王建華，劉 宇

南京郵電大學:1教育科學與技術學院;2傳媒與藝術學院，南京 210046

1 學習科學的誕生

學習科學(learning science)最早脫胎于認知科學。20世紀下半葉，認知科學研究者開始意識到認知科學傳統(tǒng)的基于實驗室的心理測驗方法研究認知的局限，認為認知科學研究中存在太多“純凈”(neat)成分，而缺少“蕪雜”(scruffy)的觀點;過多關注于人腦中的認知機制，而忽略了現(xiàn)實世界的復雜性，以至于忘記了人的推理與學習是通過與環(huán)境交互和社會的交往進行的［1］。此外，傳統(tǒng)的學習研究者通常只將學習看作是學生個人頭腦中的一個內部過程，忽略了學習的社會文化境脈，也忽略了真實世界里種種復雜因素對于人腦發(fā)展的影響。

基于此，研究者們開始從不同的學科視角對人的學習進行多層面、全方位的研究，并在此基礎上催生了一個新的研究領域—學習科學。它既從個體本身尋求行為和心理、生理機能變化的學習解釋，也從社會文化、現(xiàn)實生活去揭示人的行為與心理變化規(guī)律。1991年，美國西北大學開風氣之先，率先成立了世界上第一個學習科學專業(yè)，承辦了第一屆學習科學的國際會議，并隨著第一份學習科學的專業(yè)刊物—《學習科學》的創(chuàng)刊，學習科學作為一個獨特的專門研究領域開始正式登上了歷史和時代的舞臺。

2 學習科學的研究視角和內容

學習科學作為一個多學科交叉的研究領域，其研究視角從對學習基本機制的揭示到學習環(huán)境的創(chuàng)建、學習技術的研發(fā)、學習的社會文化背景分析等，各不相同。事實上，學習科學的宗旨是通過在腦、心智和教育之間建立橋梁，將腦科學的最新成果(從基因到行為)應用于學習和教育過程，以使人們的學習變得更為科學。

因此，學習科學對學習的研究可以整合為以下三方面的內容:一是腦科學關于人學習所依賴的神經生物機理研究;二是教育學(主要指教學設計、課程與教學論、教育心理學等)關于教學過程、教材資源和學習心理的研究;三是教育技術學關于如何創(chuàng)造、使用、管理適當的技術性的過程和資源以促進學習和提高績效的研究。腦科學、教育學與教育技術學可以作為學習科學研究的三個基本側面，其中腦科學是學習科學研究的基礎和前提，教育學是學習科學研究的核心，而教育技術學是學習科學研究的關鍵。

2.1 腦科學-學習科學研究的前提

基于近年來獲得的科學發(fā)現(xiàn):人類逐漸認識到我們不是用心學習，而是用腦學習。人類之所以可以進行學習就是因為我們獨一無二的大腦的存在。先天的遺傳和后天的環(huán)境決定了每個人的腦，腦是“自我”的器官，每個人的腦都與眾不同。1989年，美國率先推出全國性的腦科學計劃，并把20世紀的最后10年命名為“腦的10年”。隨著研究方法和技術的不斷更新，以及跨學科科學家的通力合作，對于大腦的高級認知機能的認識不斷取得了進展，腦科學的研究成果在教育領域中的應用，為我們理解人類的學習和進行學習的革命提供了重要依據。

2.1.1 左右腦 腦科學家們已經發(fā)現(xiàn):左腦加工信息的方式是言語的、系列的、數字的、理性的和邏輯的，其主要功能有時間、邏輯記憶、言語、數字計算、排列、分類、書寫等;右腦加工信息的方式是視覺的、平行的、整體的和模擬的，其主要功能有空間、形象記憶、直覺、情感、身體協(xié)調、美術、舞蹈、想象等。所以，左腦是理智的一半，是現(xiàn)代腦，被稱為雄辯家、科學家。而右腦是直覺的一半，是祖先腦，被稱為藝術家。人要注意開發(fā)右腦，因為它是現(xiàn)代社會強烈要求的創(chuàng)新能力的源泉，要使其發(fā)揮作用并與左腦較好的配合，就能夠不斷涌現(xiàn)創(chuàng)新思維。人的兩腦分工的發(fā)現(xiàn)，有利于教育者因材施教、以學生的優(yōu)勢帶動其不足，以促進他們的全面發(fā)展。

2.1.2 腦的可塑性與關鍵期 腦的可塑性是指在外部環(huán)境刺激改變時，或是在腦的內部本身產生某些缺失時，神經系統(tǒng)產生的某種調整［2］。也就是說，腦具有適應能力，可以在結構和功能上修改自身以適應改變了的現(xiàn)實。大腦是學習的生理前提，它也在一定程度上限制了人的學習能力，但是由于大腦具有可塑性，人們能夠在可能的空間內利用大腦，改善大腦，促進有效學習和深度學習，創(chuàng)造更高的價值。腦的可塑性在人的一生中都會存在，但是會因年齡段的不同而不同，從出生到青春期結束以前的這段時期，是人腦可塑性最好的時期，特別是兒童發(fā)育的早期［2］。這一成果為研究嬰幼兒早教，成年人教育提供了重要線索。

此外，在大腦發(fā)育的過程中還存在著關鍵期，在這一時期兒童最易學會和掌握某種知識技能、行為動作。在關鍵期對孩子進行及時的教育，孩子學起來容易，學得也快，能夠收到事半功倍的效果，但如果錯過關鍵期再去學，就要花費很多的精力和時間，事倍功半。和“關鍵期”相似，大腦發(fā)育的過程中還存在著敏感期和機會窗。前者指的是因為特別容易受到某種環(huán)境經歷的影響，所以提供這些經歷是理想的時間;后者指的是要使學習和發(fā)展進行下去，在一些時間段應當向兒童提供相關的這些經歷［3］。

2.2 教育學-學習科學研究的核心

學習與教育從來都不可能孤立起來談論。學習是教育的目的，教育是學習的手段，兩者相輔相成，渾然一體。學習科學十分注重科學研究與現(xiàn)實實踐的緊密結合，在探索學習的本質與基本規(guī)律的同時，力求把對學習科學的研究成果應用于學校教育系統(tǒng)和非正式學習環(huán)境，推進教育創(chuàng)新。比如:學習科學家發(fā)現(xiàn)當學生外化并表達自己正在形成的知識時，學習效果會更好，這啟示了教師在日常教學中要組織學生進行協(xié)作和對話。學習科學的研究方法也可適用于教育中，如將民族志法移植于網絡課程中，對學生的行為進行觀察記錄，有助于對學生進行真實客觀的評價。

同時，學習科學也給教育學帶來了全新的理念，引領了學校教育系統(tǒng)改革的方向?！秳驅W習科學手冊》的主編科斯·索耶博士指出，當學校教學過渡到基于學習科學的設計中時，就會不斷地出現(xiàn)創(chuàng)造和協(xié)作。他建議:學習應該是定制化的(customized)，要滿足每一位學生的需要，要優(yōu)化他們的學習(而不是像今天一樣實行標準化的教學與考試);學習應該發(fā)生在知識的整合與聯(lián)系之中(而不是彼此分割的);學習應該是協(xié)作的和基于小組的(而不是獨立的個體學習和考試);學習應該是開放的和基于項目的(而不是像今天具有嚴密的組織和結構的)［4］。學習科學家們創(chuàng)建了很多技術支持學習變革學校教育的優(yōu)秀案例，以及由此提出的拋錨式教學、認知學徒制、基于案例的推理等教學模式，對學校信息化教育變革起到了示范和促進作用［5］。裴新寧指出，學習科學深刻影響了一些發(fā)達國家和地區(qū)課程開發(fā)的步伐和走向，基于學習科學的國際課程呈現(xiàn)出“以學生為中心”、“追求理解”、“促進個體道德性、社會學和智力性全面發(fā)展”等發(fā)展趨勢，學習科學當之無愧地成為具有歷史意義的課程發(fā)展以及新型課程創(chuàng)生的主軸。

學習科學與教育學有著千絲萬縷的聯(lián)系(這里的教育學主要包括教學設計、課程與教學論、教育心理學等)，學習科學雖然是一門新興的學科，但人們對學習和教育的研究已有上千年的寶貴經驗，所以學習科學勢必要站在巨人的肩膀上，秉承科學服務于教育的信條，從新的視角用新的方法來研究學習的過程、規(guī)律、方法等以及促進人們學習的教育系統(tǒng)。

知識的復雜性、社會性、情境性、建構性和默會性使得對學習的研究變得復雜不可控。基于傳統(tǒng)實驗室的學習研究遠遠無法解釋自然情境之中的學習現(xiàn)象。因此，學習科學對教育的研究采用了一種全新的研究方法—基于設計的研究，它關注真實世界的學習現(xiàn)象，指向于自然化情境脈絡中的學習，不限制變量的多樣性，成為研究學習的新范式。在研究的過程中，研究者設計并通過歷時性地、循環(huán)往復地、系統(tǒng)地改變學習環(huán)境，使之盡量符合學習的復雜性特質。也就是說，研究者根據學習理論的某個具體觀點，對學習環(huán)境進行設計并逐步實施改變，不斷驗證和提煉在理論上自治、在實踐中有效的觀點和方案［6］?；谠O計的研究打破了理論研究和教育實踐間的藩籬，使研究者與教育工作者在真實情境中一起探索教學問題、驗證假設，加速了研究者與教育工作者理論與實踐的結合。

2.3 教育技術學-學習科學研究的關鍵

學習科學從其誕生之日起就與技術密切關聯(lián)，盡管技術從未作為學習科學領域名稱的一部分。學習科學的研究者非常重視以智能技術作為研究的工具與支撐，也注重學習技術與平臺的研發(fā)。通過技術改善人類學習績效，是學習科學的重要關注點。為了實現(xiàn)這一目標，需要對技術進行詳細的設計。不僅要考慮到學生的需求和他們生活的整個社會環(huán)境，也要探討如何將技術很好地集成到學習環(huán)境中去。在這一方面，教育技術歷經百年為學習科學提供了豐富的實踐經驗。

學習科學與教育技術相結合的案例不勝枚舉，比如:學習科學研究了多種情境下的不同方式的學習，發(fā)現(xiàn)了建構主義學習、基于項目的學習、基于設計的學習和計算機支持的協(xié)作學習，并利用教育技術，設計了支持和促進協(xié)作知識建構的有效學習環(huán)境，典型的有中學科學教育可視化協(xié)作項目(CoVis項目)、數學論壇、基于網絡的探究性學習、CSILE/知識論壇以及探索阿特萊蒂斯(questatlantis)［7］。學習研究者基于認知心理學開發(fā)了智能導師系統(tǒng)，例如美國匹茲堡學習科學研究中心，提供了算術、幾何、物理、化學、法語和中文等六門由智能導師系統(tǒng)支持的課程，并已經成功地應用于學校情境中。中心還開發(fā)了促進教育技術發(fā)展的創(chuàng)作工具，如認知導師創(chuàng)作工具，而教育技術正日益將“社會互動”的原則和“情感互動”原則運用于智能導師系統(tǒng)以增進學生的學習。因為新的社會科技(如短信、社交網絡和微博)滿足了學生對于社會溝通的需求，人與計算機的情感交互幫助學生獲得親切感、減輕挫敗感，提高了學生的學習興趣和效率。設在加利福尼亞大學圣迭哥分校的學習的時間動力學中心(the Temporal dynamics of learning center，TDLC)主要研究時間在學習中的角色，借助于教育技術，TDLC將研究成果在各種環(huán)境下的學習實踐中進行推廣，有效促進了人類的學習。“學習共同體”是學習科學的一個關鍵詞。加拿大著名教育學家Michael Fullan呼吁，把學校從一個官僚主義的機構轉變?yōu)橐粋€興旺的學生共同體，而教育技術為實現(xiàn)這一構想提供了可能，利用信息技術構建基于網絡的學習共同體，學生打破學校的圍墻，在更大的學習和實踐共同體中實現(xiàn)深度學習。

教育技術學同學習科學一樣，也是多學科交叉的研究領域。Christopher Hoadley認為，學習科學和教育技術除了發(fā)展歷史迥異之外，在研究目的、理論立場、認識論和方法論等諸多方面都有者巨大的相似性和一致性，而基于設計的研究則為兩個領域的統(tǒng)合提供了現(xiàn)實的方法論框架。利用技術來更好地設計和創(chuàng)建學習環(huán)境是學習科學和教育技術所共同關心的主題，兩者要攜手合作，使學生成為學習活動的中心，技術成為學習的伙伴，成為支持知識建構的工具，成為支持做中學的情境脈絡，成為支持社會性協(xié)商的媒體。

3 學習科學的主要研究共同體

學習科學作為一個多學科交叉的研究領域，其研究共同體成員來自包括認知科學、計算機與人工智能科學、語言學、科學教育、教育與發(fā)展心理學、信息科學、人類學等多學科領域，他們有著不同的研究視角和研究重點，于是就形成了不同的研究取向。

筆者認為，在學習科學研究共同體中有著三支中流砥柱的隊伍:其一為腦科學研究者與認知神經科學研究者，他們研究與學習相關的腦的基本結構與功能，為學習科學的深入研究提供堅實的科學依據;其二為教學系統(tǒng)設計者和在對學習研究上有所建樹的教育心理學研究者，他們研究教材的編寫、教學過程的安排和學習心理的指導，為學習科學的實踐提供了有力的保證;其三為教育技術學研究者和計算機專家，他們設計各種學習軟件、教學軟件，開發(fā)有技術支持的正式和非正式學習環(huán)境的學習系統(tǒng)、教育系統(tǒng)，為學習科學的普及和發(fā)展提供了必要的支持。

此外，在學習科學的研究共同體中還存在著一種更為核心的力量。與這三支中堅力量相比，他們稱不上是正式的研究者或者專家學者，但他們在對學習科學的研究和應用中有著不可或缺的作用:使研究成果更好地付諸于實踐，也為學習科學的研究提供寶貴的反饋意見。他們就是最普通又最不普通的課堂教師。學習科學的新研究范式—“基于設計的研究”的最大特征是提倡在現(xiàn)實世界中研究學習，其邏輯起點就是課堂中學生學習上存在的各種問題，要想在課堂上研究真實的學習，沒有教師的合作，學習科學家的愿望顯然會化為泡影［8］。因此，務必要把課堂中的教師納入研究團隊，作為學習科學研究共同體的一員。腦科學研究者必須進入課堂，教師也應該把他們的問題帶進實驗室，這樣才能使腦科學、教育學與教育技術學三者之間建立動態(tài)的循環(huán)聯(lián)系。筆者希望學習科學研究共同體能夠打破學科之間的壁壘，彼此相互借鑒、溝通與融合，使學習科學變得統(tǒng)一整合。

4 學習科學成果的推廣與實踐

學習科學特別強調從基礎研究到技術創(chuàng)新、再到實踐應用的一體化。學習科學的研究共同體肩負著推廣學習科學的使命。腦科學研究者與認知神經科學研究者們可以通過開展各種專題講座(比如記憶的奧秘及提高記憶力的方法)，用“大眾的語言”而非專業(yè)的科學術語，來普及與學習科學相關的腦的結構與功能，從而使更多的人認識到學習的生理機制。教學系統(tǒng)設計者和教育心理學研究者們可以組織編寫關于學習科學的書籍，這些書籍可以作為學校開設學習科學相關課程的制定或參考教材，也可以為更多在非正式學習環(huán)境中學習的人提供指導。教育技術學專家和計算機專家在整個學習科學的推廣過程中都起著支撐性作用。他們可以設計各種學習、教學軟件來促進學生更有效地學習，如幫助他們進行自我學習管理、指導個別學習。他們能夠開發(fā)有技術支持的正式和非正式學習環(huán)境的學習系統(tǒng)、教育系統(tǒng)，使得學習科學的精神理念無處不在。承接著從理論研究到實踐應用的教師要先學一步，要從觀念上加強對學習科學的認識和重視，掌握學習科學的基本要領，將它們滲透于各學科教學之中。教師在傳授學科知識的同時，要重視培養(yǎng)學生的學習動機、學習態(tài)度，指導學生的學習方法，使學生在接受學科專業(yè)知識的同時無形中受到學習科學的熏陶。

學習科學的有效推廣，需要學習科學研究共同體的齊心協(xié)力，任重道遠，學習科學必將對21世紀人類的學習方式和教學方式帶來深刻的變革。

［1］楊南昌.走向統(tǒng)合的學習科學與教學設計［J］.中國電化教育，2006，(4):16-21

［2］韋玨.學習科學視角下的探究式科學教育［J］.科技潮，2010，(12):38-41

［3］胡慶芳.學習科學發(fā)展的歷史軌跡概論［J］.教育評論，2006，(1):27-29

［4］柴少明，趙建華，朱廣艷.學習科學:從知識獲取到知識創(chuàng)新-學習科學專家科斯·索耶博士訪談［J］.中國電化教育，2011，(5):1-6

［5］焦建利，賈義敏.真實境脈中的學習研究與教育變革-學習科學研究回顧、反思與展望［J］.開放教育研究，2011，(17):30-37

［6］趙健，鄭太年，任友群，等.學習科學研究之發(fā)展綜述［J］.開放教育研究，2007，(13):15-20

［7］柴少明，趙建華.面向知識經濟時代學習科學的關鍵問題研究及對教育改革的影響［J］.遠程教育雜志，2011，(2):3-10

［8］鄭旭東.學習科學人物談之總結篇:學習科學的未來趨勢與挑戰(zhàn)［J］.軟件導刊，2009，(12):3-5