學(xué)習(xí)科學(xué)的兩次重大轉(zhuǎn)折與學(xué)習(xí)研究的工程轉(zhuǎn)向：基于學(xué)術(shù)思想史的考察

劉三女牙 周子荷 鄭旭東 李卿

摘要：該文從學(xué)術(shù)思想史的視角出發(fā)，提出自學(xué)習(xí)科學(xué)創(chuàng)建以來，學(xué)習(xí)研究在三十年間經(jīng)歷了三次重大轉(zhuǎn)向。第一次是讓學(xué)習(xí)研究“立地”的“方法學(xué)轉(zhuǎn)向”，以“基于設(shè)計的研究”的提出為標(biāo)志，緩解了百余年來教育學(xué)與心理學(xué)之間的緊張關(guān)系，為學(xué)習(xí)研究走向統(tǒng)一提供了一個“腳手架”；第二次是讓學(xué)習(xí)研究“頂天”的“基礎(chǔ)研究轉(zhuǎn)向”，以教育與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)崛起為標(biāo)志，向基礎(chǔ)研究下沉，并對實踐產(chǎn)生了正反兩方面影響?，F(xiàn)在即將迎來第三次重大轉(zhuǎn)折——學(xué)習(xí)研究的“工程轉(zhuǎn)向”與學(xué)習(xí)工程的崛起。該研究提出，要從前兩次重大轉(zhuǎn)折中把握學(xué)習(xí)研究的未來走向，推動學(xué)習(xí)工程的崛起和可持續(xù)發(fā)展，既要基于“基于設(shè)計的研究”的工程隱喻，實現(xiàn)科學(xué)思維向工程思維的轉(zhuǎn)換，促進(jìn)學(xué)習(xí)研究中科學(xué)、技術(shù)與工程的一體化發(fā)展，又要直面學(xué)習(xí)研究從基礎(chǔ)科學(xué)向應(yīng)用實踐轉(zhuǎn)化面臨的挑戰(zhàn)與倫理問題，利用人工智能技術(shù)賦予的力量跨越二者之間“過于遙遠(yuǎn)的橋”，從而緩解“頂天”與“立地”之間重新浮現(xiàn)的巨大張力。

關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)科學(xué)；基于設(shè)計的研究；教育與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)；學(xué)習(xí)工程

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

學(xué)習(xí)科學(xué)的誕生深刻改變了20世紀(jì)初心理學(xué)家轉(zhuǎn)向教育以來教育研究的力量格局，并在很大程度上塑造了21世紀(jì)初教育與心理研究的基本景觀。自20世紀(jì)90年代初正式登上歷史舞臺，學(xué)習(xí)科學(xué)已走過了三十年歷程。對三十年來創(chuàng)新發(fā)展的重大歷史經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié)和反思，對于把握新時代教育與心理研究的歷史脈動，更好地推進(jìn)學(xué)習(xí)科學(xué)這一新興學(xué)科領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展，具有重要的現(xiàn)實和未來意義。三十年來，學(xué)習(xí)科學(xué)先后經(jīng)歷了兩次重大轉(zhuǎn)折，實現(xiàn)了兩個重大突破。從學(xué)術(shù)思想史的視角出發(fā)來審視這兩次重大轉(zhuǎn)折，或許可以獲得更多面向未來的歷史教益，使我們更好地應(yīng)對即將到來的第三次重大轉(zhuǎn)折——學(xué)習(xí)工程的崛起。

一、再思“基于設(shè)計的研究”：我們是否真正理解了學(xué)習(xí)科學(xué)第一次重大轉(zhuǎn)折的歷史意義

“基于設(shè)計的研究”原創(chuàng)于學(xué)習(xí)科學(xué)，但影響所及卻不僅限于學(xué)習(xí)科學(xué)。作為一種研究方法論，它不僅以其創(chuàng)新性使學(xué)習(xí)科學(xué)卓然而立，還有效緩解了20世紀(jì)初以來教育學(xué)和心理學(xué)之間的緊張關(guān)系，對未來發(fā)展具有重大戰(zhàn)略意義。

（一）捉摸不定的科學(xué)：教育研究的百年歷史糾葛與現(xiàn)實困境

拉格曼（E. Lagemann）曾指出：20世紀(jì)初，心理學(xué)家轉(zhuǎn)向教育，征服了教育學(xué)的新世界，帶來了正反兩方面的歷史后果——“專業(yè)化”與“孤立化”[1]。專業(yè)化是指心理學(xué)家的加盟使教育研究在短時間內(nèi)成為一種專門職業(yè)。孤立化是指教育研究遠(yuǎn)離了教育實踐。這導(dǎo)致了一系列嚴(yán)重負(fù)面后果：教育研究困擾不斷，教育學(xué)成為“一門捉摸不定的科學(xué)”[2]；更重要的是，教育研究成果在改進(jìn)實踐上效果不彰，讓教育學(xué)在某種程度上淪為了中看不中用的“黑板教育學(xué)”。學(xué)習(xí)科學(xué)正是在這種背景下登上了歷史舞臺，其首要目標(biāo)之一就是彌合教育領(lǐng)域內(nèi)橫亙在理論與實踐之間的巨大鴻溝[3]。自20世紀(jì)80年代起，歷經(jīng)十余年探索，學(xué)習(xí)科學(xué)旗幟鮮明地提出了“人是如何學(xué)習(xí)的”這一新的研究綱領(lǐng)，明確以人類學(xué)習(xí)作為研究對象[4]。這必然帶來研究場景的轉(zhuǎn)換，即從原來的實驗室轉(zhuǎn)向人類學(xué)習(xí)發(fā)生的課堂[5]。研究場景的轉(zhuǎn)換給學(xué)習(xí)研究帶來了前所未有的復(fù)雜性挑戰(zhàn)。為應(yīng)對挑戰(zhàn)，必須對傳統(tǒng)的實驗室研究范式進(jìn)行改造，學(xué)習(xí)科學(xué)由此在學(xué)習(xí)研究的方法論上實現(xiàn)了20世紀(jì)后半葉以來的最重大突破，開創(chuàng)了學(xué)習(xí)研究的新范式——“基于設(shè)計的研究”。

（二）“基于設(shè)計的研究”是學(xué)習(xí)研究走向統(tǒng)一的“腳手架”

課堂學(xué)習(xí)是一個真實、具有高度復(fù)雜性同時也蘊含著豐富文化要素的系統(tǒng)。為了駕馭這一新的復(fù)雜研究場景，學(xué)習(xí)科學(xué)家提出了“設(shè)計實驗”的新思路?！霸O(shè)計實驗是以整體思維來綜合把握學(xué)習(xí)實踐的一種研究范式，通過創(chuàng)建有效的環(huán)境，以系統(tǒng)工程的方式處理各種復(fù)雜變量”[6]?！霸O(shè)計實驗”后來以“基于設(shè)計的研究”廣為人知，開啟了學(xué)習(xí)科學(xué)這一新學(xué)科自誕生以來的第一次重大轉(zhuǎn)折，為20世紀(jì)末以來的學(xué)習(xí)研究提供了新的認(rèn)識論基石和方法學(xué)框架。2000年出版的《人是如何學(xué)習(xí)的——大腦、心理、經(jīng)驗與學(xué)?！繁还J(rèn)為學(xué)習(xí)科學(xué)的宣言書[7]。學(xué)習(xí)科學(xué)家在其中不僅正式提出了以“人是如何學(xué)習(xí)”的這一新的命題為核心的一整套進(jìn)步的科學(xué)研究綱領(lǐng)，而且雄心勃勃地要把對大腦、心理、經(jīng)驗的研究統(tǒng)一起來。對大腦、心理和經(jīng)驗的研究是在截然不同的場景和時空尺度中展開的。要把它們統(tǒng)一起來談何容易？！如果沒有“基于設(shè)計的研究”這一新的科學(xué)研究方法論，我們很難想象學(xué)習(xí)科學(xué)家何以可能把研究大腦的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)、研究心理的心理學(xué)和研究經(jīng)驗的教育學(xué)圍繞“學(xué)習(xí)”這一核心主題統(tǒng)一起來。21世紀(jì)以來學(xué)習(xí)科學(xué)的歷史發(fā)展也表明，學(xué)習(xí)科學(xué)家立足于課堂這一真實場景，正是運用“基于設(shè)計的研究”這一新的方法學(xué)框架，才開啟了讓原本散落在各學(xué)科領(lǐng)域中的學(xué)習(xí)研究走向統(tǒng)一之學(xué)習(xí)科學(xué)的新征程。

（三）“基于設(shè)計的研究”是一種研究的方法論而不是方法

長期以來，論者在對“基于設(shè)計的研究”的理解上，存在著重大誤解或迷思。它往往只是被作為一種研究方法來對待。回望學(xué)習(xí)科學(xué)的三十年歷史，首先需要澄清的一個認(rèn)識是：“基于設(shè)計的研究”不是具體的研究方法，而是一種研究的方法論。這種方法論有效突破了傳統(tǒng)學(xué)習(xí)研究從心理學(xué)舶來的實驗室研究取向，在對其進(jìn)行改造的基礎(chǔ)上，拓展了應(yīng)用場景，實現(xiàn)了對杜威傳統(tǒng)和桑代克傳統(tǒng)的融合乃至超越[8]，開辟了學(xué)習(xí)研究的第三條道路。借用斯托克斯（D. Stokes）在《巴斯德象限——基礎(chǔ)科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新》一書中的科學(xué)研究分類框架[9]，“基于設(shè)計的研究”開創(chuàng)的學(xué)習(xí)研究新路向，整合集成了以知識發(fā)現(xiàn)和理論建構(gòu)為取向、由好奇心驅(qū)動的純粹的基礎(chǔ)研究（就一般科學(xué)來說以玻爾為代表，就學(xué)習(xí)研究來說以桑代克為代表）和以實踐應(yīng)用和績效改進(jìn)為取向、由實用驅(qū)動的應(yīng)用研究（就一般科學(xué)來說以愛迪生為代表，就學(xué)習(xí)研究來說以杜威為代表），屬于學(xué)習(xí)研究的“巴斯德象限”——由應(yīng)用激發(fā)的基礎(chǔ)研究[10]。更為重要的是：“基于設(shè)計的研究”作為一種研究的方法論，歷經(jīng)多年發(fā)展，其影響所及早已超越了學(xué)習(xí)科學(xué)這一單一領(lǐng)域，成為更為宏闊之教育研究的新范式，推動了20世紀(jì)末以來教育研究的革命，有效緩解了教育研究的百年歷史糾葛與現(xiàn)實困境[11]。

二、教育與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的崛起：如何評價學(xué)習(xí)科學(xué)第二次歷史轉(zhuǎn)折的是非與功過

在提出并發(fā)展了“基于設(shè)計的研究”這一新的研究方法論之后，學(xué)習(xí)科學(xué)家便開始了讓學(xué)習(xí)科學(xué)“頂天立地”的新努力?！傲⒌亍笔侵钢匦禄氐浆F(xiàn)實課堂運用“基于設(shè)計的研究”研究真實的學(xué)習(xí)并改進(jìn)學(xué)習(xí)績效?！绊斕臁笔侵覆粩嘞蚧A(chǔ)研究挺進(jìn)，在細(xì)胞、基因乃至分子的水平上揭示學(xué)習(xí)的機(jī)制。學(xué)習(xí)科學(xué)由此也迎來了第二次重大轉(zhuǎn)折，即基礎(chǔ)科學(xué)轉(zhuǎn)向，其標(biāo)志性成果便是教育與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的異軍突起。

（一）以認(rèn)知科學(xué)為中介學(xué)習(xí)研究與神經(jīng)科學(xué)聯(lián)姻的三部曲

將神經(jīng)科學(xué)融入學(xué)習(xí)研究的努力迄今經(jīng)歷了三個階段。早期，以桑代克為代表的教育心理學(xué)者便提出“構(gòu)成神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元及其附屬器官的結(jié)構(gòu)和活動是個體智力、個性和技能的生理學(xué)基礎(chǔ)”[12]。但整個20世紀(jì)上半葉，年輕的學(xué)習(xí)研究與同樣年輕的神經(jīng)科學(xué)之間并無太多實質(zhì)性聯(lián)系。20世紀(jì)60年代后，功能性核磁共振等技術(shù)的蓬勃發(fā)展，細(xì)胞神經(jīng)科學(xué)、分子神經(jīng)生物學(xué)的進(jìn)步，讓認(rèn)識人腦認(rèn)知活動的機(jī)制成為可能。心理學(xué)家米勒（G. Miller）于20世紀(jì)70年代首次提出了“認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)”的概念，將認(rèn)知科學(xué)與神經(jīng)科學(xué)結(jié)合，旨在回答人類大腦如何調(diào)用各層次的組件包括分子、細(xì)胞、腦組織和全腦去實現(xiàn)人類的認(rèn)知或?qū)W習(xí)活動，揭示神經(jīng)系統(tǒng)的不同結(jié)構(gòu)如何聯(lián)結(jié)或組織而影響人類的行為，探索自我意識、思維、想象和語言等涉及人類認(rèn)知活動的神經(jīng)機(jī)制[13]，建立心智、行為與大腦三者的聯(lián)系。在這一時期，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)對腦內(nèi)部的功能及認(rèn)知機(jī)制的關(guān)注[14]，極大豐富了學(xué)習(xí)研究的視野與內(nèi)涵，推動了學(xué)習(xí)研究進(jìn)一步的整合與發(fā)展，并為教育與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的崛起鋪平了道路。

近年來，生命科學(xué)的飛速發(fā)展、神經(jīng)影像等技術(shù)工具的進(jìn)步，初步揭示了神經(jīng)系統(tǒng)中的生物進(jìn)程對學(xué)習(xí)的影響機(jī)制。但神經(jīng)科學(xué)精細(xì)實驗的研究成果往往難以明確應(yīng)用于可變因素較多的復(fù)雜教育場景，無法真正給教育實踐改進(jìn)及教育政策制定提供指引[15]。為了讓教育學(xué)更科學(xué)，同時也為了讓神經(jīng)科學(xué)更有用，以認(rèn)知科學(xué)為中介與橋梁，以學(xué)習(xí)科學(xué)家為主力，教育與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)這一交叉學(xué)科便應(yīng)運而生，并成為21世紀(jì)以來學(xué)習(xí)科學(xué)最重要的歷史進(jìn)展?？敚═. J. Carew）和馬格賽門（S. H. Magsamen）將其定義為“一門整合神經(jīng)科學(xué)、心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)和教育的共同領(lǐng)域，針對學(xué)習(xí)與教學(xué)中的諸多問題，通過腦成像等技術(shù)手段，從生理、心理、行為等角度更全面地了解學(xué)習(xí)過程，從而將有關(guān)學(xué)習(xí)神經(jīng)機(jī)制的研究成果轉(zhuǎn)化為更有效的教學(xué)方法、課程和教育政策”[16]，以基礎(chǔ)科學(xué)的眼光來審視教育這門“藝術(shù)”[17]，在自然科學(xué)的意義上奠定教育發(fā)展的科學(xué)基石。從這一意義上講，神經(jīng)科學(xué)的加盟、教育與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的崛起，進(jìn)一步延長了學(xué)習(xí)研究的戰(zhàn)線，使學(xué)習(xí)研究進(jìn)一步向縱深推進(jìn)，人類離打開大腦這一學(xué)習(xí)實踐中最后的黑箱又進(jìn)了一步。

（二）好的、壞的和爛的：教育與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的是與非

然而，教育與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)自誕生以來便面臨著爭議，在實踐中也產(chǎn)生了“好的”“壞的”和“爛的”教育與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)。總體來看，教育與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)以學(xué)習(xí)研究這一主題為樞紐，對教育學(xué)、心理學(xué)和神經(jīng)科學(xué)進(jìn)行高度整合，推動了人類對學(xué)習(xí)與大腦機(jī)制的全面探索，對學(xué)習(xí)這一復(fù)雜系統(tǒng)做出了更深刻解釋，有力推動了學(xué)習(xí)科學(xué)發(fā)展，特別是促進(jìn)了學(xué)習(xí)研究的基礎(chǔ)科學(xué)化，從而使學(xué)習(xí)科學(xué)的根扎得更深、更牢。對學(xué)習(xí)的科學(xué)研究自此由宏觀走向微觀，從使用交互分析、話語分析、教育數(shù)據(jù)挖掘等方法關(guān)注顯性學(xué)習(xí)行為改變過程，到應(yīng)用腦成像、腦電、心率等技術(shù)測量隱性大腦活動變化狀態(tài)[18]?！昂玫摹苯逃c認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)在清晰解讀人類學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，致力于打通神經(jīng)科學(xué)、心理學(xué)和教育之間的界限[19]，實現(xiàn)神經(jīng)知識向?qū)W習(xí)實踐的成功轉(zhuǎn)譯，從而產(chǎn)生明確的教育實踐價值[20]。

與此同時，大量“神經(jīng)神話”也涌入教育領(lǐng)域[21]，從而產(chǎn)生了“壞的”和“爛的”教育與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)。例如，男性腦和女性腦、大腦只開發(fā)了小部分、將兒童區(qū)分為左腦和右腦學(xué)習(xí)者等話語體系在教育界和社會公眾中擁有很大市場，并由此衍生出了所謂“基于腦的教育”，甚至提出神經(jīng)科學(xué)與教育之間產(chǎn)生聯(lián)系的原因是由于學(xué)習(xí)者都有大腦[22]?！吧窠?jīng)神話”看似以神經(jīng)科學(xué)為基礎(chǔ)，實際上缺乏可靠的實證研究基礎(chǔ)，常常將不科學(xué)的知識與無效的、未經(jīng)評估的課堂教學(xué)方法生硬聯(lián)系在一起，在課堂中運用、傳播，嚴(yán)重違背了教育與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)發(fā)展的初衷，也會讓致力于向基礎(chǔ)研究下沉的學(xué)習(xí)科學(xué)誤入歧途。為了教育與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的可持續(xù)發(fā)展，為了學(xué)習(xí)科學(xué)在向基礎(chǔ)研究下沉的道路上走得更穩(wěn)、更遠(yuǎn)，必須剔除毫無根據(jù)的“神經(jīng)神話”，堅持對學(xué)習(xí)的神經(jīng)機(jī)制、遺傳特征、認(rèn)知過程等方面進(jìn)行全面的基礎(chǔ)分析[23]，為情境化環(huán)境中的教與學(xué)提供扎實的研究支撐，為教育領(lǐng)域創(chuàng)造科學(xué)的知識[24]。

三、汲取歷史的經(jīng)驗與智慧：從兩次重大轉(zhuǎn)折中把握學(xué)習(xí)科學(xué)的未來走向

（一）科學(xué)、技術(shù)與工程的一體化發(fā)展：“基于設(shè)計的研究”的工程隱喻及其未來意蘊

在“基于設(shè)計的研究”中，“設(shè)計”與“迭代”這兩個工程學(xué)的核心概念占據(jù)著重要地位?！盎谠O(shè)計的研究”因此而成為一種具有整體性系統(tǒng)思維和工程視角的學(xué)習(xí)研究方法論，集干預(yù)性、迭代性、過程性、效用性與理論性于一體[25]，對學(xué)習(xí)科學(xué)可謂影響深遠(yuǎn)，其集中表現(xiàn)為使后續(xù)的學(xué)習(xí)研究展現(xiàn)出濃郁的工程學(xué)色彩。進(jìn)一步豐富和發(fā)展“基于設(shè)計的研究”這一理論與實踐一體化的研究方法論框架，使科學(xué)、技術(shù)與工程之間形成穩(wěn)定的耦合結(jié)構(gòu)，相互推動，一體發(fā)展，才能把學(xué)習(xí)研究不斷往前推進(jìn)。學(xué)習(xí)是一個復(fù)雜系統(tǒng)，變量元素的不確定性使得在學(xué)習(xí)研究過程中的每個環(huán)節(jié)無法被嚴(yán)格控制，因此學(xué)習(xí)實踐結(jié)果的未知性對整個系統(tǒng)的調(diào)整與優(yōu)化提出了更高要求?！盎谠O(shè)計的研究”提供了一套完整框架，通過層層遞進(jìn)的評估與分析、漸進(jìn)式的迭代與反饋及持續(xù)不斷的設(shè)計與優(yōu)化，可以適應(yīng)復(fù)雜的學(xué)習(xí)場景。如果三十年前，它可以有效彌合當(dāng)初主要是心理學(xué)層面上的學(xué)習(xí)研究與教育實踐之間的巨大鴻溝，今天它同樣可以以認(rèn)知科學(xué)為中介與橋梁有效緩解神經(jīng)科學(xué)層面上的學(xué)習(xí)研究與教育實踐之間的緊張關(guān)系，并在這一過程中開辟出一個科學(xué)、技術(shù)與工程一體化發(fā)展的學(xué)習(xí)研究新天地。

“基于設(shè)計的研究”強(qiáng)調(diào)實踐場景下的設(shè)計、反饋、修正及循環(huán)迭代[26]，十分符合當(dāng)今科學(xué)、技術(shù)與工程在一個從理論到實踐的連續(xù)統(tǒng)中耦合發(fā)展、交織前進(jìn)的基本趨勢。科學(xué)理論的發(fā)展建立在觀察與歸納、推理與驗證的基礎(chǔ)上，是一個不斷完善、修補與試錯的過程，而“基于設(shè)計的研究”也是遵循這樣一套循環(huán)迭代的邏輯，這樣的研究模式有助于發(fā)展復(fù)雜情境下的學(xué)習(xí)理論。同時，“基于設(shè)計的研究”強(qiáng)調(diào)認(rèn)知過程、學(xué)習(xí)過程及研究過程的清晰化和透明化，為科學(xué)演繹與驗證提供了豐富材料。借助造物取向的工程隱喻，“基于設(shè)計的研究”超越了對世界的靜觀，深度參與到對研究境脈的系統(tǒng)性構(gòu)造中，并以此促進(jìn)新理論的產(chǎn)生、發(fā)展，并推動其向?qū)嵺`的無縫遷移和平滑應(yīng)用[27]。從這一意義上講，“基于設(shè)計的研究”還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有喪失自身的歷史合理性。更重要的是，早在一百年前，杜威就曾指出，教育科學(xué)的源泉從根本上講，不在實驗室而在課堂[28]，“基于設(shè)計的研究”作為一種面向真實復(fù)雜場景的研究方法論，把學(xué)習(xí)研究真正扎根于鮮活的學(xué)校教育與課堂學(xué)習(xí)實踐，這何嘗不是歷經(jīng)百年之后對學(xué)習(xí)研究之本真的回歸。

（二）跨越“過于遙遠(yuǎn)的橋”：學(xué)習(xí)科學(xué)從基礎(chǔ)研究向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化面臨的挑戰(zhàn)與倫理問題

如果說教育神經(jīng)科學(xué)在推進(jìn)學(xué)習(xí)科學(xué)向基礎(chǔ)研究的更深層次邁進(jìn)上做出了突出貢獻(xiàn)，讓學(xué)習(xí)科學(xué)能夠更加“頂天”，那么在“立地”這一層面上則仍面臨巨大挑戰(zhàn)。教育與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)在學(xué)習(xí)研究上的基礎(chǔ)科學(xué)發(fā)現(xiàn)在向現(xiàn)實的教育與學(xué)習(xí)實踐轉(zhuǎn)化時盡管不乏成功例子，但更多的是遭遇質(zhì)疑乃至失敗。2001年，為了把教育實踐建立在科學(xué)的基石上，美國國家科學(xué)基金會啟動了學(xué)習(xí)科學(xué)中心項目。其中一個中心“認(rèn)知與教育神經(jīng)科學(xué)中心”便是由神經(jīng)科學(xué)家加扎尼加（M. Gazzaniga）領(lǐng)銜，致力于認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與教育領(lǐng)域的融合，推動認(rèn)知與教育神經(jīng)科學(xué)的基礎(chǔ)研究，促進(jìn)神經(jīng)科學(xué)家與教育工作者之間的對話與合作，基于神經(jīng)科學(xué)的成果創(chuàng)建教學(xué)干預(yù)措施，提升學(xué)習(xí)績效，深化教育改革。該中心僅運營一年時間便停止了，背后的原因令人深思。盡管教育學(xué)與神經(jīng)科學(xué)目前自身的發(fā)展都已相對成熟，然而它們本身都已經(jīng)形成了根深蒂固以及差異化的學(xué)科文化及研究方法。教育學(xué)的現(xiàn)象學(xué)視角強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的個人經(jīng)驗，而神經(jīng)科學(xué)的自然科學(xué)視角注重科學(xué)分析。此外，它們在科研成果的轉(zhuǎn)化和運用上也存在不同的話語體系。二者之間的距離被布魯爾（J. Bruer）稱為“一座過于遙遠(yuǎn)的橋”[29]。能不能越過這座橋，決定了學(xué)習(xí)研究最終是否能夠達(dá)到一門統(tǒng)一的學(xué)習(xí)科學(xué)這一彼岸。

此外，還需要關(guān)注的一個重大議題是學(xué)習(xí)科學(xué)的基礎(chǔ)研究成果在向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化應(yīng)用中的倫理問題。不恰當(dāng)?shù)厥褂蒙窠?jīng)科學(xué)相關(guān)技術(shù)可能會干預(yù)人類的自主權(quán)利，影響人類的自由意志和自我意識[30]。教育神經(jīng)科學(xué)研究的大腦是人體最復(fù)雜、最特殊的器官，若對其進(jìn)行神經(jīng)層面的干預(yù)，則會直接影響人類的思維與意識，這樣的操作在教育實踐中有著極大倫理風(fēng)險，若不加以控制與引導(dǎo)，將對學(xué)習(xí)者產(chǎn)生嚴(yán)重不良后果。針對教育與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)實踐中的種種倫理問題，樹立以人為本、尊重人、保護(hù)人、發(fā)展人的教育與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)實踐價值觀，保護(hù)學(xué)習(xí)者的個人權(quán)利，顯得尤為重要。為了避免教育與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的錯用和誤用，神經(jīng)倫理學(xué)，一門“從哲學(xué)視角研究人腦治療和增強(qiáng)以及對人腦的干預(yù)的對與錯，好與壞”的學(xué)科，為神經(jīng)科學(xué)的知識在教育領(lǐng)域的應(yīng)用實踐提供了倫理層面的初步指引[31]。然而，要讓學(xué)習(xí)科學(xué)在教育與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)層面上的基礎(chǔ)研究成果全面走向教育與學(xué)習(xí)的實踐，僅有這些初步指引遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。新生的教育與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)需要構(gòu)建一套完整的倫理準(zhǔn)則，才能為日后自身的發(fā)展乃至整個學(xué)習(xí)科學(xué)的進(jìn)步保駕護(hù)航，指明方向。

四、學(xué)習(xí)研究即將到來的第三次轉(zhuǎn)折：學(xué)習(xí)工程的崛起與“頂天”“立地”之張力的消弭

自20世紀(jì)90年代以來，學(xué)習(xí)科學(xué)在“頂天”“立地”上實現(xiàn)了重大進(jìn)展。然而“頂天”和“立地”是兩個不同的發(fā)展方向。在這兩個方向上取得的進(jìn)展越大，理論和實踐之間的張力便越大。如果說在前15年間學(xué)習(xí)科學(xué)通過“基于設(shè)計的研究”一度緩解了理論與實踐之間的張力，鑒于后15年教育與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的迅速發(fā)展及其在學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)科學(xué)層面上獲得的眾多發(fā)現(xiàn)，理論與實踐之間的張力又重新達(dá)到了新的嚴(yán)重程度。

（一）“垂直問題”及其破解：學(xué)習(xí)研究中科學(xué)思維與工程思維的分野與轉(zhuǎn)換

學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)研究與教育實踐存在著很大差異。神經(jīng)科學(xué)家從研究單個基因和蛋白質(zhì)的作用到研究整個大腦，而教育研究往往從單個孩子的層面開展。在毫秒尺度發(fā)生的事件難以影響學(xué)習(xí)這一發(fā)生在中觀時間尺度的事件，兩者之間研究層次上巨大的差異被威林厄姆（D. T. Willingham）稱為“垂直問題”[32]。此外，神經(jīng)科學(xué)中大部分研究場景都是單一的、去情境化的，忽略了教育環(huán)境中教育工作者自身在內(nèi)的各種社會和環(huán)境因素等所起的“擾動”作用[33]，很難實現(xiàn)基礎(chǔ)知識向教育實踐的直接運用與轉(zhuǎn)化。因此，基礎(chǔ)理論研究如何影響教育政策或?qū)嵺`，或如何推進(jìn)一門新的、綜合性的教育科學(xué)，具體機(jī)制和路徑目前尚不明了[34]。一如學(xué)習(xí)科學(xué)誕生之初，伴隨著“南轅北轍”的兩次重大轉(zhuǎn)折重新出現(xiàn)的這種巨大張力，既使學(xué)習(xí)研究陷入了巨大危機(jī)，同時也蘊含著新的突破性發(fā)展的戰(zhàn)略機(jī)遇。如何克服在真實的課堂世界中的應(yīng)用研究和在受控的實驗室世界中的基礎(chǔ)研究之間存在的哲學(xué)界限[35]，縮小理論與實踐之間的巨大鴻溝，彌合“頂天”與“立地”之間的張力是目前教育領(lǐng)域亟待攻克的難關(guān)。

為了緩解這種重新浮現(xiàn)的巨大張力，推動學(xué)習(xí)科學(xué)新一輪創(chuàng)新發(fā)展，思維方式的轉(zhuǎn)換迫在眉睫，即從面向理論構(gòu)建的分析的科學(xué)思維轉(zhuǎn)向面向?qū)嵺`發(fā)展的綜合的工程思維。從已有的歷史實踐看，科學(xué)思維與工程思維之間存在著明顯的分野。科學(xué)致力于理解和探索自然現(xiàn)象，以促進(jìn)知識的增長。工程則著力于設(shè)計和制造人造物[36]，以提升實踐的效能?？茖W(xué)家以單維、邏輯的思維方式為主，往往秉承一個立場，一以貫之。在這種思維的主導(dǎo)下，科學(xué)家構(gòu)建的理論模型往往是封閉性的、理想化的、去情境化的，對模型的輸入有著明確的規(guī)定和嚴(yán)格的控制，由此產(chǎn)生確定的、唯一的輸出方案，這與現(xiàn)實世界相距甚遠(yuǎn)，很難與現(xiàn)實情境的多樣性與復(fù)雜性兼容。工程師則面向?qū)嵺`背靠理論，面對現(xiàn)實的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等約束性條件，需要協(xié)調(diào)多種變量，強(qiáng)調(diào)綜合思維，他們采用的模型具有很強(qiáng)的開放性，與真實場景密切相關(guān)，能夠?qū)崿F(xiàn)與現(xiàn)實場景的實時動態(tài)交互，根據(jù)反饋情況進(jìn)行調(diào)整與改進(jìn)，在此基礎(chǔ)上形成不斷優(yōu)化的工程實踐輸出方案。為了應(yīng)對學(xué)習(xí)研究的復(fù)雜性，彌合重新浮現(xiàn)的理論與實踐之間的巨大張力，實現(xiàn)科學(xué)思維向工程思維的轉(zhuǎn)換，刻不容緩。這種轉(zhuǎn)換不但有其自身的內(nèi)在邏輯和歷史必然性，而且將催生一個嶄新的學(xué)習(xí)研究領(lǐng)域——學(xué)習(xí)工程，進(jìn)而改變既有學(xué)習(xí)研究的力量格局。

（二）學(xué)習(xí)工程是否可能及如何可能：學(xué)習(xí)研究引入工程思維的內(nèi)在邏輯與技術(shù)支撐

學(xué)習(xí)是一項面向?qū)嵺`的復(fù)雜過程，需要不斷探索、設(shè)計與優(yōu)化，工程思維則是對學(xué)習(xí)過程進(jìn)行探索、設(shè)計與優(yōu)化的天然良方。學(xué)習(xí)工程基于學(xué)習(xí)理論，借助學(xué)習(xí)技術(shù)，在改造現(xiàn)實世界的造物實踐中，對科學(xué)理論進(jìn)行驗證，為技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)造平臺，最后達(dá)到最優(yōu)化的學(xué)習(xí)效果。這意味著，學(xué)習(xí)工程的崛起，將促使學(xué)習(xí)研究在學(xué)習(xí)科學(xué)登上歷史舞臺之后迎來第三次重大轉(zhuǎn)折，有力推動學(xué)習(xí)研究從“科學(xué)”向“工程”轉(zhuǎn)向，更有效地打破學(xué)習(xí)研究中理論與實踐之間的割裂。

為學(xué)習(xí)研究引入工程思維，推動學(xué)習(xí)工程的崛起，核心、首要和基本的任務(wù)是為學(xué)習(xí)工程構(gòu)建一套不同于學(xué)習(xí)科學(xué)、也不同于學(xué)習(xí)技術(shù)的新方法論。這套新方法論以工程思維為內(nèi)涵，基于過去的經(jīng)驗和分析的方法設(shè)計復(fù)雜系統(tǒng)，并綜合科學(xué)和社會等條件限制以滿足既定目標(biāo)[37]，從而促進(jìn)未知世界和約束環(huán)境中的最佳變化[38]，能夠引領(lǐng)學(xué)習(xí)科學(xué)、學(xué)習(xí)技術(shù)在學(xué)習(xí)工程實踐中的整合，有效應(yīng)對學(xué)習(xí)實踐的復(fù)雜性。學(xué)習(xí)工程的方法論既吸收了一般意義上的工程方法的合理內(nèi)涵，又在認(rèn)識論和實踐論的高度上超越了它，具有工程性、系統(tǒng)性及最優(yōu)化的特點。工程性意味著實踐性強(qiáng)，對學(xué)習(xí)基礎(chǔ)研究向?qū)嵺`的高效轉(zhuǎn)化，學(xué)習(xí)技術(shù)在真實情境下的精準(zhǔn)運用提供了明確步驟。系統(tǒng)性代表著系統(tǒng)內(nèi)部的元素之間有著高度的相關(guān)性和整體性，強(qiáng)調(diào)不同學(xué)科之間的融合、組織與協(xié)調(diào)。最優(yōu)化體現(xiàn)了學(xué)習(xí)工程方法論的高效性、適應(yīng)性，通過循環(huán)迭代不斷修正與完善，可有效提升學(xué)習(xí)實踐的績效，并以跨學(xué)科方式推動學(xué)習(xí)科學(xué)和學(xué)習(xí)技術(shù)的雙向賦能。

如果說新方法論的構(gòu)建為學(xué)習(xí)工程的崛起提供了可能，那么以人工智能為代表的新一輪信息科技革命則可以把這種可能轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實。在教育的意義上，人工智能與傳統(tǒng)的信息通信技術(shù)具有根本區(qū)別。人工智能在教育變革中的關(guān)鍵性地位，與其以人類的學(xué)習(xí)機(jī)制為支撐的技術(shù)發(fā)展之路密切相關(guān)。人工智能科學(xué)家在研究人類智能的基礎(chǔ)上，不但開拓了學(xué)習(xí)研究的新天地，還引領(lǐng)了新一輪信息技術(shù)發(fā)展的時代潮流。人工智能與學(xué)習(xí)研究同出一源。一方面，人工智能的研究以對人類智能、特別是人類學(xué)習(xí)機(jī)制的理解與認(rèn)知為基礎(chǔ)和前提。另一方面，對學(xué)習(xí)機(jī)制的科學(xué)探索又不斷從人工智能的理論發(fā)展與技術(shù)創(chuàng)新中汲取靈感和力量。從這一點看，人工智能的教育應(yīng)用，不需要經(jīng)歷像傳統(tǒng)信息通信技術(shù)那樣的整合轉(zhuǎn)化，也不需要額外尋求學(xué)習(xí)理論的支撐，因為它本身就蘊含了對學(xué)習(xí)的科學(xué)理解，可以直接實現(xiàn)向教育實踐的平滑遷移。人工智能這一領(lǐng)域內(nèi)在地包含了學(xué)習(xí)的科學(xué)與學(xué)習(xí)的技術(shù)，其面向教育實踐的工程化應(yīng)用，不但將讓學(xué)習(xí)工程成為現(xiàn)實，還將實現(xiàn)學(xué)習(xí)科學(xué)、學(xué)習(xí)技術(shù)在學(xué)習(xí)工程這一平臺上的雙向融合與一體化發(fā)展。

五、結(jié)語

心理學(xué)家艾賓浩斯曾說：“心理學(xué)有一個悠遠(yuǎn)的過去，卻只有一個晚近的歷史”。這句話用來評價學(xué)習(xí)研究也很恰當(dāng)。學(xué)習(xí)研究的歷史幾乎和學(xué)習(xí)本身的實踐一樣悠久，但對學(xué)習(xí)的科學(xué)探索卻是20世紀(jì)初葉心理學(xué)家轉(zhuǎn)向教育才開始的，而嚴(yán)格意義上的學(xué)習(xí)科學(xué)的出現(xiàn)則是20世紀(jì)80年代的事情。自心理學(xué)家轉(zhuǎn)向教育研究以來，一百年過去了，經(jīng)由一代又一代學(xué)者堅持不懈、前赴后繼的努力，學(xué)習(xí)研究早已越過前山，到了新的更高的境界。自20世紀(jì)80年代以來，兩次重大歷史轉(zhuǎn)折，塑造了今日學(xué)習(xí)科學(xué)的現(xiàn)實景觀，也孕育了學(xué)習(xí)研究創(chuàng)新發(fā)展的未來之路。面對歷史的風(fēng)云激蕩，面對即將到來的第三次重大轉(zhuǎn)折，面對學(xué)習(xí)工程的崛起，每一位教育工作者都應(yīng)該思考的是：生逢百年未有之大變局，教育究竟向何處去？學(xué)習(xí)究竟向何處去？學(xué)習(xí)研究究竟向何處去？

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作者簡介：

劉三女牙：教授，博士，博士生導(dǎo)師，研究方向為教育大數(shù)據(jù)、智能教育、教育技術(shù)。

周子荷：在讀博士，研究方向為學(xué)習(xí)科學(xué)、教育技術(shù)、理論與國際比較。

鄭旭東：教授，博士，研究方向為教育技術(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論。

李卿：副研究員，碩士生導(dǎo)師，研究方向為教育信息科學(xué)、教育大數(shù)據(jù)。

Two Returns of Learning Sciences and the Emergence of Learning Engineering： From the Perspective of Intellectual History

Liu Sannyuya1，2，3， Zhou Zihe1，3， Zheng Xudong3， Li Qing1，3

（1.National Engineering Laboratory for Educational Big Data， Central China Normal University， Wuhan 430079， Hubei； 2.National Engineering Research Center for E-Learning， Wuhan 430079， Hubei； 3.Faculty of Artificial Intelligence Education， Central China Normal University， Wuhan 430079， Hubei）

Abstract： This paper from the viewpoint of history of ideas， proposes that learning sciences has experienced three returns over the past thirty years. The first methodological shift was marked by the introduction of design-based research， which relieved the tension between pedagogy and psychology over the past hundred years， providing a scaffold for the unification of learning research； the second basic research shift was marked by the rise of education and cognitive neuroscience， which makes learning sciences focus on micro field， and brings about both positive and negative effects on practice. Now， we are about to facing the third great turning point of the engineering shift of study research and the emergence of learning engineering. The author puts forward that we should grasp the future trend of learning sciences from two major returns， which means it should be based on the engineering metaphor of designbased research to realize the transformation from scientific thinking to engineering thinking， promote the integrated development of science， technology and engineering in learning research， as well as face up to the challenges and ethical issues in the transformation of learning sciences from basic research to applied practice， so as to relieve the enormous tension that has re-emerged between the basic research and practice.

Keywords： learning sciences； design-based research； education and cognitive neuroscience； learning engineering

收稿日期：2021年10月14日

責(zé)任編輯：李雅瑄