張鐳翕等

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

關(guān)鍵詞：交互認知復雜性學習模型；教學軟件設(shè)計；模式

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

20世紀末，通過將各種非線性成分的建構(gòu)介紹到傳統(tǒng)的線性教學設(shè)計方法中，科學領(lǐng)域的復雜理論逐漸融入到教學系統(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)的學習和思維的固有特征的學習理論。所以提出一個源自于復雜性理論觀的模型，這個范式是基于交互認知復雜性學習的假設(shè)。交互認知復雜性學習模型提供了一個對學習的教育學解釋，模型的目的是將其作為教學設(shè)計理論的心理基礎(chǔ)。

一、交互認知復雜性學習模型

從系統(tǒng)科學的角度看，教學系統(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”的演變過程。前三個階段，基本上是設(shè)計、開發(fā)線性教學程序或是對線性教學程序的完善和補充，我們把它歸結(jié)為線性教學系統(tǒng)設(shè)計。最后一個階段，美國明尼蘇達大學坦尼森教授在認識到了還原論、線性思維重視部分，忽視認知系統(tǒng)各要素之間互動關(guān)系給教學系統(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)合的認知要素等重要觀點，最終形成了交互認知復雜性學習模型。

交互認知復雜性學習模型的特點是：第一，該模型必須能夠描述認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)容知識和認知策略的互動問題；第三，該模型必須包括作為認知系統(tǒng)整體的成分之一的情感元素。[1]

交互認知復雜性學習模型的主要成分為：第一是作為理論基礎(chǔ)的復雜理論。該理論融合了北美認知理論與歐洲認知復雜性理論。第二是學習目標，主要參照加涅的學習結(jié)果分類對將要學習的內(nèi)容進行目標分類。第三是教學規(guī)則，也就是針對于各個學習目標形成的教學策略。

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)部認知處理能力，[1] 如圖1所示。該模型指出認知系統(tǒng)的兩個主要信息來源：外部和內(nèi)部。外部信息通過標準的感覺機制進入認知系統(tǒng)，而內(nèi)部信息則是不同系統(tǒng)成分與認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，認知是一個動態(tài)的現(xiàn)象，隨著情境變化而變化，以難以預知的方式進行著自我調(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。認知系統(tǒng)中的子系統(tǒng)以無數(shù)種方式變動和適應。

坦尼森等人引入科學領(lǐng)域的復雜理念，提出一個非線性教學系統(tǒng)設(shè)計模型，不把學習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性的模型。交互認識復雜性學習模型強調(diào)各種成分的積極認知加工和與環(huán)境的相互影響，取代那種脫離其整體關(guān)系對學習要素進行研究的簡化方法。學習和認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)。模型另一個獨特的地方在于內(nèi)部認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)于交互認知復雜性學習模型的應用方面，還是教學設(shè)計中的問題解決、決策制定、問題確定和創(chuàng)造性。提高學習者的學習效果，優(yōu)化教學策略，從而達到教學目標。

二、交互認知復雜性學習模型的應用

首先是目標具體化，這是每個教學設(shè)計者所需要明確的內(nèi)容。教學目標的具體化是對教學和學習的目的加以明確的過程。將目標具體化還需要詳細分析所要求學習的目標的類型，我們參考了加涅的學習結(jié)果分類，即：言語信息、智慧技能、認知策略、運動技能、態(tài)度。[3]根據(jù)分類來進行目標的細化分類，并根據(jù)分類的特征進行模塊化的學習方法設(shè)計。例如，教學的目標是學習新的概念知識，我們可以根據(jù)學習者的特征采取直接敘述或是例子描述等方法。

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

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

三、基于交互認知復雜性學習模型的教學模式設(shè)計

教學的過程不可能是一個線性的過程，教學設(shè)計也不是一個單一的一成不變的過程，在適合的心理學基礎(chǔ)與豐富的教學經(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情況最適合的教學。在此我們嘗試將認知復雜性作為心理學基礎(chǔ)進行教學設(shè)計的探討，將教學方法融合進入教學軟件中，實現(xiàn)教學軟件能夠靈活提供學習者學習方法。我們將教學方法一一分開，分為幾個不同的模塊，通過對模塊的組合來實現(xiàn)不同的學習方法。

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

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

四、模擬應用

下面是運用結(jié)構(gòu)法、認知建構(gòu)法和發(fā)現(xiàn)法的三種不同教學方法例子。在針對于程序設(shè)計的教學設(shè)計中，我們選擇的教學目標是程序設(shè)計中的語句循環(huán)的學習。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：內(nèi)容結(jié)構(gòu)化

結(jié)構(gòu)法較多運用于概念的習得。由于學習該門課程的對象是大學生，具有一定的理解能力和自我學習能力，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)給學生。

目標：學習并掌握各個循環(huán)語句。

目的：學生能夠理解各個語句的含義。（文字信息）

學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）

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

教學格式：

如圖2，每個教學模塊都具有雙向性，即每個模塊間具有交互性。使用該教學格式的學習者的特征我們進行如下假設(shè)：第一，學習者沒有學習過循環(huán)語句，對程序設(shè)計進行入門學習。第二，學習者對于循環(huán)語句已有初步了解，但是理解有誤。我們在學習目的中詳細列出了每個認知子系統(tǒng)需要學習的具體目標?；诿總€認知子系統(tǒng)的學習目標我們得出了相應的教學格式、順序（見圖2），講解式教學主要針對陳述性知識，練習式教學主要針對程序性教學，問題導向教學主要針對情境技能。前三個模塊的執(zhí)行根據(jù)學習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或以問題引導入手，而對于已有概念雛形的學習者，從練習式教學入手再逐步加強對概念理解的方式更為適當。因此針對于不同的學習者要進行適當?shù)倪x擇。

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

2.認知建構(gòu)法

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

目標：學習并掌握各個循環(huán)語句。

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

教學格式：給出具體問題，學習者自主使用自己的自然語言描述解決該問題。教師引導得出所學內(nèi)容。

圖3給出的是程序語言學習的認知構(gòu)建法，允許學習者通過自然語言進行問題描述，學習者在對問題描述的過程中理解語句的含義和運用場合，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)。這種方法需要學習者有一定的邏輯思維能力和相應的知識構(gòu)建能力，有時間仔細思考和探索。由于整個過程中學習者自我構(gòu)建不一定能夠形成正確的思路，因此需要教師的引導，在此過程中對于教師的能力要求較高，需要能夠在學習者的構(gòu)建過程中通過分析學習者的表現(xiàn)給出相應指導?？傮w來說，通過認知構(gòu)建法進行學習，學習者能具體地深刻地理解所學內(nèi)容，并且能夠很好地掌握所學知識。這種方法對于學習者的能力和教師能力要求較高，因此更適合于專業(yè)研究性的學習。

3.發(fā)現(xiàn)法

發(fā)現(xiàn)法要求學習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，進而達成對新內(nèi)容的學習。這種學習方式適于自主學習，擁有較強自主學習能力的學習者在面對問題時，自主嘗試解決。在解決問題之后再通過反饋以確認他們是否正確的理解了新知識。

目標：學習并掌握各個循環(huán)語句。

目的：探索性自主學習循環(huán)語句的用法。目的分類同上。

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

圖4給出的是發(fā)現(xiàn)法學習的簡單結(jié)構(gòu)描述，其中問題導向與學習者知識建構(gòu)之間的交互應當是多次的、深度的，交互所要達到的目的應當是學習者自主得出相應問題的解決方案。針對上面給出的目標，在發(fā)現(xiàn)法的應用上要求學習者已經(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，有能力進行發(fā)現(xiàn)學習。通過不斷的嘗試解決給出的問題，學習者進行知識建構(gòu)，在知識庫中建構(gòu)出他們應該具有的陳述性知識與程序性知識。

之后通過反饋確認是否為正確解決方案，解決方案是否能夠簡化等等。期間復雜動態(tài)教學用于進行輔助問題導向教學，提出的問題由淺入深，根據(jù)學習者的能力提出適合與發(fā)現(xiàn)學習的問題。最后，教學需要達到的是學習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習者掌握了該項知識。

五、結(jié)束語

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

參考文獻：

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（編輯：魯利瑞）