協(xié)作概念圖工具在協(xié)作學(xué)習(xí)情境中對個體認知發(fā)展的實證研究

蔡慧英 喬惠 顧小清

摘要：從學(xué)習(xí)技術(shù)功能的角度來看，協(xié)作概念圖工具在支持協(xié)作學(xué)習(xí)過程上表現(xiàn)出了潛力，但當前從學(xué)習(xí)過程干預(yù)和協(xié)作學(xué)習(xí)情境的角度探究它在學(xué)習(xí)過程中發(fā)揮作用的實證研究還較少。通過在加拿大一所中學(xué)實施主題為“食物與營養(yǎng)”的整合協(xié)作概念圖工具的協(xié)作學(xué)習(xí)項目發(fā)現(xiàn)，在整合協(xié)作概念圖工具的學(xué)習(xí)環(huán)境中，個體的認知可以得到發(fā)展。其中，個體認知發(fā)展主要與學(xué)習(xí)者的先驗知識有關(guān)，而與學(xué)習(xí)者基于協(xié)作概念圖的學(xué)習(xí)行為無直接因果關(guān)系，這說明概念圖這一學(xué)習(xí)干預(yù)對學(xué)習(xí)者認知發(fā)展的直接作用微弱。此次實驗還為后續(xù)研究開拓了新思路：第一，在后續(xù)學(xué)習(xí)技術(shù)的設(shè)計中，可以嘗試對視覺元素設(shè)置一些明顯、有針對性的提示，激發(fā)學(xué)習(xí)者的認知活動，引發(fā)學(xué)習(xí)者的有效學(xué)習(xí)；第二，在協(xié)作學(xué)習(xí)項目的設(shè)計中，學(xué)習(xí)任務(wù)引發(fā)的認知負荷須控制在合理范圍內(nèi)才可能引發(fā)有效的學(xué)習(xí)行為；第三，可以試圖擴展協(xié)作學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)的評估指標，比如心理指標、情感指標等。全面探究協(xié)作學(xué)習(xí)過程影響學(xué)習(xí)者認知發(fā)展的直接因素和潛在因素，從而實現(xiàn)對協(xié)作學(xué)習(xí)過程的準確分析、診斷和預(yù)測。

關(guān)鍵詞：概念圖工具；協(xié)作學(xué)習(xí)；學(xué)習(xí)情境；認知發(fā)展；實證研究

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：1009-5195（2017）06-0093-10 doi10.3969/j.issn.1009-5195.2017.06.011

一、前言

協(xié)作學(xué)習(xí)是當前教育領(lǐng)域中的重要研究內(nèi)容。這是因為教育研究者們意識到：學(xué)習(xí)不僅僅是認知性的過程，也是社會性的、人際交往的、文化的建構(gòu)過程（Salomon et al.，1998；金鶯蓮等，2014）。為了促使有效協(xié)作的發(fā)生，研究者們意圖探究并設(shè)計學(xué)習(xí)技術(shù)以干預(yù)學(xué)習(xí)者的社會性交互過程。這就催生了學(xué)習(xí)科學(xué)研究中的重要研究分支——計算機支持協(xié)作學(xué)習(xí)（Computer-Support Collaborative Learning，CSCL）的出現(xiàn)（Stahl et al.，2006）。

從學(xué)習(xí)技術(shù)的功能來看，支持協(xié)作過程的學(xué)習(xí)技術(shù)主要包括三種形式（Suthers，2005）。第一，學(xué)習(xí)技術(shù)作為交流媒介支持遠程學(xué)習(xí)者之間的協(xié)作交流。典型的代表包括郵件、對話工具、討論論壇等。第二，學(xué)習(xí)技術(shù)作為支持協(xié)作學(xué)習(xí)行為的媒介而存在。技術(shù)功能主要體現(xiàn)為：實時呈現(xiàn)小組的對話視圖；規(guī)范小組協(xié)作學(xué)習(xí)的流程；監(jiān)控和反饋小組的交互模式等。典型的代表包括Web2.0社會性軟件、協(xié)作學(xué)習(xí)管理平臺等。第三，學(xué)習(xí)技術(shù)作為協(xié)作學(xué)習(xí)中的“資源”而存在。技術(shù)功能主要體現(xiàn)為：在交流媒介上的對話記錄可以支持小組討論和反思；支持協(xié)作的模型、模擬和可視化技術(shù)可以啟發(fā)有意義的建構(gòu)式對話；在學(xué)習(xí)工具上形成的小組制品可以表征團體認知狀態(tài)，引發(fā)個體學(xué)習(xí)者反思自己的觀點等。典型的代表是概念圖工具（Johnson et al.，2008）。

目前，相比較前兩類學(xué)習(xí)技術(shù)，第三類學(xué)習(xí)技術(shù)在協(xié)作學(xué)習(xí)情境中的設(shè)計與應(yīng)用的實證研究較少。就第三類學(xué)習(xí)技術(shù)中典型代表——概念圖工具而言，研究者大多將概念圖定位為輔助教學(xué)設(shè)計的工具和展示固定知識框架的工具，較少從學(xué)習(xí)過程干預(yù)的角度探究概念圖在學(xué)習(xí)過程中發(fā)揮的作用。另外，相比于個體學(xué)習(xí)情境，研究者較少在協(xié)作學(xué)習(xí)情境中開展概念圖的相關(guān)研究?；诖?，本研究試圖從學(xué)習(xí)過程干預(yù)的角度，探究概念圖工具對協(xié)作學(xué)習(xí)過程和個體學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)結(jié)果的影響。主要目的包括：第一，借助概念圖這一工具，從學(xué)習(xí)分析的視角對協(xié)作學(xué)習(xí)過程進行深度探究，挖掘出協(xié)作學(xué)習(xí)中影響個體認知發(fā)展的可能因素。第二，以本研究為起點，探究出指導(dǎo)協(xié)作學(xué)習(xí)中學(xué)習(xí)工具的設(shè)計思路，為后續(xù)設(shè)計語義圖示工具支持協(xié)作問題解決學(xué)習(xí)提供可參考思路。

二、研究現(xiàn)狀

1.協(xié)作學(xué)習(xí)過程中影響個體認知發(fā)展的因素

大量研究表明，協(xié)作學(xué)習(xí)過程中影響個體認知發(fā)展的因素主要包括學(xué)習(xí)者在小組學(xué)習(xí)中的交互情況和投入情況。

首先，有效的社會性交互是影響協(xié)作學(xué)習(xí)中個體認知發(fā)展的重要因素之一（Stahl，2000；Weinberger et al.，2007）。目前，代表性的協(xié)作學(xué)習(xí)理論，例如維果茨基的社會文化理論、皮亞杰的社會建構(gòu)主義理論、以萊夫等人為代表的情境認知理論（Dillenbourg et al.，1995；Hmelo-Silver，2013）等都認為：知識是在學(xué)習(xí)者與外界進行有效的社會性交互中形成的，語言、符號、技術(shù)、學(xué)習(xí)環(huán)境等要素在社會性交互中扮演著中介作用，或影響學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程（Vygotsky，1978）。雖然協(xié)作學(xué)習(xí)是一個復(fù)雜的過程，但是，可以將協(xié)作學(xué)習(xí)過程簡單地理解為小組原始知識外化階段和小組認知聚合階段（Jorczak，2011）。在小組原始知識外化階段，學(xué)習(xí)者會共享各自已有的知識，并向同伴表達自己對學(xué)習(xí)任務(wù)的理解。這種多視角的原始理解會產(chǎn)生認知沖突。在小組認知聚合階段，學(xué)習(xí)者主要通過澄清、說明、辯論、協(xié)商等交互活動，解決認知沖突，達到共同學(xué)習(xí)的目的。因此，在協(xié)作學(xué)習(xí)中，個體的學(xué)習(xí)行為并不是在交互中被消減，而是相互影響。當學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)中遇到問題時，可以向同伴尋求幫助，同伴會給其提供信息、線索、提示等。這不僅能幫助學(xué)習(xí)者更直接地關(guān)注解決問題的核心內(nèi)容，還會為自己或同伴創(chuàng)建表達知識理解的機會。這種交互性的學(xué)習(xí)過程有利于促進學(xué)習(xí)者之間的共同進步，也有利于學(xué)習(xí)者在交互中對需要解決的問題形成深度反思，從而提升學(xué)習(xí)效果（Webb et al.，1994）。研究表明，協(xié)作中有效的社會性交互會引導(dǎo)學(xué)習(xí)者完成知識建構(gòu)，產(chǎn)生與人交流的能力和可遷移到新情境中的認知策略（Kolodner，2007）。

另外，學(xué)習(xí)者的投入程度是影響學(xué)習(xí)者協(xié)作學(xué)習(xí)中認知發(fā)展的另一重要因素（Tomsic et al.，2006）。在協(xié)作中，學(xué)習(xí)者的投入程度可以簡單地分為與學(xué)習(xí)任務(wù)相關(guān)的投入程度和與協(xié)作過程相關(guān)的投入程度。前者是指學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)任務(wù)中持續(xù)的學(xué)習(xí)行為，包括對學(xué)習(xí)目標的毅力、努力和貢獻等情況（Fredricks et al.，2004）。后者是指小組內(nèi)成員之間的社會化互動情況。研究表明，高質(zhì)量的社會投入能使團隊關(guān)注在小組作品的共同協(xié)調(diào)上，而不是小組中心成員對小組內(nèi)其他人員的貢獻進行奚落、忽視、排除（Linnenbrink-Garcia et al.，2011；Rogat et al.，2014），有利于形成良好的協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境，促進有意義學(xué)習(xí)的發(fā)生。另外，投入程度在促進學(xué)習(xí)者概念性理解方面扮演著重要作用（Blumenfeld et al.，2006）。在協(xié)作學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)者的投入與知識的協(xié)同建構(gòu)同時發(fā)生，并且動態(tài)相關(guān)（Engle et al.，2007）。另外，學(xué)習(xí)者的投入程度會影響學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)任務(wù)的堅持和努力程度，集體交流的凝聚情況、以及在解決真實問題過程中規(guī)則、概念和技術(shù)工具的應(yīng)用等情況（Sinha et al.，2015）。

2.可視化協(xié)作學(xué)習(xí)過程的技術(shù)：協(xié)作概念圖工具

概念圖是以結(jié)構(gòu)化的形式表征和組織知識的一種方式（Novak，1990）。在典型的概念圖中，某一概念或命題通常置于方框或者圓圈內(nèi)；然后運用帶文字的箭頭連線將不同概念或命題連接，以此來形象化表征學(xué)習(xí)者的知識結(jié)構(gòu)以及對某一主題的理解（Ca?as et al.，2003；Novak et al.，2010）?；诟拍顖D表征和組織知識的原理，目前有很多計算機概念圖工具，如Cmap 2.0、Mind Manager等。

在CSCL研究領(lǐng)域，有研究者將概念圖這一表征知識結(jié)構(gòu)的工具應(yīng)用到協(xié)作學(xué)習(xí)情境中，開展對協(xié)作概念圖工具（Collaborative Concept Mapping Tool）的研究。協(xié)作概念圖工具是指小組學(xué)習(xí)者在共享的學(xué)習(xí)空間中協(xié)同建構(gòu)概念圖，用以外化小組學(xué)習(xí)者的概念性理解和協(xié)作學(xué)習(xí)過程的工具（Johnson et al.，2008）。研究表明，將協(xié)作概念圖工具整合到協(xié)作學(xué)習(xí)情境中有利于提升學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中的行為表現(xiàn)（Janssen et al.，2012）。首先，在小組中，以概念圖的方式外化學(xué)習(xí)者對某一問題的認知、想法和理解，能直觀展示不同學(xué)習(xí)者的思考方式，這樣在對比碰撞中能引發(fā)學(xué)習(xí)者對問題進行不同視角的思考。另外，基于小組知識表征的結(jié)果進行交互，學(xué)習(xí)者需要討論概念的分布以及概念之間的關(guān)系，這會提升小組學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)任務(wù)的注意力（Van Bruggen et al.，2002）。最后，將學(xué)習(xí)相關(guān)的內(nèi)容共享到同一可視化界面，會使學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)內(nèi)容和協(xié)作學(xué)習(xí)過程形成全局觀。這不僅能讓學(xué)習(xí)者動態(tài)了解協(xié)作學(xué)習(xí)流程和進展情況，還會促使學(xué)習(xí)者基于共同建構(gòu)的學(xué)習(xí)制品形成較多的個人反思（Bromme et al.，2005）。然而，從促進個體認知發(fā)展的角度來看，對協(xié)作概念圖工具在協(xié)作學(xué)習(xí)情境中的研究發(fā)現(xiàn)則存在異議。Engelmann等的研究發(fā)現(xiàn)，協(xié)同建構(gòu)概念圖能夠促使個體的認知發(fā)展（Engelmann et al.，2011），然而Gao等指出，概念圖工具在協(xié)作學(xué)習(xí)中并不一定能帶來有效的學(xué)習(xí)結(jié)果（Gao et al.，2007）。

基于此，本研究將對協(xié)作概念圖工具在協(xié)作學(xué)習(xí)情境中的干預(yù)進行深度探究，試圖回答以下兩個問題：一是在整合協(xié)作概念圖工具的學(xué)習(xí)環(huán)境中，個體認知能否得到有效發(fā)展？二是在整合協(xié)作概念圖工具的學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)習(xí)者基于協(xié)作概念圖工具的學(xué)習(xí)行為（即交互情況和投入情況）能否促進個體的認知發(fā)展？如果能促進個體認知發(fā)展，是如何促進的？如果不能促進個體認知發(fā)展，原因是什么？

三、研究設(shè)計

1.研究情境與參與者

為了回答以上研究問題，本研究圍繞“食物與營養(yǎng)”這一主題設(shè)計了一個協(xié)作學(xué)習(xí)項目。參與項目的是加拿大多倫多某一所中學(xué)的25名七年級女生。設(shè)計項目的人員包括博士生、指導(dǎo)教授和科學(xué)課教師?？茖W(xué)課教師有超過10年的教齡，她是設(shè)計協(xié)作學(xué)習(xí)項目的重要成員。

2.協(xié)作概念圖工具：Mural

本研究運用的在線協(xié)作概念圖工具是Mural，其操作界面如圖1所示。它支持小組學(xué)習(xí)者在同一界面上，以圖示化的方式實時地可視化小組的學(xué)習(xí)過程。 從技術(shù)功能上看，第一，Mural具有支持繪制概念圖的功能。在Mural操作界面上，學(xué)習(xí)者可以隨意添加不同的可視化對象（如標題、文本框、便簽等）來表征概念、觀點和想法等；通過添加帶箭頭和連接詞的連線來表征對不同概念、觀點和想法之間的邏輯；還可以添加圖形、圖標、圖片或框架等對象來表征對某類可視化對象的深層次理解。第二， Mural具有支持社會性交互的功能。同一小組的學(xué)習(xí)者通過個人電腦可以同時登錄進入同一Mural操作界面，協(xié)同建構(gòu)概念圖并實時表征小組的學(xué)習(xí)過程。另外，小組學(xué)習(xí)者可以對操作界面上的任意位置或任意可視化對象進行評論并回復(fù)。

3.協(xié)作學(xué)習(xí)項目的設(shè)計

依據(jù)加拿大安大略州科學(xué)課課程標準，本研究設(shè)計的協(xié)作學(xué)習(xí)項目包括兩個熱身學(xué)習(xí)活動和兩個學(xué)習(xí)任務(wù)。兩個熱身學(xué)習(xí)活動由教師引導(dǎo)小組學(xué)生完成，目的是為后續(xù)兩個由小組自主完成的學(xué)習(xí)任務(wù)做鋪墊。

熱身學(xué)習(xí)活動1是給學(xué)習(xí)者提供21張食物圖片，讓小組形成不同的分類方案。最后教師引導(dǎo)小組討論，促使學(xué)習(xí)者形成對食物分類的正確認識。熱身學(xué)習(xí)活動2是教師引導(dǎo)學(xué)生認識營養(yǎng)成分表，在這一過程中讓學(xué)生認識到食物中包含有6種營養(yǎng)元素。這兩個熱身活動均在WISE平臺（Slotta，2004）上完成。

熱身學(xué)習(xí)活動結(jié)束后，小組學(xué)習(xí)者運用協(xié)作概念圖Mural完成兩個學(xué)習(xí)任務(wù)。學(xué)習(xí)任務(wù)1是理解食物中營養(yǎng)成分在人體生長發(fā)育中的作用。學(xué)習(xí)活動的流程主要是6個小組分別閱讀一份精心設(shè)計的與營養(yǎng)成分相關(guān)的學(xué)習(xí)材料，并在Mural界面上繪制對學(xué)習(xí)材料的理解，之后在教師的引導(dǎo)下進行集體學(xué)習(xí)。為了更好地讓小組完成這一學(xué)習(xí)活動，我們在每一營養(yǎng)成分對應(yīng)的概念圖上繪制了引導(dǎo)小組學(xué)習(xí)者進行聚焦思考的“初始地圖”（如圖2左所示）。初始地圖上包括學(xué)習(xí)材料中的一些核心關(guān)鍵詞，以及帶文本描述的箭頭，例如“在身體中扮演的角色”“來源于……”等。

學(xué)習(xí)任務(wù)2是小組應(yīng)用所學(xué)知識，為飽受飲食困擾的初中女孩Jen制定健康的飲食方案。要求小組學(xué)習(xí)者在Mural界面上可視化方案并說明理由。為了輔助小組形成合理的飲食計劃，我們對每個小組的Mural界面進行了“初始地圖”的設(shè)計（如圖2右所示）。在Mural界面上提前繪制了一條直線，并在直線上添加了8：00、12：00、16：00和19：00的時間刻度。另外，筆者在直線上方標注了 “Jen應(yīng)該吃什么食物”的提示，在直線下方標注了“這些食物中包含了哪些營養(yǎng)成分”的提示。如此設(shè)計的目的是引導(dǎo)小組學(xué)習(xí)者在解決問題的過程中形成均衡膳食的觀念。

4.實驗過程

實驗在學(xué)校計算機機房分四次進行，每次實驗持續(xù)約七十分鐘。第一次實驗，學(xué)生花30分鐘時間完成前測，之后教師介紹項目背景，學(xué)生練習(xí)使用Mural等。第二次實驗，教師引導(dǎo)小組完成兩個熱身學(xué)習(xí)活動。第三次實驗是小組自主完成學(xué)習(xí)活動1。在這一活動中，25名學(xué)生被分成6個小組。每一小組選擇一種營養(yǎng)成分，并閱讀精心設(shè)計好的學(xué)習(xí)資料，每個小組在如圖2（左）的操作界面上以概念圖的形式表征對學(xué)習(xí)材料的理解。之后小組相互瀏覽小組學(xué)習(xí)制品并進行提問、點評和回復(fù)。最后，教師運用投影儀對全班同學(xué)進行總結(jié)。第四次實驗是小組自主完成學(xué)習(xí)活動2。在這一學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，對25名同學(xué)進行重新分組，具體是從主要學(xué)習(xí)活動1的6個小組中各抽出1人，組成4個新的小組。每個小組在如圖2（右）的界面上完成學(xué)習(xí)任務(wù)。隨后花30分鐘時間完成后測。

5.數(shù)據(jù)收集與分析

（1）Mural中的數(shù)據(jù)收集與分析

本研究收集了學(xué)習(xí)任務(wù)1和學(xué)習(xí)任務(wù)2中在Mural界面上協(xié)同建構(gòu)概念圖的軌跡數(shù)據(jù)。軌跡數(shù)據(jù)由Mural工具的后臺系統(tǒng)記錄。記錄數(shù)據(jù)的字段包括：用戶名、行為表現(xiàn)、操作對象和時間。其中，行為表現(xiàn)包括添加、刪除、編輯等；操作對象主要包括文本、箭頭、圖片等。圖3呈現(xiàn)了三位學(xué)習(xí)者在某一時間段內(nèi)的操作記錄。

本研究主要從小組基于協(xié)作概念圖的投入情況和交互情況兩個方面對軌跡數(shù)據(jù)進行計數(shù)分析。

在本研究中，投入情況是指在學(xué)習(xí)活動中某一學(xué)習(xí)者在協(xié)作建構(gòu)小組制品時的操作次數(shù)占小組總操作次數(shù)的比例。例如，在學(xué)習(xí)任務(wù)中，學(xué)生A的操作次數(shù)為18次，小組總操作次數(shù)為94次，則學(xué)生A在學(xué)習(xí)任務(wù)中的投入度是18/94，近似于0.194。這一數(shù)值即為學(xué)生A在學(xué)習(xí)活動中的投入情況。

在本研究中，交互情況是指在學(xué)習(xí)活動中建構(gòu)小組制品時學(xué)習(xí)者之間操作狀態(tài)的交替情況，主要運用社會網(wǎng)絡(luò)分析法中的點中心度這一指數(shù)來表示。點中心度是表示與某個行動者有直接關(guān)系的行動者的數(shù)目（Freeman，2012）。點中心度越大，則表明學(xué)習(xí)者與其余學(xué)習(xí)者的交互程度越高。這一部分的數(shù)據(jù)分析步驟是：根據(jù)Mural中記錄的軌跡數(shù)據(jù)，計算出每個學(xué)習(xí)者操作行為轉(zhuǎn)向另一個學(xué)習(xí)者的頻數(shù)，并生成頻數(shù)矩陣。某一小組的交互頻數(shù)矩陣如表1所示。之后，利用社會網(wǎng)絡(luò)工具UCINET計算出小組社會網(wǎng)絡(luò)中心度的情況（如圖4所示），并得出每個學(xué)習(xí)者的點中心度的數(shù)值（如表2所示）。這一數(shù)值即為學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)活動中的交互情況。

（2）前后測數(shù)據(jù)的收集與分析

在本實驗中，前后測用來評估學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)主題的認知理解情況。前后測共包括兩個部分。第一部分包括8個單項選擇題和3個簡答題，用來評估學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)主題的基本理解。第二部分包括2個開放題，用來評估學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)主題的高階理解。

對選擇題和簡答題主要進行1或0的正誤編碼，總分是11分。對2個開放題，主要運用知識整合量規(guī)（Linn et al.，2006；Liu et al.，2008），對學(xué)習(xí)者的理解程度進行編碼。編碼數(shù)值范圍是0～4，

四、數(shù)據(jù)分析

1.學(xué)習(xí)者協(xié)作學(xué)習(xí)后認知發(fā)展情況分析

學(xué)習(xí)者在前后測中基本理解、高階理解與總計理解的均值和標準差如表4所示。為了評估學(xué)習(xí)者在協(xié)作學(xué)習(xí)項目后的認知發(fā)展情況，本研究對表4中的前后測數(shù)據(jù)進行了配對樣本T檢驗。

分析后發(fā)現(xiàn)，個體學(xué)習(xí)者后測總計理解與前測總計理解存在顯著性差異（T=-3.86，P=0.001），其中，后測總計理解（M=1.25，SD=0.23）高于前測總計理解（M=1.07，SD=0.27）。這說明本次協(xié)作學(xué)習(xí)后，學(xué)習(xí)者對所學(xué)主題獲得了新的認知理解。

分析還發(fā)現(xiàn)，在基本理解上，前后測數(shù)據(jù)存在顯著性差異（T=-6.89，P=0.000），其中，后測基本理解（M=0.79，SD=0.13）高于前測基本理解（M=0.57，SD=0.17）。但是，在高階理解上，前后測數(shù)據(jù)不存在顯著性差異（T=0.90，P=0.379）。這說明通過此次協(xié)作學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者對食物與營養(yǎng)的概念性理解能力有所提高，但是對食物與營養(yǎng)關(guān)系的高階理解并沒有得到顯著提高。

2.學(xué)習(xí)者基于協(xié)作概念圖的交互和投入情況分析

學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)任務(wù)1和學(xué)習(xí)任務(wù)2中基于協(xié)作概念圖的交互與投入情況的均值和標準差如表5所示。為了評估學(xué)習(xí)者在不同學(xué)習(xí)任務(wù)中基于協(xié)作概念圖的交互和投入的差異，本研究對表5中的數(shù)據(jù)進行了獨立樣本T檢驗的分析。

分析后發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)任務(wù)1和學(xué)習(xí)任務(wù)2中基于協(xié)作概念圖的交互情況存在顯著差異（T=2.92，P=0.009），其中，學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)任務(wù)1中基于協(xié)作概念圖的交互（M=0.25，SD=0.11）比學(xué)習(xí)任務(wù)2的交互（M=0.18，SD=0.05）頻繁。同樣地，學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)任務(wù)1和學(xué)習(xí)任務(wù)2中基于協(xié)作概念圖的投入情況存在顯著差異（T=2.92，P=0.009），其中，學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)任務(wù)1中基于協(xié)作概念圖的投入（M=0.27，SD=0.14）比學(xué)習(xí)任務(wù)2的投入（M=0.17，SD=0.06）頻繁。

3.學(xué)習(xí)者基于協(xié)作概念圖的學(xué)習(xí)行為與認知發(fā)展關(guān)系分析

為了探究學(xué)習(xí)者基于協(xié)作概念圖的學(xué)習(xí)行為與認知發(fā)展的關(guān)系，本研究運用AMOS軟件對表4和表5中的數(shù)據(jù)進行了路徑分析。最后得出了如圖5所示的路徑關(guān)系。其中，在AMOS中運用極大似然估計運行的計算結(jié)果如表6所示。這說明與圖5中建立的路徑關(guān)系的模型具有非常高的擬合度。

結(jié)合圖5、表7可以得出：

（1）前測成績與后測成績之間回歸系數(shù)顯著，這說明學(xué)習(xí)者的前測成績與后測成績存在顯著相關(guān)關(guān)系，其中，前測成績越高，則后測成績越高。換言之，學(xué)習(xí)者先驗認知水平越高，學(xué)習(xí)者在協(xié)作中能獲得更好的學(xué)習(xí)效果。

（2）學(xué)習(xí)任務(wù)1中互動情況與后測成績之間的回歸系數(shù)不顯著，由此可知，學(xué)習(xí)任務(wù)1 中學(xué)習(xí)者基于協(xié)作概念圖工具產(chǎn)生的交互行為與學(xué)習(xí)者的認知發(fā)展沒有直接因果關(guān)系。這也說明，學(xué)習(xí)任務(wù)1中的互動行為并沒有對學(xué)習(xí)者認知發(fā)展產(chǎn)生直接影響。

（3）學(xué)習(xí)任務(wù)1和學(xué)習(xí)任務(wù)2中交互情況與投入情況之間回歸系數(shù)均顯著，這說明學(xué)習(xí)者基于協(xié)作概念圖工具的交互情況與投入情況之間具有正相關(guān)顯著影響。其中，交互程度越大，學(xué)習(xí)者的投入情況越高。這也說明在協(xié)作建構(gòu)概念圖的過程中，小組學(xué)習(xí)者之間基于協(xié)作概念圖的交互行為會影響學(xué)習(xí)者個體在協(xié)作建構(gòu)概念圖中的投入行為。

（4）前測成績與學(xué)習(xí)任務(wù)1和學(xué)習(xí)任務(wù)2中交互情況的回歸系數(shù)不顯著。另外，前測成績與學(xué)習(xí)任務(wù)1的投入回歸系數(shù)不顯著，但與學(xué)習(xí)任務(wù)2的投入回歸系數(shù)顯著正相關(guān)，這說明前測成績越高，個體學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)任務(wù)2中的投入情況越頻繁。

五、研究結(jié)論與建議

本研究主要是在協(xié)作學(xué)習(xí)中整合了概念圖工具這一技術(shù)干預(yù)，并從學(xué)習(xí)分析的視角對協(xié)作學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)結(jié)果數(shù)據(jù)進行了綜合分析。以下將對數(shù)據(jù)分析結(jié)果進行深度討論，期望能為后續(xù)研究開拓新思路。

通過對學(xué)習(xí)者前后測數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，在整合概念圖工具的協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境中，個體認知得到了發(fā)展。這說明在協(xié)作學(xué)習(xí)情境中整合協(xié)作概念圖工具是一條可取的學(xué)習(xí)技術(shù)設(shè)計思路。

通過對學(xué)習(xí)過程與學(xué)習(xí)結(jié)果數(shù)據(jù)的綜合分析發(fā)現(xiàn)，第一，影響后測成績的因素主要來自前測成績。學(xué)習(xí)者的先驗知識越好，在整合協(xié)作概念圖工具的學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)習(xí)者的認知會得到較好的發(fā)展。這一研究發(fā)現(xiàn)可以對教師組織協(xié)作學(xué)習(xí)項目提供教學(xué)策略的指導(dǎo)。例如，在協(xié)作學(xué)習(xí)項目中，對于先驗知識較好的學(xué)生，教師可以給予其自主學(xué)習(xí)的機會，而著重對先驗知識不佳的學(xué)習(xí)者給予關(guān)注和指導(dǎo)。另外，在分小組時，教師可以采取混合分組的教學(xué)策略，即將先驗知識較好的學(xué)習(xí)者與先驗知識不佳的學(xué)習(xí)者分為一組，這樣可以讓學(xué)有余力的學(xué)習(xí)者對先驗知識不佳的學(xué)習(xí)者給予幫助。

第二，在協(xié)作建構(gòu)概念圖的過程中，小組學(xué)習(xí)者之間基于協(xié)作概念圖的交互行為會影響學(xué)習(xí)者個體基于協(xié)作概念圖的投入情況。但是，學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)任務(wù)1與學(xué)習(xí)任務(wù)2中的交互情況和投入情況對學(xué)習(xí)者后測成績并無顯著影響。這說明個體基于協(xié)作概念圖產(chǎn)生的學(xué)習(xí)行為與學(xué)習(xí)者的認知發(fā)展并沒有直接的因果關(guān)系。同時也說明，本次研究對學(xué)習(xí)者提供的技術(shù)干預(yù)，即協(xié)作概念圖工具，只是從技術(shù)架構(gòu)上使協(xié)作這一學(xué)習(xí)方式得以實現(xiàn)，并沒有對學(xué)習(xí)者的認知發(fā)展帶來直接影響。在實驗過程中，通過觀察發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)者會在某一個時間段對可視化對象（如文本框、箭頭、圖片等）進行多次沒有規(guī)律的操作。所以，結(jié)合數(shù)據(jù)分析結(jié)果與實驗觀察，可以推斷出：學(xué)習(xí)者對可視化對象的操作行為有可能并不是有意識的認知行為；還有一種可能情況是學(xué)習(xí)者對可視化對象的操作行為沒有激發(fā)學(xué)習(xí)者有效的認知。這也啟示我們：在后續(xù)學(xué)習(xí)技術(shù)的設(shè)計中，可以嘗試對視覺元素設(shè)置一些明顯、有針對性的提示，激發(fā)學(xué)習(xí)者的認知活動，引發(fā)學(xué)習(xí)者的有效學(xué)習(xí)。這也是當前教育技術(shù)研究熱點——“具身認知”中關(guān)注的核心研究內(nèi)容（顧小清等，2014）。即如何使學(xué)習(xí)者對可視化對象進行有意識地操作，從而引發(fā)學(xué)習(xí)者有效的認知發(fā)展。

另外，從理論上講，學(xué)習(xí)活動1和學(xué)習(xí)活動2是與經(jīng)驗豐富的科學(xué)課教師合作設(shè)計而成。每個活動都能引發(fā)學(xué)習(xí)者對“食物與營養(yǎng)”這一主題形成新的認知。其中，學(xué)習(xí)活動1是幫助學(xué)習(xí)者理解學(xué)習(xí)主題中的基本概念，與學(xué)習(xí)者形成初階理解有關(guān)。學(xué)習(xí)活動2是幫助學(xué)習(xí)者理解學(xué)習(xí)主題中概念與概念之間的關(guān)系，與學(xué)習(xí)者形成高階理解有關(guān)。但是，通過路徑分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)活動1和學(xué)習(xí)活動2中學(xué)習(xí)者基于協(xié)作概念圖的學(xué)習(xí)行為并沒有與學(xué)習(xí)者的后測成績建立聯(lián)系。這一實踐中的發(fā)現(xiàn)與理論上的預(yù)設(shè)有沖突，也就引發(fā)研究者進行新的推斷。其一，從學(xué)習(xí)任務(wù)的復(fù)雜屬性來看，學(xué)習(xí)活動1較簡單，學(xué)習(xí)活動2較難。其二，從上述分析可以發(fā)現(xiàn)，在學(xué)習(xí)活動1中，學(xué)習(xí)者基于協(xié)作概念圖工具學(xué)習(xí)行為的“活躍”程度高于學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)活動2中的“活躍”程度。結(jié)合這兩點可以得出如下推測：有可能學(xué)習(xí)活動2設(shè)計得過難，引發(fā)了學(xué)習(xí)者較高的認知負荷，從而使得學(xué)習(xí)者沒能很好地進行小組交互和學(xué)習(xí)投入。所以，學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)活動2中沒有獲得較好的認知發(fā)展。這就能從理論上解釋為什么學(xué)習(xí)者在后測中高階理解沒有得到有效發(fā)展。以上雖然是理論上的推測，但也為后續(xù)研究提供了新的啟示。即在協(xié)作學(xué)習(xí)項目的設(shè)計中，學(xué)習(xí)任務(wù)的難度設(shè)計應(yīng)是一個需要重點關(guān)注的內(nèi)容。因為只有將學(xué)習(xí)任務(wù)所引發(fā)的認知負荷控制在合理范圍內(nèi)，才可能引發(fā)有效的學(xué)習(xí)行為（Schnotz et al.，2007）。

綜上所述，在當前這一初步的整合概念圖的協(xié)作學(xué)習(xí)項目中，學(xué)習(xí)者的認知發(fā)展主要與學(xué)習(xí)者的先驗知識有關(guān)，與學(xué)習(xí)者基于協(xié)作概念圖的交互和投入這兩種學(xué)習(xí)行為無關(guān)。這說明概念圖這一學(xué)習(xí)干預(yù)對學(xué)習(xí)者認知發(fā)展的直接作用微弱。即使如此，也不能完全否定概念圖工具在協(xié)作學(xué)習(xí)中引發(fā)學(xué)習(xí)者認知發(fā)展的作用。因為在完成學(xué)習(xí)任務(wù)1和學(xué)習(xí)任務(wù)2的共享學(xué)習(xí)空間中，個體學(xué)習(xí)者除了動手操作Mural中的可視化元素表達自己對學(xué)習(xí)主題的理解外，同時可以觀察其他學(xué)習(xí)者繪制小組制品時的動態(tài)，感知小組實時的學(xué)習(xí)狀態(tài)。這些發(fā)生在協(xié)作學(xué)習(xí)情境中的“隱性”學(xué)習(xí)行為有可能會引發(fā)個體的認知思考，“迫使”學(xué)習(xí)者進行深度反思（Caballero et al.，2014）。在目前的研究中，學(xué)習(xí)者的協(xié)作學(xué)習(xí)行為主要是從學(xué)習(xí)者基于協(xié)作概念圖的“投入情況”和“交互情況”這兩個顯現(xiàn)的行為指標上得以反映，而沒有考慮其他指標，比如心理指標、情感指標等。這也為我們后續(xù)的研究開啟了一條新的探究思路。即可以試圖擴展協(xié)作學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)的評估指標，全面探究協(xié)作學(xué)習(xí)過程影響學(xué)習(xí)者認知發(fā)展的直接因素和潛在因素，從而實現(xiàn)對協(xié)作學(xué)習(xí)過程的準確分析、診斷和預(yù)測。

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