趙國慶 段艷艷 趙曉玉 李欣媛

摘要：人類正在加速邁入智慧學(xué)習(xí)時代，如何運(yùn)用信息技術(shù)支持智慧學(xué)習(xí)進(jìn)而發(fā)展學(xué)習(xí)者智慧，已經(jīng)成為人們越來越關(guān)注的話題。認(rèn)知工具和思維工具是信息技術(shù)支持智慧學(xué)習(xí)的重要手段。然而，在實(shí)際教學(xué)研究與應(yīng)用中，人們卻常將二者混淆，并對其在智慧學(xué)習(xí)中的角色定位不清。從認(rèn)知和思維的關(guān)系來看，思維是認(rèn)知的高階組成部分，思維工具是認(rèn)知工具的高階子集。思維工具與一般性認(rèn)知工具具有本質(zhì)差異：認(rèn)知工具建基于社會建構(gòu)主義和分布式認(rèn)知理論，而思維工具的理論基礎(chǔ)是認(rèn)知建構(gòu)主義理論;認(rèn)知工具是支持、引導(dǎo)或拓展使用者認(rèn)知過程的心理模型或計(jì)算設(shè)備，其核心是借助外部工具和社會群體進(jìn)行意義建構(gòu)，而思維工具是引導(dǎo)人們思考方向和側(cè)重點(diǎn)的策略或方法，其核心是借助思維策略或方法完成內(nèi)部意義建構(gòu)。信息技術(shù)可以但不必然成為認(rèn)知工具，具體取決于它們是否能夠分擔(dān)低階認(rèn)知負(fù)荷并讓學(xué)習(xí)者更好地投入到高階認(rèn)知加工中去;認(rèn)知工具可以但也不必然成為思維工具，具體取決于其是否參與思維過程以及是否具有工具的可內(nèi)化性。認(rèn)知工具和思維工具在智慧學(xué)習(xí)中具有不同的角色定位，前者是智慧學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)的關(guān)鍵，可以為培養(yǎng)學(xué)習(xí)者智慧提供環(huán)境支持;后者是發(fā)展學(xué)習(xí)者智慧的重要依托，目標(biāo)是內(nèi)化為學(xué)習(xí)者的思維技能。

關(guān)鍵詞：智慧學(xué)習(xí);認(rèn)知工具;思維工具;概念溯源;本質(zhì)差異;角色定位

中圖分類號：G434? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：1009-5195（2022）03-0096-08? doi10.3969/j.issn.1009-5195.2022.03.011

基金項(xiàng)目：國家社會科學(xué)基金“十四五”規(guī)劃2021年度教育學(xué)一般項(xiàng)目“信息化思維教學(xué)的理論構(gòu)建與實(shí)證研究”（BCA210092）。

作者簡介：趙國慶，博士，副教授，北京師范大學(xué)教育學(xué)部（北京 100875）;段艷艷、趙曉玉、李欣媛，碩士研究生，北京師范大學(xué)教育學(xué)部（北京 100875）。

一、 研究背景及問題

經(jīng)濟(jì)全球化背景下的產(chǎn)業(yè)升級使得企業(yè)對具有常規(guī)技能員工的需求急劇下降，對具有高階思維人才的需求猛增。因應(yīng)這一變化，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的高階思維能力、提升學(xué)習(xí)者的核心素養(yǎng)已成為世界各國教育的共同目標(biāo)之一。與此同時，信息技術(shù)的飛速發(fā)展為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)創(chuàng)造了無限可能，并推動人類社會快速邁入智慧學(xué)習(xí)時代。智慧學(xué)習(xí)主張借助信息技術(shù)的力量創(chuàng)建智慧學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)工具，賦能課堂教學(xué)（王星等，2021），促進(jìn)教育對話（Wegerif，2015）和學(xué)習(xí)者智慧的全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展（閔語馨等，2016;Erkens，2006;Tan，2019）。

在信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合以及培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的雙重背景下，人們越來越多地關(guān)注如何運(yùn)用信息技術(shù)支持智慧學(xué)習(xí)從而促進(jìn)學(xué)生思維能力的發(fā)展。喬納森（Jonassen）提出“技術(shù)可以作為認(rèn)知工具或思維工具”（Technology as Cognitive Tools or Mindtools）促進(jìn)學(xué)生思維能力的發(fā)展（Jonassen，1995a;1995b）。這一設(shè)想為信息技術(shù)促進(jìn)思維能力發(fā)展提供了思路。然而，鮮有學(xué)者對認(rèn)知工具和思維工具進(jìn)行細(xì)致的區(qū)分，導(dǎo)致在相關(guān)研究中出現(xiàn)了很多相似的概念，如“認(rèn)知技術(shù)”（Cognitive Technologies）（Pea，1985）、“認(rèn)知工具”（Cognitive Tools）（Jonassen，1995a;1996）、“智能技術(shù)”（Intelligent Technologies）（Gavriel et al.，1991）和“思維工具”（Mindtools）（Jonassen，1995b、1999;Jonassen et al.，1998）等，就連喬納森本人也是在交替使用“認(rèn)知工具”和“思維工具”這兩個概念。顯然，這種模糊的認(rèn)識并不利于相關(guān)研究和實(shí)踐的進(jìn)一步深入。

為了幫助人們厘清認(rèn)知工具和思維工具的關(guān)系和差異，弄清信息技術(shù)是如何轉(zhuǎn)化為認(rèn)知工具和思維工具進(jìn)而支持智慧學(xué)習(xí)的，本文將嘗試回答三個基本問題：（1）認(rèn)知工具和思維工具的概念是否相同？若不同，二者之間的核心差異是什么？（2）信息技術(shù)成為認(rèn)知或思維工具的條件是什么？（3）認(rèn)知工具和思維工具在智慧學(xué)習(xí)中應(yīng)該扮演什么樣的角色以發(fā)展學(xué)生的智慧？針對以上問題，本文首先從認(rèn)知與思維的關(guān)系出發(fā)，通過文獻(xiàn)梳理提煉兩者的定義和內(nèi)涵;其次，從認(rèn)知工具和思維工具的理論基礎(chǔ)、作用機(jī)理、本質(zhì)特性和類型劃分等角度對認(rèn)知工具和思維工具進(jìn)行辨析，進(jìn)而分析信息技術(shù)成為認(rèn)知工具并進(jìn)一步成為思維工具的條件;最后，探討二者在智慧學(xué)習(xí)中的角色定位，從而為信息技術(shù)支持智慧學(xué)習(xí)提供理論基礎(chǔ)。

二、認(rèn)知工具與思維工具的概念溯源及關(guān)系

1.認(rèn)知工具的概念溯源與界定

認(rèn)知工具的概念誕生于20世紀(jì)90年代。在此之前，針對計(jì)算機(jī)教育應(yīng)用的研究主要集中在智能導(dǎo)師系統(tǒng)（Intelligent Tutoring System）上，人們寄希望于它能夠?qū)逃a(chǎn)生重大影響。然而，實(shí)證研究卻表明其難以產(chǎn)生實(shí)質(zhì)影響。于是，一些專家提出，計(jì)算機(jī)的合適角色不是充當(dāng)專家或教師，而是成為輔助學(xué)習(xí)者進(jìn)行認(rèn)知的工具（Lajoie et al.，1993）。

認(rèn)知工具與早期智能導(dǎo)師系統(tǒng)不同，它的理論基礎(chǔ)不是行為主義而是建構(gòu)主義。學(xué)生從“向技術(shù)學(xué)習(xí)”（Learning from Technology）轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝眉夹g(shù)學(xué)習(xí)”（Learning with Technology）（Jonassen，1995a）。前者強(qiáng)調(diào)將技術(shù)作為教師的角色，向?qū)W習(xí)者提供學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)程序，而后者強(qiáng)調(diào)將技術(shù)作為學(xué)習(xí)工具，幫助學(xué)習(xí)者超越認(rèn)知的局限性，如記憶和問題解決的局限性（Pea，1985）以進(jìn)行更復(fù)雜的操作和學(xué)習(xí)（Bransford et al.，1999）。

學(xué)術(shù)界逐漸意識到信息技術(shù)在教育中只有作為“認(rèn)知工具”才能充分發(fā)揮其作用。拉喬伊（Lajoie）等人認(rèn)為，認(rèn)知工具是“一種支持、引導(dǎo)和拓展使用者認(rèn)知過程的心智模式或計(jì)算設(shè)備”（Lajoie et al.，1993）。認(rèn)知學(xué)習(xí)策略和元認(rèn)知學(xué)習(xí)策略是學(xué)習(xí)者的內(nèi)部心智模式，而多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和環(huán)境則是輔助學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的外部設(shè)備。佩亞（Pea）認(rèn)為認(rèn)知工具是從信息加工技術(shù)方面對認(rèn)知過程加以模仿，通過分解和降低學(xué)習(xí)任務(wù)的難度參與到學(xué)習(xí)者的認(rèn)知過程中去（Pea，1985）。喬納森則認(rèn)為，認(rèn)知工具是在教學(xué)中使用的技術(shù)，包括超文本、交互式模擬和計(jì)算機(jī)等（Jonassen，1995a），其主要目的在于激發(fā)學(xué)生對復(fù)雜問題的深入思考，從而培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知技能并提高他們的認(rèn)知能力（Gavriel et al.，1991）。

比較不同學(xué)者對認(rèn)知工具的界定，筆者認(rèn)為拉喬伊等人的定義更為準(zhǔn)確，因?yàn)槠潢U述了認(rèn)知工具的作用和類別范圍?？梢园l(fā)現(xiàn)，認(rèn)知工具并不是新的技術(shù)，而是在教育中作為智力學(xué)習(xí)伙伴的信息技術(shù)。這些信息技術(shù)通過分解和降低學(xué)習(xí)任務(wù)難度，提升學(xué)習(xí)者自身認(rèn)知能力，讓學(xué)習(xí)者能夠參與到更加復(fù)雜、更加深入的思考中去，從而促進(jìn)學(xué)習(xí)者更好地接受、領(lǐng)會并重組知識（成麗娟，2005）。

2.思維工具的概念溯源及界定

思維工具（Mindtools或Thinking Tools）更多屬于思維教學(xué)或思維訓(xùn)練領(lǐng)域的概念（趙國慶，2013），最早由德·博諾（Edward de Bono）提出。德·博諾認(rèn)為，思維工具本質(zhì)上是一套用來引導(dǎo)人們思考方向和側(cè)重點(diǎn)的思維策略方法（如柯爾特思維教程、六頂思考帽等）（De Bono，1991）。德·博諾在柯爾特思維教程中介紹了60個思維工具，這些工具本質(zhì)上是一組符號化的特定思維模式（趙國慶，2013）。喬納森于1995年向讀者介紹了“思維工具”一詞，認(rèn)為與單純地讓學(xué)習(xí)者記憶知識相比，讓學(xué)習(xí)者參與支持批判性思維和問題解決的建構(gòu)主義活動更能促進(jìn)思維的發(fā)展（Jonassen，1995b）。而后喬納森又提出要把“計(jì)算機(jī)作為思維工具”來培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和問題解決能力（Jonassen et al.，1998;Jonassen，1999）。喬納森將思維工具描述為“一種使用計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序使學(xué)習(xí)者對他們所研究的學(xué)科進(jìn)行建設(shè)性、高階、批判性思考的方式”。喬納森倡導(dǎo)使用思維工具是因?yàn)樗J(rèn)為“構(gòu)造模型能夠促進(jìn)高強(qiáng)度的認(rèn)知和社會活動”，而這些活動可以促進(jìn)概念的轉(zhuǎn)變（D. H. 喬納森，2008）。邢曉?。?015）認(rèn)為，思維工具包括外部支持工具和心智模式，前者強(qiáng)調(diào)在現(xiàn)有水平基礎(chǔ)上幫助學(xué)習(xí)者達(dá)到最近發(fā)展區(qū)，后者則強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的知識建構(gòu)能力和認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

綜合學(xué)者們對思維工具的界定，筆者將思維工具定義為“用來引導(dǎo)人們思考方向和側(cè)重點(diǎn)的思維策略或方法”。思維工具既可以表現(xiàn)為物化形態(tài)的工具（如計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序），也可以表現(xiàn)為包括意識形態(tài)在內(nèi)的策略方法，還可以是二者的結(jié)合。與認(rèn)知工具主要“通過承擔(dān)部分低階認(rèn)知任務(wù)從而讓學(xué)習(xí)者將更多的認(rèn)知資源分配給高階認(rèn)知任務(wù)”不同的是，思維工具直接引導(dǎo)學(xué)習(xí)者完成諸如批判性思維和問題解決活動等高階認(rèn)知任務(wù)，其目的不僅僅在于幫助學(xué)習(xí)者完成學(xué)習(xí)任務(wù)，而且要幫助他們生成可以遷移到其他應(yīng)用領(lǐng)域的思維技能。

3.認(rèn)知工具與思維工具的關(guān)系

認(rèn)知是人們獲取和應(yīng)用知識的過程，也是人最基本的心理過程，包括感覺、知覺、注意、記憶、想象、思維與語言等。思維是人腦借助語言、表象、動作實(shí)現(xiàn)的對客觀現(xiàn)實(shí)的本質(zhì)特征和事物之間內(nèi)在聯(lián)系的概括與間接反映（瑪格麗特·馬特林，2016）。認(rèn)知心理學(xué)派認(rèn)為思維具體包括概念的形成與概括、知識表征與分類、推理、決策、問題解決與創(chuàng)造等過程（劉愛倫，2002;周愛保，2013;瑪格麗特·馬特林，2016;Oden，1987;Holyoak et al.，1993）。從認(rèn)知和思維的定義可以發(fā)現(xiàn)，認(rèn)知包括思維，思維是認(rèn)知的高階組成部分。

基于“思維是認(rèn)知的高階組成部分”這一前提，我們可以做出“思維工具是認(rèn)知工具的高階子集”的假設(shè)。為了驗(yàn)證這一假設(shè)，本文對這兩個概念的外延進(jìn)行分析。研究先對相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行了檢索和人工復(fù)核，在WOS核心合集中，以“Cognitive Tools”為關(guān)鍵詞檢索到認(rèn)知工具相關(guān)文獻(xiàn)440篇，以“Mindtools” 或 “Thinking Tools”為關(guān)鍵詞找到思維工具相關(guān)文獻(xiàn)256篇;在CNKI的CSCI、CSSCI、CSCD和北大核心文庫中，以“認(rèn)知工具”為關(guān)鍵詞檢索到認(rèn)知工具相關(guān)文獻(xiàn)25篇，以“思維工具”為關(guān)鍵詞找到思維工具相關(guān)文獻(xiàn)28篇。然后使用CiteSpace軟件摘取文獻(xiàn)的所有關(guān)鍵詞，人工剔除無關(guān)詞匯、翻譯并整合同義詞后進(jìn)行分析。由于使用CiteSpace軟件自動歸類的結(jié)果不理想，最終采用人工分類的方式確定了文獻(xiàn)中所提到的具體認(rèn)知工具和思維工具，即認(rèn)知工具和思維工具的外延。

分析結(jié)果表明，認(rèn)知工具分為四大類，分別是：（1）學(xué)習(xí)環(huán)境信息技術(shù)，如超媒體、超文本、虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能、生物識別技術(shù)、大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)挖掘等;（2）知識組織和表征工具，如橋型圖、條形圖、概念圖、思維導(dǎo)圖、知識網(wǎng)絡(luò)等;（3）思維策略方法工具，如比喻、分類、論證工具、創(chuàng)作工具和創(chuàng)作方法等;（4）為特殊群體提供的彌補(bǔ)身體認(rèn)知器官缺陷的人造組件工具，如人工耳蝸等。思維工具則主要包括知識組織和表征工具（如概念地圖、因果循環(huán)圖等）和思維策略工具（如六頂思考帽等）等。這一結(jié)果驗(yàn)證了“思維工具是認(rèn)知工具的一部分，且是促進(jìn)高階認(rèn)知過程的認(rèn)知工具”的假設(shè)（如圖1所示）。

三、 認(rèn)知工具和思維工具的差異辨析

為了進(jìn)一步認(rèn)識思維工具與一般性認(rèn)知工具的差異，下面將從理論基礎(chǔ)、作用機(jī)理、本質(zhì)特性和類型劃分等方面對二者進(jìn)行詳細(xì)的分析。

1.理論基礎(chǔ)

譚（Tan，2019）認(rèn)為，認(rèn)知工具和思維工具具有共同的理論基礎(chǔ)——建構(gòu)主義理論。但更為細(xì)致地去比較就會發(fā)現(xiàn)，認(rèn)知工具的理論基礎(chǔ)主要包括社會建構(gòu)主義和分布式認(rèn)知（成麗娟，2005），而思維工具的理論基礎(chǔ)是認(rèn)知建構(gòu)主義（邢曉俊，2015）。

社會建構(gòu)主義理論在建構(gòu)主義主張學(xué)生自主構(gòu)建知識的基礎(chǔ)上，更加強(qiáng)調(diào)外部環(huán)境的作用（Vygotsky，1978）。例如，皮亞杰（Piaget）提出的發(fā)生認(rèn)識論強(qiáng)調(diào)教育過程中環(huán)境的重要性，維果斯基（Vygotsky）的心理發(fā)展文化歷史理論強(qiáng)調(diào)知識建構(gòu)過程中學(xué)生所處社會文化歷史背景的作用，同時也強(qiáng)調(diào)活動和社會交往在人的高級心理機(jī)能發(fā)展中的作用。認(rèn)知工具通過連接學(xué)習(xí)者與環(huán)境，幫助學(xué)習(xí)者與外界更好地交互，從而達(dá)到幫助學(xué)習(xí)者完成社會建構(gòu)的目的。

分布式認(rèn)知是指分布于個體內(nèi)或個體間的對內(nèi)部或外部信息的加工過程，這一過程不僅依賴于認(rèn)知主體，還涉及其他認(rèn)知個體、認(rèn)知對象、認(rèn)知工具和認(rèn)知環(huán)境等因素（蒲倩，2011）。認(rèn)知工具主要支持個體間的分布式認(rèn)知，認(rèn)知活動被看成是在媒介間傳遞表征狀態(tài)的一種計(jì)算過程（Cole et al.，1993）。認(rèn)知工具作為信息媒介可以加強(qiáng)人與知識以及人與人之間的溝通，促進(jìn)學(xué)習(xí)者在人機(jī)交互、人人交互中進(jìn)行意義建構(gòu)。

而認(rèn)知建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)不是被動接受信息的過程，而是學(xué)習(xí)者根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)背景，對外部信息進(jìn)行主動選擇、加工和處理的過程，更加強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者個體對信息的加工（王曉明，2015），其認(rèn)知過程發(fā)生在個體內(nèi)部。思維工具正是引導(dǎo)和優(yōu)化個體信息加工過程的策略和方法。

通過對認(rèn)知工具和思維工具的理論基礎(chǔ)進(jìn)行分析，我們發(fā)現(xiàn)認(rèn)知工具更加關(guān)注學(xué)習(xí)環(huán)境中社會人際交往以及信息技術(shù)如何替代學(xué)習(xí)者完成部分認(rèn)知任務(wù)，而思維工具更加注重優(yōu)化學(xué)習(xí)者個體自主建構(gòu)知識的過程。

2.作用機(jī)理

認(rèn)知工具和思維工具的作用機(jī)理存在較大差異。認(rèn)知工具主要是通過拓展學(xué)習(xí)者的認(rèn)知范圍并分擔(dān)基礎(chǔ)認(rèn)知負(fù)荷，讓學(xué)習(xí)者將更多的認(rèn)知資源投入到復(fù)雜的高階認(rèn)知活動中（Salomon，1993）;而思維工具則是通過思維策略或方法工具引導(dǎo)或拓展學(xué)習(xí)者的內(nèi)部意義建構(gòu)，直接提升學(xué)習(xí)者的思維能力。相同點(diǎn)在于兩者都是以學(xué)習(xí)者為中心并強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者對知識的建構(gòu)過程，不同之處在于認(rèn)知工具更加關(guān)注通過外部環(huán)境和技術(shù)輔助學(xué)習(xí)者的低階認(rèn)知過程，從而讓學(xué)習(xí)者將注意力轉(zhuǎn)移到復(fù)雜認(rèn)知活動中;而思維工具通過提供思維策略引導(dǎo)學(xué)習(xí)者思考從而提升學(xué)習(xí)者的思維能力。以柯爾特（CoRT）思維工具中的第一個工具PMI（Plus-Minus-Interest）為例，該工具承載了看待觀點(diǎn)時的具體思維策略，引導(dǎo)人們在看待觀點(diǎn)時要分別從有利因素、不利因素和興趣點(diǎn)三個維度展開分析。學(xué)習(xí)者在運(yùn)用思維工具進(jìn)行思考時，將思維工具提供的思維策略不斷內(nèi)化，從而提升自身的思維能力。

3.本質(zhì)特性

通過對1145篇核心文獻(xiàn)進(jìn)行元分析，帕克達(dá)曼-薩沃吉等人（Pakdaman-Savoji et al.，2019）總結(jié)出認(rèn)知工具的三大特性：知識表征（Representation）、交互性（Interactivity）和分布式認(rèn)知（Distributed Cognition）。知識表征是指認(rèn)知工具通過對知識進(jìn)行可視化從而幫助學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)認(rèn)知目標(biāo)。例如，向?qū)W習(xí)者呈現(xiàn)已經(jīng)繪制好的思維導(dǎo)圖，可以有組織、有重點(diǎn)地呈現(xiàn)知識從而促進(jìn)學(xué)習(xí)者記憶。交互性是指認(rèn)知工具向用戶提供更加有效的控制和使用信息的手段，增加用戶對信息的注意力和理解。學(xué)習(xí)者與認(rèn)知工具的交互活動本身就可以作為一種媒體介入信息轉(zhuǎn)變?yōu)橹R的過程（李永健等，1997）。例如學(xué)習(xí)者通過搜索引擎查找信息過程中所看見的信息就可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹R。分布式認(rèn)知是認(rèn)知工具的本質(zhì)屬性。讓信息技術(shù)幫助人們完成機(jī)械重復(fù)的工作從而解放人類的雙手是科技發(fā)展的目標(biāo)?，F(xiàn)如今很多信息技術(shù)已經(jīng)具備了智能，例如許多軟件工具在計(jì)算和搜索等方面的執(zhí)行效率已經(jīng)遠(yuǎn)超人類。在學(xué)習(xí)過程中使用認(rèn)知工具完成部分學(xué)習(xí)任務(wù)可以提高我們的學(xué)習(xí)效率。

思維工具除了具有表征學(xué)習(xí)者思考結(jié)果、交互性和分布式認(rèn)知這三大特性，還需要具有工具可內(nèi)化性。思維工具不強(qiáng)調(diào)把一部分認(rèn)知活動分配到學(xué)習(xí)環(huán)境中，而是希望學(xué)習(xí)者可以將思維工具中承載的思維策略或方法內(nèi)化到大腦中，以便于遷移到新的問題情境中去?？梢钥闯?，工具的可內(nèi)化性是思維工具區(qū)別于一般認(rèn)知工具最為關(guān)鍵的特性。例如，學(xué)生使用論證地圖（Dialectical Map）軟件可以幫助他們內(nèi)化相關(guān)概念和操作從而最終不再需要這個軟件來構(gòu)建論證模式（Pea，1985）。

4.類型劃分

根據(jù)認(rèn)知工具在學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行感知、注意和記憶等認(rèn)知過程中所扮演角色的不同，奧爾（Orey）將認(rèn)知工具分為信息搜索工具、信息呈現(xiàn)工具、知識組織工具、知識整合工具和知識生成工具（如圖2所示）（Orey，2010）。結(jié)合上文對認(rèn)知工具和思維工具特征的分析，筆者認(rèn)為知識組織工具、知識整合工具和知識生成工具屬于思維工具。信息搜索工具（如Google等檢索軟件）可以通過為學(xué)習(xí)者提供大量的信息從而放大他們認(rèn)知的范圍。信息呈現(xiàn)工具（如Word、虛擬仿真技術(shù)、思維導(dǎo)圖等可視化工具）通過對信息適恰地、有意義地呈現(xiàn)，可以讓知識得到更加清晰地表達(dá)從而促進(jìn)學(xué)生的思考。當(dāng)然，這里所說的信息呈現(xiàn)工具僅僅作為學(xué)習(xí)資源呈現(xiàn)的載體。

趙國慶等（2018）則將思維工具分為思維可視化工具與思維策略工具。思維可視化工具是將思維過程和結(jié)果進(jìn)行外化的表征工具，可以按照奧爾提出的分類結(jié)果分為知識組織工具、整合工具和生成工具三類（如Excel、思維導(dǎo)圖和概念圖），主要通過提供技術(shù)支持幫助學(xué)生建立知識之間的關(guān)系，解決復(fù)雜的認(rèn)知任務(wù)，提升其知識表征、思維技能和策略（Orey，2010）。思維策略工具是用來引導(dǎo)人們思考的方向和側(cè)重點(diǎn)，從而提高學(xué)生高階思維能力（批判性思維、創(chuàng)造性思維等）和思維品質(zhì)（思維深度、思維流暢性等）的策略與方法，比較經(jīng)典的思維策略工具有“5W1H分析法”、柯爾特思維工具等。綜合以上分析，我們將認(rèn)知工具和思維工具的核心差異列于表1。

四、信息技術(shù)如何成為認(rèn)知工具與思維工具

依據(jù)前文對認(rèn)知工具和思維工具的概念溯源和辨析，可以看出認(rèn)知工具和思維工具都是從信息技術(shù)發(fā)展而來，但信息技術(shù)、認(rèn)知工具和思維工具的側(cè)重點(diǎn)有所不同。信息技術(shù)可以但不必然成為認(rèn)知工具，認(rèn)知工具可以也不必然成為思維工具。為了更好地使用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)智慧學(xué)習(xí)，探究信息技術(shù)成為認(rèn)知工具并進(jìn)一步成為思維工具的條件就非常有必要了。

1.信息技術(shù)成為認(rèn)知工具的條件

德魯（Drew）認(rèn)為，當(dāng)信息技術(shù)通過分布式認(rèn)知降低學(xué)習(xí)者的低階認(rèn)知負(fù)荷，讓學(xué)習(xí)者將更多認(rèn)知資源投入到高階認(rèn)知活動中去從而可以更加有效地處理信息時，它是認(rèn)知工具（Drew，2020）。他以“計(jì)算器”和“搜索引擎”為例說明了信息技術(shù)成為認(rèn)知工具的條件（Drew，2020）。如果高年級學(xué)生在做復(fù)雜的數(shù)學(xué)題時使用計(jì)算器來完成基礎(chǔ)的計(jì)算，或者在進(jìn)行問題式學(xué)習(xí)時使用搜索引擎檢索相關(guān)的背景知識，則計(jì)算器和搜索引擎都是認(rèn)知工具。因?yàn)樵谶@兩個學(xué)習(xí)場景中，計(jì)算器和搜索引擎分別分擔(dān)了基礎(chǔ)性計(jì)算和信息提取這兩種低階認(rèn)知，學(xué)生可以將更多的認(rèn)知資源分配到問題解決這一高階認(rèn)知過程中去。相反，如果二年級學(xué)生在學(xué)習(xí)整數(shù)乘法時使用計(jì)算器回答類似5×5這樣的問題，或者在開卷測試中使用搜索引擎直接查找試題的答案，那么計(jì)算器和搜索引擎就都不是認(rèn)知工具，因?yàn)槿绾斡?jì)算和如何解答試題對二年級學(xué)生來說并非低階認(rèn)知。從這兩個案例可以看出，任何技術(shù)都具備成為認(rèn)知工具的潛力，重點(diǎn)在于它是否具備“分布式認(rèn)知”的特性并在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中分擔(dān)了低階認(rèn)知任務(wù)。

2.認(rèn)知工具成為思維工具的條件

思維是認(rèn)知的高階組成部分，思維工具是認(rèn)知工具的高階子集。認(rèn)知工具能否成為思維工具，具體取決于其是否參與思維過程以及是否具有工具的可內(nèi)化性（如圖3所示）。這里以概念圖制作軟件CmapTools①為例說明這一點(diǎn)。首先，CmapTools提供了簡單快捷的概念圖制作方法，支持用戶自動生成概念節(jié)點(diǎn)及概念之間的連接，降低了學(xué)習(xí)者基于紙筆構(gòu)建概念圖時因繪圖而帶來的低階認(rèn)知負(fù)荷，因此，CmapTools無疑可以作為認(rèn)知工具來使用。此外，CmapTools促使學(xué)習(xí)者去提煉概念并深入思考概念間的關(guān)系，能夠引導(dǎo)學(xué)習(xí)者進(jìn)入深度的思考過程。經(jīng)常使用CmapTools軟件可以幫助學(xué)習(xí)者養(yǎng)成提煉關(guān)鍵詞、思考概念之間關(guān)系并對自己先前理解進(jìn)行反思的習(xí)慣，提升學(xué)習(xí)者對知識的理解，進(jìn)而促進(jìn)其思維能力的發(fā)展，因此CmapTools具有工具的可內(nèi)化性，在這個意義上也是思維工具。再回到我們前面舉的“計(jì)算器”一例，由于計(jì)算器的使用是代替使用者的計(jì)算過程而非增強(qiáng)其計(jì)算能力，因此，在這種使用情境下計(jì)算器并不具備成為思維工具的條件。相反，低年級小學(xué)生使用火柴棒來訓(xùn)練自己的計(jì)算能力，因?yàn)檫@種具象的計(jì)算能夠幫助他們理解數(shù)的含義并養(yǎng)成基礎(chǔ)的整數(shù)運(yùn)算能力，所以火柴棒就既是認(rèn)知工具，也是思維工具（如下圖3所示）。

回到大家最熟悉的概念圖和思維導(dǎo)圖的使用上來，把握信息技術(shù)、認(rèn)知工具和思維工具的側(cè)重點(diǎn)，我們就不會糾結(jié)于思維導(dǎo)圖和概念圖是認(rèn)知工具還是思維工具了。當(dāng)我們閱讀別人已經(jīng)繪制好的思維導(dǎo)圖或概念圖時，由于它們只是知識或信息的可視化呈現(xiàn)，它們的出現(xiàn)并不必然要求閱讀者的思維參與，此時的思維導(dǎo)圖和概念圖充其量不過是拓展知覺的認(rèn)知工具罷了。但若學(xué)習(xí)者主動建構(gòu)、質(zhì)疑或修改概念圖或思維導(dǎo)圖，此時的概念圖或思維導(dǎo)圖作為一種思維加工策略要求學(xué)習(xí)者主動思考節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系，因而就成為了思維工具。這也就不難理解為什么在國際期刊上的相關(guān)研究中，概念圖和思維導(dǎo)圖大多以動名詞（Concept Mapping和Mind Mapping）而非名詞（Concept Map和Mind Map）的方式出現(xiàn)了，因?yàn)橹挥薪?gòu)圖示的過程才能充分體現(xiàn)其思維工具的本質(zhì)。

五、認(rèn)知工具和思維工具在智慧學(xué)習(xí)中的角 色定位

正如智慧課堂和智慧學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)的最終結(jié)果都是培養(yǎng)學(xué)習(xí)者智慧一樣（王星等，2021），有學(xué)者早就提倡應(yīng)該更多地關(guān)注那些參與大腦思維過程（高階認(rèn)知過程）的技術(shù)（張宇容，1996）。認(rèn)知工具和思維工具是信息技術(shù)支持智慧學(xué)習(xí)的重要手段。對認(rèn)知工具和思維工具進(jìn)行辨析，明確二者在智慧學(xué)習(xí)中的不同角色，可以讓教育工作者更好地理解信息技術(shù)對學(xué)習(xí)者不同層次認(rèn)知的作用。

1.認(rèn)知工具：構(gòu)建智能學(xué)習(xí)環(huán)境

廣義的認(rèn)知工具是基于計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)工具和智能學(xué)習(xí)環(huán)境軟硬件（祝智庭等，2012;Kommers et al.，1992）。李葆萍等人（2014）對智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中的技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，發(fā)現(xiàn)認(rèn)知工具通過兩種方式支持智慧學(xué)習(xí)：一種是通過硬件形式的認(rèn)知工具構(gòu)建智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，另一種是通過軟件設(shè)施為師生提供教學(xué)工具、學(xué)習(xí)工具和交互工具等。其中，硬件認(rèn)知工具可用于構(gòu)建基礎(chǔ)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境并為學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)工具，而軟件認(rèn)知工具可以呈現(xiàn)信息、搭建溝通平臺支持學(xué)習(xí)活動、作為智能代理為學(xué)習(xí)者提供腳手架等。王星等（2021）在構(gòu)建培育學(xué)生智慧的內(nèi)在機(jī)理模型中提出，認(rèn)知工具包括物化形態(tài)技術(shù)和智化虛擬技術(shù)。在智慧課堂當(dāng)中，使用物化形態(tài)的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)課堂物理環(huán)境智能化，使課堂環(huán)境的視聽覺效果契合教學(xué)需要與健康標(biāo)準(zhǔn)。隨著物化形態(tài)技術(shù)集成度不斷提高，有形技術(shù)將變得透明并向著符合人體自然感知的具身方向發(fā)展。虛擬智能是利用信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)人的部分認(rèn)知功能，其中虛擬智能技術(shù)可以分擔(dān)諸如簡單記憶和計(jì)算等大量繁瑣且簡單重復(fù)的學(xué)習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者將更多的心理資源投入到更為復(fù)雜、更加有價值且需要智慧的學(xué)習(xí)任務(wù)中。例如結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)時采集學(xué)生的眼動、情緒、腦電等數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對學(xué)生狀態(tài)和教學(xué)狀態(tài)的感知，為教師采取適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略以及為學(xué)生推送更加個性化的學(xué)習(xí)材料和學(xué)習(xí)指導(dǎo)提供數(shù)據(jù)支撐。

可見，認(rèn)知工具可以為智慧學(xué)習(xí)的發(fā)生提供有利的學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)資源，不僅為教師制定和調(diào)整教學(xué)策略提供支持，還可以拓展學(xué)習(xí)者感知范圍、節(jié)約學(xué)習(xí)者認(rèn)知資源和充當(dāng)智能伙伴輔助學(xué)習(xí)者完成復(fù)雜任務(wù)。

2. 思維工具：發(fā)展學(xué)習(xí)者智慧

智慧教育的最終目的是培養(yǎng)具有智慧的人（祝智庭，2017），思維工具可以賦予人們思維策略從而提升人的高階思維能力。在技術(shù)支持的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中，思維工具為學(xué)習(xí)者自主建構(gòu)知識提供思維策略和方法，通過引導(dǎo)和優(yōu)化學(xué)習(xí)者內(nèi)部思考來提升學(xué)習(xí)者的思維技能。以柯爾特思維教程（De Bono，1991）中的“購買一部二手車”的問題情境為例，我們可以首先使用CAF（Consider All Factors）思維工具盡可能多地列出全部需要考慮的因素（價格、里程數(shù)、汽車狀況、油耗情況、輪胎狀態(tài)等），然后運(yùn)用FIP（First Important Priorities）思維工具依據(jù)重要性對要考慮的因素進(jìn)行排序，最后運(yùn)用Decision思維工具選擇出最適合自己的二手車。在任務(wù)解決過程中，互聯(lián)網(wǎng)可以為決策提供信息支持，故其充當(dāng)?shù)氖钦J(rèn)知工具的角色;但指導(dǎo)整個任務(wù)解決的CAF、FIP和Decision三個工具都屬于思維工具，而且屬于思維策略工具。思維工具可在不同環(huán)境和不同領(lǐng)域中參與思維過程，它們不能減少信息加工過程，也不能使這種心理加工更容易，而是使得這種心理加工更好地發(fā)生（Kirschner et al.，2006）。這也意味著用戶必須更加努力地思考，因?yàn)楦钊氲乃伎夹枰冻龈嗟呐Α?/p>

綜合上述分析，我們可以認(rèn)為，提供豐富的認(rèn)知工具是智慧學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)的關(guān)鍵，它們可以為培養(yǎng)學(xué)習(xí)者智慧提供環(huán)境支持;而提供豐富的思維工具則是發(fā)展學(xué)習(xí)者智慧的關(guān)鍵，它們的目標(biāo)是內(nèi)化為學(xué)習(xí)者的思維技能。

六、小結(jié)

喬納森于1995年提出信息技術(shù)可以作為認(rèn)知工具促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)（Jonassen，1995a），并在后續(xù)研究中指出信息技術(shù)可以作為思維工具提升學(xué)習(xí)者的思維能力（Jonassen，1995b、1999;Jonassen et al.，1998）。認(rèn)知工具和思維工具在概念來源、理論基礎(chǔ)、作用機(jī)理、本質(zhì)特性等多方面存在著不同。信息技術(shù)可以但不必然成為認(rèn)知工具，具體取決于它們是否能夠分擔(dān)低階認(rèn)知負(fù)荷并讓學(xué)習(xí)者更好地投入到高階認(rèn)知加工中去。認(rèn)知工具可以但也不必然成為思維工具，具體取決于其是否參與思維過程以及是否具有工具的可內(nèi)化性。智慧學(xué)習(xí)已成為信息技術(shù)促進(jìn)教育的新的發(fā)展方向，其目的是培養(yǎng)擁有高階思維能力的智慧型人才。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，信息技術(shù)不僅應(yīng)該作為促進(jìn)學(xué)習(xí)者低階認(rèn)知能力的認(rèn)知工具，更應(yīng)該朝著提升學(xué)習(xí)者高階思維能力的思維工具發(fā)展。

注釋：

① CmapTools為一種概念圖軟件，下載地址為https：//cmaptools.en.softonic.com。

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收稿日期 2021-12-30

Cognitive Tools and Thinking Tools Towards Intelligent Learning

ZHAO Guoqing， DUAN Yanyan， ZHAO Xiaoyu， LI Xinyuan

Abstract： Human beings are stepping into the era of intelligent learning at an accelerated pace. How to employ information technology to support intelligent learning and develop learners’ wisdom has become an issue receiving more and more attention. Though cognitive and thinking tools are effective measures that support intelligent learning， people often confuse them due to their high similarities. Thinking is a high-level component of cognition in terms of their relationship. Therefore， thinking tools are a high-level subset of cognitive tools. There are essential differences between thinking tools and general cognitive tools： cognitive tools are based upon socio-constructivism and distributed cognitive theory， while the theoretical basis of thinking tools is constructivism learning theory; cognitive tools are psychological models or computational tools that support， guide or extend users’ cognitive process， the core of which is to construct meaning with the aid of external tools or social groups， but the thinking tools are kinds of strategies and methods that are used to guide people’s thinking direction and focus， and their core is to complete the internal meaning making with the aid of thinking strategies and methods. Information technology can be， but not necessarily be， cognitive tools， depending on whether they can share the low-level cognitive load and help users think; cognitive tools can be，but not necessarily be，thinking tools， depending on whether they participate in the thinking process and have the internalization of thinking. Cognitive tools and thinking tools play different roles in intelligent learning. The former is the key to constructing an intelligent learning environment and can provide environmental support for the cultivation of learners’ wisdom. The latter is an important basis for developing learners’ wisdom， and its goal is to internalize learners’ thinking skills.

Keywords： Intelligent Learning; Cognitive Tools; Thinking Tools; The Origin of Concepts; Essential Differences; Role Positioning