认知弹性理论指导下的中小学教师培训教学

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认知弹性理论指导下的中小学教师培训教学

  

庞坤，李明振

（西南大学  数学与统计学院， 重庆 北碚400715）

摘要：认知弹性理论是一种关于结构不良的知识的习得与迁移的学习理论，对指导中小学教师培训教学具有较强的适用性。基于认知弹性理论，中小学教师培训教学宜采取如下教学设计策略：1.注重概念的多视角表征，实施概念的多维分析设计；2.运用概念的案例教学，实施概念与案例的交叉设计；3.创设真实的学习情境，实施学习任务的教学情境设计；4.运用认知弹性超文本，实施教学内容的立体网状结构设计。

关键词：认知弹性理论；教师培训教学；受训教师；教学设计策略

中图分类号：G652    文献标识码：A

随着我国教师专业化的不断发展和基础教育课程改革的不断推进，中小学教师培训的重要性日益凸显。然而，许多地区中小学教师培训教学的实践表明，效果并不令人满意，普遍存在“费时低效”“学难致用”的现象。究其原因，主要在于未能有效地运用科学的学习理论指导中小学教师培训教学。认知弹性理论是上世纪80年代末美国学者斯皮罗等人针对结构不良的知识的习得与迁移而提出的一种学习理论。基于中小学教师培训教学的实践经验和对认知弹性理论的理性分析，我们认为，认知弹性理论对中小学教师培训教学具有重要指导意义。

一、认知弹性理论的基本观点

（一）三个基本概念

1.结构不良的知识

斯皮罗等人依据知识及其应用的复杂与变化程度将知识分为结构良好的知识和结构不良的知识。 ［1］结构良好的知识是指与具体情境之间具有直接对应关系的知识，这种知识一经习得，便可根据相应的规则或原则加以运用。比如，四则运算就是结构良好的知识，学生只要掌握了计算的规则就基本上可以进行准确的加减乘除运算并获得唯一确定的答案。结构不良的知识是指与具体情境之间不存在直接对应关系的知识，这种知识通常可以应用于多种不同的情境问题，而一个情境问题的解决也往往需要多个知识点的综合运用，而且其应用往往有多种方案、途径与标准。比如，一个“合作学习”的概念，可以运用于不同学科、不同年级的多种不同的课堂情境中，而以“做中学”为主的课例就可能包含着“自主学习”“合作学习”“探究学习”等多个概念的综合运用，不同的教师可能采用不同的方案、途径与标准，获得不同的运用效果。结构不良的知识普遍存在于医学、工程学和教育、历史、艺术等人文学科，是认知弹性理论关注和应用的主要知识类型。

2.高级学习

斯皮罗等人将学习分为初级学习与高级学习。初级学习是还原倾向的简单化学习，只要求学生知晓一些重要概念、方法和事实，将所学的东西简单再现出来，涉及的内容主要是结构良好的知识；高级学习要求学生把握知识的复杂性，能用所获得的知识去分析、思考问题并能在新的情境中灵活运用这些知识，涉及的内容主要是结构不良的知识。高级学习是认知弹性理论倡导的基本学习方式。 ［2］

3.认知弹性

斯皮罗等人认为，认知弹性是一个人对其知识进行自动重构，运用多种方式对完全处于变化中的情境要求进行回应的能力，是人在认知中的灵活变通能力。主要表现在能否对复杂的情境进行认知，能否以多种方式对情境进行认知。认知弹性强的学习者在认知方面具有较强的灵活性。即能不断变换看问题的角度，能依不同的属性对刺激源进行分类，能发现整体中各部分之间的新联系，能对相同事实作出不同方式的解释，能依据不同的情境脉络对各成分重组与排序，能更顺利地将知识迁移至新的情境。认知弹性是认知弹性理论所强调的核心能力，培养认知弹性是结构不良的知识学习的重要目标。

（二）两条基本原理

认知弹性理论的第一条基本原理是：只有在显示多元事实时才能以最佳方式对结构不良领域的知识进行思考。因为从单一视角提出的观点虽不是错误或虚假的，但却是不充分的。 ［3］认知弹性理论强调的核心问题是多元认知表征，即要求从多角度审视某一主题。这既能增强对该主题的理解，也能增强将这一理解迁移至其他领域的能力。

认知弹性理论的第二条基本原理是：概念与案例构成多维度与非线性的“纵横交叉形”。“纵横交叉形”隐喻：要多样化地应用知识，就必须展现知识的多重关联和知识对情境脉络的依赖性。

（三）随机通达教学

斯皮罗等人在探讨了高级学习的基础上，提出了适用于结构不良的知识的教学方法──随机通达教学，即对同一教学内容，要在不同时间，在重新安排的情景下，带着不同的目的，从不同的角度多次进行学习，以此达到结构不良的知识获得的目标。 ［4］随机通达教学要求在教学中应努力揭示知识的多种关联性，与其他知识要素相联系，使学生达成对知识的多视角理解；揭示知识对情境的依赖性，与具体情境相联系，使学生形成知识的情境性表征。

（四）认知弹性超文本

认知弹性理论提出了体现和应用其原理与方法的具体技术──认知弹性超文本。它是一种按信息之间关系非线性地存储、组织、管理和浏览信息的计算机技术，是由节点和表达节点之间关系的链组成的网状结构。其典型特征是能在文档内部和文档之间建立联系，可使学习者根据自身的实际情况随机获取所需信息，并且内容能被重新编辑，以产生一种特殊的、概念纵横交错的知识结构。认知弹性理论认为，认知弹性超文本适用于结构不良的知识学习。

以上三个基本概念和两条原理构成认知弹性理论的逻辑起点，随机通达教学是体现其原理的方法，认知弹性超文本则是实现其方法的技术媒介。

二、认知弹性理论对中小学教师培训教学指导的适用性

（一）中小学教师培训教学内容是结构不良的知识

中小学教师培训的主要教学内容是使受训教师获得必要的教学知识，而这些知识本质上是结构不良的知识。这是因为，教学知识虽指向教学实践，但其与动态、变化、真实的教学情境之间通常不存在直接对应关系，一项教学知识通常可应用于多种教学情境问题，而一个教学情境问题也往往需要多项教学知识的综合运用，即使是同类的教学情境问题，所涉及的教学知识及其作用模式也有很大差异。事实上，教学情境是由学生、教师、教学环境和课程等相互作用的诸复杂要素构成的生态系统，不同要素组合而成的教学情境之间存在着很大差别，一项教学任务的完成通常需要应用不同类型的理论。比如，要将所学的教学原理用于函数课堂教学，就不能简单套用所学的一般教学原理，而应综合运用函数知识、思想方法及其特点、特定阶段学生学习函数的认知活动过程与方式（如杜宾斯基关于数学概念学习层次的APOS理论［5］）以及具体班级学生的心理特点和一般教育教学原理与方法等知识，制订出函数这一特定内容的教学方案，并在具体实施过程中依据实际情况灵活把握与适当调节。这一过程需要多个概念、原理、经验背景以及教学机智的综合而灵活的运用。受训教师获得教学知识的目的是将其应用于教学实践，而教学实践的情境性、体验性与生成性［6］和教学知识的效度与场域要求［7］以及教学知识与教学实践之间存在严重鸿沟的现实隐喻了教学实践的复杂性，蕴含了教学知识是结构不良的知识。

（二）受训教师应采取高级学习的学习方式

在中小学教师培训教学中，受训教师应采取高级学习的学习方式。事实上，传统的中小学教师培训教学效果之所以不令人满意，其主要原因之一在于，将初级学习阶段的教学策略不合理地推移到高级学习阶段的教学中，教学过程过于简单化。比如，将教学知识从与其密切相连的复杂的教学实践情境中隔离出来进行学习，将本来连续的教学过程机械地切割成多个离散的阶段处理，将具有整体性的教学知识简单地割裂为孤立的部分而忽视其各部分间的相互联系，受训教师获得的仅是高度抽象的、去情境化的、僵化的教条，难以与自身的知识经验有机地融为一体，仅仅在头脑中记忆储存，却很难指导其教学实践。尽管必要的简单化对教学是有意义的，但整个教学过程过分简单化则会导致学生理解的片面与定势，这正是妨碍习得的教学知识在具体教学实践中广泛而灵活迁移的主要原因。具有结构不良特征的教学知识与情境脉络紧密相联，具有高度的情境依赖性，在中小学教师培训教学中，应创设与教学实际问题相一致的情境，关注受训教师面对各种实际的教学情境问题时进行的知识生成与持续改进过程，使受训教师采取高级学习的学习方式，体验教学知识的复杂性，实现对教学知识的深刻理解与综合贯通，并将其灵活运用于多变的实际教学情境。

（三）中小学教师培训教学重在发展受训教师的认知弹性

中小学教师培训教学的主要目标是能使受训教师将所学教学知识灵活地应用于教学实践情境。而教学实践情境复杂多变，具有很大的不确定性和不可预测性。事实上，受训教师所面对的课堂与教学情形变化无穷，尤其是其所面对的教学对象主体──学生有着巨大的变化性，他们在不同的环境中成长，具有不同的认知方式、能力水平、个性特征与学习习惯等，同时，具体的教学过程中还存在着潜在的不可控制性。所有这些都不可能预先完全设定，因而其应用也不可能有整齐划一的规律模式。这就要求受训教师运用教学知识分析具体的教学情境，对其作出正确的理解，依据不同的具体教学情境对教学知识建构多种不同的表征，形成多元化的教学知识结构与图式，并能实现教学知识向实践迁移。因此，中小学教师培训教学应注重培养受训教师的认知弹性，使其具备弹性的认知技能，具有较强的应变能力，能够灵活处理教学过程，以克服传统教师培训普遍存在的“学难致用”现象，增强教学实效。

综上所述，中小学教师培训教学内容的特征、应采取的学习方式和要达成的教学目标完全符合认知弹性理论针对结构不良的知识采取高级学习的学习方式培养学习者认知弹性的基本观点与要求。因此，认知弹性理论适用于指导中小学教师培训教学。

三、认知弹性理论指导下的中小学教师培训教学设计策略

基于认知弹性理论，针对中小学教师培训教学的特点与要求，结合目前中小学教师培训诸方面客观条件与实践环境，我们认为，中小学教师培训宜采取如下教学设计策略。

（一）注重概念的多视角表征，实施概念的多维分析设计

中小学教师培训教学重在发展受训教师的认知弹性，而认知弹性的形成与知识的呈现方式密切相关，越是以多个维度向学习者呈现知识，越有利于学习者认知弹性的培养。教学概念的理解往往是“横看成岭侧成峰”，任何单一的视角都可能错失概念理解的许多重要方面，这意味着通过不同的视角可获得不同的情境体验和对复杂知识多种意义的建构。具有结构不良的知识特征的教学概念，蕴含着其应用于教学实践的多种途径，单一的观点可能会导致缺乏多样化的应用途径。在不同情境中多次呈现同一教学概念并以不同方式对其进行多维分析，可使其隐含的关键要素不断显现，有利于受训教师掌握概念并将其迁移至新的情境，从而提高受训教师的认知弹性。因此，在中小学教师培训教学中应将概念的多视角表征与多维分析置于中心地位，应尽力展示概念的某方面特征或本质与其他要素之间细致而复杂的多维度关联，以相互加强概念本质的多元表征，从而既增强对概念自身的理解，又增强对教学知识结构整体的理解。应从不同角度呈现同一概念的不同侧面，或者从不同概念的不同角度反复呈现同样的材料，在具体的情境中形成对教学概念的多维理解。比如，对“合作学习”概念的学习，不但应运用自然语言对其内涵进行阐释，还应通过实际案例对其进行解读；不但应对其基本模式进行归纳，还应对其多种变式进行探析；不但应对其所蕴含的作用与价值作出判断，还应对其运用范围与局限作出评价。进行如上多角度的表征与多维度的分析，有助于实现对“合作学习”概念的深层理解。在呈现某一教学概念时，不应强加给受训教师所谓的权威的、唯一的、标准的解释，而应在各种观点或解释中，选出比较典型的几种展示给受训教师，使其从不同的角度主动地建构起对该教学概念的多元认知与全面理解。为此，中小学教师培训教学要充分重视受训教师的已有经验，开展培训教师与受训教师之间、受训教师与受训教师之间的反思性对话与讨论。因为不同的教师在不同的教学环境与实践中均积累了富有个性特色的经验，每个人均以自己的经验为背景建构对事物的理解，通过交流与碰撞使受训教师超越自己的认识，关注到概念的不同侧面。在对话与讨论中，培训教师可先保留自己的看法，提出一些启发性问题，引导受训教师形成并阐发自己的观点，培训教师耐心倾听其发言，并洞察其想法的由来，分析其合理性与局限性，促使受训教师在交流讨论中积极建构知识的意义，对概念形成多元化的认识和全貌性的理解。

（二）运用概念的案例教学，实施概念与案例的交叉设计

认知弹性理论十分重视案例在教学中的作用，教学案例能帮助组织经验、内化知识、反思实践、沟通理论与实践、提升理论分析水平。中小学教师培训教学中，用具体教学案例阐释相关概念，使受训教师从教学实况的演示、观摩与讨论中体会与建构教学知识，有利于加强教学理论与实践的联系，提高其认知弹性。

在运用教学案例进行教学概念教学时，不应将教学概念与教学案例相隔离,而应将其相联系，构建教学概念与教学案例的“纵横交叉形”，即对一个教学概念要用多个与之相连的、代表不同情境的教学案例来理解，而每个教学案例又同时能支持多个相互联系的教学概念的表征。这样，通过多个教学案例对同一教学概念进行多维度的意义建构与重组和对同一教学案例进行多元教学概念的解析，能够有效地加强记忆的语义表征与情节表征之间的联系，加强理性认知与感性认知的有机联系，不仅可使受训教师形成对教学概念的多角度理解，将教学概念同具体情境联系起来，形成背景性经验，而且有利于受训教师针对具体情境建构解决实际教学问题的模式与方法，以增强认知弹性。

抽象的教学概念应用于实际的教学案例情境时存在着很多变量，因此，应在多个教学案例的应用中向受训教师揭示教学概念变量间的细微差别。与之相应，由于不同的教学案例基于不同的教学情境，所以也就蕴含着教学概念间的不同关系，这样，一个教学案例就可视为多个教学概念在此特定的情境中发生的特定联系，解析一个教学案例的过程是将多个教学概念迁移至此情境的过程。因此，应将一个教学案例分解为多个教学概念来理解，并厘清各教学概念之间的关系。采用多维度与多视角解析教学案例，有助于抽象出教学概念与情境的多重联系，建立起教学概念通向其他类似情境的可能途径。

教学概念与教学案例的相互交叉设计，将抽象的教学概念与鲜活的教学实践相联系，具有很强的针对性和实效性，这就要求培训教师应具有关于各种教学案例的教学概念框架，掌握解析教学案例、构建教学概念与教学案例“纵横交叉形”的方法。

（三）创设真实的学习情境，实施学习任务的教学情境设计

学校学习常常侧重于抽象的、脱离情境的知识，学生往往在经过处理的、过于简单的、非真实的情境中学习，这种知识一般难以迁移到真实的场景，难以应用于实际。 ［8］比如，一个习惯于解决细线悬挂小球的摆动的学生，对小孩荡秋千的问题会一筹莫展。因为学生已经习惯于抽象的推理和运算，而对问题的实际背景并不关心。创设真实的学习情境正是试图通过真实情境中的抛锚式知识与技能去诱导实践认知，感受真实的情境体验，领悟情境所蕴含的实质，获得知识的情境化理解，实现知识的实践性迁移。所创设的情境越是接近教学实践的真实情境，就越有利于迁移能力的形成和认知弹性能力的提升。中小学教师培训教学的主要目标是使受训教师能将教学知识广泛而灵活地运用到具体的中小学教学实践情境。因此，培训教师应尽可能创设真实的教学现场情境，并通过理性的观察、分析与交流，解析其所蕴含和涉及的教学知识。比如，应提供发问、讨论、课堂教学观摩、实际演练等机会，激励受训教师针对实际教学情境，展开平等而坦诚的反思性对话，诊断问题产生的原因，制订问题解决的策略。

创设真实的学习情境并实施学习任务的教学情境设计，将静态的文本还原为鲜活的教学情境，将严肃的教学理论引向生动的教学实践，促使受训教师在真实的学习情境中观察实践、反思实践，不断生成活生生的经验，实现对教学知识深层的、本质的理解。

(四)运用认知弹性超文本，实施教学内容的立体网状结构设计

基于认知弹性理论的基本原理，中小学教师培训教学中，应依据情境或要解决的任务将抽象的教学概念与具体的教学案例相联系，将来自于不同方向的复杂的教学主题通过非线性、多维度的穿越，展现其多重的关联类型和其对情境的依赖性，从而建立教学知识的立体网状结构，以促进受训教师对相应教学知识的掌握及其向教学实践的迁移。认知弹性超文本是实现这种知识组织策略的理想教学媒介。

认知弹性超文本将教学概念镶嵌在相关的背景中，将教学知识网络中的概念相互连接，形成从单个教学概念出发的多个相关教学概念组成的教学概念群，并用教学案例及其特定的情境来支持这些教学概念的表征，而每个教学案例中又都包含着多个教学概念，并以被分解的教学案例的元素为依据将教学案例与所涉及的多个教学概念相链接。这样，与某个教学概念相关联的多个教学概念和教学案例被组织在一起，既能用上位教学概念和同级教学概念确定其在结构中的位置，又能将其展开进行多元表征。教学知识的这种立体网状结构以概括性和系统性的教学概念为主干，以相关的教学案例为交叉主干，主线脉络清晰，具有非线性、多维性、探索性、生成性与情境性特征，非常符合人的联想思维方式，因而有助于受训教师从多种角度理解与表征教学知识，实现对教学知识的有效加工，构建动态的教学认知结构。

认知弹性理论对中小学教师培训教学具有重要指导意义，应深入挖掘认知弹性理论的精髓用于指导中小学教师培训教学实践。当然，认知弹性理论也有其局限性，比如，结构不良的知识学习是非常复杂和不规则的，认知弹性理论不应成为指导学习过程的固有图式，其应用模式亦应有灵活的变式。此外，认知弹性理论倡导对概念的多重表征，但受训教师面对多种观点或解释常感茫然，因此，培训教师应加强与受训教师的交流，强化对受训教师的指导。

作者简介：庞坤(1972—  )，女，四川达州人，武警学院数学教研室副教授，西南大学数学与统计学院博士生，从事课程与教学论研究；李明振（1965—  ），男，河南延津人，河南教育学院数学系副教授，西南大学数学与统计学院博士生，从事课程与教学论研究。

参考文献：

［1］Spiro R J，Feltovich P J.Cognitive flexibility，Constructivism，and Hypertext：Random Access Instruction for Advanced Knowledge Acquisition in Ill-structured Domains.Constructivism in Education.Mahwah，NJ：Lawrence Erlbaum Associates　Publishers，1995.85-107.

［2］ 张建伟，孙燕青.建构性学习［M］.上海：华东师范大学出版社，2005.59－61.

［3］ 莱斯利Ｐ斯特弗.教育中的建构主义［M］.上海：华东师范大学出版社，2002.75.

［4］Spiro R，Vispoel W，Schmitz J.Knowledge Acquisition for Application：Cognitive Flexibility and Transfer in Complex Content Domains［M］.New Jersy:Lawrence Er-labum Associates.1987.177.

［5］张奠宙，李士锜，李俊.数学教育学导论［M］.北京：高等教育出版社，2003.180-182.

［6］康丽颖.教师教育研究的实践意蕴［J］.比较教育研究，2006，（7）：28-29.

［7］何晓芳，张贵新.解析教师实践知识：内涵及其特性的考察［J］.教师教育研究，2006，（3）：41.

［8］约翰D布兰思福特，安J布朗，罗德尼R科金.人是如何学习的［M］.程可拉，孙亚玲，王旭卿，译.上海：华东师范大学出版社，2002.65—66.

（责任编辑：苏丹兰）

The Instruction of Primary and Secondary School Teacher Training with Guidance of Cognitive Flexibility Theory

PANG KunLI Ming-zhen

(College of Mathematics and Statistics,Southwest University,Beibei Chongqing 400715,China)

Abstract:Cognitive flexibility theory is a learning theory about acquiring and  transferring the knowledge in ill-structured domains and it is more suitable for guiding primary and secondary school teacher training.Based on the theory,the principles of teaching design are as follows:1.emphasizing multiple representation of concept and carrying out multi-dimensional analysis of concept;2.using the case study of concept and cross design of concept and case;3.lcreating real learning situations and teaching situations forlearning tasks;4.carrying out the multiple dimensional net-based structure design of teaching contents with cognitive flexibility hypertext.

Key wards:cognitive flexibility theory;instruction of teacher training；teacher trainer;teacher trainee

2007-06-06  人教网