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品读精粹|刘徽：将学习科学应用于教学实践 ——读《应用学习科学——心理学大师给教师的建议》

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2024-10-23 10:15

【品读精粹由华东师范大学教授钟启泉主持】

[本书及作者简介]

理查德·E.梅耶系美国加利福尼亚大学圣巴巴拉分校心理学教授，其研究主要涉及认知、教学与技术之间的互动关系，尤其关注多媒体学习和计算机支持型学习。他曾担任美国心理学会教育心理学分会主席，现任美国教育研究学会学习与教学分会副主席。2000年，梅耶获得了桑代克教育心理学职业成就奖，2008年获得了美国心理学会颁发的教育与培训杰出贡献奖。至今他已经出版了25部著作，如《多媒体学习》（2009）、《学习和教学》（2008）、《数字化学习和教学科学》（2008）、《剑桥多媒体学习手册》（2005）等。《应用学习科学——心理学大师给教师的建议》是梅耶的最新著作，本书总结了他在三个相关领域——学习、教学和评估的研究。

19世纪末，美国著名的心理学家詹姆斯在巡回演讲后，写了《与教师的谈话》一书。其原因是他在真切地与教师的交流中意识到了心理学在教育实践中的困境，如他所言：“心理学理应给教师提供更大的帮助。然而，让我感到不安的是，在谈话结束时，实际结果会让你们有点失望。如果你觉得心理学，即研究心智规律的科学，能够在课堂中立竿见影地得出明确的教学方案、教学计划和教学方法，那就大错特错了。”对詹姆斯的话当然可以有多种理解，有人认为他是在说教育是一门依赖于具体课堂情境的艺术，很难有普适性的规律、原则和方法，但更多的人认为是作为心理学家的詹姆斯在反思一个现象，即学习理论与教学实践相脱离。梅耶在书中形象地把学习科学和教学科学两者的关系比做了单行线、死胡同和双向道三个阶段，描述了从20世纪早期学习科学在实验室环境下研究老鼠、猫、狗得出的结论并单向地运用于教学，收效甚微；到20世纪中期，两者逐渐分道扬镳，研究各自的领域，互不交流；进入20世纪后期，两者逐渐趋向一种互惠互利的交流关系，应用学习科学开始关注学习者在真实情境中的学习，通过研究学习来提高教学的有效性，与应用学习科学一体两面的是拓展教学科学。如果说应用学习科学是从理论到实践的话，拓展教学科学就是从实践到理论，从真实的教学实践中反馈理论的有效性，在此基础上不断修正和完善学习理论，有了这种循环机制，学习科学才更有生命力。

梅耶的这本书在我看来，就像是一个小小的学习、教学和评估理论的精品陈列室，能帮助读者快速地浏览积淀了上百年理论的精华。当然这其中不排除一些理论似曾相识，正因为经典所以才被反复强调，但是很有可能这些理论精华在脑中是存放杂乱的，而《应用学习科学》一书精心布置了展厅，整理了各种科学理论，帮助读者在脑中组织重构，并且有投入到这种科学探索之中的冲动。难怪梅里尔把这本书称为“冰激凌顶”，也就是冰激凌最诱人的那个部分，让读者忍不住进行更多的阅读和研究。

什么是学习与学习科学？

学习是指由经验引起的学习者知识的变化。这一定义表明学习由三个主要部分构成：学习是发生在学习者身上的一种变化；学习者的知识发生了变化；这种变化是由学习者的经验引起的。

学习科学的目标在于就如何开展学习，建立有实证依据的模式。学习科学之所以是一种基于研究的理论，是因为它建立在实证依据的基础上而不以专家的意见、口号或引文为转移。

——摘自《应用学习科学——心理学大师给教师的建议》，第14~18页

梅耶在书中总结了学习的三个组成部分，其中核心部分是“学习必然要让学习者发生改变”，那么紧接着要问的是“学习改变了什么”以及“如何开展学习”？这也就是学习科学是需要研究的。学习科学之所以被称之为科学，其标志就在于实证依据，之后所提到的教学科学和评估科学也是这个道理。在梅耶看来，学习、教学和评估要更有效，一定要破除主观臆断，去真实情境中寻找依据，这才是科学的精神。

让我们步入学习的展厅，来看看这一展区的珍品陈列。先看第一个问题，学习改变了什么？目前我们普遍达成的共识是，学习不仅仅表现在外显的行为上，更需要引起学习者心智结构的变化，这也解释了学习的三种隐喻的演进。隐喻一：学习即增强反应，还记得桑代克那只猫和它的迷笼吗？饥饿驱使它不断地抓咬猛扑，终于在无数次的尝试后它碰到了那个门栓，得到了食物，之后它就会越来越熟练。隐喻二：学习即知识记忆，艾宾浩斯的遗忘曲线是教育心理学课的必学知识。隐喻三：图式同化，说起图式同化，我们所熟悉的专家可能是皮亚杰。但实际上，巴特莱特做的研究很有意思，他找来10个英国的大学生，进行了一个类似于“传声筒”游戏的实验，他把一个故事讲给第一个学生听，后面的学生依次将故事传递过去，然后要求第10个学生复述故事，结果发现故事变短了。这说明学习者对故事进行了钝化（丢弃故事的细节）和锐化（突出他们认为重要的部分），并且用自己熟悉的经验对其进行合理化。这再次证明了皮亚杰的结论“学习是一种图式同化的建构过程”。

其次，如何开展学习。这里有几条学习的铁律。1.双重通道原则。人有两条主要加工通道，即言语和图示，相比于言语，图示有优势效应，也就是说人们更容易记住以图示呈现的信息，当然，如果两者并用会达到更好的学习效果。2.信息加工容量有限。在经过一系列的相关实验论证后，乔治·米勒认为人的注意广度是7，七加减二是人瞬时记忆的极限，所以这也解释了为什么切块学习会有效的原因。3.主动加工。在阅读时，学生每读完一段文字后进行总结能更好地促进学习，维特洛克的生成学习理论对比给出了合理的解释，因为这样就激发了学习者积极参与认知加工。

此外，动机和元认知对于学习来说也非常重要，几乎所有的教师都知道动机的重要性，可是不见得所有的教师都能讲全所有的动机。梅耶提到了基于兴趣的动机、基于信念的动机、基于归因的动机、基于目标的动机和基于社交伙伴的动机。我们只有全面了解这些动机，才能从各个方面去激发学生的动机。元认知是对认知的认知，一项对高考状元的研究发现，所有的高考状元都习惯对自己的学习进行阶段性的反省认知，其中一个外显的证据是他们中的很多人热衷于画思维导图。

什么是教学与教学科学？

教学是教育者为促进学生学习而对学习环境加以操控的过程。这个定义有两层含义：其一，教学是教学者发出的行为；其二，它的目的是帮助学生学习。

教学科学是关于如何帮助人学习的科学研究。它之所以具有科学性，是因为这些教学原则是可以验证的。

教学科学的目标是提出实证依据的教学设计原则，指出有效运用教学方法的边界条件，例如在特定的教学环境下，将特定的知识传授给特定的学习者。

应用教学方法的主要标准是其效果是否有实证依据。评估教学方法是否会产生意义学习的主要方式是进行对照实验，比较使用特殊教学方法的学习者和没有使用特殊教学方法的学习者，其学习结果有什么不同。

——摘自《应用学习科学——心理学大师给教师的建议》，第52~54页

教学是以学习为中心的学习环境的营造。教学目标的确定是很重要的，其核心是“学生发生了什么改变”，那么如何能够看出这种改变，就需要有应用和检测。目前教学设计专家达成的共识是，强调不同类型的知识要用不同的方式来教学和评价。所以，梅耶在书中提出了教学目标的五种知识类型，分别为事实性知识、概念性知识、程序性知识、策略性知识和信念性知识，这就比以往教育心理学提的是程序性知识和陈述性知识划分得更为细致了。在如何开展教学这部分，梅耶在书中特别提到了学习的三种认知加工要求，即无关认知加工（与教学目标没有关系的加工）、基础认知加工（初步认知加工）、生成认知加工（深层认知加工）。对于这三种加工方式，我们的策略不同。首先，要尽量减少无关认知加工，其原则有明确期望、聚焦要义、标记结构、空间邻近和时间邻近。其次，调节基础认知加工，其原则有切块呈现、提前准备、调整通道，比如切块呈现就是要把复杂的内容分成几个部分来学习，这样对学习就没有那么困难了。最后，促进生成认知加工，其原则有多媒体、人性化、具体化和抛锚式，这里最重要的一点就是要充分调动学生已有的经验。总结这三种加工方式的原则，有效的教学就是要让学习过程经历选择（关注新信息）－组织（对新信息进行梳理）－整合（与长时记忆的旧信息相联系）三个步骤。梅耶还给出了每个步骤的具体教学策略：促进选择的教学策略有明晰目标、前置问题、后置问题和强调重点；促进组织的教学策略有总概述、小标题、联系词、绘图表；促进整合的教学策略有具体先导和具体示范，也就是把新旧知识相关联，比如在关于电路运行的课程中加上水流系统的隐喻，因为学生对水流很熟悉，有助于促进他们对电流的理解。

什么是评估与评估科学？

评估涉及确定学习者学习到了什么，学习者的学习方式，以及与学习相关的学习者的个性特征。我们实施一项评估时，要设法描述学习结果（即知识）、学习过程（即建构知识的认知过程）或者学习特征（即建构知识的能力）。

如你所见，要在教育中应用学习科学，有效的评估工具是必不可少的。如果我们要开发有实证依据的学习理论和教学原理，那么就必须对学习者的学习效果进行评估。总之，教育评估要将“证据”纳入“有实证依据的实践”之中。教育研究面临的一个基本挑战是开发有效的评估工具——测验，以便能够真正了解学习者学到了什么。

——摘自《应用学习科学——心理学大师给教师的建议》，第93~94页

评估在大数据时代越来越受到重视，今天人们开始不再盲目地学、盲目地教，而是希望能够有根据地学、有根据地教，而这个根据很大程度上来自评估。我们都知道评估有三种，即预评估（教学前）、形成性评估（教学中）和总结性评估（教学后），作为一项评估工具，比如测验要关注四个指标，即信度、效度、客观性和参照性。当然，虽然测验在全世界来看，还是最重要的评估方式。但如果想要搞清楚学习和教学究意是怎么回事，包括是什么在起作用，什么时候起作用和如何起作用，我们还需要多样化的评估手段，比如实验。运用随机对照实验可以研究是什么在起作用？运用析因实验可以研究什么时候起作用；运用观察分析，可以研究如何起作用。

综上所述，学习科学从广义上来说，包括学习科学、教学科学和评估科学，称为科学的标准是一样的，就是基于证据。今天，我们欣喜地看到应用学习科学下的实验研究取得了很大的进展，为学习和教学提供了很多可供借鉴的依据。比如威特海默在其经典著作《创造性思维》一书中做了一系列的迁移实验，以平行四边形的面积求解为例，如下图所示，机械学习（控制组）的方式和意义学习（实验组）的方式不同，直接就这题来看，两者的教学效果没有什么太大区别，经过学习后，学生都能求平行四边形的面积。但是当给学生下面这两道题时，两者就有很大的区别了，控制组的学生在给左边的平行四边形作了一条垂线后就束手无策了，右边的他们更是觉得没有学过。而实验组的学生能重新调整形状，求出这两道题的答案，完成学习的迁移。相信未来学习科学会得到越来越多的应用，让我们的学习者能学得更有效。

（本文作者系浙江大学教育学院刘徽）

（本文刊载于《现代教学》2016年11A刊）

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