张镭翕等

摘 要：近年来，学术中拓展了关于复杂理论的概念，提出了一个与通常的信息加工认知模型截然不同的学习模型——交互认知复杂性学习模型，它将学习看做是具有高度灵活性和适应性的模型。该模型强调各成分的积极认知加工与环境的互相影响，取代了其整体关系对学习要素进行研究的简化方法。本文简述交互认知复杂性学习模型的概念和特点，并尝试使用该模型为基础进行教学设计。

关键词：交互认知复杂性学习模型；教学软件设计；模式

中图分类号：G436 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2014）20-0021-04

20世纪末，通过将各种非线性成分的建构介绍到传统的线性教学设计方法中，科学领域的复杂理论逐渐融入到教学系统开发模型，对ID理论来说，适于考虑这种把非线性作为具有动态本质的学习和思维的固有特征的学习理论。所以提出一个源自于复杂性理论观的模型，这个范式是基于交互认知复杂性学习的假设。交互认知复杂性学习模型提供了一个对学习的教育学解释，模型的目的是将其作为教学设计理论的心理基础。

一、交互认知复杂性学习模型

从系统科学的角度看，教学系统设计（ISD）的四代发展可表述为“线性循环—流程图—阶段内循环、阶段外线性—动态交互网络”的演变过程。前三个阶段，基本上是设计、开发线性教学程序或是对线性教学程序的完善和补充，我们把它归结为线性教学系统设计。最后一个阶段，美国明尼苏达大学坦尼森教授在认识到了还原论、线性思维重视部分，忽视认知系统各要素之间互动关系给教学系统设计所带来的局限性的基础上，将混沌理论引入教学系统设计的研究中，提出了线性与非线性相结合的认知要素等重要观点，最终形成了交互认知复杂性学习模型。

交互认知复杂性学习模型的特点是：第一，该模型必须能够描述认知的线性和非线性的元素；第二，该模型必须解决高级的内部心理过程（如解决问题、决策制定、问题确定和创造性）中的内容知识和认知策略的互动问题；第三，该模型必须包括作为认知系统整体的成分之一的情感元素。[1]

交互认知复杂性学习模型的主要成分为：第一是作为理论基础的复杂理论。该理论融合了北美认知理论与欧洲认知复杂性理论。第二是学习目标，主要参照加涅的学习结果分类对将要学习的内容进行目标分类。第三是教学规则，也就是针对于各个学习目标形成的教学策略。

该模型的基本子系统包括以下内容：感觉接受器（感觉记忆）成分、执行控制成分、情感成分、知识库成分以及内部认知处理能力，[1] 如图1所示。该模型指出认知系统的两个主要信息来源：外部和内部。外部信息通过标准的感觉机制进入认知系统，而内部信息则是不同系统成分与认知能力之间积极互动的结果。外部行为是通过感觉记忆成分的输出而得到展示的。

需要注意的是，该模型并不是一个传统的信息加工模型，而是一个高度动态的、交互的系统，不同成分之间是持续整合的。在多种非线性状况的情境中，认知是一个动态的现象，随着情境变化而变化，以难以预知的方式进行着自我调节、重构和建构，并非一个确定性的线性的信息加工过程。认知系统中的子系统以无数种方式变动和适应。

坦尼森等人引入科学领域的复杂理念，提出一个非线性教学系统设计模型，不把学习看做是从感觉记忆到短时记忆到长时记忆的线性加工过程，而是一个具有高度灵活性和适应性的模型。交互认识复杂性学习模型强调各种成分的积极认知加工和与环境的相互影响，取代那种脱离其整体关系对学习要素进行研究的简化方法。学习和认知中情感成分的重要性伴随着知识贮存和提取的一般要素而得以实现。模型另一个独特的地方在于内部认知过程对于利用已有知识和建构知识都发挥了作用。

关于交互认知复杂性学习模型的应用方面，还是教学设计中的问题解决、决策制定、问题确定和创造性。提高学习者的学习效果，优化教学策略，从而达到教学目标。

二、交互认知复杂性学习模型的应用

首先是目标具体化，这是每个教学设计者所需要明确的内容。教学目标的具体化是对教学和学习的目的加以明确的过程。将目标具体化还需要详细分析所要求学习的目标的类型，我们参考了加涅的学习结果分类，即：言语信息、智慧技能、认知策略、运动技能、态度。[3]根据分类来进行目标的细化分类，并根据分类的特征进行模块化的学习方法设计。例如，教学的目标是学习新的概念知识，我们可以根据学习者的特征采取直接叙述或是例子描述等方法。

其次是对于学习环境的考虑，教学有多种形式，不仅包括传统大班式集体教学，也有一对一式，不仅包括学生在学校的学习，也包括了企业员工的培训等等。环境复杂多样，没有一个固定单一的教学设计能够适应如此复杂的环境。根据不同的学习需要，教学设计者必须采用不同的教学方法，制定出合适的教学格式。

最后在教学过程中涉及到学习者的认知过程。基于交互认知复杂性学习模型的教学中，我们不能忽视交互性，整个模型中交互性是一个教与学的信息不断反馈交流的过程，其中不仅仅是教师与学习者之间的交互，也包括学习者与学习环境间的交互，学习者之间的交互，学习者自身的内部交互。

三、基于交互认知复杂性学习模型的教学模式设计

教学的过程不可能是一个线性的过程，教学设计也不是一个单一的一成不变的过程，在适合的心理学基础与丰富的教学经验的糅合下，具有丰富经验的教师能够设计出对于他本身的教学情况最适合的教学。在此我们尝试将认知复杂性作为心理学基础进行教学设计的探讨，将教学方法融合进入教学软件中，实现教学软件能够灵活提供学习者学习方法。我们将教学方法一一分开，分为几个不同的模块，通过对模块的组合来实现不同的学习方法。

由以上分析的交互认知复杂性学习模型的特点与应用方式来看，该模型适合于模块化的软件开发方式。通过将学习目标进行分类，我们可以将教学模块进行以下分类，言语信息对应的教学方式为讲解式教学模块，智慧技能对应的是练习式教学模块，认知策略对应于复杂动态教学模块。其中复杂动态教学模块主要以复杂情境下解决实际问题的教学方式为主。学习态度对应的则是问题导向式的教学，通过灵活的问题引导学习兴趣。以上四个模块组成为教学模块，在进行教学设计时不需要学习所有的模块，只需对教学模块进行组合形成教学规则即可，设计者可以是学习者或者是教师，对于教学模块的选择则是根据学习者自身的情况来选择。每个教学模块都应与交流模块相连接，以便学习者能在学习过程中及时互动。

该教学软件应适用于不同的科目，对于不同的教学内容只需按照模块的需求将教学资源放入其中，学习者可以灵活地选择教学模块从而制定出自己的学习方法。讲解式教学模块内容主要以教学视频、文字为主，以陈述性知识的讲解为主。练习式教学模块以练习、模拟操作等内容为主，学习者需要在具有一定知识背景下完成实例练习。问题导向式教学模块根据教学内容设计问题，具有引导学习的作用，以具有情境的简单例子问题为主，问题应有启发性。复杂动态教学模块属于对教学资源要求最高的模块，它主要包含模拟复杂情境下的问题、案例等，同时也包含角色扮演和综合性较强的实际问题，问题解决应使学习者得到较大的能力提高。复杂动态教学模块则是加强学习者对新学知识的理解和应用能力。四个模块进行动态链接，使用者可以根据教学目标来确定教学格式。不同的教学方法形成不同的教学格式，例如，第一是传统的讲解，练习方式属于结构化的线性的教学方式；第二是基于建构主义的发现学习法，通过工具来建构内容；第三是与前两者都不同的方式，学习者直接通过模拟环境中的资源来自主寻找所需内容自主学习的方法。下面我们就对教学软件进行模拟应用，阐述上述三种教学方法的实际应用进程。

四、模拟应用

下面是运用结构法、认知建构法和发现法的三种不同教学方法例子。在针对于程序设计的教学设计中，我们选择的教学目标是程序设计中的语句循环的学习。具体需要掌握的语句有 for、do…while、while…do。

1.结构法是传统的线性的教学：内容结构化

结构法较多运用于概念的习得。由于学习该门课程的对象是大学生，具有一定的理解能力和自我学习能力，因此在方法上选择了传统的结构法，这样直接将各个语句的含义和规则直接呈现给学生。

目标：学习并掌握各个循环语句。

目的：学生能够理解各个语句的含义。（文字信息）

学生能够理解各个语句的语法规则，并能够阅读简单的循环程序。（智慧技能）

学生能够在简单的问题环境下灵活运用各个语句写出自己的程序。（情境性技能）

教学格式：

如图2，每个教学模块都具有双向性，即每个模块间具有交互性。使用该教学格式的学习者的特征我们进行如下假设：第一，学习者没有学习过循环语句，对程序设计进行入门学习。第二，学习者对于循环语句已有初步了解，但是理解有误。我们在学习目的中详细列出了每个认知子系统需要学习的具体目标。基于每个认知子系统的学习目标我们得出了相应的教学格式、顺序（见图2），讲解式教学主要针对陈述性知识，练习式教学主要针对程序性教学，问题导向教学主要针对情境技能。前三个模块的执行根据学习者的具体情况略有不同，对于完全的新手我们需要从讲解式教学或以问题引导入手，而对于已有概念雏形的学习者，从练习式教学入手再逐步加强对概念理解的方式更为适当。因此针对于不同的学习者要进行适当的选择。

最后在学习者已经能够完成前面三个模块的学习之后进行复杂动态教学，即在一个复杂环境下尝试能够运用所学的知识。在这个例子中就是学习者在一个特定情境下进行灵活运用循环语句。这样通过完成具体的教学步骤直到达成学习的目标。

2.认知建构法

这里的认知构建法是学习者进行的高水平的认知活动，通过学习者自身依靠已有的知识经验对将学的知识进行自我构建的方法。在我们给出的循环语句的学习例子中学习，可以尝试让学习者用自己的语言进行循环语句的描述，通过用自己的方式解决具体实例问题构建一个循环语句。教师通过分析学习者构建的内容来简化提炼，引导其理解将学的语句的具体含义和用法。认知构建法使得学习者一开始就能随着问题积极进入学习，自主实验自己的想法，这种方法对于理解与实际问题联系性较强的问题相当适合，但需要教师的及时指导，问题需要当场解决，否则学习者容易自己走进误区。

目标：学习并掌握各个循环语句。

目的：提高自我构建循环语句描述相应问题的能力。目的分类同上。

教学格式：给出具体问题，学习者自主使用自己的自然语言描述解决该问题。教师引导得出所学内容。

图3给出的是程序语言学习的认知构建法，允许学习者通过自然语言进行问题描述，学习者在对问题描述的过程中理解语句的含义和运用场合，再从自然语言向程序语言提炼的过程中，自我代入程序语言设计者的心理环境能够直观地理解程序语言的形成，快速掌握程序语言的概念基础。这种方法需要学习者有一定的逻辑思维能力和相应的知识构建能力，有时间仔细思考和探索。由于整个过程中学习者自我构建不一定能够形成正确的思路，因此需要教师的引导，在此过程中对于教师的能力要求较高，需要能够在学习者的构建过程中通过分析学习者的表现给出相应指导。总体来说，通过认知构建法进行学习，学习者能具体地深刻地理解所学内容，并且能够很好地掌握所学知识。这种方法对于学习者的能力和教师能力要求较高，因此更适合于专业研究性的学习。

3.发现法

发现法要求学习者具有一定的特定内容的知识背景，通过延展已有的知识发现新内容，进而达成对新内容的学习。这种学习方式适于自主学习，拥有较强自主学习能力的学习者在面对问题时，自主尝试解决。在解决问题之后再通过反馈以确认他们是否正确的理解了新知识。

目标：学习并掌握各个循环语句。

目的：探索性自主学习循环语句的用法。目的分类同上。

教学格式：面向问题的教学，在问题导向的基础上辅助以复杂动态教学。

图4给出的是发现法学习的简单结构描述，其中问题导向与学习者知识建构之间的交互应当是多次的、深度的，交互所要达到的目的应当是学习者自主得出相应问题的解决方案。针对上面给出的目标，在发现法的应用上要求学习者已经具备一定的程序知识，如了解类C代码或数据结构等，有能力进行发现学习。通过不断的尝试解决给出的问题，学习者进行知识建构，在知识库中建构出他们应该具有的陈述性知识与程序性知识。

之后通过反馈确认是否为正确解决方案，解决方案是否能够简化等等。期间复杂动态教学用于进行辅助问题导向教学，提出的问题由浅入深，根据学习者的能力提出适合与发现学习的问题。最后，教学需要达到的是学习者在不断的解决问题的过程中建构了新的知识内容，并在反馈过程中确定学习者掌握了该项知识。

五、结束语

在运用交互性认知复杂性学习模型时，首要考虑的是如何选择一个能与学习理论和学习目标相呼应的教学方法，使教学方法符合学习者心理特征并且具有针对性，提高学习效率。在该模型中应用到的复杂理论则要求我们在应用该模型时能够从多方面考虑教学方式和学习过程，而不仅仅是一个由短时记忆到长时记忆的线性过程。交互认知复杂性学习模型对于教学模式并没有特定的模式格式，而是重在强调其学习者自身内部的交互性与外部环境的交互性。在教学设计的过程中，选择、设计适合的教学模式要根据具体的情况多方面考虑。在交互认知复杂性学习模型中，对于复杂的学习情境我们用境脉与复杂动态策略，通过境脉概念化将问题具体化，之后提出解决方法。通过灵活运用教学软件选择教学策略，教学设计者则可以联系他们的教学实践与心理学相融合，提出具有个人特色的教学模式。

参考文献：

[1]罗伯特.坦尼森等著，任友群等译.教学设计的国际观（第1册）：理论·研究·模型[M].北京：教育科学出版社，2005：127-145.

[2]罗伯特·加涅著，傅统先、陆有铨译. 学习的条件[M].北京：人民教育出版社，1996.

[3]袁昱明，施建华.网络教育资源平台的理念、原理与技术[M].北京：科学出版社，2010.

[4]孟伟.交互认知协同性实践与认识论研究的可能拓展[J].齐鲁学刊，2012（2）：75-78.

[5]刘新阳，张从善，常淑娟，任建.关于新型教学软件开发模式的构想[J].中国电化教育，2003（5）：65-67.

（编辑：鲁利瑞）