提升教师学习科学素养 促进课堂教学深层变革

尚俊杰 李军 吴颖惠

【摘 要】本文基于文献梳理和项目实践经验，梳理了学习科学的概念、发展及现状;论述了学习科学推动课堂革命的必要性与发展历程;最后，以提升教师学习科学素养研究项目为例，总结了提升教师学习科学素养的实践路径与未来发展方向。

【关键词】学习科学;教师学习科学素养;教学变革

【中图分类号】G40 【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2021）01-005-04

当前，以互联网、移动互联网、人工智能、大数据、VR/AR等技术为代表的信息技术对社会产生了翻天覆地的影响，正在推动社会从工业时代进入信息时代、人工智能时代。社会变革对人才的需求也产生了变化，以知识传授为中心、标准化培养为代表的工业时代的教育模式已经无法适应当前社会发展的需要。所以，世界各国各地区都在进行教育变革，希望借助信息技术促进教育的深层变革。

教育的主战场在课堂，要推动教育的深层变革，首要任务是要培养适应新时代教育教学要求的高水平教师，从而推动课堂革命。习近平总书记在十九届中央全面深化改革领导小组第一次会议上，也指出了全面深化新时代教师队伍建设改革的必要性，明确了要在遵循教育规律和教师成长发展规律的基础上，全面提升教师素质能力的要求。教育部教师工作司司长任友群也提出用信息技术赋能，建设新时代高素质专业化创新型教师队伍。

建设高素质教师队伍当然包括多方面内容，我们认为可以从学习科学素养入手，提升教师对教育教学的内在科学规律的认识水平，以推动课堂革命为突破口，以此推动教育的深层变革。[1]

学习科学的概念、发展及现状

学习科学（Learning Sciences）作为一个研究领域的概念，最早起源于美国。它是一个跨学科研究领域，涉及认知科学、教育心理学、计算机科学、人类学、社会学、信息科学、神经科学、教育学、教学设计等多个学科。国际学习科学领域的知名研究专家基思·索耶（R·Keith·Swayer）教授，在《剑桥学习科学手册》一书中指出，“学习科学是一个研究教和学的跨学科领域。它研究各种情境下的学习——不仅包括学校课堂里的正式学习，也包括发生在家里、工作期间、场馆以及同伴之间的非正式学习。学习科学的研究目标，首先是为了更好地理解认知和社会化过程以产生最有效的学习，其次便是为了用学习科学的知识来重新设计已有的课堂及其他学习环境，从而促使学习者能够更有效和深入地进行学习。”简而言之，学习科学主要就是研究：“人究竟是怎么学习的，怎样才能促进有效地学习？”

之所以会提出学习科学，是因为在20世纪80年代前后，一些在传统认知科学领域颇有建树的科学家们意识到，他们在实验室开展的大量的认知科学领域的认知研究，似乎没有对真实情境中的教学产生实质性的影响，或者说不能真正有效地指导“不规范且具体”的真实情境中的学习[2]，于是他们就往课堂教学走了一步，与同时崛起的人工智能、信息技术、教育技术等学者合作，提出了“学习科学”这一崭新的研究领域。

学习科学的概念提出来以后，发展特别快。1991年，经济合作组织启动了由26个发达国家参与的大型研究项目——“学习科学与脑科学研究”，召集了來自欧洲、美洲、亚洲的著名研究者与教育决策者，共同研究人类的阅读、计算与终身教育等问题;2001年，日本政府启动“脑科学与教育”研究项目，将脑科学研究作为国家教育发展的一项战略任务，进行教育理论与实践的应用研究;2004年，美国开始拨款创建跨学科跨学校的“学习科学中心”，并给予稳定持续的巨资支持，截至目前，已经正式成立了6个国家级跨学科跨学校的学习科学研究中心;欧美发达国家已经将学习科学确立为新的教育政策的关键基础，将人类学习的重要研究成果作为课程决策与行动的基础[3]，在实践领域得到了实际应用。

在我国，北京师范大学、东南大学、华东师范大学等高校分别建立了北京师范大学脑与认知科学研究院、东南大学儿童发展与学习科学教育部重点实验室、华东师范大学学习科学研究中心等机构。北京大学教育学院也于近年联合校内外多学科研究人员、实践人员成立了学习科学实验室。而且，越来越多的研究机构对学习科学产生了兴趣。2017年9月，国家自然科学基金会和教育部在杭州召开了第186期双清论坛，会议主题为“连接未来：教育、技术与创新”，与会专家领导一致认为要联合多学科力量，加强教育科学基础研究，共同推进教育改革发展。

学习科学推动课堂革命

学习科学是一个跨学科研究领域，那么，它的核心研究内容究竟是什么呢？《人是如何学习的》一书中认为，改变学习概念的五大主题是：记忆和知识的结构、问题解决与推理的分析（专家分析）、早期基础、元认知过程和自我调节能力、文化体验与社区参与。《剑桥学习科学手册》一书中比较关注学习理论、基于设计的研究、专家学习和概念转变、知识可视化、计算机支持的协作学习（CSCL）和学习环境等研究。《理解脑——新的学习科学的诞生》中则比较关注脑的发育、环境对脑学习的影响、读写能力与脑、数学素养和脑等内容。

我们曾经在对学习科学研究重要文献进行计量分析的基础上，提出未来学习科学领域的研究将包括如下3个研究方向[4]：（1）学习基础机制研究。这类研究将从微观的神经联结层面研究真实情境中的教与学过程，从认知功能与结构相结合的综合视角，研究特定教育干预（学习内容、媒体等）对学习过程的影响。比如，采用脑科学的方法研究多媒体软件教学是否有效？（2）学习环境设计研究。这一类研究将整合认知心理学、教学设计、信息技术等内容，也称为学习技术研究。比如，设计学习软件、学习材料、学习平台和学习空间等。又如，设计基于VR/AR的游戏化学习环境、设计移动学习软件等。（3）学习分析技术研究。这一类研究整合人工智能、大数据等技术，对学习过程行为数据进行分析。比如，基于MOOC的在线学习分析、课堂对话分析、视频分析等。

学习科学提出以来，世界各国的研究者完成了许多研究成果，其中部分成果也已经在真实情境中得到了应用，比如移动学习、游戏化学习、VR/AR、基于人工智能和大数据的个性化自适应学习等。比如，美国加利福尼亚大学伯克利分校玛西娅·林恩（Marcia Linn）教授领导的基于网络的科学探究环境项目（Web-based Inquiry Science Environment，简称WISE项目），不仅催生了支持科学教育实践与评价的知识整合理论与依托平台，更重要的是，该项目的研究成果为美国《下一代科学教育标准》（The Next Generation Science Standards，简称NGSS）的出台提供了扎实的理论基础和实践经验。再如，教育心理、教育技术领域的著名学者，美国加州大学圣芭芭拉分校梅耶（Mayer， R. E.）提出的多媒体学习认知理论对信息技术在教育中的应用产生了重要的指导作用。又如，北京大学教育学院学习科学实验室一直致力于游戏化学习的理论与实践研究，多年来通过开展设计研究、牵头成立教育游戏专业委员会、举办游戏化学习国际会议、组织发动一线教师和企业参与课题共同研究等形式，切实让更多人接受并认可了游戏化学习内含的“让学习更科学、更快乐、更有效”的教育理念。

提升教师学习科学素养

客观地说，学习科学应该算是一个基础学科，大部分研究都是由高校、科研机构的人员开展的。对于一线教师，当然可以独立或者和科研人员合作开展学习科学基础研究，但是最主要的是要考虑如何将学习科学的研究成果应用到课堂教学中，以实现学习科学的目标“在脑、心智和课堂教学之间架起桥梁”，用基础科学的研究成果理解和促进课堂教学。

要实现这一点，就需要提升教师的学习科学素养。通过专业的项目式参与学习，构建起以学习科学素养为核心的教学知识能力体系，从实践能力和意识形态两个层面应对已经来临的新时代教育变革。具体而言，就需要教师从教学中的基础问题出发，结合学科教学的需求，以学习科学为理论基础，掌握基于学习科学视角的教学设计、课堂教学、教学评价和教学管理能力。

针对师范生，可以依托现有的师范生培养课程体系，但是增加学习科学相关的专业课程。比如，可以开设“学习科学导论”或相关课程，在师范生的课程学习、教育实习、教学研究中增加学习科学的内容，促使他们从理论和实践相结合角度建构起学习科学素养，为未来成为一名真正的优秀教师奠定基础。其实不仅仅是师范生的课程，其他学生也需要了解学习科学，比如，北京大学2020年启动的明师培养计划中也设计了“学习科学与未来教育”等相关课程。

针对在职教师，因为之前的师范教育中大多没有开设专门的学习科学课程，所以可以借助现有的教师系统培训项目，落实学习科学素养的学习。比如，可以通过中小学教师国家级培训计划，向骨干教师渗透学习科学素养的培训内容，再通过骨干教师带动普通教师，层级传导与联动，实现学习科学素养的全面普及。

特别需要提出的是，让教师掌握开展基于学习科学视角的教学研究能力也很重要，可以打造全面掌握学习科学知识的研究型教师。

提升教师学习科学素养研究项目介绍

北京大学教育学院学习科学实验室（http：//pkuls.pku.edu.cn）近些年一直致力于推动学习科学研究，启动了为期十年的“人是如何学习的——中国学生学习研究及卓越人才培养计划”（简称：中国学习计划，即CLP ：China Learning Project）项目，开展了基于学习科学视角的游戏化学习、教师课堂行为分析、可穿戴设备教育应用等实证研究，每一年都发布《中国学习计划报告》，并连续四年召开“学习科学与未来教育前沿论坛”，希望通过这一系列活动推进学习科学事业的发展。

为了更好地推动学习科学和课堂教学深度融合，促成学习科学领域专家学者与一线教师的学习共同体，自2017年起，北京大学教育学院学习科学实验室联合北京市海淀区教育科学研究院、北京教育学院朝阳分院展开了“提升教师学习科学素养项目”。该项目采用行动研究的方法探索将学习科学整合进基础教育课堂教学的模式、途径、原则及策略，从而能够根本上提升基础教育的效率和质量，让学生们的学习更科学、更快乐、更有效，同时希望打造一批具备学习科学素养的卓越的研究型教师。

该项目采用了行动研究方法，几家单位选派研究人员、一线教师共同形成课题组，通过学习基础知识、设计精品课例、开展教学研究、撰写总结报告几个步骤，力求让教师不仅掌握学习科学的一般概念知识和理论，并能够将其和课堂教学有机地融合起来;同时开展基于学习科学视角的教学研究，最后能够撰写规范的研究论文。具体包含如下内容。

（1）学习科学理论探究。通过线上线下学习、读书会、工作坊等形式，深入学习科学基础知识和基本理论，夯实学习科学基础。

（2）撰写教学设计并完成课例。在充分进行理论研究的前提下，在原有研究成果的基础上，融合有效的教学策略，完成基于学习科学视角的教学设计，并形成完整的课例。

（3）开展课堂教学研究。基于自己撰写的教学设计和课例，进一步设计基于学习科学视角的教學实验，然后开展实验研究，完成研究报告。在这个步骤同时，教师需要继续学习相关研究方法。

（4）反思、总结和升华。在前面学习、设计、研究的基础上，撰写总结报告和研究论文，同时进一步理解学习科学的内涵。

该项目目前还在摸索中前行，在多方努力下，我们已经积累了诸多研究成果。首先，通过问卷调研发现教师的学习科学理论素养得到了一定的提升。很多教师通过读书、参与讲座、教学展示等多样化的学习活动，提高自身的学习科学素养，并将学习科学的理论知识与自身的教学经验相融合，辩证地反思自我的教学是否科学有效，从而改进教学策略。其次，教师的科研能力得到了很大的提升。教师逐步培养将教学与科研相结合的意识。有几十所学校参与了研究课题工作，先后有几十位教师在教育学术期刊、国际大会上发表论文并做汇报展示。最后，项目积累了一定的研究素材，比如丰富的教学笔记、教学案例、教学策略手册等。随着项目的推进，还会有相关的成果通过不同的形式沉淀下来，我们将继续予以分享。

结 语

综合当前社会发展及教育发展情况，可以说，“教育发展急需加强基础研究，基础研究可从学习科学开始”。提升教师学习科学素养，促进学习科学与课堂教学深度融合，对于推动教育领域的深层变革、实现中华民族伟大复兴的中国梦具有重要的意义。

作者单位：北京大学教育学院学习科学实验室  北京教育学院朝阳分院   北京市海淀区教育科学研究院

参考文献

尚俊杰，裴蕾丝. 高水平教师需养成学习科学素养[N]. 光明日报，2018-09-08.

赵健，郑太年，任友群，裴新宁. 学习科学研究之发展综述[J]. 开放教育研究，2007（2）： 15-20.

裴新宁. 学习科学研究与基础教育课程变革[J]. 全球教育展望，2013（1）： 32-44.

尚俊杰，裴蕾丝，吴善超. 学习科学的历史溯源、研究热点及未来发展[J]. 教育研究，2018（3）： 136-145.