趙國(guó)慶　張丹慧　陳錢(qián)錢(qián)

摘要：過(guò)去30多年的學(xué)習(xí)科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，知識(shí)告知型教學(xué)的效果非常不理想。意義學(xué)習(xí)等體現(xiàn)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的主流學(xué)習(xí)理論都認(rèn)為，學(xué)生已有的想法（知識(shí)）應(yīng)該成為他們學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí)的首要資源。知識(shí)整合教學(xué)理論是馬西婭·C·林教授基于科學(xué)教育與計(jì)算機(jī)教育研究中發(fā)現(xiàn)的共性問(wèn)題發(fā)展出來(lái)的一套教學(xué)理論，其核心目標(biāo)是幫助學(xué)習(xí)者形成連貫性的科學(xué)理解。知識(shí)整合教學(xué)理論認(rèn)為，與主要聚焦于新想法相比，尊重學(xué)習(xí)者的已有想法并將新舊想法進(jìn)行對(duì)比，學(xué)習(xí)者能夠取得更大的成功。知識(shí)整合教學(xué)正是通過(guò)誘出想法、添加想法、辨分想法、反思和整理想法等環(huán)節(jié)將學(xué)習(xí)者碎片化的知識(shí)轉(zhuǎn)化為連貫性想法的過(guò)程。實(shí)施與評(píng)價(jià)知識(shí)整合教學(xué)理論時(shí)，要按照讓科學(xué)觸手可及、讓思維看得見(jiàn)、幫助學(xué)生向他人學(xué)習(xí)和促進(jìn)學(xué)習(xí)自主四大核心原則，關(guān)注學(xué)生是否形成了連貫的科學(xué)理解，以及能否應(yīng)用證據(jù)在不同的想法間建立連接。

關(guān)鍵詞：馬西婭?C?林；知識(shí)整合教學(xué)理論；連貫性理解；科學(xué)教育；技術(shù)增強(qiáng)學(xué)習(xí)

中圖分類(lèi)號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-5195（2018）01-0003-13 doi10.3969/j.issn.1009-5195.2018.01.001

編者按：馬西婭·C·林（Marcia C. Linn）是國(guó)際科學(xué)教育領(lǐng)域的著名學(xué)者，現(xiàn)任美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校教育學(xué)院教授，技術(shù)增強(qiáng)的科學(xué)學(xué)習(xí)中心（Technology Enhanced Learning in Science，簡(jiǎn)稱(chēng)TELS）主任。她系統(tǒng)提出了知識(shí)整合教學(xué)理論，并在知識(shí)整合教學(xué)理論的指導(dǎo)下，研發(fā)出WISE科學(xué)探究學(xué)習(xí)平臺(tái)和大量體現(xiàn)探究式學(xué)習(xí)特色的科學(xué)探究項(xiàng)目。林教授團(tuán)隊(duì)的學(xué)術(shù)成果頗豐，在《科學(xué)（Science）》《科學(xué)研究雜志（Journal of Research in Science） 》《學(xué)習(xí)科學(xué)雜志（Journal of the Learning Science）》等頂級(jí)雜志或?qū)W術(shù)會(huì)議發(fā)表論文300余篇。她主持開(kāi)發(fā)的WISE科學(xué)探究平臺(tái)吸引了來(lái)自全球超過(guò)15000名科學(xué)教師、研究者和課程開(kāi)發(fā)人員，超過(guò)25萬(wàn)名中、小學(xué)生通過(guò)在線方式體驗(yàn)了科學(xué)探究活動(dòng)。

馬西婭·C·林于1965年在斯坦福大學(xué)獲得心理與統(tǒng)計(jì)學(xué)學(xué)士學(xué)位，1967年和1970年在斯坦福大學(xué)分別獲得教育心理學(xué)碩士和博士學(xué)位。博士期間師從著名統(tǒng)計(jì)學(xué)家克隆巴赫（Lee J. Cronbach）和著名心理學(xué)家希爾加德（Ernest R. Hilgard），1967-1968年到瑞士日內(nèi)瓦訪學(xué)一年，師從著名教育心理學(xué)家皮亞杰（Jean Piaget）。林于1996年入選美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)理事會(huì)（American Association for the Advancement of Science， Board of Directors），2003年入選國(guó)際學(xué)習(xí)科學(xué)學(xué)會(huì)理事會(huì)，2005年當(dāng)選美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)教育分會(huì)主席（Chair of the Section on Education），2007年當(dāng)選國(guó)際學(xué)習(xí)科學(xué)學(xué)會(huì)主席（President of International Society of the Learning Sciences），同年入選美國(guó)教育科學(xué)院院士（Member of the National Academy of Education）。

林是國(guó)際科學(xué)教育領(lǐng)域的著名學(xué)者，在學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域，特別是在技術(shù)增強(qiáng)的科學(xué)學(xué)習(xí)領(lǐng)域有杰出貢獻(xiàn)。她的重要貢獻(xiàn)有：系統(tǒng)提出了知識(shí)整合教學(xué)理論，并在知識(shí)整合教學(xué)理論的指導(dǎo)下，研發(fā)出WISE科學(xué)探究學(xué)習(xí)平臺(tái)和大量體現(xiàn)探究式學(xué)習(xí)特色的科學(xué)探究項(xiàng)目。林教授團(tuán)隊(duì)學(xué)術(shù)成果頗豐，在《科學(xué)（Science）》《科學(xué)研究雜志（Journal of Research in Science） 》《學(xué)習(xí)科學(xué)雜志（Journal of the Learning Science）》等頂級(jí)雜志或?qū)W術(shù)會(huì)議發(fā)表論文300余篇，代表性著作包括：《計(jì)算機(jī)、教師和同伴——科學(xué)學(xué)習(xí)的伙伴（Computers， Teachers， Peers： Science Learning Partners）》（2000年）、《科學(xué)教育的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境（Internet Environments for Science Education）》（2004年）、《設(shè)計(jì)連貫的科學(xué)教育（Designing Coherent Science Education）》（2008年）、《學(xué)科學(xué)和教科學(xué)：利用技術(shù)促進(jìn)知識(shí)整合（Science Teaching and Learning：Taking Advantage of Technology to Promote Knowledge Integration）》（2011年）。林教授團(tuán)隊(duì)不僅在教育理論研究上成果頗豐，在教育實(shí)踐領(lǐng)域也有著強(qiáng)大的影響力。她主持開(kāi)發(fā)的WISE科學(xué)探究平臺(tái)吸引了來(lái)自全球超過(guò)15000名科學(xué)教師、研究者和課程開(kāi)發(fā)人員，超過(guò)25萬(wàn)名中、小學(xué)生通過(guò)在線方式體驗(yàn)了科學(xué)探究活動(dòng)（Linn et al.，2010）。如今，以WISE為核心的科學(xué)探究學(xué)習(xí)研究與實(shí)踐共同體已經(jīng)形成。研究團(tuán)隊(duì)的這些成果不僅在科學(xué)教育領(lǐng)域，還在學(xué)習(xí)科學(xué)和教育技術(shù)等領(lǐng)域產(chǎn)生了重要影響。

一、 知識(shí)整合教學(xué)理論誕生的歷史背景

訪談?wù)撸鹤鹁吹牧纸淌?，您好！非常榮幸能有機(jī)會(huì)采訪您。從您的簡(jiǎn)歷來(lái)看，您在本科階段修讀的是心理與統(tǒng)計(jì)學(xué)，碩士和博士階段修讀的是教育心理學(xué)，但您的研究工作大都聚焦在科學(xué)教育領(lǐng)域，更確切地說(shuō)是技術(shù)增強(qiáng)的科學(xué)學(xué)習(xí)領(lǐng)域。請(qǐng)問(wèn)您為何選擇科學(xué)教育作為您的研究領(lǐng)域呢？這與您的個(gè)人成長(zhǎng)或?qū)W習(xí)經(jīng)歷有關(guān)系嗎？

馬西婭·C·林教授：選擇科學(xué)教育這一研究領(lǐng)域?qū)ξ襾?lái)說(shuō)是一條自然而然的路。我對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)的濃厚興趣源自于我出生在一個(gè)熱衷科學(xué)學(xué)習(xí)的家庭，這也使得我成為了一名終身的科學(xué)學(xué)習(xí)者。

我是家中的長(zhǎng)女，我的父親（George Cyrog）堅(jiān)信每個(gè)人都可以學(xué)習(xí)科學(xué)和工程的方方面面，而且他本人就是這一信念的踐行者。他對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)的熱愛(ài)無(wú)處不在。他收集巖石和礦石，在西南地區(qū)的沙漠中勘探以尋找木化石（Petrified Wood）或綠瑪瑙（Green Agate），他還把我們收集到的材料加工成寶石并制作成珠寶。我們?nèi)叶ㄆ谌ッ绹?guó)西部的沙漠收集巖石和礦石并勘探新的地點(diǎn)。我跟父親走在旱溪上，尋找著瑪瑙、黃金（我時(shí)刻期待著能找到）、木化石或黑曜石（Obsidian）存在的蛛絲馬跡。我常常能夠準(zhǔn)確地識(shí)別這些標(biāo)志并找到我要收集的巖石。幸運(yùn)的是，我的父親非常愿意收集那些我認(rèn)為有趣的東西。我學(xué)會(huì)了如何切割一些石頭并把他們做成寶石或書(shū)鎮(zhèn)。在這個(gè)過(guò)程中，我學(xué)會(huì)了維修損壞的東西，理解了機(jī)器工作的原理以及如何在花園里種植植物。這些經(jīng)歷讓我相信自己能夠隨時(shí)學(xué)習(xí)新的科學(xué)知識(shí)（Linn，2000）。

父親激發(fā)了我對(duì)科學(xué)本身的濃厚興趣，母親則幫助我成為終身的閱讀愛(ài)好者。我的母親（Frances Cyrog）是一名小學(xué)校長(zhǎng)。在從小學(xué)教師成長(zhǎng)為校長(zhǎng)的過(guò)程中，她在個(gè)別化閱讀教學(xué)方面形成了自己的哲學(xué)。另外，母親還幫我形成了我對(duì)學(xué)習(xí)和教學(xué)的信念。在我什么都不懂的時(shí)候，她就開(kāi)始熱情洋溢地給我讀書(shū)。在我高中生病的時(shí)候，她常常坐在我的床邊給我讀我最喜歡的小說(shuō)。她認(rèn)為讓學(xué)生自己選擇要讀的書(shū)非常重要，老師應(yīng)該給學(xué)生提供必要的幫助。母親甚至精細(xì)地計(jì)算出學(xué)生在選擇他們能夠理解的書(shū)以及理解他們當(dāng)時(shí)并不能立即理解的內(nèi)容時(shí)需要老師多大程度的幫助（Linn，2000）。

非常慶幸，我有這么偉大的“學(xué)習(xí)伙伴”。我的父親是一個(gè)偉大的引領(lǐng)者和導(dǎo)師，他堅(jiān)信我能學(xué)習(xí)任何知識(shí)，并鼓勵(lì)我去探索而非直接告訴我答案。他為我提供探索巖石和礦石、勘探旱溪時(shí)需要的必要工具，如鎬、收納包和地圖。母親則激發(fā)了我對(duì)書(shū)籍的熱愛(ài)，培養(yǎng)了我對(duì)所讀書(shū)籍和所經(jīng)歷的事情進(jìn)行反思的品質(zhì)。在后來(lái)的生活中，我的孩子們也讓我懂得學(xué)習(xí)者在求知的過(guò)程中需要采用不同的方法和途徑?；仡櫷?，我認(rèn)為，我在學(xué)習(xí)礦石、修理舊機(jī)器以及幫助孩子們學(xué)習(xí)閱讀等方面的經(jīng)歷為我在多個(gè)領(lǐng)域中建構(gòu)新的理解打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這些經(jīng)歷也讓我相信，學(xué)生可以學(xué)習(xí)新的復(fù)雜知識(shí)，只要這些知識(shí)和他們的生活密切相關(guān)，并在學(xué)習(xí)過(guò)程中得到合適的支撐和指導(dǎo)（Linn， 2000）。

訪談?wù)撸耗慕?jīng)歷正是“父母是孩子最好的老師”這句話的最佳印證！可以看得出，正是您的父母激發(fā)了您對(duì)科學(xué)和學(xué)習(xí)研究的強(qiáng)烈興趣，并最終走上了科學(xué)教育的研究道路。但我依然好奇的是，又是什么原因讓您選擇了從計(jì)算機(jī)或技術(shù)的視角來(lái)研究科學(xué)學(xué)習(xí)的呢？

馬西婭·C·林教授：在我開(kāi)始科學(xué)教育與計(jì)算機(jī)的相關(guān)研究之前，早期在計(jì)算機(jī)編程教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)以及課程變革上的研究深深地影響了我。選擇從技術(shù)增強(qiáng)學(xué)習(xí)的角度來(lái)做科學(xué)學(xué)習(xí)研究的主要原因有兩個(gè)：一是20世紀(jì)70年代初到80年代中期我在勞倫斯科技館（Larence Hall of Science）的工作經(jīng)歷，二是90年代在計(jì)算機(jī)編程教學(xué)方面的研究經(jīng)歷（Linn， 2000）。

從20世紀(jì)70年代初到80年代中期，我在勞倫斯科技館工作。我在那里親身體驗(yàn)了如何基于學(xué)生自身想法來(lái)設(shè)計(jì)課程以幫助他們重構(gòu)知識(shí)。在勞倫斯科技館和卡普拉斯（Bob Karplus）的緊密合作中，我看到了創(chuàng)造性的課程觀是如何被運(yùn)用到科學(xué)學(xué)習(xí)項(xiàng)目當(dāng)中的。這種運(yùn)用使原本枯燥的科學(xué)課程變得引人入勝，改變了學(xué)生對(duì)科學(xué)的看法并讓學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)形成了深刻的理解。卡普拉斯是一位對(duì)小學(xué)科學(xué)教育有著濃厚興趣的物理學(xué)家。他在勞倫斯科技館開(kāi)展了一項(xiàng)長(zhǎng)達(dá)10年的“科學(xué)課程提升研究（Science Curriculum Improvement Study）”。在我去勞倫斯科技館之前，研究正處于最后的試驗(yàn)和改進(jìn)階段。我的任務(wù)是為特定人群（包括聾人學(xué)生和盲人學(xué)生）定制課程材料，并設(shè)計(jì)能夠幫助教師發(fā)掘?qū)W生已有想法的課堂評(píng)價(jià)體系?？ㄆ绽褂幸惶淄晟频恼n程開(kāi)發(fā)和課程材料提煉程序：（1）研究小組通過(guò)頭腦風(fēng)暴產(chǎn)生想法；（2）小組成員（都曾做過(guò)教師）在各種各樣的情境中試驗(yàn)這些想法；（3）通過(guò)訪談學(xué)生了解他們的理解水平并獲取他們的反饋；（4）研究組再次會(huì)面，討論課程材料取得了多大的成功以及下一步如何改進(jìn)；（5）再次測(cè)試修改后的材料，形成最終版本（Linn， 2000）。隨著“科學(xué)課程提升研究”在越來(lái)越多的學(xué)校中開(kāi)展，成本也逐漸降低。盡管在后來(lái)的商業(yè)化過(guò)程中遇到了困難，但那不是因?yàn)閷W(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)方面失敗了，而是因?yàn)樵谌佬W(xué)中使用復(fù)雜材料進(jìn)行科學(xué)課程教學(xué)是極為困難的。盡管如此，“科學(xué)課程提升研究”的很多創(chuàng)造性活動(dòng)被進(jìn)一步提煉、修改和應(yīng)用到更多的新項(xiàng)目中，卡普拉斯開(kāi)辟的活動(dòng)設(shè)計(jì)流程被很多其他項(xiàng)目采用。實(shí)際上，我們的“計(jì)算機(jī)作為學(xué)習(xí)伙伴”（Computer as Learning Partner，簡(jiǎn)稱(chēng)CLP）項(xiàng)目的課程設(shè)計(jì)就深受卡普拉斯的啟發(fā)。

在開(kāi)始CLP項(xiàng)目之前的1983年，我正在進(jìn)行一個(gè)美國(guó)國(guó)家教育學(xué)院（National Institute of Education）項(xiàng)目的總結(jié)收尾工作。那個(gè)項(xiàng)目研究使用聚焦于計(jì)算機(jī)編程教學(xué)的教學(xué)技術(shù)對(duì)學(xué)生認(rèn)知的影響。我在總結(jié)時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)的教學(xué)模型和實(shí)踐并沒(méi)有充分挖掘計(jì)算機(jī)這一新興工具的潛力。為了開(kāi)展計(jì)算機(jī)編程教學(xué)研究，我和計(jì)算機(jī)科學(xué)家、認(rèn)知研究者、本科生、中小學(xué)程序課教師、學(xué)習(xí)編程的中小學(xué)學(xué)生等建立了伙伴關(guān)系。在當(dāng)時(shí)，每個(gè)人都是編程教學(xué)方面的新手，所有人都渴望找到更好的解決方案。這種伙伴關(guān)系的好處顯而易見(jiàn)。例如，一些中小學(xué)教師設(shè)計(jì)出的教學(xué)技術(shù)也很適用于大學(xué)的教學(xué)，大學(xué)教師也極好地實(shí)施了這些創(chuàng)造性想法。作為一個(gè)模型，伙伴式的課程開(kāi)發(fā)方法顯得非常有前途（Linn， 2000）。

作為編程教學(xué)研究的一部分，我也非常關(guān)注科學(xué)課程的材料，特別是那些為中學(xué)生開(kāi)發(fā)的科學(xué)課程材料。我發(fā)現(xiàn)中學(xué)里使用的科學(xué)課程材料和我上大學(xué)時(shí)的大學(xué)課本差不多，難度和復(fù)雜性都非常高（例如，中學(xué)教材里關(guān)于熱和溫度的章節(jié)非常難以理解），為此我感到非常沮喪。教師和學(xué)生都不是科學(xué)家，我想知道他們?cè)谑褂眠@些材料時(shí)會(huì)遇到哪些困難。所以，我想開(kāi)發(fā)一門(mén)可以讓更廣泛的學(xué)生群體使用的課程。基于編程教學(xué)研究的經(jīng)驗(yàn)，我知道我需要和科學(xué)家、任課教師以及技術(shù)人員組建一個(gè)團(tuán)隊(duì)，這個(gè)團(tuán)隊(duì)中的每個(gè)人都要做出一些重要的貢獻(xiàn)。對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的強(qiáng)烈興趣驅(qū)使著我去尋找相關(guān)的技術(shù)。同時(shí)，我們也需要和學(xué)生合作，清晰理解他們的真實(shí)想法。只有這樣我們才不會(huì)因自身對(duì)要講授的知識(shí)越來(lái)越熟練而變得自滿（Linn， 2000）。

訪談?wù)撸涸谀闹T多著述中，知識(shí)整合可以說(shuō)是出現(xiàn)頻率最高的詞了。根據(jù)我的理解，知識(shí)整合應(yīng)該是您開(kāi)展科學(xué)教育研究的最重要的理論基礎(chǔ)。在中國(guó)，大多數(shù)學(xué)者對(duì)知識(shí)整合教學(xué)理論都還不太了解。您能對(duì)知識(shí)整合教學(xué)理論做個(gè)簡(jiǎn)要介紹嗎？

馬西婭·C·林教授：過(guò)去30多年的學(xué)習(xí)科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，知識(shí)告知（Knowledge Telling）型教學(xué)的效果非常不理想。在這種教學(xué)中，學(xué)生遭遇的是來(lái)自教材和課堂的一連串信息的轟炸。這些信息顯然與他們的已有想法相距甚遠(yuǎn)，最終的結(jié)果是大多數(shù)人都把它們遺忘了（Vygotsky，1977；Bransford et al.，2000）。實(shí)際上，每個(gè)學(xué)生都不是一張白紙，他們都是帶著自身的想法來(lái)到課堂的，這些想法源自于他們的大量經(jīng)驗(yàn)以及日常的學(xué)習(xí)和思考。意義學(xué)習(xí)等體現(xiàn)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的主流學(xué)習(xí)理論都認(rèn)為，學(xué)生已有的想法（知識(shí)）應(yīng)該成為他們學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí)的首要資源（Ausubel & Fitzgerald，1961）。

知識(shí)整合教學(xué)理論可用于指導(dǎo)學(xué)習(xí)和教學(xué)，知識(shí)整合型教學(xué)旨在提升學(xué)生科學(xué)理解的連貫性和精確性（Coherence and Accuracy of Scientific Understanding）。每個(gè)人都渴望去理解與自身密切相關(guān)的科學(xué)難題（Dilemmas），如：如何做出節(jié)能的選擇，如何選擇符合自身需要的保健方案等。知識(shí)整合式教學(xué)充分利用每個(gè)人的這種渴望，以及每個(gè)人收集和解釋與科學(xué)現(xiàn)象有關(guān)的證據(jù)的能力。知識(shí)整合教學(xué)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)者在個(gè)體經(jīng)驗(yàn)、觀察自然世界、文化信仰、社會(huì)情境和教學(xué)的基礎(chǔ)上構(gòu)建了一組不連貫的、碎片化的想法，知識(shí)整合教學(xué)正是通過(guò)誘出已有想法（Elicit Ideas）、增加新想法（Add Ideas）、辨分想法（Distinguish Ideas）、反思和整理想法（Reflect and Sort out Ideas）等環(huán)節(jié)將這些碎片化的想法轉(zhuǎn)化為連貫性想法的過(guò)程（Linn，2012）。

利用學(xué)生的已有想法是知識(shí)整合型教學(xué)的最本質(zhì)特征（Slotta & Linn，2009）。與知識(shí)告知型教學(xué)形成鮮明對(duì)比的是，知識(shí)整合型教學(xué)尊重和鼓勵(lì)學(xué)生的已有想法，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)他們知識(shí)間的空隙（Gap），支持學(xué)生使用新想法去解決復(fù)雜問(wèn)題。通過(guò)尊重學(xué)生帶入課堂的各式各樣的想法，并將其置入教學(xué)的中心位置，我們可以確保學(xué)生能夠形成對(duì)任何學(xué)習(xí)材料的連貫性理解（Clark & Sampson， 2008）。使用知識(shí)整合型教學(xué)，而非提供被動(dòng)吸收的信息，學(xué)生可以成為學(xué)習(xí)的主人，主導(dǎo)他們自身的學(xué)習(xí)。

訪談?wù)撸赫?qǐng)問(wèn)您是什么時(shí)候提出知識(shí)整合教學(xué)理論的？又是什么因素促使您建構(gòu)這一理論呢？

馬西婭·C·林教授：知識(shí)整合框架（Knowledge Integration Framework）是在20世紀(jì)80年代應(yīng)運(yùn)而生的（Linn，1995）。當(dāng)時(shí)我正在研究學(xué)生如何學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)，同時(shí)也在研究學(xué)生如何學(xué)習(xí)熱動(dòng)力學(xué)（Thermodynamics）領(lǐng)域的科學(xué)概念（Bell et al.，2016）。通過(guò)比較和對(duì)比這兩種情境中的成功教學(xué)方案，我發(fā)現(xiàn)了一些共性的東西，這直接促使了知識(shí)整合框架的誕生。在這兩個(gè)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)中，我都發(fā)現(xiàn)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生尊重他們自己的已有想法并將新舊想法進(jìn)行比較時(shí)，學(xué)生會(huì)比主要聚焦于新想法時(shí)取得更大的成功（Songer & Linn，1991）。此外，在努力加工（Grapple with）那些與已有想法相關(guān)聯(lián)的新想法時(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于加工那些抽象的想法，即使這些抽象想法更為精確和完整。例如，在講授熱動(dòng)力學(xué)時(shí)，使用熱量流模型會(huì)比使用分子動(dòng)力學(xué)模型讓中學(xué)生①取得更大的進(jìn)步。類(lèi)似地，在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，用類(lèi)比的方法（譬如迷宮中的“一直往右搜索”算法）來(lái)解釋遞歸也要比聚焦于基礎(chǔ)案例和重復(fù)相同規(guī)則更為有效。知識(shí)整合型教學(xué)通過(guò)這樣的方式讓學(xué)生參與到辨分新舊想法中，這個(gè)過(guò)程依賴于新想法的呈現(xiàn)方式。2011年，我們對(duì)知識(shí)整合方面的研究進(jìn)行了綜合整理，描述了知識(shí)整合的指導(dǎo)原則，出版了《學(xué)科學(xué)和教科學(xué)：利用技術(shù)促進(jìn)知識(shí)整合》一書(shū)（Linn & Eylon，2011）。該書(shū)中文版也已于2016年出版。

我們將知識(shí)整合描述為“學(xué)習(xí)者基于對(duì)科學(xué)現(xiàn)象持有的眾多不完整、相互沖突和混淆的想法建構(gòu)和整理知識(shí)時(shí)遵循的過(guò)程”（Linn & Eylon，2011）。人們常常認(rèn)為學(xué)生會(huì)全盤(pán)吸收課堂或教材中呈現(xiàn)的精確信息并拋棄他們的已有想法，但這種方法幾乎從未成功過(guò)（King，1992）。學(xué)生通常在觀察和會(huì)話交談中發(fā)展自身的想法，但這個(gè)過(guò)程會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)一段時(shí)間。例如，基于經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生通常認(rèn)為“運(yùn)動(dòng)的物體會(huì)慢慢停下來(lái)”。在科學(xué)課上，學(xué)生會(huì)被告知運(yùn)動(dòng)的物體會(huì)永遠(yuǎn)保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，他們又會(huì)總結(jié)出“運(yùn)動(dòng)的物體在科學(xué)課上會(huì)永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去，但在操場(chǎng)上會(huì)停下來(lái)”這一錯(cuò)誤結(jié)論。積極的學(xué)生會(huì)記住這些新信息以應(yīng)對(duì)下一次考試，但更多的學(xué)生不會(huì)這么做，絕大多數(shù)學(xué)生甚至在課程一結(jié)束就忘記了這些知識(shí)，很多物理課程教學(xué)研究都報(bào)告了這一點(diǎn)（Bell et al.，2016）。知識(shí)整合框架利用學(xué)生在某一科學(xué)主題上產(chǎn)生的各種想法，鼓勵(lì)他們使用新的證據(jù)去讓他們的想法更連貫。

訪談?wù)撸耗?jīng)到瑞士日內(nèi)瓦訪學(xué)一年，師從20世紀(jì)最偉大的教育心理學(xué)家皮亞杰先生。請(qǐng)問(wèn)皮亞杰的學(xué)術(shù)思想都給您帶來(lái)了哪些影響？知識(shí)整合教學(xué)理論與皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論都有哪些聯(lián)系呢？

馬西婭·C·林教授：1967-1968年，我有幸到瑞士日內(nèi)瓦的盧梭研究所（Institute Jean Jacques Rousseau）訪學(xué)，從而獲得了與皮亞杰以及其他研究者們共事的機(jī)會(huì)。在與皮亞杰共事的過(guò)程中，我收獲了觀察學(xué)生學(xué)習(xí)的全新視角，這與我終身的科學(xué)學(xué)習(xí)者身份產(chǎn)生了共鳴。在那里，我把大量的時(shí)間花在學(xué)習(xí)皮亞杰的臨床訪談法并去學(xué)校訪談學(xué)生。這些訪談與1967-1984年間我自己研究中的訪談一起構(gòu)成了知識(shí)整合教學(xué)理論的重要基礎(chǔ)。在日內(nèi)瓦，聆聽(tīng)研究者們?nèi)绾翁讲閷W(xué)生想法（Probe StudentsIdeas）的過(guò)程激發(fā)了我想要近距離傾聽(tīng)學(xué)生帶到學(xué)習(xí)場(chǎng)景中的已有想法的興趣。我認(rèn)識(shí)到學(xué)生對(duì)科學(xué)主題有著各式各樣的想法，這些想法往往還有著很好的關(guān)聯(lián)性（Linn，2000）。

我的研究涉及到對(duì)大量學(xué)生的訪談，訪談的問(wèn)題要比皮亞杰的研究更為豐富，不僅更加貼近實(shí)際，也與學(xué)生本人更為密切。我注意到，學(xué)生在想法間建構(gòu)連接時(shí)用到的情境似乎要比皮亞杰想象的單調(diào)得多。他們對(duì)一個(gè)主題（如光）可能有4～5個(gè)想法，每個(gè)想法都和一個(gè)不同的情境相聯(lián)系（如墨鏡、影劇院的燈光或望遠(yuǎn)鏡）。我看到了學(xué)生獲取這些聯(lián)系的價(jià)值，但我也認(rèn)識(shí)到他們需要幫助才能更好地整合和組織這些想法。例如，讓學(xué)生帶著一系列關(guān)于熱和溫度的想法來(lái)到課堂，他們可能認(rèn)為，既然金屬摸起來(lái)比木頭涼，那么金屬就能更好地讓物體保持低溫，因?yàn)榻饘倌軌騻鬟f寒冷。在不同的教學(xué)方法中，這個(gè)想法可能被當(dāng)作知識(shí)建構(gòu)的基礎(chǔ)，也可能會(huì)成為冷嘲熱諷的對(duì)象。教學(xué)能夠幫助學(xué)生學(xué)會(huì)辨分物體給人的感覺(jué)（“它摸起來(lái)很冷”）和物體本身的隔熱性能（“它能保持低溫”）。

在研究的基礎(chǔ)上，皮亞杰總結(jié)出：在用一種抽象或形式化的方式形成理解之前，學(xué)生要先用某種具體方式形成結(jié)構(gòu)良好且深刻的理解（A Well Integrated，Robust Understanding）。皮亞杰力圖去證明這是一個(gè)普遍現(xiàn)象，甚至還指出這一現(xiàn)象可能發(fā)生于某個(gè)特定年齡階段（Piaget，1930）。我對(duì)皮亞杰的觀點(diǎn)進(jìn)行了拓展，目的是在各式各樣想法的基礎(chǔ)上建構(gòu)和辨分想法，從而幫助學(xué)生發(fā)展出更為穩(wěn)固和連貫的想法。同樣，其他研究者也從皮亞杰的觀點(diǎn)出發(fā)開(kāi)展各自的研究，有些研究者尋求識(shí)別出學(xué)生誤解的種類(lèi)，如認(rèn)為金屬幫助保冷的錯(cuò)誤想法；還有些研究者尋求從學(xué)生的想法庫(kù)中消除這些錯(cuò)誤的想法（Reiner et al.，2000）。通過(guò)研究觀察以及和學(xué)生的討論，我認(rèn)為更為有效的方法是鼓勵(lì)學(xué)生在已有想法的基礎(chǔ)上拓展想法，讓他們生成更廣闊、更連貫的情境。教師可以用這種方法催生（Promote）預(yù)測(cè)性想法和有價(jià)值的想法。

在日內(nèi)瓦以及在美國(guó)對(duì)學(xué)生進(jìn)行的訪談讓我確信，鼓勵(lì)學(xué)生就任何給定主題中的眾多不同想法進(jìn)行探究都是非常有益的。這種探究能夠幫助他們整合和重構(gòu)這些想法，使得他們可以對(duì)這些問(wèn)題形成連貫、綜合的想法。支持這種建立猜想、獲得新想法和重構(gòu)想法的過(guò)程正是“計(jì)算機(jī)作為學(xué)習(xí)伙伴”項(xiàng)目的目標(biāo)。

二、 知識(shí)整合教學(xué)理論的實(shí)施與評(píng)價(jià)

訪談?wù)撸涸谀闹髦?，您提出了知識(shí)整合的四大原則：讓科學(xué)觸手可及（Making Science Accessible），讓思維看得見(jiàn)（Making Thinking Visible），幫助學(xué)生向他人學(xué)習(xí)（Helping Students to Learn From Others）和促進(jìn)學(xué)習(xí)自主（Promoting Autonomy）。請(qǐng)您給我們簡(jiǎn)要說(shuō)說(shuō)這四大原則的具體涵義。

馬西婭·C·林教授：我們從CLP項(xiàng)目和計(jì)算機(jī)科學(xué)課程中確定了有效教學(xué)材料的共同要素，進(jìn)一步整理形成知識(shí)整合的四大原則?！白尶茖W(xué)觸手可及”就是使科學(xué)通俗易懂。這一原則基于我們對(duì)學(xué)生帶入課堂的已有想法庫(kù)的研究，要求通過(guò)給學(xué)生介紹更為豐富的、相關(guān)的、熟悉的場(chǎng)景來(lái)拓寬學(xué)生的科學(xué)視野。為了實(shí)現(xiàn)這一原則，教師需要對(duì)科學(xué)課程內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括選定教學(xué)內(nèi)容的范圍、分析視角（宏觀或微觀）、范例等，并考慮課程資料與先前教學(xué)以及學(xué)生已有想法之間的聯(lián)系（Linn et al.，2010）。把教學(xué)材料嵌入到學(xué)生熟悉的場(chǎng)景是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的有效手段?！白尶茖W(xué)觸手可及”的原則從多方面引導(dǎo)我們的課程開(kāi)發(fā)：一是引導(dǎo)我們?cè)O(shè)計(jì)出連接科學(xué)原則和相關(guān)科學(xué)問(wèn)題的探究活動(dòng)；二是提醒學(xué)生用科學(xué)原則去解釋他們遇到的科學(xué)問(wèn)題；三是給學(xué)生提供理解科學(xué)探究過(guò)程的機(jī)會(huì)（Linn，2012）。“讓科學(xué)觸手可及”的原則可以貫穿整個(gè)探究過(guò)程，包括讓學(xué)生做出預(yù)測(cè)，開(kāi)展一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，基于預(yù)測(cè)解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果等。

“讓思維看得見(jiàn)”是指在課堂中任何可能的地方實(shí)現(xiàn)思維的可視化。學(xué)生思維的可視化是讓教師看到學(xué)生的想法。在傳統(tǒng)課堂中，學(xué)生只在家庭作業(yè)或考試中可視化他們的想法，在課堂上這么做的機(jī)會(huì)并不多；技術(shù)增強(qiáng)的學(xué)習(xí)環(huán)境為學(xué)生思維的可視化提供了更多機(jī)會(huì)和多樣化的方式。同時(shí)，思維可視化也幫助學(xué)生更好地理解他們自己的想法并加以反思。促進(jìn)學(xué)生思維可視化的方法有：對(duì)研究結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)、對(duì)研究寫(xiě)反思論文、記日記、使用在線討論區(qū)等。另一種重要的思維可視化的方法是通過(guò)使用模擬仿真、虛擬實(shí)驗(yàn)、交互可視化技術(shù)讓科學(xué)現(xiàn)象可視化。有些可視化可能是令人困惑的或者容易誤導(dǎo)別人的。但WISE和CLP中使用的可視化取得了成功，主要是由于可視化允許學(xué)生分析控制的試驗(yàn)，幫助學(xué)生建立起與熟悉場(chǎng)景之間的聯(lián)系，允許學(xué)生對(duì)研究結(jié)果進(jìn)行敘述。可視化把學(xué)生的注意力指向關(guān)鍵和實(shí)質(zhì)的信息（Linn et al.， 2010）。

“幫助學(xué)生向他人學(xué)習(xí)”指要讓學(xué)生之間相互學(xué)習(xí)。學(xué)生在與同伴進(jìn)行討論交流的過(guò)程中可以拓展自己的想法，為科學(xué)現(xiàn)象提供來(lái)自不同角度的、更加全面的例子，從而加深對(duì)復(fù)雜科學(xué)知識(shí)的理解。傳統(tǒng)課堂上，有很多鼓勵(lì)學(xué)生之間進(jìn)行交互的活動(dòng)，但能促進(jìn)相互學(xué)習(xí)的并不多。課堂討論總是遵循著一個(gè)陳舊的模式，一部分學(xué)生已經(jīng)知曉老師問(wèn)題的答案，另一部分學(xué)生卻跟不上討論從而無(wú)法受益。在這種常規(guī)的課堂討論中，學(xué)生和同伴間的信息交換很少，那些持有不規(guī)范想法的同學(xué)也難有機(jī)會(huì)建立起他們想法之間的聯(lián)系。為了促進(jìn)同伴學(xué)習(xí)，我們組織學(xué)生開(kāi)展調(diào)查，進(jìn)行在線討論，他們可以通過(guò)考慮同伴的想法而拓展自身的想法庫(kù)，進(jìn)而通過(guò)建立一定的標(biāo)準(zhǔn)辨分出好的想法。

“促進(jìn)學(xué)習(xí)自主”即培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)科學(xué)的意識(shí)，掌握自主學(xué)習(xí)的能力，使他們?cè)谟龅叫碌目茖W(xué)工程問(wèn)題時(shí)能夠根據(jù)已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)做出響應(yīng)并解決問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)這條原則，應(yīng)該設(shè)計(jì)能夠促進(jìn)學(xué)生自主地整合和評(píng)估自己觀點(diǎn)的教學(xué)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生的自我反思。自我反思不僅可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)主題的連貫理解，還可以鍛煉學(xué)生對(duì)科學(xué)的自主推理能力。WISE項(xiàng)目通過(guò)探究地圖、提示、線索和數(shù)據(jù)分析工具等來(lái)支持學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。其中探究地圖可以給學(xué)生提供科學(xué)探究的概況，學(xué)生再次遇到類(lèi)似的問(wèn)題，可以采用這樣的形式開(kāi)展探究活動(dòng)。學(xué)生根據(jù)提示所做的筆記反映了他們對(duì)科學(xué)問(wèn)題的理解，可以此來(lái)判斷他們的知識(shí)整合情況。在設(shè)計(jì)WISE項(xiàng)目時(shí)，選擇那些學(xué)生在生活中會(huì)遇到的事例和現(xiàn)象，以便他們?cè)俅斡龅綍r(shí)能夠回憶起已學(xué)的知識(shí)，并解決問(wèn)題。另外，WISE學(xué)習(xí)環(huán)境支持學(xué)生自定步調(diào)地學(xué)習(xí)，參考新的信息，批判性地看待論據(jù)以及構(gòu)建知識(shí)，這種環(huán)境能幫助學(xué)生掌握終身學(xué)習(xí)的技巧（Petra et al.，2016）。因此，WISE項(xiàng)目中的活動(dòng)可以促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。

訪談?wù)撸骸八季S可視化”是WISE科學(xué)探究的特色之一。在中國(guó)，也有很多學(xué)者和教師關(guān)注思維的可視化，他們大多采用概念圖或思維導(dǎo)圖來(lái)可視化他們的思考。但在WISE項(xiàng)目中，概念圖或思維導(dǎo)圖并不常見(jiàn)。請(qǐng)問(wèn)您的“可視化”指的是什么？

馬西婭·C·林教授：在我們的研究情境中，思維可視化分為三種不同的類(lèi)型：學(xué)生思維可視化、教師思維可視化和科學(xué)思維可視化。學(xué)生思維可視化旨在讓學(xué)生清晰地表達(dá)出自己的想法，便于教師了解學(xué)生的想法，從而針對(duì)學(xué)生存在的問(wèn)題更好地改善課堂教學(xué)，同時(shí)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和進(jìn)步情況給出客觀全面的評(píng)價(jià)。教師思維可視化即展現(xiàn)出教師的想法，目的之一是幫助學(xué)生理解教師是如何解決科學(xué)問(wèn)題的。例如，Linn和Clancy （1992）通過(guò)案例教學(xué)給學(xué)生提供專(zhuān)家解決問(wèn)題的過(guò)程從而讓學(xué)生學(xué)習(xí)專(zhuān)家是如何設(shè)計(jì)程序解決問(wèn)題的?？茖W(xué)思維可視化是指通過(guò)創(chuàng)建模型、仿真、數(shù)據(jù)圖形等方式使科學(xué)現(xiàn)象可視化。概念圖或思維導(dǎo)圖只是學(xué)生或教師思維可視化的一種圖形化工具，并不是唯一的形式，在WISE中有很多功能可以實(shí)現(xiàn)上述三種類(lèi)型的思維可視化。技術(shù)的運(yùn)用使思維可視化變得更加方便快捷。

為了使學(xué)生思維可視化，WISE項(xiàng)目中運(yùn)用多種不同的提示語(yǔ)引導(dǎo)學(xué)生表達(dá)他們的想法，這些提示語(yǔ)通常出現(xiàn)在“筆記”（Note Window）、“討論”（Discussion Tools）和“展示與表達(dá)”（Show and Tell）模塊中。通過(guò)對(duì)25個(gè)WISE項(xiàng)目中450條提示語(yǔ)的分析，我們發(fā)現(xiàn)可分成三類(lèi)：認(rèn)識(shí)論提示、元認(rèn)知提示和促進(jìn)知識(shí)整合的提示（Linn et al.，2010）。認(rèn)識(shí)論提示讓學(xué)生思考科學(xué)本質(zhì)問(wèn)題。元認(rèn)知提示一方面提醒學(xué)生對(duì)他們?cè)诨顒?dòng)中的表現(xiàn)進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)價(jià)，另一方面提醒學(xué)生在參與學(xué)習(xí)活動(dòng)前做出預(yù)測(cè)或回憶已有知識(shí)。促進(jìn)知識(shí)整合的提示則用于引導(dǎo)學(xué)生在不同想法間建立聯(lián)系，讓學(xué)生運(yùn)用一定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行批判或比較，讓學(xué)生對(duì)和新想法相關(guān)的證據(jù)進(jìn)行具體說(shuō)明，或讓學(xué)生收集數(shù)據(jù)對(duì)結(jié)論進(jìn)行解釋等。以上不同類(lèi)型的提示語(yǔ)幫助學(xué)生從不同方面將其思維可視化，幫助課程開(kāi)發(fā)者完善課程項(xiàng)目，為教師對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況給予全面客觀的評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

教師對(duì)學(xué)生筆記和學(xué)習(xí)活動(dòng)的反饋能夠讓學(xué)生了解自己的知識(shí)理解程度以及學(xué)習(xí)的表現(xiàn)，對(duì)于促進(jìn)學(xué)生完成知識(shí)整合和改進(jìn)學(xué)習(xí)十分重要。在WISE中，教師思維的可視化主要是指為教師提供對(duì)學(xué)生想法做出反饋和對(duì)學(xué)生作品進(jìn)行打分的平臺(tái)，讓學(xué)生了解教師的觀點(diǎn)。教師可以看到學(xué)生的筆記并給出具有針對(duì)性的評(píng)價(jià)，以幫助學(xué)生完善自己的想法。

WISE中創(chuàng)建了很多模型、仿真，并利用可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)科學(xué)思維可視化，使學(xué)生能夠直觀地看到諸如化學(xué)反應(yīng)、細(xì)胞分裂等難以直接觀察到的科學(xué)現(xiàn)象；同時(shí)這些模型、仿真等也可以幫助學(xué)生展現(xiàn)他們的想法。例如，通過(guò)“熱棒”模型呈現(xiàn)熱在不同材料中的流動(dòng)速度，幫助學(xué)生就熱現(xiàn)象進(jìn)行推理（Lewis et al.，1993）。在“海底大捕撈”（Ocean Bottom Trawling，What A Drag?。╉?xiàng)目中，通過(guò)5個(gè)“小魚(yú)游泳比賽”的仿真實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生直觀地理解棲息地破壞的影響以及與生物進(jìn)化間的關(guān)系（Donnelly et al.，2016）。

訪談?wù)撸耗€提出了知識(shí)整合的四大過(guò)程：誘出想法（知識(shí)）、添加想法（知識(shí)）、辨分想法（知識(shí)）、反思與整理想法（知識(shí)）。請(qǐng)問(wèn)它們的具體含義是什么？具體實(shí)現(xiàn)起來(lái)，又都有哪些具體的策略？

馬西婭·C·林教授：知識(shí)整合教學(xué)理論尊重學(xué)生關(guān)于科學(xué)現(xiàn)象的已有想法并將它們置于科學(xué)教學(xué)的中心位置，學(xué)生帶到科學(xué)課堂中的想法是知識(shí)整合的開(kāi)始。為了指導(dǎo)科學(xué)課程設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的深層次理解，我們提出了知識(shí)整合的四個(gè)過(guò)程（如下圖所示）。

圖 知識(shí)整合過(guò)程

誘出想法（知識(shí)）即讓學(xué)生充分呈現(xiàn)他們的已有想法（知識(shí)），將學(xué)生思維可視化。學(xué)生在進(jìn)入科學(xué)課堂之前，就已經(jīng)有很多對(duì)于某個(gè)科學(xué)現(xiàn)象的想法，這些想法是有用的、多樣化的，并受所處文化環(huán)境的影響（Eylon & Linn，1988）。相對(duì)于不考慮學(xué)生已有想法的材料而言，基于學(xué)生已有想法設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的教學(xué)材料更能促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)（Vosniadou，2008）。想法只有被清晰地表達(dá)出來(lái)，才能被重新考量和評(píng)價(jià)，因此知識(shí)整合的第一個(gè)過(guò)程要盡可能地引導(dǎo)學(xué)生清晰地表達(dá)出他們對(duì)某一科學(xué)現(xiàn)象已有的所有想法，這樣才可以確保學(xué)生有機(jī)會(huì)在他們的已有想法和教學(xué)主題之間建立聯(lián)系，才能更好地對(duì)比、比較和區(qū)分這些想法，促進(jìn)知識(shí)的整合。學(xué)生的想法具有豐富的情境性，因此為了成功誘出學(xué)生的已有想法，教學(xué)設(shè)計(jì)者應(yīng)設(shè)計(jì)涵蓋某個(gè)科學(xué)主題的廣泛情境供學(xué)生參考。在WISE中，引導(dǎo)學(xué)生表達(dá)已有想法即將學(xué)生思維可視化。讓學(xué)生對(duì)觀察或?qū)嶒?yàn)結(jié)果做出預(yù)測(cè)、頭腦風(fēng)暴法、畫(huà)圖法、借助模擬仿真進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)等都可以幫助學(xué)生表達(dá)已有想法。了解學(xué)生對(duì)某個(gè)科學(xué)話題已有的想法，并以此為基礎(chǔ)展開(kāi)教學(xué)，能夠取得較好的學(xué)習(xí)效果（White & Gunstone，1992；Zhang & Linn，2008；Ben-Zvi et al.，2010）。

添加想法（知識(shí)）即增加規(guī)范的科學(xué)概念（知識(shí)），且新增知識(shí)能夠與學(xué)生已有想法或相關(guān)經(jīng)驗(yàn)建立聯(lián)系，促進(jìn)學(xué)生形成對(duì)某科學(xué)概念的連貫理解?？茖W(xué)課程中，教師善于給學(xué)生提供大量的科學(xué)概念，卻忽略了學(xué)生能否真正地理解和建構(gòu)這些科學(xué)概念。很多科學(xué)概念是抽象的、難以理解的（Driver，2015），教師不能孤立地給學(xué)生提供這些抽象觀點(diǎn)，而應(yīng)思考如何將新的科學(xué)概念與學(xué)生已有想法建立聯(lián)系，以怎樣的形式呈現(xiàn)這些科學(xué)概念才能幫助學(xué)生理解。在WISE項(xiàng)目中，增加規(guī)范科學(xué)概念的方式主要有三種（Linn et al.，2010）：第一種是使用交互可視化技術(shù)將科學(xué)思維可視化，這豐富了科學(xué)概念的表征形式，使學(xué)生能夠觀察小到化學(xué)反應(yīng)、大到太陽(yáng)系等難以觀察到的科學(xué)現(xiàn)象。例如，在“板塊構(gòu)造”項(xiàng)目中，將難以觀察的板塊邊界、巖漿對(duì)流和地質(zhì)特征以圖片、動(dòng)畫(huà)等可視化形式展現(xiàn)出來(lái)，方便學(xué)生理解性地增加新的科學(xué)概念（Gerard et al.，2010）。第二種是使用敘述性關(guān)鍵案例，讓學(xué)生在熟悉的情境中學(xué)習(xí)新的科學(xué)概念。例如在理解熱平衡和熱流動(dòng)時(shí)，讓學(xué)生比較在寒冷的冬天和炎熱的夏天，操場(chǎng)上的金屬和木頭摸起來(lái)的感覺(jué)如何，學(xué)生可以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出結(jié)果。第三種是引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展關(guān)于某一科學(xué)現(xiàn)象新觀點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)。例如在“海底捕撈”項(xiàng)目中通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生理解相關(guān)科學(xué)概念。

辨分想法（知識(shí)）即辨別區(qū)分不同的想法（知識(shí)）。學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)、教科書(shū)、實(shí)驗(yàn)、個(gè)人經(jīng)歷、家庭等不同情境中都能產(chǎn)生一定的科學(xué)想法，但這些想法并非都是正確的，有些錯(cuò)誤想法并不利于學(xué)生建構(gòu)連貫的科學(xué)理解，因此學(xué)生需要辨別和區(qū)分哪些想法是更有價(jià)值、更有效和更合理的（Linn & Eylon，2011）。辨別區(qū)分想法的好壞需要學(xué)生建立區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)，而建立標(biāo)準(zhǔn)的方法是使用科學(xué)證據(jù)，這就要求學(xué)生理解科學(xué)證據(jù)是什么，懂得如何收集和評(píng)價(jià)證據(jù)，并且能夠基于證據(jù)進(jìn)行合理的論證。學(xué)生通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)和其他方式收集證據(jù)，參與和同伴的辯論活動(dòng)，建立區(qū)分不同想法的標(biāo)準(zhǔn)。在WISE中，諸如感覺(jué)生成器（Sense Maker）、科學(xué)模型、仿真、虛擬實(shí)驗(yàn)和“寫(xiě)一封倡議信”等活動(dòng)都可以幫助學(xué)生收集相關(guān)科學(xué)證據(jù)。

反思和整理想法（知識(shí)）即鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)反思對(duì)想法（知識(shí)）進(jìn)行整理。在某個(gè)科學(xué)主題的課程結(jié)束后，學(xué)生將擁有三類(lèi)想法（課程學(xué)習(xí)前已有想法、課程中提供的規(guī)范科學(xué)概念、課程學(xué)習(xí)中自動(dòng)生成的新想法），而學(xué)生傾向于保持原有的不規(guī)范想法，這些想法并不能自動(dòng)和科學(xué)課堂中獲得的想法相整合，因此科學(xué)教學(xué)應(yīng)該提供活動(dòng)和時(shí)間引導(dǎo)學(xué)生將這三類(lèi)想法進(jìn)行整合，即整理想法。學(xué)生通過(guò)對(duì)比、思考和重新評(píng)估先前已有想法，找到各想法間的聯(lián)系并解決自相矛盾的想法，形成對(duì)某個(gè)科學(xué)現(xiàn)象連貫的理解（Slotta & Linn，2009）。在WISE項(xiàng)目中，寫(xiě)反思筆記、總結(jié)論據(jù)、參與辯論和以圖表的形式展現(xiàn)想法間的結(jié)構(gòu)是引導(dǎo)學(xué)生反思和整理想法的常用方法。例如，在“有絲分裂”項(xiàng)目中要求學(xué)生反思他們的想法與科學(xué)家想法間的差異，在“板塊構(gòu)造”項(xiàng)目中讓學(xué)生構(gòu)建科學(xué)模型解釋地貌形成的過(guò)程及原因并通過(guò)同伴評(píng)價(jià)不斷修改和完善模型。

訪談?wù)撸航?gòu)主義學(xué)習(xí)理論為人類(lèi)學(xué)習(xí)提供了很好的理論指導(dǎo)。但在如何評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)效果方面總是面臨著重大挑戰(zhàn)。請(qǐng)問(wèn)您是如何評(píng)價(jià)學(xué)生的知識(shí)整合效果呢？

馬西婭·C·林教授：我們非常注重課程和評(píng)價(jià)的一致性，因此課程和評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)都依據(jù)知識(shí)整合框架。學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)應(yīng)依據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)，知識(shí)整合的目標(biāo)是學(xué)生能夠運(yùn)用多方面的證據(jù)解釋科學(xué)概念，形成連貫的科學(xué)理解，因此知識(shí)整合的評(píng)價(jià)應(yīng)關(guān)注學(xué)生是否形成了連貫的科學(xué)理解，能否應(yīng)用證據(jù)聯(lián)結(jié)不同的觀點(diǎn)。過(guò)程性評(píng)價(jià)主要用于了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況，根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況不斷完善課程項(xiàng)目；總結(jié)性評(píng)價(jià)用于了解學(xué)生的進(jìn)步情況。在設(shè)計(jì)測(cè)試題時(shí)，我們并不采用學(xué)生通過(guò)死記硬背就可以回答的題目，而是采用一些讓學(xué)生利用證據(jù)做出論證的題目。在回答這些題目時(shí)，學(xué)生需要辨分很多相關(guān)的概念，并通過(guò)模擬、仿真、交互可視化技術(shù)、虛擬實(shí)驗(yàn)等獲得證據(jù)，然后進(jìn)行論證。這些題目可以考察學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)理解的廣度和深度。知識(shí)整合的題目可以用在課堂教學(xué)過(guò)程中作為過(guò)程性評(píng)價(jià)，通過(guò)將他們的想法呈現(xiàn)給教師，他們可以了解自己的觀點(diǎn)哪些是不正確或片面的，從而建構(gòu)起對(duì)科學(xué)知識(shí)的連貫性理解；也可以用在總結(jié)性評(píng)價(jià)中，了解學(xué)生累積式理解的情況（Fulgham & Shaughnessy， 2014）?？偠灾?，我們課程和評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)都旨在幫助學(xué)生辨分各種想法，在一些有用的想法基礎(chǔ)上幫助學(xué)生形成對(duì)科學(xué)的連貫的、準(zhǔn)確的理解。這個(gè)過(guò)程也幫助學(xué)生學(xué)會(huì)如何處理遇到的新信息，并運(yùn)用這種方法不斷完善他們的想法。

具體操作上，我們常常采用二階問(wèn)題來(lái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)。二階問(wèn)題由一道選擇題和一道問(wèn)答題構(gòu)成，問(wèn)答題讓學(xué)生對(duì)在前面選擇題中所做的選擇做出進(jìn)一步解釋?zhuān)ū?就是一個(gè)二階問(wèn)題的例子）。對(duì)于問(wèn)答題，我們采用知識(shí)整合量規(guī)進(jìn)行評(píng)分，表2是針對(duì)表1中的問(wèn)答題設(shè)計(jì)的知識(shí)整合量規(guī)。

三、 知識(shí)整合教學(xué)理論的發(fā)展展望

訪談?wù)撸褐R(shí)整合理論已經(jīng)誕生很長(zhǎng)一段時(shí)間了，相信您和您的團(tuán)隊(duì)也在不斷通過(guò)研究刷新對(duì)它的認(rèn)識(shí)。您覺(jué)得您對(duì)知識(shí)整合理論的認(rèn)識(shí)都經(jīng)歷了哪些階段？現(xiàn)在的認(rèn)識(shí)和您最初提出時(shí)都有哪些最大的不同呢？

馬西婭·C·林教授：1995年，為了捕捉知識(shí)整合如何為學(xué)習(xí)者提供支持，我們提出了支架式知識(shí)整合（Scaffolded Knowledge Integration，簡(jiǎn)稱(chēng)SKI）。SKI中提出了前文說(shuō)到的讓科學(xué)觸手可及、讓思維可視化、讓學(xué)生向他人學(xué)習(xí)和促進(jìn)學(xué)習(xí)自主四大指導(dǎo)原則。2000年，在對(duì)CLP課程持續(xù)改進(jìn)10多年后，我們對(duì)指導(dǎo)原則進(jìn)行了細(xì)化（Linn & Hsi， 2000）。2004年，我們總結(jié)出符合這些指導(dǎo)原則的設(shè)計(jì)原則（Linn et al.，2004）。2006年，卡里（Kali）創(chuàng)造了一個(gè)以SKI指導(dǎo)原則為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)原則庫(kù) （Kali，2006）。同年，我與埃?。‥ylon）合作，開(kāi)展了聚焦學(xué)生知識(shí)整合時(shí)學(xué)習(xí)軌跡的案例研究。這些工作讓我們識(shí)別出了知識(shí)整合的模式和過(guò)程（Linn， 2006；Linn & Eylon，2006）。

隨后的研究不斷對(duì)知識(shí)整合過(guò)程進(jìn)行改進(jìn)，并在多種不同的情境下對(duì)理論進(jìn)行了驗(yàn)證，這些情境包括多個(gè)學(xué)科（工程、生物、物理、化學(xué)、地球科學(xué)、代數(shù)、心理學(xué)）、不同年齡群體（小學(xué)、初中、高中和大學(xué)）、不同受眾（學(xué)生、教師和家長(zhǎng)）以及不同的環(huán)境（校內(nèi)和校外）。具體的研究項(xiàng)目對(duì)理論進(jìn)行了拓寬，使之能夠指導(dǎo)如何使用可視化、圖表、動(dòng)手和協(xié)作等技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和教學(xué)。

訪談?wù)撸喝缃?，技術(shù)的發(fā)展日新月異，不斷給教育帶來(lái)新的可能。作為技術(shù)促進(jìn)科學(xué)學(xué)習(xí)的專(zhuān)家，您覺(jué)得在新的技術(shù)環(huán)境下，知識(shí)整合研究又取得了哪些新發(fā)展呢？將來(lái)的發(fā)展方向又是什么？

馬西婭·C·林教授：知識(shí)整合理論可謂是與教育技術(shù)肩并肩前行。一開(kāi)始的論文在兩個(gè)技術(shù)增強(qiáng)的環(huán)境中提出了第一條知識(shí)整合設(shè)計(jì)原則。一個(gè)是計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的本科生學(xué)習(xí)Pascal語(yǔ)言的案例（Clancy & Linn，1992），另一個(gè)是CLP項(xiàng)目中中學(xué)生在Apple II電腦上利用實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)熱動(dòng)力學(xué)的案例。從1985年開(kāi)始，我們使用伯克利的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室和中學(xué)里的Apple II電腦開(kāi)展技術(shù)環(huán)境下的學(xué)習(xí)研究。那個(gè)時(shí)候的計(jì)算機(jī)都還是單機(jī)。

然后，互聯(lián)網(wǎng)興起了，并于1992年成為了全球的標(biāo)準(zhǔn)，那時(shí)已有上百萬(wàn)臺(tái)計(jì)算機(jī)連入了互聯(lián)網(wǎng)②。與此同時(shí)，瀏覽器問(wèn)世了。1994年，我們獲得資助并開(kāi)發(fā)了知識(shí)整合環(huán)境（Knowledge Integration Environment ，簡(jiǎn)稱(chēng)KIE）。KIE是一個(gè)基于瀏覽器的課程環(huán)境，瀏覽器也迅速?gòu)腗osaic③切換到網(wǎng)景（Netscape） （Bell & Linn，2000；Davis & Linn，2000；Hoadley & Linn，2000）。1998年，我們?cè)俅潍@得資助，這次我們研發(fā)了WISE并用之迅速取代了KIE。我們測(cè)試了很多瀏覽器，希望可以兼容各學(xué)校里使用的不同的計(jì)算機(jī)。瀏覽器技術(shù)的進(jìn)步為支持學(xué)生間協(xié)作，并為教師監(jiān)控學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度提供了可能。將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集功能集成到WISE中要比開(kāi)發(fā)瀏覽器支持的課程材料更難一些。

WISE已經(jīng)升級(jí)了多個(gè)版本，每一個(gè)版本都比之前的版本能更好地支持可視化、圖表、數(shù)據(jù)分析、概念圖和協(xié)作等活動(dòng)。教師工具的功能得到不斷增強(qiáng)，教師能夠?qū)W(xué)生作業(yè)進(jìn)行評(píng)分。研究者工具的功能也不斷豐富，他們可以通過(guò)學(xué)生的訪問(wèn)數(shù)據(jù)分析學(xué)生學(xué)習(xí)的效果。結(jié)合日志功能和教學(xué)工具，WISE可以把學(xué)生隨機(jī)分配到不同的問(wèn)題情境或分支中去，并支持對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度的自動(dòng)評(píng)分。當(dāng)前的WISE 5.0版本提供了一個(gè)非常靈活的用戶界面、易于教師使用的編著工具以及非常強(qiáng)大的日志功能。

最近，我們又探索了一些新技術(shù)的使用，如自然語(yǔ)言處理和貝葉斯知識(shí)跟蹤（Bayesian Knowledge Tracing）等。WISE和知識(shí)整合也都隨著新技術(shù)的采用而不斷得到發(fā)展。

訪談?wù)撸涸趯W(xué)習(xí)您的論文和著作的過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)您不僅僅給出了知識(shí)整合取向的學(xué)習(xí)原理，還給出了與之對(duì)應(yīng)的教學(xué)設(shè)計(jì)原則和大量案例。那么，知識(shí)整合到底是一種學(xué)習(xí)理論，還是一種教學(xué)理論呢？

馬西婭·C·林教授：本質(zhì)上，知識(shí)整合是一種教學(xué)理論，它描述了學(xué)生在應(yīng)對(duì)（Grapple with）多樣化知識(shí)時(shí)面臨的挑戰(zhàn)，同時(shí)也為（教學(xué)）設(shè)計(jì)者提供了思考如何設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)和改進(jìn)教學(xué)的框架。設(shè)計(jì)原則庫(kù)對(duì)其中的一些原則進(jìn)行了詳細(xì)的描述 （Kali，2006），也有很多論文對(duì)這些原則進(jìn)行了細(xì)化的闡述（Gerard et al.，2015；McElhaney et al.，2014）。WISE科學(xué)探究環(huán)境根據(jù)知識(shí)整合的原則而設(shè)計(jì)，為知識(shí)整合的關(guān)鍵環(huán)節(jié)提供了良好的技術(shù)支持，因而可以用來(lái)支持知識(shí)整合型教學(xué)的實(shí)施。（Donnelly et al.，2015；Matuk et al.，2016）。

訪談?wù)撸鹤詈笠粋€(gè)問(wèn)題，您現(xiàn)在的主要研究領(lǐng)域是科學(xué)教育，請(qǐng)問(wèn)知識(shí)整合理論是科學(xué)教育領(lǐng)域的獨(dú)有理論，還是各學(xué)科都適用的通用理論呢？

馬西婭·C·林教授：前面我們談過(guò)，知識(shí)整合教學(xué)理論源于我在科學(xué)教育領(lǐng)域和計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域開(kāi)展研究的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的共性的東西。我想它的應(yīng)用并不局限于這兩個(gè)學(xué)科。對(duì)已有想法的誘出、對(duì)新想法的添加、對(duì)新舊想法的辨分以及對(duì)想法進(jìn)行反思與整理適合于任何領(lǐng)域的學(xué)習(xí)。略有不同的是，自然科學(xué)領(lǐng)域有著相對(duì)客觀的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量建構(gòu)的知識(shí)的對(duì)錯(cuò)，而在諸如歷史、政治等人文科學(xué)領(lǐng)域中建構(gòu)出來(lái)的知識(shí)要相對(duì)主觀和開(kāi)放一些。

訪談?wù)撸悍浅８兄x您接受我們的訪談。

致謝

特別感謝Linn教授團(tuán)隊(duì)的研究科學(xué)家Libby Gerald ，博士后Jennifer King Chen、Ady Kidron和Eliane Wiese，博士生Emily Harrison、Elizabeth Mcbride和Korah Wiley在訪學(xué)交流中對(duì)知識(shí)整合思想的解讀。感謝 David Crowell幫助搜集和復(fù)印資料。感謝Jacqueline Madhok博士熱心的關(guān)懷。 感謝Yixiao Zhang、王偉初和段艷艷同學(xué)幫忙校對(duì)全文。

注釋?zhuān)?/p>

① 美國(guó)中學(xué)生指初中生。

② http：//www.computerhistory.org/timeline/networking-the-web/。

③ Mosaic是全球最早一款可以顯示圖片的瀏覽器名。

參考文獻(xiàn)：

[1]Ausubel， D. P.， & Fitzgerald， D. （1961）. The Role of Discriminability in Meaningful Learning and Retention[J]. Journal of Educational Psychology， 52： 266-274.

[2]Bell， J. E.， Linn， M. C.， & Clancy， M. （2016）. Knowledge Integration in Introductory Programming： CodeProbe and Interactive Case Studies[J]. Interactive Learning Environments， 4（1）： 75-95.

[3]Bell， P. & Linn， M. C. （2000）. Scientific Arguments as Learning Artifacts： Designing for Learning From the Web with KIE[J]. International Journal of Science Education （Special Issue）， 22（8）： 797-817.

[4]Ben-Zvi， R.， Eylon， B.， & Silberstein， J. （2010）. Students' Visualization of a Chemical Reaction[J]. South African Journal of Higher Education， 14（3）： 161-168.

[5]Bransford， J. D.， Brown， A. L.， & Cocking， R. R.（Eds.）.（2000）.How People Learn； Brain， Mind， Experience， and School[M]. Washington， D.C.： National Academy Press.

[6]Clancy， M. J. & Linn， M. C. （1992）. Designing Pascal Solutions： A Case Study Approach （1st ed.） [M]. New York： W. H. Freeman.

[7]Clark， D. B.， & Sampson， V. （2008）. Assessing Dialogic Argumentation in Online Environments to Relate Structure， Grounds， and Conceptual Quality[J]. Journal of Research in Science Teaching， 45（3）： 293-321.

[8]Davis， E.， & Linn， M. C. （2000）. Scaffolding Students' Knowledge Integration： Prompts for Reflection in KIE[J]. International Journal of Science Education （Special Issue）， 22（8）： 819-837.

[9]Donnelly， D. F.， Namdar， B.， & Vitale， J. M. et al.（2016）. Enhancing Student Explanations of Evolution： Comparing Elaborating and Competing Theory Prompts[J]. Journal of Research in Science Teaching， 53（9）： 1341-1363.

[10]Donnelly， D. F.， Vitale， J. M.， & Linn， M. C. （2015）. Automated Guidance for Thermodynamics Essays： Critiquing Versus Revisiting[J]. Journal of Science Education and Technology， 24（6）： 861-874.

[11]Driver， R. （2015）. Children's Ideas in Science [M]. Open University Press.

[12]Eylon， B.-S.， & Linn， M. C. （1988）. Learning and Instruction： An Examination of Four Research Perspectives in Science Education[J]. Review of Educational Research， 58（3）：251-301.

[13]Fulgham， S. M.， & Shaughnessy， M. F. （2014）. Q & A with Ed Tech Leaders： Interview with Marcia C. Linn[J]. Educational Technology， 54（2）： 32-38.

[14]Gerard， L. F.， Matuk， C. F.， & McElhaney， K. W. et al.（2015）. Automated， Adaptive Guidance for K-12 Education[J]. Educational Research Review， 15： 41-58.

[15]Gerard， L. F.， Spitulnik， M.， & Linn， M. C. （2010）. Teacher Use of Evidence to Customize Inquiry Science Instruction[J]. Journal of Research in Science Teaching， 47（9）： 1037-1063.

[16]Hoadley， C. M.， & Linn， M. C. （2000）. Teaching Science Through Online， Peer Discussions： Speakeasy in the Knowledge Integration Environment[J]. International Journal of Science Education， 22（8）： 839-857.

[17]Kali， Y. （2006）. Collaborative Knowledge Building Using the Design Principles Database[J]. International Journal of Computer-Supported Collaborative Learning， 1（2）： 187-201.

[18]King， A. （1992）. Comparison of Self-Questioning， Summarizing， and Notetaking-Review as Strategies for Learning from Lectures[J]. American Educational Research Journal， 29（2）： 303-323.

[19]Lewis， E. L.， Stern， J. L.， & Linn， M. C. （1993）. The Effect of Computer Simulations on Introductory Thermodynamics Understanding[J]. Educational Technology， 33（3）： 45-58.

[20]Linn， M. C. （1995）. Designing Computer Learning Environments for Engineering and Computer Science： The Scaffolded Knowledge Integration Framework[J]. Journal of Science Education & Technology， 4（2）： 103-126.

[21]Linn， M. C. （2000）. Partners in Learning[J]. Ubiquity， 2000（May）： 8.

[35]Reiner， M.， Slotta， J. D.， & Resnick， L. B. （2000）. Naive Physics Reasoning： A Commitment to Substance-Based Conceptions[J]. Cognition & Instruction， 18（1）： 1-34.

[36]Slotta， J. D.， & Linn， M. C. （2009）. WISE Science： Web-Based Inquiry in the Classroom [M]. Teachers College Press.

[37]Songer， N. B.， & Linn， M. C. （1991）. How Do Students' Views of Science Influence Knowledge Integration？ [J].Journal of Research in Science Teaching， 28（9）： 761-784.

[38]Vosniadou， S. （2008）. International Handbook of Research on Conceptual Change[M]. Florence： Routledge， Taylor & Francis Group.

[39]Vygotsky， L. S. （1977）. Mind in Society： The Development of Higher Psychological Functions[J]. Russian Social Science Review， 18（3）： 161-168.

[40]White， R.， & Gunstone， R. （1992）. Probing Understanding[M]. London： The Falmer Press.

[41]Zhang， H. Z.， & Linn， M. C. （2008）. Using Drawings to Support Learning from Dynamic Visualizations[A]. Proceedings of the 8th International Conference of the Learning Sciences [C]： 161-162.

收稿日期 2017-12-03 責(zé)任編輯 汪燕