样例学习在复杂技能教学中的应用研究

李春霞　顾　容　陈俊浩

【摘 要】 被称为“做中学”的样例学习在职业教育实践中存在着学生学习负担重、压力大、学习进步慢、效果差等问题。在复杂技能教学中改进样例模式的具体思路是采用自由目标取代明确的目标,使用增加子目标和附加说明的形式,实现多重信息的外部整合,降低学习者的认知负荷。同时注意采用交互式样例练习搭配方式,在样例学习中引入问题解决的要素,进一步提高学生分析和解决问题的能力。

【关键词】 样例学习;复杂技能;应用研究

样例学习又被称为“做中学”,指从具有详细解题步骤的事例中归纳出隐含的抽象知识来解决问题的学习过程。样例给学习者提供了专家的问题解决方法供其研究模仿,在技能习得的早期阶段扮演着重要的角色,能有效减少认知资源的浪费,而把有限的认知资源集中在规则的应用上,有效地促进学习者认知技能的获得。[1]

样例学习的研究始于20世纪50年代认知心理学家对概念形成的研究,到70年代中期,其研究领域不只局限于单一概念和原理的掌握,更加关注较复杂的知识和技能的获得。很多研究者也深入到课堂中,结合具体学科的特点展开了研究,证明了样例学习在具体学科中的适用性,提出了样例教学实践中应注意的一些问题。这些研究主要集中在正规教育中的物理,数学,计算机等学科教学领域。

职业教育不同于一般的学校教育,它以就业为导向,以职业能力发展为目标,强调学生技能的实际应用,因此,当前的职业教育以“做中学”的理论为指导。“做中学”的理论最先是由美国学者杜威于1904年提出的,是一种通过解决具体的实际问题而进行学习的教育教学方式,它替代了传统课堂“听中学”的教学模式,改变了学生被动学习的地位,有效提高了学生的学习效果。然而对于一些复杂的技能教学如汽车维修、机床操作等,我们在实践中发现,这种“做中学”指导下的技能教学存在着学生学习负担重、压力大、学习进步慢、效果差等问题。

分析其原因:复杂技能的学习涉及到相关知识、技能、态度的整合,大量不同构成子技能的协调以及相关图式的处理[2]。采用“做中学”方式学习这种复杂技能时,学习者倾向于采用典型的新手策略解决问题,如:手段-目的分析策略,学习者必须同时考虑当前问题状态、目标状态、当前与目标状态间的差异、减少这种差异的操作以及中间建立的任何子目标[3]。有限的工作记忆使学生很难同时加工处理多种信息,这不可避免加重了学习者的认知负荷,使学生不能将有限的认知资源用于复杂技能中新规则的学习,从而影响个体学习或问题解决的效率。[4]

鉴于此,我们认为,同物理、数学、计算机等学科领域一样,样例学习在职业教育复杂技能教学中的应用也能有效减轻学习者的认知负荷,促进学习者技能的获得。

样例学习的效果同样例设计的好坏及样例在教学中的使用是否适当密切相关。因此,本研究包括两部分研究内容:复杂技能教学中样例的设计和复杂技能教学中样例的应用。

一、复杂技能教学中样例的设计

1、样例中采用自由目标取代明确的目标

Sweller等人的研究表明:人在通过样例学习复杂技能时,会使用手段-目的分析(means-ends analysis)策略,这将大量占用学习者的认知资源,使有意义的规则学习得不到足够的认知资源,造成认知资源的不合理分配。[5]解决办法是采用自由目标取代明确目标,减少手段-目的分析策略的应用。自由目标指的是学习目标不明确,学习者可以自己确定完成任务的目标,如在汽车维修课程中,给学生提供汽车的某一故障,让学生找出尽可能多的有可能引起故障的原因,而不是要学生明确指出什么原因。

2、实现多重信息的外部整合,降低学习者的认知负荷

当某种材料含有多种信息相互作用的高层次时,其结果将加重认知负荷,产生“分散注意效应”。Sweller等人提出在设计样例时,要注意实现多重信息的外部整合,将样例的不同成分在时间和空间上尽可能的接近,如将图形和文字整合在一起,实现声音和文字的整合等[6]。对于传统复杂职业技能教学的样例,如计算机编程的样例,我们常常是将解法部分以文字和符号形式呈现,而评论部分则由教师口头讲解,学生要同时加工视、听两个感觉通道的信息,而且还在两个信息源之间建立联系,认知负荷很重。我们对样例进行改进的方法是可以采用计算机呈现文字和符号,在教师对某些部分进行口头讲解时,相应的将该部分高亮显示,从而帮助学生整合来自不同感觉通道的信息,促进了学生的学习。

3、在样例中增加子目标

Carambone等在研究中发现,学习了样例的学生通常不能解决与例题稍有偏差的问题,即不能利用所学的知识进行迁移。其原因是:学生在学习样例时,若仅直接给他们呈现解题步骤,则可导致学生仅仅记住这些解题步骤,而不是解决问题的子目标结构,为此,他提出了子目标模型[7]。在设计复杂职业技能教学的样例时,我们可以利用子标题标出问题解决的子目标,也可以在子目标处插入特殊的标记,如特殊项目符号,或者仅以空行隔开,这样能促使学生考虑为什么这些步骤组合在一起,从而进一步认识样例的深层结构,而不只是表面特征。

4、在样例中使用附加说明

附加说明部分解释了问题解决中采取每一步的理由和根据,在样例中使用附加说明能够增加样例学习的有效性。[8]在进行复杂技能的样例设计时最好添加样例的附加说明。附加说明可以书面形式和前两部分一同呈现,也可以通过口头讲述呈现出来;可以放在样例前面,也可以放在样例后面。放在样例前面的附加说明,相当于一个序言和概述表征,起到了把相关知识集中在一起的作用,为整合与保持更加详细和有差别的材料提供了理想的支架。将附加说明放在样例之后,起到回顾材料,确定哪些学习过的概念更加重要,提供一个更加具有内聚力的组织结构的作用。但要注意:附加说明的呈现方式应不违背实现多重信息外部整合的原则。

二、复杂技能教学中样例的应用

样例学习给学习者提供专家的问题解决方法供其研究模仿,与传统单一的“做中学”的教学方式比,它将学习者有限的认知资源从无关信息中解放出来,用于模式建构和规则的自动化。然而A.Aubteen Darabd的研究表明,单纯的样例学习而没配有相关问题解决的练习并不能达到复杂技能的习得及迁移的良好效果[9]。在复杂技能教学中,如何处理样例与问题解决的关系,也就是处理“例中学”与“做中学”的关系,本文提出了以下应用原则。

1、分析学习者的初始能力,确定是否采用样例学习

样例学习并不是在技能习得整个阶段都起作用,而是在技能习得的早期阶段扮演了一个相当重要的角色,也就是说样例学习并不是对所有的学习者都起作用,对于非初学者而言,他们具备一定的先决知识与技能,样例学习就显得多余,不只浪费时间,还会产生被称为“专业知识逆转效应”的负面学习效果。因此,在进行复杂职业技能教学时,首先要对学习者进行初始能力的分析,确定学习者是否具有目标技能的先决知识与技能,然后再确定是否采用样例学习。例如,在汽车维修这门课中,如果学生已经掌握了奔驰车电动机的工作原理,那在进行奥迪发动机故障的检测与维修的教学时就没必要采用样例,可以直接让学习者进行自主的探究学习。

2、采用交互式样例练习搭配方式

在提供多个样例的时候会涉及到样例与练习的搭配方式。样例与练习题的搭配有两种典型情况:交替式和区组式。前者是指每一样例后各配有一不同的练习题,即样例1-练习1,样例2-练习2……。后者是先呈现和学习若干样例,而后集中做练习,即样例1,样例2……,练习1,练习2……。在进行复杂技能教学时,宜采用第一种样例,练习搭配方式,即交替式的搭配,因为Trafton和Reiser的研究表明,交替式的搭配不仅可使学生在完成迁移问题时所需要的时间减少,而且正确率高。[10]

3、在样例学习中引入问题解决的要素

为了帮助学习者实现从样例到问题解决的顺利过度,Renkle,Atkinson和Maier提出了在样例中逐步引入问题解决要素的方法,并证明了这种方式的有效性[11]。在样例学习中引入问题解决的要素指的是:首先,呈现一个完整样例;接下来呈现缺少某一个解答步骤的样例(带有支架的问题解决);然后呈现缺少越来越多解答步骤的样例,直到只剩下对问题的陈述,也就是需要解决的问题(独立的问题解决)。例如,在进行普通桑塔纳发动机异响的故障检修教学时,首先呈现完整样例,即包括了故障现象呈现,故障检修,故障分析等完整的问题解决过程;接着呈现的样例,提供了完整的故障现象,排除其他敲缸响的原因,但没有进一步指出什么原因,需要学习者补充;第三次呈现的样例则不只要求指出原因,还要学生亲自维修,最后提供的则是完整的问题解决,即只提供故障现象,要学生完全解决发动机异响的问题。这种在复杂职业技能教学的样例中逐步引入问题解决要素,直到学习者自己解决问题的方式,实现了从模型(完整样例)到带有支架的问题解决(非完整样例),再到独立的问题解决的顺利转变。

三、结束语

样例学习在复杂职业技能教学中的应用能解决传统“做中学”中存在的学习进步慢,效果差,学习者的认知负荷高等问题,关于样例学习在复杂职业技能教学中应用的研究较少,本文根据心理学家关于样例学习的研究成果,提出了复杂技能教学中样例的设计与应用原则,为样例学习在复杂技能教学中的应用提供原则性指导。

【参考文献】

[1] 许永勤,朱新明.关于样例学习中样例设计的若干研究[J].心理学动态,2000,8(2):45-49.

[2] Van Merrienboer,J.J.G.,Clark,R.,& de Croock,M.B.M..Blueprints for complex learning:The 4C/ID-Model[J].Educational Technology Research and Development,2002,50(2):39-64.

[3] Kalyuga,S.,Chandler,P.,Tuovinen,J.,& Sweller,J..When problem solving is superior to studying worked examples[J].Journal of Educational Psychology,2001,93(3):579-588.

[4] Sweller J.Cognitive load theory,learning difficulty and instructional design[J].Learning and Instruction,1994,4:295-312.

[5][6] Paul Chandler,John Sweller.Cognitive load theory and the format of instruction[J].Cognition and Instruction,1991,8(4):293-332.

[7] Richard Catrambone,Keith J Holyoak.Learning subgoal and methods for solving probability problem[J].Memory and Cognition,1990,18(6):593-603.

[8] Fong G T,Krantz D H & Nisbett R E.The effects of statistics training on thinking about everyday problem[J].Cognitive Psychology,2000,18:253-292.

[9] A.Aubteen Darabi,David W.Nelson,Srinivas Palanki.Acquisition of troubleshooting skills in a computer simulation:Worked example vs.conventional problem solving instructional strategies[J].Computers in Human Behavior,2007,(23):1809-1819.

[10] TraftonJG,ReiserBJ.The contributions of studying examples and solving problems to skill acquisition.In:Polson M ed.Proceedings of the Fifteenth Annual Conference of the Cognitive Science Society.Hillsdale,NJ:Erlbaum,1993:1017-1022.

[11] Renkle A,Atkinson R K & Maier,U H.From studying examples to solving problems:Fading worked-out solution steps helps learning[G].In L.Gleitman & A.K.Joshi(Eds),Proceeding of the 22nd Annual Conference of Cognitive Science Society,2000:393-398.

【作者简介】

李春霞(1983-)女,汉,在读硕士,研究方向:人机交互与网络教育,协同虚拟环境支持下技能习得研究.

顾 容(1973-)男,汉,副教授,硕士生导师,全国职教师资培养基地主任,校青年学术带头人,研究方向:人机交互与网络教育,协同虚拟环境支持下技能习得研究.

陈俊浩(1984-)男,汉,在读硕士,研究方向:人机交互与网络教育,协同虚拟环境支持下技能习得研究.