)ο?，學(xué)科知識(shí)圖譜的建構(gòu)必須能將學(xué)科孤立的事實(shí)本身和零碎的知識(shí)結(jié)論建立邏輯指向，有效整合學(xué)生感知的具體經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)理解轉(zhuǎn)化后的抽象概念，通過(guò)問(wèn)題的設(shè)計(jì)與關(guān)聯(lián)，使學(xué)生的思維發(fā)展實(shí)現(xiàn)從具體到抽象再上升到具體，在變式中遷移應(yīng)用。

2. 哲學(xué)視角

哲學(xué)視角下學(xué)科知識(shí)圖譜的理論依據(jù)來(lái)源于伊曼努爾·康德（Immanuel Kant）的圖式學(xué)說(shuō)，知識(shí)首先來(lái)源于接受表象的感性能力，然后來(lái)源于能夠整理、構(gòu)造感性材料[12]。也就是說(shuō)，個(gè)體基于先天直觀形式（時(shí)間和空間），認(rèn)識(shí)和把握、篩選和組織感性材料，從而形成知識(shí)。此后，皮亞杰（Piaget）將康德的“范疇思想”援引到他的研究中，基于發(fā)生發(fā)展的視角，認(rèn)為結(jié)構(gòu)是一種圖式體系，人類認(rèn)識(shí)的前提是主體關(guān)于外部世界的一切知識(shí)和主客體交互的相互作用，主體的某些動(dòng)作或這些動(dòng)作的圖式會(huì)聯(lián)合起來(lái)或分解開來(lái)，進(jìn)而進(jìn)行歸類、排序，使他們發(fā)生相互關(guān)系。這種知識(shí)觀的基礎(chǔ)是物理范疇（知識(shí)）和邏輯數(shù)學(xué)范疇（思維）的“內(nèi)在統(tǒng)一”[13]。

新時(shí)代強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者能力、思維、方法等方面的培養(yǎng)，皮亞杰發(fā)生認(rèn)識(shí)論強(qiáng)調(diào)“知識(shí)”與“思維”的共同運(yùn)演間接支持了對(duì)這些內(nèi)在品質(zhì)的詮釋，從“知識(shí)表征”的學(xué)科知識(shí)基本結(jié)構(gòu)走向“問(wèn)題解決”并上升“能力生成”的學(xué)科知識(shí)圖譜建構(gòu)。

（二）支撐技術(shù)

1. 知識(shí)抽取技術(shù)

學(xué)科知識(shí)圖譜的構(gòu)建需要從大規(guī)模的領(lǐng)域問(wèn)題庫(kù)中抽取內(nèi)核問(wèn)題，知識(shí)抽取技術(shù)能夠根據(jù)給定本體從無(wú)語(yǔ)義標(biāo)注的信息中識(shí)別并抽取與本體匹配的事實(shí)知識(shí)。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)預(yù)處理與少量樣本標(biāo)注、基于BERT模型進(jìn)行字符向量表示以及基于雙向長(zhǎng)短期神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（BiLSTM）和命名實(shí)體識(shí)別技術(shù)的序列標(biāo)注，從不同來(lái)源、不同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)和抽取相關(guān)信息，形成知識(shí)存入學(xué)科知識(shí)圖譜。通過(guò)抽取出事實(shí)知識(shí)構(gòu)建基于知識(shí)的服務(wù)，為從教育領(lǐng)域問(wèn)題庫(kù)、任務(wù)庫(kù)和知識(shí)庫(kù)中，自動(dòng)抽取內(nèi)核問(wèn)題提供了技術(shù)可行性，解決了當(dāng)前問(wèn)題體系由專家手工構(gòu)建費(fèi)時(shí)費(fèi)力、科學(xué)性與一致性難以保證的問(wèn)題。

2. 語(yǔ)義鏈接技術(shù)

鏈接是將該實(shí)體與知識(shí)庫(kù)中的對(duì)應(yīng)實(shí)體進(jìn)行關(guān)聯(lián)。為將內(nèi)核問(wèn)題與知識(shí)點(diǎn)鏈接，首先需對(duì)教育領(lǐng)域問(wèn)題庫(kù)中的問(wèn)題進(jìn)行整理、篩選，按疑難問(wèn)題、復(fù)雜問(wèn)題、簡(jiǎn)單問(wèn)題的維度對(duì)部分試題進(jìn)行劃分歸類，并選擇部分樣本標(biāo)注出問(wèn)題所歸屬的章節(jié)知識(shí)點(diǎn)，將其作為訓(xùn)練樣本。相關(guān)語(yǔ)義鏈接技術(shù)包括本體技術(shù)、語(yǔ)義網(wǎng)、鏈接數(shù)據(jù)等，領(lǐng)域本體通過(guò)描述實(shí)體“屬性—值”將多元學(xué)科知識(shí)建立關(guān)聯(lián)，鏈接數(shù)據(jù)能在不同的數(shù)據(jù)集間創(chuàng)建鏈接，規(guī)則引擎、機(jī)器學(xué)習(xí)、圖挖掘等多種計(jì)算方法，也可以分析、挖掘和推理出多元化對(duì)象之間多維度的關(guān)聯(lián)關(guān)系，從而自動(dòng)建立內(nèi)核問(wèn)題與相關(guān)知識(shí)的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

3. 可視化技術(shù)

學(xué)科知識(shí)圖譜中知識(shí)、問(wèn)題與能力/思維間有著復(fù)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系，需要利用可視化手段將其呈現(xiàn)出來(lái)。20世紀(jì)60年代，語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)用帶有標(biāo)識(shí)的弧表示實(shí)體間的關(guān)系，一定程度解決了傳統(tǒng)知識(shí)體系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單僵化的問(wèn)題。20世紀(jì)80年代，知識(shí)工程以及基于知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)的專家系統(tǒng)被提出，本體論思想被引入知識(shí)工程領(lǐng)域，成為當(dāng)時(shí)表示現(xiàn)實(shí)世界知識(shí)的主要形式[14]。21世紀(jì)后，網(wǎng)絡(luò)科學(xué)的復(fù)興，以網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)表征知識(shí)關(guān)聯(lián)關(guān)系的科學(xué)理論和技術(shù)被引入知識(shí)組織的研究領(lǐng)域[15]。因此，在領(lǐng)域知識(shí)發(fā)展的研究中，以結(jié)構(gòu)關(guān)系見(jiàn)長(zhǎng)的知識(shí)圖譜起到不可或缺的作用，它將復(fù)雜的信息通過(guò)計(jì)算處理成能夠結(jié)構(gòu)化表示的知識(shí)，所表示的知識(shí)可以通過(guò)圖形繪制而展現(xiàn)出來(lái)。一些主流的數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，如圖數(shù)據(jù)庫(kù)Neo4j、d3js和nodejs等，能夠以相當(dāng)直觀的方式展現(xiàn)結(jié)構(gòu)關(guān)系，通過(guò)一定的設(shè)定還可以與用戶進(jìn)行交互，為學(xué)科知識(shí)圖譜知識(shí)、問(wèn)題與能力間關(guān)聯(lián)關(guān)系的可視化提供了技術(shù)可行性。

四、學(xué)科知識(shí)圖譜結(jié)構(gòu)模型及應(yīng)用機(jī)制

（一）以問(wèn)題體系為核心的學(xué)科知識(shí)圖譜結(jié)構(gòu)模型

從發(fā)生學(xué)理論認(rèn)識(shí)到，當(dāng)主體作用于客體時(shí)，動(dòng)作的圖式會(huì)聯(lián)合、分解或歸類、排序，發(fā)生相互關(guān)系，思維結(jié)構(gòu)就是人憑借外部活動(dòng)逐步建立起來(lái)并不斷完善的基本概念框架、概念網(wǎng)絡(luò)[16]，而知識(shí)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)是由邏輯的結(jié)構(gòu)性所致，體現(xiàn)在思維結(jié)構(gòu)的豐富性上[17]。因此，知識(shí)體系一定能夠通過(guò)某種中介與能力體系建立聯(lián)系，這個(gè)中介就是問(wèn)題解決的過(guò)程。學(xué)生是發(fā)展中的主體，教師要為不同認(rèn)知水平的學(xué)生提供不同的問(wèn)題和任務(wù)，以及開展學(xué)習(xí)實(shí)踐必要的資源和工具，以求創(chuàng)造性地解決具體情境中的復(fù)雜問(wèn)題。基于此，刻畫以問(wèn)題體系為核心的學(xué)科知識(shí)圖譜結(jié)構(gòu)模型，如圖1所示。

以問(wèn)題體系為核心的學(xué)科知識(shí)圖譜結(jié)構(gòu)模型共有三層，其中不同層級(jí)問(wèn)題的分類梳理為核心層，并向下回溯知識(shí)體系，向上抽象能力和思維體系。

1. 核心層：?jiǎn)栴}體系的分類梳理

學(xué)科知識(shí)圖譜不僅僅是將學(xué)科所有知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以這種形式表征的學(xué)科知識(shí)圖譜對(duì)于學(xué)生的智慧培養(yǎng)收效甚微，關(guān)注學(xué)生的思維發(fā)展與智慧生成過(guò)程，應(yīng)以“問(wèn)題”為導(dǎo)向，遵循“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題—提出問(wèn)題—分析問(wèn)題—解決問(wèn)題”的思維邏輯展開學(xué)習(xí)與探究，教師以此設(shè)計(jì)有難度梯度的學(xué)習(xí)任務(wù)活動(dòng)，指導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)地經(jīng)歷知識(shí)發(fā)現(xiàn)與問(wèn)題解決的過(guò)程，讓學(xué)生在生動(dòng)具體的活動(dòng)情境中完成對(duì)知識(shí)的建構(gòu)與學(xué)科思維的培養(yǎng)。

因此，學(xué)科知識(shí)圖譜的核心層是問(wèn)題體系，學(xué)科問(wèn)題是這一層級(jí)的圖譜節(jié)點(diǎn)，它可以分為三類，即疑難復(fù)雜問(wèn)題、組合問(wèn)題和基本問(wèn)題，疑難復(fù)雜的問(wèn)題基于某種策略和規(guī)律能夠分解成為組合問(wèn)題，組合問(wèn)題基于某種規(guī)律方法能夠分解為基本問(wèn)題，將這三類問(wèn)題建立多節(jié)點(diǎn)、多聯(lián)結(jié)、多層次的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并與此對(duì)應(yīng)著一些元認(rèn)知策略，形成一個(gè)從發(fā)現(xiàn)問(wèn)題到解決問(wèn)題的迭代路徑，這種復(fù)雜而豐富的認(rèn)知過(guò)程使學(xué)習(xí)者的思維得以發(fā)生，能力得以發(fā)展。

2. 基礎(chǔ)層：知識(shí)體系的關(guān)聯(lián)映射

學(xué)習(xí)內(nèi)容是學(xué)習(xí)的客體，是學(xué)習(xí)者在完成學(xué)習(xí)活動(dòng)之后應(yīng)該獲得的知識(shí)。學(xué)科的方法性知識(shí)和基本知識(shí)（概念、公式、原理等）是理解和解決問(wèn)題的基礎(chǔ)，由于知識(shí)的關(guān)聯(lián)性，任何知識(shí)都無(wú)法孤立于其他知識(shí)獨(dú)自存在和發(fā)展，例如規(guī)則學(xué)習(xí)以定義性概念的學(xué)習(xí)為先決條件，使得學(xué)科知識(shí)系統(tǒng)是一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。用圖示化的表征方式將內(nèi)隱的知識(shí)結(jié)構(gòu)外顯化，就構(gòu)成了解決問(wèn)題所需的知識(shí)群。

因此，學(xué)科知識(shí)圖譜的底層結(jié)構(gòu)是特定問(wèn)題下知識(shí)點(diǎn)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，是以基本問(wèn)題解決為線索，倒掛知識(shí)所關(guān)聯(lián)形成的邏輯網(wǎng)。學(xué)習(xí)需要根據(jù)知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系來(lái)習(xí)得它的具體意義，在基礎(chǔ)層中，知識(shí)按照一定的邏輯關(guān)系和抽象程度分布在不同的層次上，知識(shí)點(diǎn)越具體，用來(lái)建立聯(lián)系的線索就越多，越容易記憶和理解，當(dāng)一些聯(lián)系被抽象化概括化，知識(shí)點(diǎn)越抽象，越能反映復(fù)雜的、高級(jí)的知識(shí)習(xí)得。通過(guò)不斷調(diào)整其中各個(gè)知識(shí)點(diǎn)及其相互關(guān)系，并與基本問(wèn)題建立映射，從而保持一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)。

3. 目標(biāo)層：思維與能力的邏輯關(guān)系

檢測(cè)學(xué)習(xí)者是否達(dá)到學(xué)科的學(xué)習(xí)目標(biāo)，不能僅僅考量學(xué)生知識(shí)技能的掌握程度，更重要的是學(xué)生能夠形成相應(yīng)的學(xué)科知識(shí)體系、問(wèn)題解決能力體系及學(xué)科思維體系。學(xué)習(xí)活動(dòng)是公共知識(shí)“傳遞—內(nèi)化—?jiǎng)?chuàng)造”的過(guò)程，無(wú)論是已知知識(shí)的習(xí)得還是未知知識(shí)的創(chuàng)造都離不開思維的發(fā)展，思維結(jié)構(gòu)是以知識(shí)或知識(shí)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)動(dòng)態(tài)發(fā)生的結(jié)構(gòu)。在心理學(xué)上，思維指向真問(wèn)題的解決[18]，也就是說(shuō)，個(gè)體在解決外界環(huán)境的真實(shí)問(wèn)題時(shí)，會(huì)按照?qǐng)D式來(lái)提取、組合所存儲(chǔ)的一組知識(shí)，將獨(dú)立的經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系到一起去尋找解決方案。當(dāng)個(gè)體在具體的實(shí)踐中將所學(xué)知識(shí)表現(xiàn)為某種能力行為，就是知識(shí)的習(xí)得，這種行為轉(zhuǎn)化的過(guò)程稱為能力表現(xiàn)的過(guò)程，在知識(shí)習(xí)得—應(yīng)用的過(guò)程中，將零散的知識(shí)概念建構(gòu)起對(duì)應(yīng)關(guān)系的知識(shí)系統(tǒng)并形成相對(duì)穩(wěn)定的思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法論和價(jià)值觀的過(guò)程就是思維發(fā)展的過(guò)程。

學(xué)科知識(shí)圖譜的頂層架構(gòu)就是學(xué)生經(jīng)歷完整的學(xué)習(xí)活動(dòng)后應(yīng)形成的思維與能力的邏輯關(guān)系，與知識(shí)技能不同，能力不被記憶，思維也很難客觀描述，清晰表征能力的前提是將能力進(jìn)行逐層分解至最底層的子能力。因此，學(xué)科知識(shí)圖譜以問(wèn)題為線索，梳理疑難復(fù)雜問(wèn)題、組合問(wèn)題和基本問(wèn)題，將能力分解。從疑難問(wèn)題到組合問(wèn)題的分解指向綜合能力;從組合問(wèn)題到基本問(wèn)題的轉(zhuǎn)化指向分析能力，從基本問(wèn)題到知識(shí)的回溯指向應(yīng)用能力，知識(shí)體系的建立指向理解能力，從知識(shí)到解決問(wèn)題的正向過(guò)程指向問(wèn)題解決能力，而從問(wèn)題到知識(shí)的逆向過(guò)程是系統(tǒng)思維能力的體現(xiàn)，當(dāng)學(xué)習(xí)者真正形成了學(xué)科知識(shí)體系和相應(yīng)的能力體系時(shí)，才能夠在不斷變化的情境中解決問(wèn)題，學(xué)科思維表征便清晰化了。

（二）基于學(xué)科知識(shí)圖譜的思維發(fā)展機(jī)制

學(xué)科知識(shí)圖譜的功能在于喚醒、發(fā)展學(xué)生的智慧，即引導(dǎo)學(xué)習(xí)者將更多心理資源投入到有價(jià)值的學(xué)習(xí)任務(wù)中，發(fā)展學(xué)習(xí)者的問(wèn)題解決能力、系統(tǒng)思維和創(chuàng)造性思維能力[19]，其促進(jìn)思維發(fā)展的機(jī)制如圖2所示。

1. 從知識(shí)建構(gòu)到問(wèn)題解決

學(xué)生是具有自我意識(shí)的主體，他們掌握不同的知識(shí)水平，具有豐富多樣的學(xué)習(xí)興趣和層次不一的學(xué)習(xí)能力等，學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)大部分源自于學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的快感和成就，當(dāng)他們通過(guò)書本和課堂學(xué)習(xí)了一些基礎(chǔ)性知識(shí)，但因?yàn)闆](méi)有自身經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)的卷入，不能轉(zhuǎn)化為學(xué)生的技能，就更不能成為他們學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)[20]。有效的學(xué)習(xí)實(shí)踐往往發(fā)生在由真實(shí)問(wèn)題、情境及評(píng)價(jià)感悟構(gòu)成的問(wèn)題解決境脈之中，主張外在問(wèn)題解決實(shí)踐與內(nèi)在思維活動(dòng)的統(tǒng)一[21]。

學(xué)科知識(shí)圖譜將課本上的知識(shí)內(nèi)容以問(wèn)題或任務(wù)為線索進(jìn)行重組與設(shè)計(jì)，包含幫助學(xué)生理解概念、應(yīng)用概念的問(wèn)題和任務(wù)，以此為依據(jù)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)，當(dāng)學(xué)生利用學(xué)科知識(shí)圖譜完成學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)，處于具體的問(wèn)題情境中時(shí)，會(huì)定位頭腦中的知識(shí)及前序知識(shí)群，選擇適當(dāng)?shù)恼J(rèn)知策略，可能是對(duì)于某一問(wèn)題的逐層分解，也可能是問(wèn)題的轉(zhuǎn)化或方法性知識(shí)的抉擇，并在具體的情境中對(duì)認(rèn)知策略進(jìn)行重新組合、調(diào)整，形成新的認(rèn)知策略以應(yīng)用于認(rèn)知加工過(guò)程，讓學(xué)生發(fā)自內(nèi)心認(rèn)同教師安排的學(xué)習(xí)內(nèi)容，主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)，體驗(yàn)知識(shí)的生成。

2. 從問(wèn)題解決到思維發(fā)展

個(gè)體的思維發(fā)展是一個(gè)從直觀動(dòng)作到具象思維再到抽象思維的過(guò)程，利用知識(shí)技能解決問(wèn)題的過(guò)程體現(xiàn)了學(xué)習(xí)者一定的心智模型和認(rèn)知過(guò)程，體現(xiàn)了在不同情境下能力的具體表現(xiàn)過(guò)程。學(xué)科知識(shí)圖譜中，學(xué)科思維建立在學(xué)科特有知識(shí)和技能的基礎(chǔ)之上，是個(gè)體應(yīng)對(duì)或解決特定問(wèn)題的能力表現(xiàn)。也就是說(shuō)，學(xué)生在掌握大量知識(shí)及方法策略的基礎(chǔ)上，利用信息技術(shù)開展有效發(fā)展學(xué)習(xí)者高級(jí)認(rèn)知和思維的問(wèn)題解決實(shí)踐，經(jīng)歷認(rèn)同、建構(gòu)、內(nèi)化、擴(kuò)展的知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程和發(fā)現(xiàn)、構(gòu)想、歸納、抉擇的思維過(guò)程，獲得關(guān)于創(chuàng)造性解決問(wèn)題的鮮活體驗(yàn)。

一方面，學(xué)科知識(shí)圖譜能支持學(xué)習(xí)者在疑難復(fù)雜問(wèn)題的轉(zhuǎn)化和分解中積累思維經(jīng)驗(yàn)、策略，在具體情境中應(yīng)用已有知識(shí)技能解決問(wèn)題并將其遷移或應(yīng)用到其他不同的領(lǐng)域或場(chǎng)景中，培養(yǎng)學(xué)科思維。另一方面，學(xué)科知識(shí)圖譜涵蓋所有邊界情況的學(xué)科問(wèn)題邏輯體系，能夠幫助學(xué)生通過(guò)后天的學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)思維的訓(xùn)練、智力的發(fā)展和品質(zhì)的陶冶，并將其外化于行。

3. 資源工具的鏈接與建序優(yōu)化智慧學(xué)習(xí)過(guò)程

戴爾的經(jīng)驗(yàn)之塔告訴我們，如果能將抽象的知識(shí)與具體的經(jīng)驗(yàn)建立聯(lián)系，就會(huì)便于知識(shí)的傳播。現(xiàn)代教育活動(dòng)中，教學(xué)的全程都以現(xiàn)代媒體作為信息的載體和交往中介，其中以數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的應(yīng)用最為廣泛。目前，在線學(xué)習(xí)平臺(tái)和智能教學(xué)平臺(tái)中存在海量的學(xué)習(xí)資源，但這些資源大多以簡(jiǎn)單分類的方式堆砌存儲(chǔ)在資源庫(kù)中，教師和學(xué)生為檢索資源耗費(fèi)大量時(shí)間，導(dǎo)致資源庫(kù)中多數(shù)資源閑置、利用率低。學(xué)習(xí)資源的設(shè)計(jì)和組織應(yīng)該在學(xué)習(xí)活動(dòng)的邏輯框架下展開，然后才能幫助學(xué)生深刻地理解知識(shí)、解決問(wèn)題。

若以學(xué)科知識(shí)圖譜中問(wèn)題與知識(shí)（基礎(chǔ)性知識(shí)、策略及方法知識(shí)）、能力與思維等的關(guān)聯(lián)關(guān)系為線索，建立資源索引標(biāo)簽，將多種學(xué)習(xí)資源（如電子導(dǎo)學(xué)案、微課、題庫(kù)等）與學(xué)習(xí)工具通過(guò)標(biāo)簽和知識(shí)抽取的方式“掛”在每一個(gè)圖譜節(jié)點(diǎn)上，基于每一個(gè)從疑難復(fù)雜問(wèn)題到知識(shí)點(diǎn)的序列有效組織學(xué)習(xí)資源，方便了教師設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)和學(xué)生基于學(xué)科知識(shí)圖譜開展自主性學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)優(yōu)質(zhì)資源的便利獲取。

提供深層次理解知識(shí)、體驗(yàn)和探究知識(shí)的資源及工具，優(yōu)化資源媒介形態(tài)，充分尊重個(gè)體認(rèn)知差異性的價(jià)值，供學(xué)生針對(duì)自己學(xué)習(xí)的實(shí)際需要獲取完成問(wèn)題解決實(shí)踐活動(dòng)所需的支架，有針對(duì)性地迭代訓(xùn)練，保證學(xué)生在基于學(xué)科知識(shí)圖譜開展問(wèn)題探究中，自由地使用豐富資源信息的基礎(chǔ)上，拓展問(wèn)題解決的意義，從而延伸和增強(qiáng)自己的分析、綜合、創(chuàng)造等高階認(rèn)知能力，深度培養(yǎng)問(wèn)題解決能力、系統(tǒng)思維能力，形成學(xué)科思維，真正發(fā)揮其對(duì)學(xué)生智慧發(fā)展的優(yōu)化作用，實(shí)現(xiàn)適應(yīng)性與超越性的統(tǒng)一。

五、結(jié)? ?語(yǔ)

本研究剖析了智慧學(xué)習(xí)時(shí)代教育育人的追求，以知識(shí)為基礎(chǔ)或載體發(fā)展、轉(zhuǎn)化、升華成學(xué)科思維的培養(yǎng)要求為旨向，以學(xué)界對(duì)學(xué)科知識(shí)圖譜的內(nèi)涵及要素構(gòu)成的論述為著眼點(diǎn)，界定了學(xué)科知識(shí)圖譜的內(nèi)涵，在心理學(xué)和哲學(xué)等理論依據(jù)的視角下審視學(xué)生學(xué)科思維發(fā)展的邏輯，從問(wèn)題體系、知識(shí)體系和能力/思維體系三個(gè)方面設(shè)計(jì)了學(xué)科知識(shí)圖譜的結(jié)構(gòu)模型，論證了學(xué)科知識(shí)圖譜對(duì)學(xué)生問(wèn)題解決學(xué)習(xí)及思維發(fā)展的作用，以期為智慧學(xué)習(xí)時(shí)代的人才培養(yǎng)提供理論借鑒。

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