面向复杂知识的学习模型设计*——以西北大学学习实践校园网络维护技术为例

王 瑞，马 力，官 巍

(1.西北大学现代教育技术中心，陕西西安710069；2.西安邮电大学信息中心，陕西西安710061）

一、引言

目前，知识更新日益频繁，使简单化的学习已无法满足未来职业的需求，复杂知识的学习越来越受到关注和重视。但是到目前为止，我们对复杂知识还没有准确的界定。在认知弹性理论(Cognitive Flexibility Theory，简称CFT)里，复杂知识指的是 “结构不良的知识”(illstructured knowledge)。复杂学习（Complex Learning）也就是指对复杂知识的学习，它提出的包含多种学习目标和多种行为的学习方式，因其学习内容和学习方式的复杂性，较难将教学诸要素有序、优化地安排，形成教学方案。而“认知弹性理论”对于解决结构不良知识的习得和迁移具有一定的指导意义，它既反对传统教学机械地对知识做预先设定(Prespecification)，让学生被动地接受；又反对极端建构主义只强调学习中的非结构方面而忽视概念的重要性，[1]为复杂知识的学习设计指明了方向。

二、认知弹性理论对复杂学习设计的启示

1.认知弹性理论的主要观点

近年来，认知弹性理论逐渐在教育心理学、教学设计等领域产生越来越重要的影响。它的主要观点有以下三点：

（1）复杂知识的学习是一种高级学习（AdvancedLearning）。高级学习是认知弹性理论倡导的基本学习方式，它是相对于低级学习也就是 “简单的结构良好的知识”（simple and well-structured knowledge)而提出的。而斯皮罗等人的研究重点也更倾向于结构不良的知识，也就是复杂知识。认知弹性理论认为,要提高学习者的认知弹性和应对结构不良的知识应用不规律的问题,需要进行高级学习。[2]

（2）复杂知识的获得和迁移需要多元认知。高级学习强调学习者对知识的多元认知，即对于同一教学内容,要在不同时间、不同情境、不同角度下多次进行学习，以达到学生多样的认知和灵活的应用，以及复杂知识的获得和迁移。

（3）高级学习需要超文本学习环境的支持。超文本学习环境是斯皮罗等人提出的一种适合高级学习的具有非线性特征的认知弹性学习媒介，利于学习者从多种角度对于结构不良的复杂知识进行多元表征和灵活迁移。

2.认知弹性理论对复杂学习的贡献

认知弹性理论强调要提供给学习者对复杂知识意义建构所需要的基础，对复杂问题的解决首先要求学习者必须具备一些基础知识作为铺垫，另一方面，它又强调要给学习者足够的自主构建空间，让学习者根据情境自主选择适当的策略。这种方式既不同于为学生硬性预定一定的知识并相应要求学生通过记忆被动接受知识的机械学习，也不同于让学生处于无结构状态中盲目探询并完全忽视概念在理解中的作用的自由放任的学习。[3]

三、基于认知弹性理论的复杂知识学习模式设计

由于复杂学习的诸多不确定性，其模型的构建需要依据其应用领域的不同设计。校园网络维护是学校信息化管理中的一项日常任务，也是多数高校学生课外实践活动的重要内容，高校在每年通常会组织一定的学生志愿者参与网络维护与用户的上门服务，但是由于参与维护的学生并不具备此方面的知识，往往需要通过学习才能掌握网络故障的解决方法，然而这方面的知识由于缺乏系统性，内容具有不确定性，是一种结构不良的知识，学生必须通过复杂学习才能获得这方面的知识。因此，笔者以学生参与校园网络维护知识的学习为案例，设计了一个复杂知识的学习模型。

1.网络维护流程中的网络故障知识学习过程

结合网络维护知识的学习流程图 （如图1所示）,分析网络故障知识学习过程步骤如下：

（1）明确问题。参与网络维护的学生会对用户提出的问题进行详细询问。因为非良构问题不会直接呈现出来，它通常是被隐藏着的，[4]需要人们去发现，因此需要尽可能全面了解故障信息，以更好地确定问题，并且要将问题记录在案，为后续的修理维护做好准备工作。

（2）问题分类。在维护小组的共同商议下，将当天的维修问题分类，一般将任务分为两大类：一类是以前成功解决过的问题和经第一步询问后大家一致认为基础、简单的问题，如校园网客户端安装版本有误等；另一类问题是较为繁杂的、从来没有处理过的障碍和处理起来比较复杂的维护任务。

（3）制定问题解决方案。维护小组针对当天接到的任务制定出维护方案。对于“老问题”和简单问题，我们查找出以前的成功解决经验，或者依靠自身所掌握的知识技能作出判断，带好所需工具，准备好后就可以实施维护工作。而面对“新问题”和复杂问题时可能有多种解决途径，维护时不确定性因素较多并且有不易操作等特点，所以在制定维护方案时较为困难。一般我们采用以下三种方法：一是小组成员共同商议，协作学习，成员讨论分析类似的已成功解决过的案例，推导生成可能的解决方案；二是利用现有资源，如网络、书籍资料、维护日志等查找分析，提出方案；三是请教教师或者专业维护人员。

（4）方案论证。对于简单任务，无需选择维护方案，直接沿用之前成功的经验去维护，省时省力。而对于复杂的任务，我们作出方案选择时必须考虑在已有的现实条件下（如维护校园网所需的专业工具是否齐全），成功概率是否最大，所费人力物力是否最少等情况，再做出选择。

（5）解决问题。到用户所在地维护，并对此次维护的过程与结果做出客观的评估。如果成功解决了此次任务，将该方案记录在维修日志上，以便为下次遇到类似问题做出参考；如果按照制定方案实施维护后并未解决该问题，那么就应该自下往上逐级查看此次维护实践步骤，一一排查，直至问题成功解决。

2.网络维护知识的复杂学习特征分析

（1）学习内容的不固定性。网络维护知识没有固定的教材，也没有统一的学习资源，是依据用户的故障或提出的问题而确定学习内容，其内容和形式具有不确定性。

（2）学习目标的多元化。学习者在学习过程中以解决问题为基本原则，然而其学习目标又因为学习者的个性表现出多元化的特征，有的是知识的获取，有的是技能的提升，有的仅限于当前问题的解决，有的由此问题牵扯出更多的背景或拓展知识，进而进行深入的探究学习。

（3）学习情境的复杂性。学习者来自不同单位，有着不同的知识基础，学习可以依托的环境并不固定，因此所处的学习情境存在显著差异。

（4）学习方式的灵活性。学习者在解决问题过程中会根据个人爱好和认知特点，采取小组讨论协作、询问教师、自主学习等学习方式，表现出多样化和灵活性等特点。

3.复杂知识的学习模型设计

根据网络维护知识的学习过程，笔者依据认知弹性理论制订了复杂学习的“七步法”，如图2所示：第一步，界定学习内容，明确要学习的问题；第二步，依据个人需要自定义学习目标；第三步，制定学习方案，主要是对照学习内容与学习目标选择学习情境与学习方法；第四步，根据学习方案实施学习；第五步，对照学习目标判断是否完成学习任务，如果没有达到目标，进一步定义学习目标，进行新一轮的学习；第六步，如果达到目标，即可判断完成了学习任务；第七步，在实践过程中进行知识的迁移和应用。

四、复杂知识的学习过程中需要注意的问题

1.创设真实的情境

“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，书本上得到的理论知识是浅薄的、不深刻的，要想认识事物或事理的本质，还必须在生活实践中亲自体验，因此真实的情境对于教学来说至关重要。在网络维护知识的学习过程中，遇到的最大困难就是如何才能将所学知识成功运用到解决实际问题中去，在迁移至现实生活的过程中，有许多不确定的限制因素。如果在平时的学习过程中不注重创设真实的学习情境，尤其是在学习一些复杂概念时，仅凭理想状态下假设出来的“真空”情景，那么在这种经过处理的、简化的、过于理想的情境中学习，所习得的复杂知识很难迁移到真实的情景中去。创设真实情景的目的就是将学习任务 “抛锚”于相对复杂、真实的任务和情景中去，[5]通过真实情境中的相互联系的知识和相应的技能去诱导日常认知，促进学习者知识的迁移。

2.建立知识关系图

由于参与高校网络维护的学生往往来自不同的专业，不同的学生学习背景和网络维护知识基础不同，要在维护前快速达到同一水平显然较为困难，在这种情况下，复杂知识的学习就不应该是简单化的线性学习方式了。认知弹性理论不提倡对于复杂学习过于简单化的线性教学,认为这种孤立而抽象的方式会导致学生对知识僵硬的、片面的理解,从而妨碍学习者对复杂知识在具体情境中广泛灵活的迁移能力。[6]因此，该理论主张要实现多角度、多侧面呈现某一复杂知识点，建议在多种情境脉络中揭示复杂知识之间的相互关系，这种知识的呈现方式被形象地称为 “交织景观” （criss-crossed landscape），[7]而实现这一方式最有效的做法便是非线性的组织教学内容。

所谓非线性，也就是将知识点按照其内在关系组成看似无序的网状图，如图3所示。[1]ABCD这四个字母分别代表了复杂学习过程中的一个知识点或者某一教学内容。假设参与实践维护活动的成员他们的最终目标是掌握C，那么有的学生很可能对于A这个知识点比较熟悉，他们可以选择由A及C，有的可能B知识点掌握熟练，他们也可以选择由B及C，甚至有的选择了A及B再及C或者A及D再及C的方式。从图3中可以看出，要习得某一知识点的路径不再是线性单一的，学习者可以根据自身起点不同、兴趣不同等因素自主选择对知识的习得方式。这种灵活的非线性网状结构使得学习的自由度扩大了,学习者自主构建的空间也变大了，[8]并且这种学习方式更能激发学习者对复杂知识主动构建的积极性，同时也有助于教师对学习者的因材施教。

3.倡导概念与案例的“十字交叉”

认知主义代表人物布鲁纳主张重视学习中的概念和理论以及它们之间的相互联系，即重视知识的结构性。而斯皮罗等人在认知弹性理论中继承了布鲁纳的这一理念，但他们更强调复杂的高级学习的非结构性，因此他们提倡将案例与概念进行 “十字交叉”（如图4所示）。

“十字交叉”法在复杂学习中能够发挥非常重要的作用。由于参与网络维护的学生将平时所学的关于网络维护管理的复杂概念与实践案例紧密的结合在一起，因此在此次实践活动中，不论是成员们合作制定维护方案还是实施维护工作，效率都大大提高了。在教学中应用“十字交叉”法，可为学习者营造许多不同的学习情境，让学习者在习得知识的的过程中身临其境，为之后在现实生活中的灵活迁移打下良好的基础，也能在以后的灵活迁移上提供背景性经验。这一学习方式在潜移默化中拓宽了学习者思路，也增强了学习者的弹性认知能力。另外，教学过程中应用的案例应具有层次性、启发性，以便引导学生不断地向更高的认知水平发展。[10]

五、结束语

认知弹性理论旨在增强学习者将复杂知识技能高效灵活地迁移至现实生活中的能力，提高学习者的认知弹性素养，对于复杂学习教学具有积极的理论指导意义。但是所有的学习理论都不是“万金油”，认知弹性理论的作用对象也主要是针对复杂学习的范畴。它并非适合于所有教学情境,能用简单的方法掌握的概念、原理以及良构领域就没有必要使用认知弹性超文本。[11]我们所设计的复杂知识的学习模型是运用认知弹性理论设计的一种范式，但还应注意协调好集体与个人在认知建构上的关系，既不能过于强调自我构建又不能忽视集体智慧，在学习过程中，二者应有机地结合起来。

[1]马红亮.认知弹性理论指导下的网络教学设计原则[J].现代远程教育研究，2002(3)：43-46.

[2]Spiro,R.J.,Feltovich,P.J.,Jacobson,M.J.and Coulson, R.L.Cognitive Flexibility,Constructivism,and Hypertext: Random Access Instruction for Advanced Knowledge Acquisition in Ill-structured domains[J].Educational Technology,1991(5)：24-33.

[3]高文.教学模式论[M].上海:上海教育出版社, 2002:322-330.

[4]冯锐董，利亚.案例知识与复杂问题解决[J].远程教育研究，2012（3）：81-87.

[5]李康.试论认知弹性理论的学习环境设计思想[J].中国电化教育,2007（10）:10-13.

[6]吴向文.面向复杂学习的整体性教学设计模式探析[D].长沙：湖南大学，2010.

[7]Rand J Spiro,Brian P Collins,Jose Jagadish Thota..Cognitive Flexibility Theory:Hypermedia for Complex Learning,Adaptive Knowledge Application,and Experience Acceleration[J].Educational technology,2003,(9-10):5-9.

[8]林清强.认识弹性理论及其在教学中的应用初探[J].中小学电教，2010(1)：7-10.

[9]张莹，李玉斌.基于认知弹性理论的网路课程中高级知识学习的设计 [J].现代远程教育研究，2006（6）：45-47.

[10]曹贤中，何仁生，谢自芳.认知弹性理论的学习迁移观及其教学含义[J].现代教育技术，2008(1)：10-12.

[11]曹贤中，何仁生，王锋，郑忠梅，徐小双.基于认知弹性理论的教学设计模式[J].电化教育研究，2008（1）：80-84.