人機共建：職業(yè)教育專業(yè)課程“翻轉(zhuǎn)課堂”的適應(yīng)性學(xué)習(xí)

摘要：建構(gòu)基于智能系統(tǒng)的“可以自動調(diào)整內(nèi)容和策略從而輸出直至達到學(xué)習(xí)所需”的適應(yīng)性學(xué)習(xí)系統(tǒng)，有助于職業(yè)教育“翻轉(zhuǎn)課堂”的適應(yīng)性學(xué)習(xí)。基于人機共建的職業(yè)教育專業(yè)課程“翻轉(zhuǎn)課堂”適應(yīng)性學(xué)習(xí)系統(tǒng)包括學(xué)習(xí)內(nèi)容的設(shè)計、教學(xué)策略的擬定、可視化工具的組織等部分。

關(guān)鍵詞：職業(yè)教育；“翻轉(zhuǎn)課堂”；適應(yīng)性學(xué)習(xí)；人機共建

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094-（2015）07C-0027-05

在職業(yè)教育專業(yè)課程“翻轉(zhuǎn)課堂”的實踐中，應(yīng)根據(jù)職業(yè)學(xué)校學(xué)生的認知特點、學(xué)習(xí)現(xiàn)狀以及不同個體之間的差異等，建構(gòu)“可以自動調(diào)整內(nèi)容和策略從而輸出直至達到學(xué)習(xí)所需”[1]的適應(yīng)性學(xué)習(xí)?！胺D(zhuǎn)課堂”的適應(yīng)性學(xué)習(xí)應(yīng)是基于機器學(xué)習(xí)的數(shù)字化的智能系統(tǒng)，基于大數(shù)據(jù)的智能系統(tǒng)。盡管以目前職業(yè)學(xué)校實際及普通專業(yè)教師專業(yè)化水平尚不足以建構(gòu)完全基于機器學(xué)習(xí)的數(shù)字化智能系統(tǒng)，但可通過教師、學(xué)生與機器的聯(lián)動實現(xiàn)人機共建適應(yīng)性學(xué)習(xí)。筆者試以機電類專業(yè)課程《液壓傳動》為例，研究基于人機共建的職業(yè)教育專業(yè)課程“翻轉(zhuǎn)課堂”適應(yīng)性學(xué)習(xí)。

一、學(xué)習(xí)內(nèi)容的設(shè)計

適應(yīng)性學(xué)習(xí)是基于系統(tǒng)支持的學(xué)習(xí)者的自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)。因此，從課程標準、教學(xué)大綱或教材等基本課程資源到學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)的支持系統(tǒng)，不只是靜態(tài)文本到“超文本”“超媒體”等數(shù)據(jù)化的知識的轉(zhuǎn)換，更有基于自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)需要的知識重組、情景建構(gòu)。

（一）基于思維導(dǎo)圖的領(lǐng)域知識

布魯納的結(jié)構(gòu)課程理論與奧蘇伯爾的有意義接受學(xué)習(xí)理論啟發(fā)我們：教學(xué)要有效地建構(gòu)學(xué)生的心理結(jié)構(gòu)（知識結(jié)構(gòu)），就必須保證教學(xué)內(nèi)容具有良好的結(jié)構(gòu)性。[2]那么，如何組織具有良好的結(jié)構(gòu)性的教學(xué)內(nèi)容？從專家與新手的差異比較中發(fā)現(xiàn)，專家的知識不僅僅是相關(guān)領(lǐng)域的事實和公式的羅列，而是圍繞核心概念或“大觀點”（big ideas）組織的，這些概念和觀點引導(dǎo)他們?nèi)ニ伎甲约旱念I(lǐng)域。[3]思維導(dǎo)圖則將其進一步具體化，以某一主題為中心向外發(fā)散出若干節(jié)點，每一節(jié)點代表與中心主題的一個連結(jié)，而每一連結(jié)又可成為另一中心主題，再向外發(fā)散出若干節(jié)點，呈現(xiàn)出放射性立體結(jié)構(gòu)。從職業(yè)教育課程組織的角度看，專業(yè)可視作第一中心主題，組成專業(yè)的相關(guān)專業(yè)課程為其發(fā)散出的關(guān)節(jié)點。每一門專業(yè)課程同樣可視作中心主題，發(fā)散出若干知識單元，而每一知識單元則可以進一步發(fā)散，直至教學(xué)信息基本單元的知識點。并且，課程、知識單元之間具有一定的邏輯關(guān)系或語義關(guān)系。以《液壓傳動》為例，第一輪的圓心即第一中心主題，其發(fā)散出的知識單元在其圓周上并構(gòu)成了第二輪圓，依次遞進構(gòu)成圓狀結(jié)構(gòu)的平面化思維導(dǎo)圖，如圖1所示。當(dāng)然，還可通過片層式、表格式展示思維導(dǎo)圖。這樣一來，思維導(dǎo)圖與人腦的放射性思維方式契合后便形成了結(jié)構(gòu)化的個人知識數(shù)據(jù)庫。

建構(gòu)思維導(dǎo)圖需做好兩項工作：第一，梳理知識點。梳理基于課程標準、教學(xué)大綱或教材課程內(nèi)容的教學(xué)信息基本單元即知識點，以避免課程內(nèi)容重組時知識點的缺失。這對于職業(yè)學(xué)?，F(xiàn)有的課程與教學(xué)改革有非常重要的實際意義；第二，圍繞核心概念或“大觀點”組織領(lǐng)域知識。從職業(yè)學(xué)校學(xué)生的認知狀態(tài)和學(xué)習(xí)風(fēng)格來看，職業(yè)教育專業(yè)課程中的核心概念或“大觀點”的遞進應(yīng)契合職業(yè)活動的具體化。

（二）基于應(yīng)用的學(xué)習(xí)情景

認知科學(xué)認為，專家的知識是“條件化”（包括對有用的情景）的具體要求，非條件化的知識常常指“惰性”知識，盡管關(guān)聯(lián)，但未被激活。[4]因此，雖然我們建構(gòu)了思維導(dǎo)圖、形成了圍繞核心概念或“大觀點”組織的具有良好結(jié)構(gòu)性的教學(xué)內(nèi)容，但是未能形成“條件化”，即盡管關(guān)聯(lián)，但未被激活。那么，如何進行知識的“條件化”呢？建構(gòu)主義者認為，學(xué)習(xí)是情景性的，新知識所具有的意義高度依賴于情景。從職業(yè)學(xué)校學(xué)生職業(yè)發(fā)展的角度來看，也就是要求能夠應(yīng)用知識的情景。如在《液壓傳動》中，可以液壓千斤頂?shù)氖褂煤头治鰹閷W(xué)習(xí)情景，將液壓傳動的基礎(chǔ)知識進行“條件化”，如表1所示。前期的知識點的梳理將可能導(dǎo)致知識的碎片化，但基于應(yīng)用的學(xué)習(xí)情景（學(xué)習(xí)任務(wù)）的構(gòu)建又按照職業(yè)學(xué)校學(xué)生的認知狀態(tài)及其將來職業(yè)發(fā)展所需的學(xué)習(xí)風(fēng)格形成了系統(tǒng)化的知識組織，為“翻轉(zhuǎn)課堂”的適應(yīng)性學(xué)習(xí)提供了可能。

要建構(gòu)基于應(yīng)用的學(xué)習(xí)情景（學(xué)習(xí)任務(wù)），要做好如下工作：第一，要選擇具有功能特征的具體部件作為學(xué)習(xí)情景（學(xué)習(xí)任務(wù)）。如入門系統(tǒng)選擇液壓千斤頂作為學(xué)習(xí)情景（學(xué)習(xí)任務(wù)）的載體；第二，要基于功能設(shè)計應(yīng)用性的問題。應(yīng)用性表現(xiàn)在對外接軌生產(chǎn)實際，對內(nèi)隱含基本知識單元，目的是通過應(yīng)用性問題的設(shè)計實現(xiàn)知識的“條件化”。

二、教學(xué)策略的擬定

（一）基于機器的學(xué)習(xí)方案

從適應(yīng)性學(xué)習(xí)來看，學(xué)習(xí)方案不是靜態(tài)的文本，而是基于機器的教學(xué)活動的程序、方法、形式和媒體等因素的教學(xué)設(shè)計。因此需在教學(xué)設(shè)計中，根據(jù)知識單元的層次結(jié)構(gòu)設(shè)計學(xué)習(xí)模塊、學(xué)習(xí)單元以及學(xué)習(xí)任務(wù)，其中學(xué)習(xí)任務(wù)是教學(xué)設(shè)計的基本單元，如圖2所示。

每一個學(xué)習(xí)任務(wù)按照任務(wù)說明、學(xué)習(xí)目標、問題探究和輔助資源等四方面組織。任務(wù)說明可從學(xué)習(xí)者已有經(jīng)驗出發(fā)，展示新的學(xué)習(xí)任務(wù)。以液壓千斤頂?shù)氖褂煤头治鰹槔?，其任?wù)說明可從使用情境引出液壓千斤頂，并通過原理圖的展示說明液壓千斤頂?shù)幕竟ぷ髟?。這一設(shè)計契合了美國教學(xué)設(shè)計專家梅瑞爾在其首要教學(xué)原理中提出的有效教學(xué)的“激活舊知原理”、“演示新知原理”；學(xué)習(xí)目標是讓學(xué)習(xí)者了解完成學(xué)習(xí)任務(wù)后能夠做什么，如“能夠根據(jù)原理圖說明液壓千斤頂如何實現(xiàn)柱塞臺的升降，以及如何實現(xiàn)頂起重物后的自鎖”，便于學(xué)習(xí)者建立學(xué)習(xí)預(yù)期以及自我檢測。學(xué)習(xí)目標的這一表達方式向?qū)W習(xí)者展示了新知識，而不是陳述新知識，其中同樣契合了“演示新知原理”；問題探究是幫助學(xué)習(xí)者在問題解決中學(xué)習(xí)新知識，如“當(dāng)提起杠桿1時，密封腔4中的油液壓力是多少？是否與密封腔10的油液壓力相等？重物G是否能上升？”，其中需要應(yīng)用壓力的概念、特性與靜壓原理等基本知識單元（知識點），這契合了首要教學(xué)原理中首先應(yīng)遵循的“聚焦解決問題原理”以及有效教學(xué)的“嘗試應(yīng)用原理”；輔助資源包括新的基本知識單元（知識點）、可視化的學(xué)習(xí)資源以及可操作的學(xué)習(xí)資源。學(xué)生在問題解決以及可視化學(xué)習(xí)、操作實踐中融會貫通新知識，契合了有效教學(xué)的“融會貫通原理”。

（二）基于交互的活動組織

從交互活動的對象來看，“翻轉(zhuǎn)課堂”的適應(yīng)性學(xué)習(xí)的交互應(yīng)該有二：第一是人機交互，即人與機器的交互；第二是人人交互，即人與人的交互，其中包括學(xué)生與學(xué)生的交互、學(xué)生與教師的交互。按照“可以自動調(diào)整內(nèi)容和策略從而輸出直至達到學(xué)習(xí)所需”的要求，適應(yīng)性學(xué)習(xí)的人機交互應(yīng)達到根據(jù)學(xué)習(xí)者的需求進行即時的推送，而且這一推送不只限于學(xué)習(xí)者的主動要求，而且可根據(jù)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的信息反饋情況由機器主動推送，提供即時的“支架”，實現(xiàn)智能化的支持。限于目前職業(yè)教育專業(yè)課程教學(xué)的實際，機器的智能程度尚不能實現(xiàn)如此智能化的支持，因此，人機交互的不足尚需通過人人交互彌補。

從“翻轉(zhuǎn)課堂”的組織時序上看，適應(yīng)性學(xué)習(xí)的交互可分兩類：第一類是課前學(xué)習(xí)時的交互；第二類是課中學(xué)習(xí)的交互。課前的學(xué)習(xí)交互更多地通過人機交互來實現(xiàn)，在人人交互的輔助下，需借助機器建立交互的工具或平臺，為“翻轉(zhuǎn)課堂”的課前學(xué)習(xí)提供更廣闊的時空。課中的學(xué)習(xí)交互更多地通過人人交互，即學(xué)生與學(xué)生的交互、學(xué)生與教師的交互來實現(xiàn)。在人機交互、人人交互的過程中，教師要根據(jù)學(xué)習(xí)記錄，分析學(xué)習(xí)者已有的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、認知風(fēng)格、學(xué)習(xí)路徑、學(xué)習(xí)時間以及獲取幫助的次數(shù)與深度等，形成不同學(xué)習(xí)者的相應(yīng)模型，并需隨著“翻轉(zhuǎn)課堂”的深入，學(xué)生學(xué)習(xí)適應(yīng)性水平的提高，借助機器提供不同的支持。

從交互活動的機制來看，可通過協(xié)作實現(xiàn)交互，可通過競爭實現(xiàn)交互。建構(gòu)主義學(xué)者認為，學(xué)習(xí)依賴于共同具有的理解，這種共同的理解來自于學(xué)習(xí)者與他人的商討。無論是協(xié)作式交互還是競爭式交互，其本質(zhì)還是學(xué)習(xí)者與他人的商討，其最終形成的是共同的理解。因此，在“翻轉(zhuǎn)課堂”的實施中，可建立協(xié)作的平臺——學(xué)習(xí)小組，在小組成員的相互協(xié)作中形成即時的適應(yīng)性支持，而且通過協(xié)作讓學(xué)習(xí)者“學(xué)會合作”。為了更好地激活協(xié)作，可在學(xué)習(xí)小組之間引入競爭機制，通過組內(nèi)合作、組間競爭，提升人人交互的強度和效度。

三、可視化工具的組織

在基于機器的學(xué)習(xí)適應(yīng)性學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，學(xué)習(xí)工具模塊包括可視化工具、協(xié)作學(xué)習(xí)工具、學(xué)習(xí)過程分析工具等。[5]鑒于職業(yè)學(xué)校普通專業(yè)教師目前實際，在人機共建的“翻轉(zhuǎn)課堂”適應(yīng)性學(xué)習(xí)建構(gòu)的實踐中，學(xué)習(xí)工具暫時簡化為可視化工具。機電類專業(yè)課程的可視化工具一般有表格的知識組件、可視化的學(xué)習(xí)資源、基于操作化的學(xué)習(xí)資源等。

（一）表格化的知識組件

盡管從中心發(fā)散的思維導(dǎo)圖更契合人腦的放射性思維方式，但是從適合機器表現(xiàn)的角度來看，需要將知識組件表格化。表格化的知識組件，能夠較為直觀地反映知識組件及其內(nèi)部聯(lián)系。知識組件的表格實際就是為學(xué)習(xí)提供可視化的工具。如表2所示的《液壓傳動》學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計，學(xué)習(xí)者可直觀地認識知識組件及其內(nèi)部聯(lián)系，自主地學(xué)習(xí)。

（二）可視化、可操作的學(xué)習(xí)資源

如表2中的學(xué)習(xí)資源一欄所示，《液壓傳動》常見的學(xué)習(xí)資源有部件模型、原理圖、結(jié)構(gòu)圖以及相應(yīng)的演示動畫，當(dāng)然，條件好的職業(yè)學(xué)校還建有液壓傳動的仿真系統(tǒng)。其中，原理圖、結(jié)構(gòu)圖以及相應(yīng)的演示動畫是可視化的學(xué)習(xí)資源，部件模型、仿真系統(tǒng)是可操作的學(xué)習(xí)資源。無論是可視化的學(xué)習(xí)資源還是可操作的學(xué)習(xí)資源，在適應(yīng)性學(xué)習(xí)中，都是可視化的學(xué)習(xí)工具。

從適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持的角度來看，部件模型、仿真系統(tǒng)等可操作的學(xué)習(xí)資源能夠給予學(xué)習(xí)者更直觀、更感性的認識，給予的支持更充分；從學(xué)習(xí)者思維發(fā)展的角度來看，原理圖、結(jié)構(gòu)圖等可視化的學(xué)習(xí)資源需學(xué)習(xí)者結(jié)合已學(xué)的《機械制圖》、《機械基礎(chǔ)》等課程知識，將靜態(tài)的平面化的圖紙轉(zhuǎn)化為動態(tài)的立體化的模型。從適應(yīng)性學(xué)習(xí)的需要來看，應(yīng)從初期可操作的學(xué)習(xí)資源為先，逐步轉(zhuǎn)向可視化的學(xué)習(xí)資源為主。當(dāng)然，不同的學(xué)習(xí)者的發(fā)展?fàn)顩r不一，可結(jié)合實際的發(fā)展給予不同的支持組合。

完全能夠基于機器學(xué)習(xí)的數(shù)字化的適應(yīng)性學(xué)習(xí)系統(tǒng)，甚至基于大數(shù)據(jù)的適應(yīng)性學(xué)習(xí)系統(tǒng)將能夠更好地實現(xiàn)個性化、個別化的泛在學(xué)習(xí)。對于這樣的智能系統(tǒng)而言，人機共建的適應(yīng)性學(xué)習(xí)只是一個“半成品”。但是，這樣的“半成品”對于職業(yè)教育專業(yè)課程的“翻轉(zhuǎn)課堂”卻有真實的意義：（1）并非所有專業(yè)課程都需要這樣完全的機器學(xué)習(xí)，機器學(xué)習(xí)確實只能成為某些專業(yè)課程學(xué)習(xí)的輔助；（2）教師、學(xué)生與機器的聯(lián)動能夠提供更多的人機之間真實的互動，這些真實的互動不是機器學(xué)習(xí)能夠提供的，卻是學(xué)生從學(xué)校生活走向社會生活所必須的。

參考文獻：

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[5]陳麗.遠程教育學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2004.

（責(zé)任編輯：方健華）