从技能学徒向认知学徒转变

余胜泉

北京师范大学教育学部教授、博士生导师，未来教育高精尖创新中心执行主任，“移动学习”教育部-中国移动联合实验室主任，国家基础教育信息化教学指导委员会副主任，教育部智慧教育试点示范专家委员会委员，教育部全国中小学教师信息技术应用能力提升工程2.0专家组副组长。

前言

STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科的简称，强调多学科的交叉融合。STEM教育并不是科学、技术、工程和数学教育的简单叠加，而是要将四门学科内容组合形成有机整体，以更好地培养学生的创新精神与实践能力。跨学科作为STEM教育最重要的核心特征，有效地联通了各个学科的知识，更好地反映了现实世界中不同学科之间的相互关系，在提升学生解决实际问题能力方面大有裨益。然而，当前的跨学科学习存在许多泡沫化现象，探究其背后的原因，并寻求切实可行的解决路径，作为教育人，我们势在必行。

当前跨学科学习泡沫化的原因

一、分科教学导致跨学科学习流于形式

由于分科教学在我国教育体系中根深蒂固，当前的教学方式仍以讲授—接受式为主，这使得跨学科学习活动流于形式，学生并没有真正体验到如何整合不同学科知识解决问题的过程，没有建立起知识之间的关系，无法形成跨学科的理解。所谓跨学科学习，应该是基于不同学科知识内在联系进行有机整合，使不同学科之间产生“化学反应”。因此，建立起与分科教学完全不同的教学逻辑、学习体验和评价标准是开展跨学科学习亟待解决的问题。

二、注重表现形式导致跨学科学习沦为“学科拼盘”

当前的跨学科学习中，大多单纯为“跨”而“跨”、为“综合”而“综合”，使跨学科学习沦为机械的“学科拼盘”。这样“组合式”的机械化跨学科学习由于破坏了学科原有的逻辑联系和力量，其课程内容仅限于“常识水平”或“前学科水平”，导致知识体系劣构化，无法帮助学生形成跨学科的理解，学习起来味同嚼蜡、了无兴趣、心灵散漫，教师教学也了无新意、徒增烦琐，无法促进深度学习的发生。

三、侧重模仿验证实验导致跨学科学习走向早期职业教育

随着跨学科学习的兴起，也出现了一些让人担心的现象。一些学校在做所谓的STEM项目时不遵循教育规律，一窝蜂让学生学习开源电路板、3D打印、机器人等，过分关注技术的炫酷，侧重模仿验证实验，缺乏科学的教育设计和基础性学科知识的融合注入，有些甚至最后做成职业教育或者成为另一种形式的预科教育，导致学生创新能力培养不足，出现了泡沫化的苗头。

STEM教育的初心是通过跨学科整合，以趣味活动的形式让学生对他们所在年龄段应该掌握的知识产生好奇心和兴趣，对知识进行深层次的加工并且加以运用，在此基础上实现创造、创新。STEM教育的意义在于可以弥补我们传统教育过程中知识机械、呆板的问题，可以把知识进行迁移情境化运用，活化知识，培养学生的能力，进而让学生有无限发展的可能，为学生打造成长的STEM“干细胞”。

跨学科学习要从技能学徒向认知学徒转变

一、技能学徒VS认知学徒

学徒制是让人类文明和技术能够传承延续至今的一种原始、自然的方式。在没有正规的学校教育之前，都是由家人或具有技艺的师傅承担着教育下一代的职责，教学内容是为未来生活和职业作准备，教学方法有示范、观察、指导和实践等。学徒制的主要特点有：让学徒掌握在某一领域中执行任务的技能与方法；学习嵌入真实社会和功能的情境中；学徒通过观察、指导和练习的组合方式来学习某领域特定的方法；学徒在师傅的指导下尝试执行过程，直到可以熟练操作。

正规学校出现以后，学生都集中在一个班级进行学习，教学内容由国家制定，变得规范化和系统化，但渐渐地人们开始觉察到正规的学校教育让学生的知行分离，忽视了高阶思维的培养。因此，美国认知心理学家柯林斯和布朗等于1989年提出认知学徒制，它是一种非常有效的教学模式和学习环境，能促进学习者高阶思维技能的获得和知识的迁移。

认知学徒制是指将传统学徒制方法中的核心技术与学校教育相结合，以培养学生的认知技能，即专家实践所需的思维、问题求解和处理复杂任务的能力。在这种模式中，学习者通过参与专家实践共同体的活动和社会交互，进行某一领域的学习。认知学徒制克服了传统学徒制中专家思维不可视和学校教育中知识教学脱离其运用情境的缺点，将学徒制的优点和学校教育结合起来，将学习者浸润在专家实践的真实环境中，以培养学生的高阶思维以及问题解决和处理复杂任务的能力。柯林斯等人描述了认知学徒制模式包括的四个基本构成元素：内容、方法、序列和社会性。他们认为，将这四个基本构成元素组合在一起，即可为创设有效支持认知学徒制的学习环境提供有价值的思维框架。

二、认知学徒制的优势

1.认知学徒制强调知行合一，让学生在真实情境中主动学习和运用知识

认知学徒制强调知行合一，为学生提供、创设真实的或类似真实世界的问题情境，让学生能够充分地探究、分析和解决问题，在亲身实践过程中积极主动地获取知识、运用知识和加工知识，从而形成对知识的深刻理解，构建起有意义的跨学科知识网络。

2.认知学徒制注重专家实践文化，教会学生像专家一样思考

认知学徒制要求学生与专家、同伴共同完成任务，通过观察、模仿、练习和实践，让学生反思，对比自己与专家思维方式的不同，教会学生如何像专家一样思考，通过与专家、同伴之间的互动，学习他们处理真实问题以及在任务完成过程中运用到的各种知識和技能。

3.认知学徒制强调学习的情境化，要求学生主动学习和迁移所学知识

认知学徒制强调让学生在真实的情境中学习，真正地理解学习达成的目标以及所学内容的作用，积极主动地探究和学习知识，建立知识与实际问题之间的关系，并能灵活地将所学知识迁移到不同的情境中解决实际问题。学科学习要求学生形成体系化的知识，跨学科学习则是激活知识体系；学科学习是掌握一个个知识点，跨学科学习则是使知识点之间形成联系。它们之间相辅相成、相互转换，这就需要认知学徒制的介入。

4.认知学徒制强调学习活动的透明化、思维过程的外显化

认知学徒制强调营造问题解决的情境，并要求专家在持续性有意义的任务中理解、分析和解决问题的心智过程外显化，让专家的默会知识展示给学生，以使学生能够获得默会知识；同时，通过一些活动，如反思、清晰的表达，对比自己与专家思维过程的不同，不仅可以让学生学会如何像专家一样思考，也将学生的观察、分析、评价、创造等一系列学习活动透明化，使得教师及时发现问题与不足。

5.认知学徒制注重培养高阶思维能力，自主构建思维框架

跨学科学习注重学生核心素养和高阶思维能力的发展，这正与认知学徒制的目标一致。认知学徒制通过创设真实的问题情境、营造社会化的学习氛围，让学生在做中学，与专家和同伴进行互动，促进学生不断反思和自我调节，帮助学生建立先前知识、经验与所学内容之间的联结，并从中寻找一般的原则和规律，自主构建思维框架，有助于实现深度学习，同时也发展了学生的各种高阶思维能力。

三、认知学徒制在跨学科学习中的应用

1.支持学生体验解决真实问题的过程

跨学科学习最重要的是要让学生体验真实解决问题的过程，这与认知学徒制知行合一的优势相吻合。跨学科学习不仅要让学生了解书本上的知识，更要让学生参与到真实、有意义的情境问题之中，像专家一样思考参与到实践中，亲自动手探究、实验、观察、记录、分析、反思、评价和创造，在过程中加深对知识之间逻辑关系的理解，体验知识迁移到不同情境解决问题的过程，实现从浅层认知到深层认知的迁移。

2.提供各种锻炼高阶思維能力的活动与实践

跨学科学习中，问题或任务的设计是围绕真实问题、基于不同学科之间的逻辑关系设计的，这与认知学徒制强调学习的情境化优势相吻合。学生需要参与到锻炼高级思维能力的活动与实践中，对各种信息和观念进行加工转换，基于新经验与旧经验进行综合和概括，形成新的假设和推论，并通过一定的方式对此作出检验，促进深层理解。

3.提供学生整体认知的机会

跨学科学习中，学生能够参与到真实、有意义的问题之中，积极主动地探究、构建知识，这与认知学徒制活动透明化、思维外显化的优势相吻合。在实践的过程中，学生通过体验专家的理性思维方式，在众多孤立的学科中建立一个新的桥梁，消除了传统分科学习中各学科知识割裂、不利于综合使用解决实际问题的障碍。

4.促进学生构建有意义的知识网络

跨学科学习可以促使学生构建起知识间的关联，发现知识的内在逻辑，对知识形成深刻的理解，从知识本质进行理解、应用、拓展和创造，有意识地进行知识整合，这与认知学徒制自主构建思维框架的优势相吻合。在跨学科学习中，学生的知识不仅在数量上得到增加，在认知深度上也得到提升，概念之间根据抽象程度以及亲疏关系建立网状关系，形成大的可以解决问题并有效应用于丰富情境的“组块”。这是一种专家知识的存储方式，这种知识的保持性和迁移性都是最好的。

基于认知学徒制的跨学科教学模式

我和我的团队基于认知学徒制的四个基本构成元素，设计出基于认知学徒制的跨学科教学四个基本要素（如下图），希望通过这一教学模式促进学生的跨学科学习，具体实施步骤如下。

一、明确教学目标

实施跨学科教学是为了促进学生发生深度学习，积极主动地探究问题和解决问题，在这个过程中建立起知识之间的关联，形成对知识的深刻理解，并能将所学知识灵活迁移到不同情境中。通过体验获得知识的过程，学生的高阶思维能力和核心素养也能得到提升。

二、学习任务设计

设计学习任务时，以问题或项目为载体，在确保基础学科知识完整性的基础上，基于真实世界和学习者的生活经验，将分学科的知识按问题逻辑或项目逻辑进行跨学科重组。这种基于整体知识结构的系统性问题设计，能够使其中包含的学习议题多次地连接和重叠。

三、学习活动规划

学习活动的规划以学习者为中心，学生在真实的问题情境中积极主动地学习，在教师指导下，像专家一样思考和解决问题，通过理解问题、探究问题、表达观点，进行反思和不断改进，真实地体验获得知识的过程，建立不同知识之间的关联，形成跨学科概念和理解，并灵活地迁移到不同的情境中。

四、恰当地借助技术或工具

在跨学科学习过程中，借助技术可以搭建脚手架，向学生演示专家思维过程，在学生解决问题过程中支持一系列高阶思维活动，支持学生探究和反思，触发学生产生各类学习证据，便于教师实时调控和指导，以及开展基于证据的评价。

五、学习社群创设

以小组协作学习、师生共同参与构建学习共同体的方式开展跨学科学习，通过学习者之间相互交流，清晰表达，使得学生学习过程外显化。教师监督学生学习过程，提供指导、示范，或搭建脚手架，使得专家思维过程外显化，学生能够观察和模仿，学会如何像专家一样思考和解决问题。

六、过程证据的采集

学习证据是证明和反映学习活动得以发生的事实性材料和学生的外在表达，是判断学习活动发生和证明学习成果的基本依据。基于认知学徒制的跨学科学习强调学生真实地体验获得知识的过程，学生围绕问题或任务，思考、探究、讨论、计划、调查、创造等，通过采集过程中一切学习证据，为后续评估和过程性反馈奠定数据基础。

七、证据导向的评价

证据导向的评价能够检验学生是否达成学习目标；评估高阶能力发展水平；帮助教师了解学生的学习过程，进行及时指导和干预。通过证据帮助学生进行反思和回顾，了解自己优缺点，对比自己的思维方式与专家、同伴的不同，促进自我调节和改进。

认知学徒制有助于推进跨学科知识融合的STEM教育，有助于学生夯实科学、技术、工程和数学知识基础，提升其创新精神与实践能力，也有利于创新型、创业型人才的培养。基于认知学徒制的跨学科学习顺应时代发展的需要，关注学习过程，注重证据和应用证据，帮助教师改变传统教学方式，实现每一个学生的成长和发展，这对面向未来的教育教学创新与变革具有重要的借鉴意义。