DCR视野与知识空间维度下问题解决类协作学习设计研究.docx

摘要协作学习的设计一直是个理论难题，我们不清楚协作学习的具体方案何以具有目标一手段一致性以及那些设计要素何以会转化为令人满意的协作活动。与DBR(DesignBasedReSearCh)不同，DCR(DesignCenteredReSearCh)关注的是知识收获。文章在DCR视野下，通过一项个案研究，初步确证了这样一组问题解决类协作学习的设计知识：(1)协作学习的设计方案由任务呈现、协作过程、成果呈现以及过程支架组成;(2)扩展的FC知识图不但可以用来设计问题，还可以用来设计协作过程的支架，是检查目标一手段一致性的重要工具。为了确证上述知识，本个案研究初次采用学习过程机制图来表征真实发生的协作过程。学习过程机制图主要用来判断协作学习方案中的那些设计要素是否转化为令人满意的协作活动。关键词协作学习；问题解决；扩展的FC知识图;DCR一、协作学习设计的理论困境及研究思路协作学习可以看作是个体学习的群体分工化，尽管这会增加学习的时间成本和收益风险，但却具有很多潜在的好处。它使得学习过程具有更多可见的外部性和更强的丰富性，小组成员之间也会通过更持久的互补、互赖、互启、互证的过程获益良多。然而，无论是理论上还是实践上，协作学习的设计一直是个难题。协作学习的研究存在着两个取向或视野，一个是DBR(DesignBasedResearch),另一个是DCR(DeSignCenteredReSearCh)。在实践层面上，经过反复试验修订以产生一个良好的协作学习设计(教育干预)，是DBR的追求，而DCR则更关注协作学习设计研究所带来的针对设计的知识收获。UJDCR的视野下，协作学习的设计研究试图将研究者的设计经验转化为协作学习的设计学知识。这种设计学知识，蕴含着这样一种设计实践：在设计过程中对所设计对象的组成成分和属性进行特定赋值以产生特定的设计态或观念态的对象，再通过具体行动将它转化为现实态的对象。对于设计态的对象，我们最基本的要求是：它具有所预期的功能，从教学设计讲，就是目标一手段一致性;对于现实态的对象，我们希望它与设计态的对象保持一致，即所有的设计要素都必要且能够落实。然而通常情况下，现实态对象会与设计态对象存在差异，但这种差异不能太大以至于现实态对象具有了不同的“质:这种设计与现实的差异是具有设计学的方法论意义的。因为一旦发现一个对象的现实态与设计态严重不符，且能排除经验作祟的可能，那么我们便可以推论，用来设计该对象的理论知识是失能的，是存在缺陷的。很自然地，我们可以根据这种差异，追溯该对象的设计意义上的缺陷，进而重新调整对象的成分与属性、调整赋值的技术过程，由此改进设计理论。而如果现实态的对象与设计态的对象相一致，那么设计便是成功的，同时.，这种成功也支持了相应的设计理论。这就是所谓的技术人造物缺陷分析法。2但技术人造物缺陷分析法用于协作学习设计的研究，却存在特殊的困难。我们可以通过与课堂教学设计相对比来说明这种困难。课堂教学设计中，整个教学过程包括交互节奏、进度控制、特定内容呈现、学习方式切换等都是由教师(亦是教学设计者)主导发生的，这些设计要素总体上是可以预见甚至是完全可控的。因此，课堂教学的设计方案与真实行动之间的对应关系是很直观的，我们很容易判断那些设计要素是否得到落实。与课堂教学设计不同，协作学习的设计完全不包括小组成员之间的交互，由于它是群体自主学习过程，过程和具体内容不可预知，但却是协作学习的真实表现形式，因此，我们只能通过设计某些可预知的“静态”要素将现场可能发生的动态交互限制在一定范围之内，这个范围就是协作学习的学习目标所指的范围。也就是说，协作学习的设计最终是试图通过静态信息空间设定来引导和限定动态交互的生成。这就使得协作学习的设计态与现实态难以直接对应，我们难以直观地判定那些设计要素是否得到了落实、静态信息空间的设定是否转化为指向目标的动态交互，这就是协作学习设计研究困难的根源。由于只能设计静态信息空间，那么协作学习的设计如何才能：（1）确保协作学习设计的目标一手段一致性?（2）确保协作学习的所有设计要素都是必要的且能够落实的?仅仅凭借直观经验是难以应对这两个问题的。我们必须回到对协作学习的深层理解上来。协作学习可以区分为设计态和现实态，设计态的协作学习对象又进一步可区分为两个层次：表层的信息（媒体）空间和深层的知识空间。协作学习的信息空间是师生都能见到的媒体信息集合，它包括以下几个成分：（1）任务呈现，包括任务信息、方法信息及相关媒体材料;（2）协作过程，包括角色设置、任务分工、群组加工过程、交往规则;（3）成果呈现，包括呈现形式及成果评价规则（如果有需要评价的成果）;（4）过程支架，它用于动力维护和认知引导。协作学习的知识空间，主要是指协作学习所包含的知识网络在特定协作任务下的组织，它只对协作学习设计者有重要意义。以问题解决类协作学习为例，我们可以用小组欲解决的那个问题所蕴含FC知识图来表征协作学习的知识空间。FC知识图是那个问题所蕴含的内在知识关联和推理（可含多条路径）的客观表征。FC知识图由两种结点构成，一类是用表示的情境结点，另一类是用表示的操作子结点（以下简称操作子），情境结点之间用有方向的连线连接，构成了推理的一个个步骤，而操作子是指情境结点之间推理时所运用的知识点（见图3和图5）。但单纯的FC知识图对于协作学习的设计还是不够的，我们需要在FC知识图中标记一些对协作学习设计有重要意义的信息，如知识误解、易混淆点、思维卡点、思维错路、支架配置等。包含有这些标记的FC知识图被称为扩展的FC知识图。扩展的FC知识图可以完整地表达协作学习的知识空间，它既保持了问题设计的功能，又是支架设计的参照（见下文），还是检查协作学习设计的目标一手段一致性的工具，因为协作学习所蕴含的能力生成目标的知识点就表现为FC知识图中的操作子，而整个扩展的FC知识图则表达了这些知识点是如何与特定情境信息和其他知识点相结合并在特定支架的帮助下完成问题解决，从而完成能力生成目标的，再结合它在表层信息空间的具体描述，我们便能确定协作学习方案的目标一手段一致性是否令人满意。表层信息空间与深层知识空间相结合，便能够完整表征一个设计态的协作学习对象。而对于现实态的协作学习对象如何表征呢?如果我们陷入真实发生的协作交互细节，而这些细节在设计态的协作学习方案中又没有规定，我们便不能将它与设计态的协作学习对象相比对，自然也无从衡量设计态的协作学习对象在多大程度上转化为了现实。实际上真实发生的协作学习也可以看作是两个层次的真相，一是真实发生的、可直接观察到的信息流（文本）序列和行为序列;二是小组在深层知识空间的探索过程，而这个探索过程更为重要。这需要我们将行为序列和信息流序列转化为一种小组在知识空间（FC知识图）中的探索路径。我们将采用类似于教学过程机制图3.4的过程图来表征小组在协作学习知识空间中的探索过程。这张图我们称之为学习过程机制图。有了这张图，我们便可以对照扩展的FC知识图，确认己有设计要素是否落实或发生、那些没有落实或没有发生的设计要素是否是多余的。思路如此，但它是否可行?为了检验这种技术路径的可行性，特别是学习机制图的可用性，我们做了一次个案探索。二、一项个案研究我们选择高一物理科目，在几道考查知识点相对独立练习题的基础上设计了一道综合性较强的题目，供学生面对面协作学习之用。该问题经过多位一线教师审读，认为虽然有难度，但可用。（一）尝试设计1 .任务呈现本个案选择的是物理学科的问题解决任务，所呈现的信息仅限于问题本身。具体的问题如下：如图1所示，质量m为3kg的小物块静止在水平地面1上，现施加外力Fl将弹簧压缩一定长度（在弹簧的弹性限度内），撤去Fl后m在地面1上的运动情况如图2所示（虚线Oq为图像在原点的切线，BC段为直线与X轴交于C点）。接着小物块在外力F2的作用下获得一定的速度并以此速度水平向右抛出，该抛出点距离水平地面2高H=1.7m,之后沿平行于斜面方向落到木板M顶端并开始向下滑行，如图1所示。已知该木板M初始静止置于斜面体MO顶端，斜面体MO固定在光滑水平地面2上，木板M与斜面体MO间的摩擦因数为字，木板厚度忽略不计，质量为M=Ikg,长度为L=2m,木板下端连接有根自然长度为I0=0.2m的轻质弹簧。斜面体MO倾角。=30°,质量M0=6kg,高度hl=1.5m,斜面体底部固定一挡板Ml（MI质量忽略不计，厚度忽略不计）。已知小物块同木板M之间的动摩擦因数同地面1一致，木板M下滑到斜面底端碰到挡板Ml时立刻停下，经过一段时间后处于最大压缩状态的弹簧在恢复形变的过程中推动小物块沿木板M向上运动至弹簧刚好恢复到原长且小物块静止时结束。整个过程中弹簧一直处于弹性限度内，最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力，不计空气阻力,那么弹簧被压缩到最短时的弹性势能有多少呢?（g取10ms2）2 .协作过程物理学科的问题解决要求所有小组成员都要认知性参与，一同想办法、一同计算，因此，这里的角色都是“兼职”的，任务虽难但不需要明确的任务切分和工作流程，角色关系比较简单，不需要配置面面俱到的8种角色或12种角色161，不需要“制度设计”意义上的角色间的监督或支撑设计。本个案的角色分工和交往规则如下：（1）小组角色分工组长（监督员）1名：负责问题解决的过程控制和提醒；记录员1名：负责记录小组讨论过程中产生的思路、数据和结果；汇报员1名：负责向所有参与学生说明自己小组的思考过程和结果；思路贡献者1名：重点负责解题思路，同时，小组内所有成员都需要提供自己的思路，完成解题。（2）交往规则获得学习任务后，由各组的小组长安排每个组的学习进程,组员应当遵守。每个人在任务开始前需要明确自己的分工，若对分配有不满意的事前进行协调，学习任务开始之后就应尽职尽责，将自己应该做的做好，不遗漏相应信息,不可以无所事事。避免讨论与学习任务主题无关的话题。此协作过程本着就题论题的方式进行，对他人的质疑应有理有据，不可以引发人际矛盾、语言攻击或暴力反驳。3 .成果呈现小组需要以书面方式呈现出自己小组的求解结果，包括必要的推导过程;汇报员的汇报需要清晰，简要说明推导的主要思维过程。4 .过程支架由于尝试设计阶段对问题本身以及协作过程没有深刻理解和真实体验，故未能设计出务实的过程支架。（二）结构化分析与支架设计为了能有针对性地设计过程支架，我们用FC知识图来表征本个案中问题解决的推理过程。在这个FC知识图中，我们选择特定环节设计支架，并将支架标记出来（支架用O表示,用虚线与它针对的操作子或情境结点或情境结点间的连接线相连），这样图就成了扩展的Fe知识图（如图3所示，为了避免连线太多导致视觉混乱，图中的某些连线被分成两部分，中间用连接点来关联。比如，连接（B）的两条线其实是一条线）。本个案的过程支架以“锦囊”的方式呈现。在小组协作过程中遇到困难时，小组可以打开“锦囊”，获得启发和引导。锦囊的具体设计见表1。表1支架初始设计支架设计是有章可循的。根据FC知识图自身的特点，我们区分长程推理与多路推理的问题。前者对应推理步骤比较多的问题，后者对应具有多种解法的问题。当下个案中的问题基本属于长程推理问题。对于长程推理的问题解决来说，为了维持问题解决的认知过程，我们区分三类支架：第一类是整个问题解决过程的宏观提醒和引导,属于整体的反思与调整，比如上述支架6（并未在图3中标出）;第二类针对的是某个局部思考环节（含多步推理）的引导，属于局部环节的反思与调整，比如上述支架3;第三类针对的是某一步思考的引导，目的是将注意力集中于特定情境信息、唤醒特定的知识点（操作子）以及二者的结合，比如上述支架1、2、4、5。在FC知识图中，哪个推理步骤（两个情境结点之间的推进）上设置支架以克服推理的困难，是第三类支架设计重点考虑的。目前我们的经验是，这四种情况需要重点考虑：（1）多个情境结点同时成立（合取）才能