认知学徒制在实践基地课程教学中的应用——以“水火箭制作与发射”为例

孙华梅

2006年4月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于进一步加强和改进未成年人校外活动场所建设和管理工作的意见》，文件指出青少年宫等中小学生素质教育实践基地是公益性的未成年人教育场所，与学校教育相互联系、相互补充。如何使知识不脱离学习情境，如何培养学生高阶的思维能力和解决问题的能力，学会采用恰当策略完成各项学习任务？实践基地引入“认知学徒制”理论，目的是把学生培养成为具有高阶思维能力的学习者，促进知识和技能向工作场所成功迁移，能够适应学习者的个体差异并能促进其个性发展，提高学习能力。

一、认知学徒制的概述

认知学徒制是1989 年由美国心理学家柯林斯和布朗等提出的一种教学模式或学习环境［1］。它强调以学习者为中心，在专家或教师的指导下，让学习者沉浸在真实世界的情境中，逐渐获得专家或教师的专业知识，通过实际操作或教学实践形成处理复杂任务的能力。它吸取了传统学徒制中的示范、指导和脚手架等核心技术要素，同时与学校教育教学相结合，使知识的学习在真实的任务中开展，有效改善了孤立学习理论知识的现状。

认知学徒制的框架包括内容、方法、顺序和社会性4个维度18个要点［2］，如下页表1所示。

表1 认知学徒制学习环境的设计原则

认知学徒制引入实践基地教育教学实践，具有重要意义。一是可以让学生发现问题、分析问题、总结问题、反思问题，从“教师（专家）”的角度得到解决方案，“教师（专家）”的视角有利于激发学生的学习动机。二是可以为学生创造学习场景，使学生处于开放性、多元化的学习环境中，让学生有更多获取知识的渠道和途径，引导学生完成任务并对结果作出合理评价。三是为教师和学生提供了一个共同学习的平台，鼓励学生探索任务，并通过合作分享彼此的学习经验，能够清晰地表达自己的理念，学会反思，培养与他人合作的能力和团队精神。

二、基于认知学徒制理念的课程实施要点

下面结合“水火箭制作与发射”课程的实施，从四个维度谈谈认知学徒制理念下的课程实施要点。

1.“内容”维度

首先，教师在课程开始做演示，发射多个制作稍有差别的水火箭，学生观察水火箭的外形以及发射过程。此时教师已经直接呈现本节课的活动内容之一——水火箭的发射，学生对于本次活动课应交出怎样的作品有了直观的了解。活动结果的直接呈现能够有效激发学生的学习兴趣，让学生产生探索新知识的欲望。

接着，教师将学生分组，学生小组讨论、分析“水火箭为什么能够升空？”“为什么有的水火箭偏离原定飞行轨迹？”等问题。学生根据实地观察水火箭发射时的现象，如水从水火箭尾部喷涌而出，联系生活中的现象尝试分析出水火箭能够飞行的原理；针对部分水火箭在飞行过程中出现尾甩和旋转的现象，学生分析、讨论可能产生这些现象的原因。小组成员将讨论的问题与解决问题的方法记录下来，以便在小组间进行交流。在这一过程中，学生能够初步总结出水火箭发射的原理以及水火箭结构在飞行过程中的大概作用。在教师的引导下，学生已经获得部分专业知识。

接下来，教师要求各小组将讨论过程中的有用信息提炼出来，并根据观察到的现象设计出一个具有相对合理飞行路径的水火箭。学生在学习的过程中通过观察现象、分析讨论、总结反思后尝试完成任务，本次课程回到了水火箭制作这一首要活动内容。

在制作过程中，教师不断巡查，观察学生如何完成制作任务，检查学生在活动中遇到的问题，及时分析问题产生的原因，倾听学生的反思。其实，教师在学生了解如何制作水火箭的过程中已经和他们一起制定了学习策略。

2.“方法”维度

教师已经给学生设定了一个目标，即“通过观察设计出一个合理的水火箭”，并为学生搭建了脚手架。当所有小组设计制作完毕，各小组制作的水火箭依次在发射架上发射，教师需要引导学生仔细观察水火箭在飞行过程中可能遇到的问题。第一种，水火箭制作得不牢固，有些零部件在飞行活动过程中会脱落，这种问题各小组一般能自行解决；第二种，水火箭飞行距离较短，这与水火箭内部存储水量的多少有关；第三种，水火箭在空中不断转动，这是因为学生在设计过程中并未充分考虑到水火箭尾翼的作用，尾翼的安装随意性较强；第四种，水火箭飞行轨迹与原定数据之间的偏差较大，学生并未真正理解火箭头的作用，以及制作时没有达到水火箭箭身的技术要求。各组发射完成后，学生根据观察到的现象和遇到的问题，通过讨论总结完成完善设计任务的思路。

本节课教师的指导贯穿于整个学习过程，教师引导学生通过观察发现问题、提出问题、解决问题。在执行任务过程中，教师不断督促学生自我反思，完成任务后进行小组讨论，总结经验，使学生对水火箭的飞行原理有了深入的理解。学生在执行任务的过程中通过互相帮助、互相指导解决问题，积累了知识和经验，完成任务后，学生进行反思和总结，通过清晰表达进一步巩固知识和经验。

3.“顺序”维度

教师要求学生根据观察到的现象分析如何根据水火箭飞行的原理进一步改进原有设计，同时教师还要引导学生掌握尾翼、火箭头以及箭身等各部分具体的作用。

在水火箭制作与发射的过程中，教师提供的任务从简单到复杂，由教师演示到学生设计制作，由粗略的水火箭能飞到符合飞行轨迹的精细化设计。这时候，学生在任务中还是会遇到各种问题，首次发射成功的小组可以作为助教，指导设计不合理的小组完成任务。

在增加多样性方面，本节活动课包括设计、制作和发射三个方面内容，学生采用了小组讨论分析、合作设计和成果检验等多种方法。在全局技能优于局部技能方面，本节课目标明确，教师呈现完整作品，学生对目标有清晰认识，训练了学生的观察能力、思维能力以及动手能力。

4.“社会性”维度

整个活动过程中，教师提供了多个任务让学生在小组内讨论分析，同时考查学生如何完成任务、是否进行有效操作，考查学生遇到问题后如何分析问题，听取学生的反馈。当所有小组合作完成任务后再次进行发射，教师选出有代表性的小组分享设计理念，总结成功或失败的经验。

最后，教师安排新任务，回家后学生运用本节课所学理论知识，利用废旧矿泉水瓶设计未来水火箭，并把图片上传，由教师整理后分享给大家欣赏和评论。

本节课，每个小组都是一个团队，团队在不断磨合中相互包容理解，每位成员都为了水火箭能够成功飞天而不懈奋斗。各小组之间也互相帮助，分享经验。小组间既有合作又有竞争，学生在真实的情境中获得了知识和技能，同时在发现问题和解决问题的过程中能够获得成就感。学生作品上传到基地公众号，也反映了“社会性”维度在本节课中的应用。

认知学徒制围绕四个维度展开，以学生为中心，旨在培养具有高阶思维的学习者，引导学生在真实情境中完成任务，培养学生在完成任务的过程中发现问题和解决问题的能力，这与教师是学生学习的引导者的理念是一致的。因此，在实践基地活动中运用这一理论可以激发学生主动学习知识和技能的动力，引导学生形成创新思维，培养创新型学生。