建构主义理论常用的四种教学模式
建构主义理论常用的四种教学模式
【说明】
本文节选自大学项永芳的硕士论文《建构主义视野下教学情境的设计与实践之研究一一以高等数学为例》，较为系统的介绍了基于建构主义理论提出的四种教学模式，尤其是文中不但有四种模式的理论依据，还有四种模式运用的步骤，对教学实践具有很强指导意义。
【正文】
根据情境认知与其他的理论，学者们开发出了多种教学模式。这里我们重点介绍以下四种教学模式：观念转变教学模式、支架式教学模式、随机进入教学模式和抛锚式教学模式。
1 观念转变教学模式(Conceptual Change Learning Model)
学生在学习知识之前，头脑中已经存在了一些来自于生活经验的对知识的直觉认知。其中，有些理解与知识概念基本一致，但是有些理解与知识概念相违背，它们被称为“错误概念(mis-conception) ” 或“相异概念(alternative concept) ”。观念转变指个体由于受到和个体原有某种知识经验不一致的新经验的影响而发生的重大改变。对观念转变的研究始于20世纪70年代，从80年代起，研究成果开始涌现。1982 年，康奈尔大学的Posner、Strike、Hewson Gertzog 四位教授提出了观念转变模型(conceptual change model ，简称CCM)大大推动了观念转变的研究与教学。“观念转变学习”教学模式是西方科学教学研究者们在观念转变学习理论的基础上所提出的一种教学模式。
(1)观念转变教学模式的理论基础一一观念转变学习理论
建构主义认为，学习是学习主体根据已有的知识经验主动建构新知识的过程。在学生接受新知识和经验之前，他们头脑中就对一些数学问题和现象有自己的看法和理解，并在不知不觉中养成了他们独特的思维方式。这种思维定势就造成了学生一些教学前错误概念的形成，学者们认为这些概念包括替代概念(Alternative Conception)和前概念(Pre-conception)。替代概念是指学生在先前的正式教学中形成的错误理解；前概念是指源于日常生活中非正式经验的那些概念。这些前概念有些是对客观世界的朴素的反映，但更多的则完全与科学概念相悖，学生认知结构中的这些错误概念，不但会妨碍新知识的理解，而且会导致
学生产生新的错误概念。这是因为，学生不仅会对这种错误概念深信不疑，而且还会试图将这些错误概念迁移到对新环境、新现象的解释中去。
观念转变学习理论告诉我们，概念的转变主要通过以下两个途径来完成，一是充实(Enrichment)，二是重建(Restructuring)。充实是指在增加或删除现存的概念结构，包括对现存概念结构的区分、合并以及增加层级组织。这一途径是
对原有概念结构的量的扩展，是一条“进化”的、连续的途径。这种转变发生在
学生的原有概念和科学概念一致的情况下；重建就意味着创造新结构，新结构的
建构是基于解释旧信息或说明新信息，这种转变的特点是基于学生已有的概念与科学概念完全不同的情况下，这是一条“革命性”的、不连续的途径，它发生在学生的概念与知识概念不一致或完全冲突的情况下，认知冲突策略在不连续的情况下起关键作用。也就是说，一旦引发了学生的认知上的不平衡，就能激起学生的求知欲和探索欲，促进学生知识的转变。
为了促使学生进行观念转变，1982年波斯纳（Posener et al.）等人在皮亚杰认知建构理论和库恩（T.S.Kuhn）“式更替观”的基础上，进一步提出了观念转变学习的条件理论。为了促使学生进行观念转变，他们认为必须提供以下4个条件：第一，对现有概念知识的不满；第二，新概念知识要有可理解性；第三，新概念知识要有合理性；第四，新概念知识要有有效性。根据波斯纳的观点，一旦满足了上述观念转变学习的四个条件，学生所持有的错误概念知识就会被科学概念知识所替代或改变。当然知识学习是一个复杂的过程，除了需要上述的学习条件外，课堂动机因素、情绪因素、学生的认知因素程度等都影响学生观念转变。因此，教师在教学中应积极创设条件，促使学生的数学观念转变学习。
（2）观念转变教学模式的教学步骤
德赖弗（R.Driver ，1989）以观念转变学习理论为基础设计建构主义教学，提
出了观念转变学习的建构主义教学模式。这一模式的一般步骤是：
①定向。教师创设特定的探究性问题情境，为学生的自主探究学习明确方向；
②概念知识引出。引导学生用自己的不充分的思想（错误概念）尝试解释问题；
③概念知识重建。这一环节可以通过实验、讨论、澄清和变换概念知识，揭示和解决冲突情境，建构新概念知识，并作出恰当评价；
④概念应用。学生应用新概念知识解决新情境问题；
⑤反思概念知识变化。通过将新概念与自己先前已有概念进行比较，反思观念转变学习的过程。
在德赖弗模式的基础上，1992年斯考特（Scott）提出了另一观念转变学习的教学模式。这一模式的步骤是：
①定向和引出学生的概念知识；
②导入科学理论的性质和通过模拟与讨论建构理论；
③学生建构自己的理论；
④引导学生对自己的理论进行回顾、反思、讨论和评价，帮助学生趋向可接受的科学理论；
⑥提供可接受理论的应用环境。
在斯考特的教学模式中，学生拥有获得自己经验和建构意义的机会。同时，在这个模式中，建构主义方法的另一个关键特性即关注科学理论的性质、围和建构也非常明显。此外，学生在此模式中，还不得不提供证据以验证自己的假说。在此模式中，充分体现了建构主义的四个中心属性。
2 支架式教学模式(Scaffolding Instruction Model )
建构主义理论认为，学生的认知不同于教师的认知，知识也不是简单机械地从一个人迁移到另一个人，而是基于个人对经验的操作、交流，通过反思来主动建构的。因此，教师在进行教学时，就要充分考虑到学生的思维模式和认知特点，帮助学生通过自己的活动对人类的数学知识构建起自己的正确理解。在这个意义上，建构主义者借用了建筑行业的”脚手架”概念，形象地提出了支架式教学这一教学模式：教师先为学生的学习搭建支架(指教师对教学过程的管理、调控)、通过支架,帮助学习者理解特定知识，建构知识意义的教学模式。借助该知识框架，学习者能够独立探索并解决问题，然后逐步撇去支架，让学生独立探索学习，独立建构意义。
根据欧共体“远距离教育与训练项目” (DG刈)的有关文件，支架式教学被定义为：“支架式教学应当为学习者建构对知识的理解提供一种观念框架(conceptual framework)。这种框架中的观念是为发展学习者对问题的进一步理解所需要的。为此，事先要把复杂的学习任务加以分解，以便把学习者的理解逐步引向深入。”这里的观念可以是学习新的知识所必备的数学概念，也可以是学习新知识时所涉及的思想和方法。这种教学模式应用在高等数学概念知识的教学
中，有利于把较为复杂的概念知识分解为相对简单一些的概念，然后借助于教师
提供的适当的“脚手架”，学生能更容易地自行进行新概念知识的建构与概念网络的组织。提供了一条针对较为复杂的概念知识的教学有效的可行之路。
(1)支架式教学模式的理论基础
支架式教学模式的理论基础之一就是维果茨基“最近发展区”理论。维果茨基认为，儿童在独立解决问题时的实际发展水平和在教师指导下解决问题时的潜在发展水平之间是存在差异的，而这两个发展状态的差异性是由教学决定的，也就是说，教学能创造最近发展区，因此，教学不能只是被动地适应儿童的现有智力发展水平，而是既要考虑到学生的现有发展水平又要充分考虑到他可能达到的较高的水平，即最近发展区。教学要走在发展的前面，向学生提出更高的发展要求。在这一区域学生虽然自己很难完成学习的任务，但在教师的指导或与更优秀的同伴交互作用的合作中，外部活动所传递的知识经验就会化为学生自身的认知结构，从而完成学习任务。据此为学生搭设支架，它可以使学生减少或避免认知过程中的弯路。
(2)支架式教学模式的教学步骤
支架式教学模式由以下几个步骤组成：
①搭建脚手架：围绕当前学习主题，按“最近发展区”的要求建立“概念框架”（即
先行组织者）。
②进入情境：将学生引入一定的问题情境（概念框架中的某个层次或某个节点）。
③独立探索：让学生独立探索。探索的容包括：确定与当前给定概念、知识有关的各种属性，并将各种属性按一定的顺序排列。探索开始时教师要给予必要的启发引导（如演示或介绍理解类似概念的过程），然后让学生自行分析探索，沿教师提供的脚手架逐步攀升，起先教师可能要给予适时的引导或提示，最后做到无需教师的引导，学生就能独立地建构自己的概念、知识框架。
④协作学习：教师组织学生进行小组讨论、分析，带领学生对当前所学的知识进行反思分析，使原来几种意见相互矛盾或不完全一致的局面逐渐变得一
致，最后达到统一。在此共享集体思维成果的基础上，达到对当前所学知识的比较全面、正确的理解，最终完成对所学知识的意义建构。
⑤效果评价：组织学生进行自我评价或小组对个人的评价，评价主要应涉及以下几个方面：学生的自主学习能力的体现、在小组协作学习中所做出的贡献、是否达到对所学概念知识的意义建构等。
支架式教学模式的关键在于如何搭好“脚手架”以形成知识的框架，将学生
引领进入问题情境，进而引导学生在知识的框架自行建构意义。因此，教学过程中的主题应是“脚手架”，而问题情境是“脚手架的节点”，学生们的合作交流与自主学习则是沿“脚手架”攀升的过程即建构的过程。
3 随机进入教学模式（Random Access Instruction Model）
1991年，斯皮罗（Spiro ）等人把人类学习分为初级学习和高级学习。初级学习是学习的初级阶段，在这个阶段中学生只需掌握一些概念和事实，并能够从相同或相似情境中再现这些概念和事实；高级学习则要求学生掌握复杂得多的概念，而且在面对具体的情境能够广泛而灵活地应用，本文中对导数概念和定积分概念知识的学习就属于高级学习。传统的教学混淆了初级学习与高级学习之间的界限，将初级学习不合理地应用到高级学习中。建构主义寻求一种适合于高级学习的教学模式，即学习者可以随意通过不同途径、不同方式进入同样的教学容的学习，对同一教学容或问题进行多方面的探索和理解，获得多种意义的建构。
这就是源于认知弹性理论（Cognitive flexibility theory）的随机进入教学模式。这种教学模式为数学概念知识中复杂概念知识的教学开辟了一条新途径。
（1）随机进入教学模式的理论基础一一认知弹性理论
随机进入教学模式的基本思想源自建构主义学习理论的一个新分支一一“认知弹性理论(Cognitive Flexibility Theory) ”。这种理论是斯皮罗(Spiro)等
人于1990年提出的一种心理学理论流派。他们指出：“所谓认知弹性，是指以多种方式同时重构自己的知识，以便对发生根本变化的情境领域做出适宜的反应。这即是知识表征方式(超越单一维度的多维表征)的功能，也是作用于心理表征的各种加工处理过程(不仅是对知识景的修复，而且是对一整套图式的加工处理过程)的功能(Spiro，R.J.&Jehng，J，1990)。”它主一方面要提供建构理解所需的建构基础，另一方面又要留给学生广阔的建构空间，让他们针对具体情境采取适当策略。总之，认知弹性理论的宗旨是要提高学习者的理解能力和他们的知识迁移能力。
认知弹性理论认为，意义的建构应包括对新信息重构性的理解和对原有背景经验的改造和重组。基本思想之一是：只有在显示多维事实时才能以最佳方式对复杂概念或不良结构领域(ill structured domains)的现象进行思考，结构不良领域是普遍存在的，可以说，在所有的领域，只要将知识运用到具体情境中去，都有大量的结构不良的特征(Spiro et al.,1995)。因此，我们不可能靠将已有知识简单提取出来去解决实际问题，而只能根据具体情境，以原有的知识为基础，建构用于指导问题解决的图式，而且，往往不是单单以某一个概念原理为基础，而是要通过多个概念原理以及大量的经验背景的共同作用而实现。因此，该理论的中心问题是多元认知问题，即要求从不同时间、不同角度检查某一概念，这不仅能增强对该概念自身的理解，也能增强将这一理解迁移至其他认知领域的能力。其另外一个基本思想是：概念与案例构成的是多维与非线性的“十字交叉” 形状，也可以说是以十字交叉为主干的立体网。事实表明，有理由、有根据的正确理解也会因背景经验的不同而存在差异。“十字交叉形”则说明，从不同方向得到一个印象或观念可同时既加强新的观念，又加强了原有的概念，也正是因为这一在原本没有联系的概念之间形成了一种新联结。当理解一个复杂的概念感到困难时，通过几个具体示例加以说明，可使该概念更富有意义，更易于理解。
(2)随机进入教学模式的教学步骤
随机进入教学模式主要包括以下几个步骤：
①呈现基本情境：向学生呈现展示与当前学习主题的基本容相关的情境。
②随机进入学习：根据学生“随机进入”学习所选择的容来呈现与当前学习主体相关联的情境。在此过程中，教师要随时注意学生的自主学习。
③思维发展训练：由于随机进入学习的容通常较为复杂，所研究的问题也涉及许多方面，因此，在学习中，教师应注意发展学生的思维能力。
④小组协作学习：围绕呈现不同侧面的情境所获得的认识展开小组讨论。在讨论中，每个学生的观点在和其他学生以及教师一起建立的社会协商环境中受到考
察、评论，同时，每个学生也对别人的观点、看法进行思考并做出反映。
⑤学习效果评价：包括自我评价与小组评价，评价容与支架式教学相同。以
上五环节之间没有固定的顺序，在实际教学中，各环节可灵活变动，甚至
可合为一体。
4 抛锚式教学模式（Anchored Instruction Model ）
（1）抛锚式教学模式的理论基础
抛锚式教学模式是深受目前西方盛行的建构主义学习理论影响、以技术学为基础的一种重要的教学型。抛锚式教学和情境学习、情境认知以及认知的弹性理论有着极其密切的关系，只是该理论主要夸大以技术学为基础的学习。抛锚式教学模式是由温特比尔特认知和技术小组（以下简称CTGV在约翰?布朗斯福特（John Bransford ）的领导下开发的。约翰?布朗斯福特作为这一理论的主要代表人物，对抛锚式教学的理论和探究作出了贡献。
抛锚式教学的主要目的是使学生在一个完整、真实的新题目背景中，产生学
习的需要，并通过镶嵌式教学以及学习共同体中成员间的互动、交流，即合作学习，凭借自己的主动学习、合作学习，亲身体验从识别目标到提出和达到目标的全过程。这种教学模式要求建立在有感染力的真实事件或真实问题的基础上。确定这类真实事件或问题被形象地比喻为“抛锚”，因为一旦这类事件或问题被确定了，整个教学容和教学进程也就被确定了（就像轮船被锚固定一样）。建构主义
者认为，学习者要想完成对所学知识的意义建构，即达到对该知识所反映事物的性质、规律以及该事物与其他事物之间联系的深刻理解，最好的办法是让学习者到现实世界的真实环境中去感受、去体验（即通过获取直接经验来学习），而不是仅仅聆听别人（例如教师）关于这种经验的介绍和讲解。由于抛锚式教学策略要以真实事例或问题为基础（作为“锚”），所以有时也被称为“实例式教学策略”或“基于问题的教学策略”。
（2）抛锚式教学模式的教学步骤
抛锚式教学模式由以下几个步骤组成：
①创设情境：使学习能在和现实情况基本一致或相类似的情境中发生。
②确定问题：在上述情境下，选择出与当前学习主题密切相关的真实性事件或问题作为学习的中心容（让学生面临一个需要立即去解决的现实问题）。选出的事件或问题就是“锚”，这一环节的作用就是“抛锚”。
③自主学习：不是由教师直接告诉学生应当如何去解决面临的冋题，而是由教师向学生提供解决该问题的有关线索（例如需要搜集哪一类资料、从何处获取有关的信息资料以及现实中专家解决类似问题的探索过程等），并要特别注意发展学生的“自主学习”能力。
④合作学习：讨论、交流，通过不同观点的交锋，补充、修正、加深每个学
生对当前问题的理解。
⑤效果评价：由于抛锚式教学要求学生解决面临的现实问题，学习过程就
是解决问题的过程，即由该过程可以直接反映出学生的学习效果。因此对这种教学效果的评价往往不需要进行独立于教学过程的专门测验，只需在学习过程中随时观察并记录学生的表现即可。
建构主义教学模式的四种教学策略的实施步骤来看，情境的创设是至关重要的一个环节。那么，什么是“情景”呢？情景就是泛指一切作用于学习主体，并能引起学生产生一定情感反应的客观环境。从情景呈现的容来分，有故事情景、问题情景、资源情景、虚拟实验情景等；依情景的真实性来分，有真实情景（如工厂、田间、真实的生活与工作场景）、模拟真实情景（消防演习、情景剧、）、虚拟现实情景（虚拟实验、虚拟手术）等。
总之，基于建构主义教学模式下的教学策略都离不开情境创设这一关键环节，即情境性教学。建构主义者主在教学过程中，向学习者提供解决问题的原型，强调具体情境中形成的具体经验背景对建构的重要作用。由于具体问题的解决往往涉及多个学科，因此，他们主弱化学科界限，强化学科交叉。教学过程中，教师在课堂上应展示与实际问题解决十分类似情景的探索活动。