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网络环境下协作知识建构的理论模型研究【摘 要】 在知识经济时代，网络环境下的协作知识建构越来越受到人们的关注。本文从学习的本质出发，探索协作知识建构的理论基础及过程模型，并采用解释结构模型（ISM）构建了协作知识建构过程的类比模型，最后归纳总结出了协作知识建构的五个阶段：共享、论证、协商、创作和反思，期望对开展教学实践提供依据。【关键字】 知识建构，过程模型，ISM解释结构模型 知识经济的兴起是一场无声的革命，标志着人类社会正在步入一个以知识资源为主要依托的经济时代。知识经济的兴起引发教学内容和教学方法的改变，21世纪的教育将更加强调协作知识建构（Collaborative Knowledge Building）。一、 问题的提出Scardamalia 和Bereiter认为，知识建构可以分为两种形式：肤浅的知识建构（Shallow Constrction）和深刻的知识建构（Deep Construction）。我国学者甘永成认为从知识的“浅层建构”走向“深层建构”应采用协作知识建构。Koschmann认为“学习是一个协作知识建构的社会过程”(Brown & Campione,1994; Scardamnalia & Bereiter,1996)。学习本质上是一种知识建构(Knowledge building)的过程，是学习者通过一系列的活动建构自己的知识的过程（甘永成，2006）。本研究依托谢幼如教授主持的中央电化教育馆“十一五”全国教育技术研究重点课题珠江三角洲地区中小学信息资源应用模式与绩效研究（教电馆研066211334号），展开“网络环境下协作知识建构与学习绩效研究”子课题研究。本文旨在从学习的本质出发，对基础教育领域的协作知识建构的理论进行研究，探索网络环境下协作知识建构的理论模型，以期对协作知识建构的实验研究提供参考。二、 国内外关于协作知识建构的研究现状目前，国内外关于协作知识建构的研究已经有二十多年的历史。国外比较有代表性的研究主要有上个世纪80年代的加拿大多伦多学院的Scardamalia和Bereiter等人主持的CSILE（Computer Supported Intentional Learning Environments）/Knowledge Forum项目，首次对知识建构的理论模型进行了探讨，并开发了迄今为止最为成功的协作知识建构平台KF(Knowledge Forum)。1994年，美国加里弗尼亚大学伯克利分校的Marcia·C·Linn教授主持“知识整合环境” (Knowledge Integration Environment，简称KIE)研究计划，得到了美国国家科学基金会的大力资助，开发了支持探究学习的WISE平台http:/wise.berkeley.edu。2007年，美国Arthur B Powell, Carolyn A Maher, Gerry Stahl 三位教授联合主持的“利用在线协作技术促进高中数学推理能力的发展”项目得到了美国自然科学基金会的支持，该项目旨在利用在线协作学习环境支撑学生的数学思维能力、提高学生的问题解决能力。国内关于协作知识建构的研究起步比较晚，比较有代表性的是北京师范大学发展心理研究所的辛自强博士主持的“小学生数学知识的认知建构：从建构主义到微观建构”项目。辛自强提出了人类的三重智能模型。人类的智能有三重：信息加工、知识建构、智慧生成。其中知识建构是核心。此外，比较有代表性的还有香港大学教育信息技术中心于2001-2004年开展的“学习共同体”。该项目主要是利用网络讨论平台（Knowledge Forum，http:/lcp.cite.hku.hk/），将在线讨论整合到初中课程内容的学习过程中，发展学生的高级思维能力，分析能力和问题解决技巧，从而提高学生的知识建构能力。三、 相关概念界定3.1知识建构Bereiter和Scardamalia在2003从社区的角度出发给出了知识建构的定义：对社区有价值的观点和思想的产生和不断改进的过程 (Bereiter & Scardamalia, 2003)。Scardamalia 认为，学习与知识建构是不同的。学习是指个人知识的增加，信念、态度和技能的变化，是一个内部的难以觉察的过程。而知识建构是一个创造和改进公共知识的社会过程，人们可以得到这种知识并使用它。学习与知识建构的关键区别是：学习是快速增长的社会文化资产的传播过程，而知识建构是尽力增加社会文化资产（甘永成，2004）。知识建构是一中教育创新方式，在知识建构中，通常将观念、理论和假设看成是一种智慧产品，对所探究的对象进行讨论和改进，并在后续的探究中加以应用。3.2协作知识建构协作知识建构是个体在特定的组织中互相协作、共同参与某种有目的的活动，最终形成某种观点、思想、方法等智慧产品的过程。四、 网络环境下协作知识建构的理论基础4.1协作知识建构的心理学基础维果茨基的社会文化理论（Vygotsky's Sociocultural Theory）强调人类的智能来自于我们的社会或文化，个体的认知发展首先是通过人际间（人与社会环境之间）的交互实现的，而不是首先通过内在的过程（内化过程）实现的。“最近发展区”理论是维果茨基社会文化的学习理论的一个重要组成部分。他认为认知发展的潜力受限于 "最近发展区"（ZPD）。最近发展区就是学习者个体在能力更高的同伴、成人或工具的帮助下可以达到的行为区域。“最近发展区”体现了教学与发展之间的内在联系，强调教学必须致力于学生潜力的开发；由“最近发展区”概念引出了生动的学习与教学的隐喻，“专家新手”是一个定向学习过程中一对个体的隐喻，“搭建脚手架”是专家用来根据学习实践中来自新手的反馈而有目的地发展新手技能的动态过程，“最近发展区”是在专家与新手的互动中建构起来的，它用来维持通过“搭建脚手架”而形成的“他制”和“自制”行为之间的和谐。4.2协作知识建构的动力学基础群体动力学库尔特·勒温（Kurt Lewin）从“场论”的角度出发，认为个人是一个非常复杂的能量系统，群体内人与人之间存在着相互影响、相互渗透的交互作用，而所谓"群体动力"是指来自集体内部的一种"能源"。勒温指出，群体具有较强的整体性，对个体具有很大的支配力，一般来讲，要改变个体得首先使其所属得群体发生变化，这要比直接改变个体更容易且更迅速。群体动力学为协作知识建构的开展奠定了动力学基础，从群体的整体知识建构来推动个体知识建构的发生。五、 网络环境下协作知识建构的过程模型协作知识建构过程模型是对协作知识建构过程的基本要素及其相互关系的系统化描述。目前，国内外关于协作知识建构过程的描述主要有三种观点。Fisher等人（2002）的“四阶段过程论”，即“任务知识的具体化、任务知识的抽象化、形成基于冲突的意见和形成基于整合的意见”；Hansen等人(1999)的“六阶段”协作知识建构过程，即“小组形成、问题设置、规划、研究阶段、工作总结、评价”；Gerry Stahl提出的十一阶段过程，“话语表达、公开陈述、其他人的公开陈述、选择式讨论、辩论和推理、意义澄清、共享理解、观点协商、协作知识、形式化和客观化、人工产物及其表示。依据辛自强的三重智能模型，我们可以看出，在人的生命历程中，知识建构是核心，智慧生成是最终目标。因此，笔者比较赞同Gerry Stahl的十一阶段过程。为了便于研究，我们对Gerry Stahl的“十一阶段”进行归纳合并，得出协作知识建构过程包括共享、论证、协商、创作和反思五个阶段。为了从理论上验证以上五个阶段，本文通过对协作知识建构过程要素进行分析，从系统的角度找出各种不同要素之间的相互关联，采用解释结构模型法（ISM）构建协作知识建构过程的类比模型。5.1协作知识建构过程的组成要素根据上文理论指导，结合基础教育领域协作知识建构（CKB）自身特点，本研究从协作学习的基本要素及知识建构过程的要素两个层面，分析了中小学协作知识建构过程的基本要素。关于协作学习要素的研究，本文采用比较有代表性的美国明尼苏达大学“合作学习中心”的约翰逊兄弟（Johnson, D.W & Johnson, R.T）提出的五个协作学习的基本要素 美Johnson, D.W., Johnson, R. & Smith, K.著，刘春红 孙海法译，Active Learning: Cooperation in the College Classroom（合作性学习的原理与技巧在教与学中组建有效的团队），机械工业出版社（2001年），第63-79页，即积极的相互依赖（Positive Interdependence）、面对面的促进性互动（Face-to-Face Promotive Interaction）、个体与小组职责（Individual and Group Accountability）、人际与小组相处技巧（Interpersonal and Small Group Skills）和小组过程（Group Processing）。这种观点是从促进协作学习有效性的角度提出的。有关协作知识建构过程的要素的看法可为莫衷一是。其中较为典型性的两种观点是： Stahl(1999a)提出了保证协作知识建构过程质量的一系列要素，它们主要包括头脑风暴、话语表达、反应、组织、分析、概括。我国学者甘永成（2004）从宏观和智慧发展的角度，对学习论坛知识建构过程进行了编码分析，包括提问、解释/澄清、冲突、支持、辩护、评估、知识建构、综合、反思等九个要素。 甘永成. 虚拟学习社区中的知识建构收敛过程分析.J 现代远距离教育，2005年第6期，p31在本研究中，作者主要借鉴甘永成博士的观点，从知识建构和智慧生成的角度提取中小学协作知识建构过程的组成要素。笔者在综合以上资料的基础上，结合基础教育领域协作知识建构的特征推导出了协作知识建构过程的组成要素。如表5-1所示。表5-1 协作知识建构过程的组成要素中小学协作知识建构过程的组成要素提取依据中小学协作知识建构过程的组成要素协作学习要素分析³ 积极的相互依赖³ 面对面的促进性互动³ 个人和小组责任³ 人际和小组相处技巧³ 小组过程综合协作学习的基本要素及知识建构过程要素分析，中小学协作知识建构过程的基本要素有： ³ 共享认知（共享观点、思想、心理过程）³ 提出疑问（个人提出对问题/专题的理解）³ 头脑风暴（要求他人给出解释）³ 认知冲突（认知冲突，同化/顺应）³ 小组建构共识（澄清误解（对概念、意义等的理解错误/片面）³ 生成智慧制品（智慧发展）³ 个人反思（评论自己的行为，提出需要改进的方面）³ 小组过程（考虑哪些成员行为对小组有帮助，哪些没帮助；决定哪些行为可继续，哪些行为应做改变 美Johnson, D.W., Johnson, R. & Smith, K.著，刘春红 孙海法译，Active Learning: Cooperation in the College Classroom（合作性学习的原理与技巧在教与学中组建有效的团队），机械工业出版社（2001年），p73）知识建构过程要素分析³ 提问³ 解释/澄清³ 冲突³ 支持³ 辩护³ 评估³ 知识建构³ 综合³ 反思5.2协作知识建构过程的组成要素相互关系分析ISM分析ISM（解释结构模型法）是用于分析教育技术研究中复杂要素间关联结构的一种专门研究方法，作用是能够利用系统要素之间已知的零乱关系，揭示出系统的内部结构。 李克东主编，教育技术学研究方法，北京师范大学出版社（2003年），第304-308页其基本步骤包括：建立系统要素关系表、作出相应有向图形并建立邻接矩阵、求出系统可达矩阵、对可达矩阵进行区域分解和层次分解，最后建立系统结构模型。下面采用ISM方法，分析、揭示中小学协作知识建构过程各要素之间的复杂关系。5.2.1建立要素关系表根据上文分析得出，协作知识建构过程的基本要素包括：共享认知（S1）、提出疑问（S2）、头脑风暴（S3）、认知冲突（S4）、小组建构共识（S5）、生成智慧作品（S6）、个人反思（S7）、小组过程（S8）。我们把每一个要素（Si）分别与其他要素进行比较，如果存在联系关系的，用符号“”表示在要素关系表中，如表5-2所示。表5-2 协作知识建构过程要素关系表S1S2S3S4S5S6S7S8S1OS2OOS3OS4OS5OS6OS7OS8OOO5.2.2建立邻接矩阵根据以上要素关系表建立邻接矩阵A：S1S2S3S4S5S6S7S8S100001000S200110000S300001000S400001000S500000100S600001000S700010000S800101010A =S1S2S3S4S5S6S7S8S110001000S201110000S300101000S400011000S500001100S600001100S700010010S800101011A+I =S1S2S3S4S5S6S7S8S110001100S201111000S300101100S400011100S500001100S600001100S700011010S800111111(A+I)2 =5.2.3进行矩阵运算，求出可达矩阵(A+I)4 =(A+I)3 =MS1S2S3S4S5S6S7S8S110001100S201111100S300101100S400011100S500001100S600001100S700011110S800111111M =5.2.4对可达矩阵进行分解对可达矩阵进行分解前，必须对可达矩阵的可达集合与先行集合进行分析。（1）定义可达集合R（Si）：R（Si）为可达矩阵中要素Si对应的行中，包含有1的矩阵元素所对应的列要素的集合，代表要素Si到达的要素。（2）定义先行集合Q（Si）：Q（Si）为可达矩阵中要素Si列中，包含有1的矩阵元素所对应的行要素的集合。（3）交集A= R(Si)Q(Si)为了对可达矩阵进行区域分解，我们先把可达集合及其交集列出在表上，如表5-3所示：表5-3 可达集合与先行集合及其交集表iR(Si)Q(Si)R(Si)Q(Si)11,5,61122,3,4,5,62233,5,62,3,8344,5,62,4,7,8455,61,2,3,4,5,6,7,85,665,61,2,3,4,5,6,7,85,674,5,6,77,8783,4,5,6,7,888层级分解的目的是可以更清晰的了解系统中各要素之间的层次关系，最顶层表示系统的最终目标，往下各层分别表示上一层的原因。利用这种方法，我们可以科学地建立协作知识建构过程的类比模型。层级分解的方法是根据R(Si)Q(Si)= R(Si)条件来进行层次的抽取。观察上表可知，S5、S6满足该条件，这表示该2个要素为系统的最顶层，也就是系统的最终目标。然后将表5-3中有关5，6的要素都抽取掉，得到表5-4。表5-4 抽取出要素5，6后的结果iR(Si)Q(Si)R(Si)Q(Si)111122,3,422332,3,83442,4,7,8474,77,8783,4,7,888同理，观察表5-4，可以发现，S1，S3，S4满足条件，将其作为系统的第二层。然后将表中有关1，3，4的要素都抽取掉，得到表5-5。表5-5 抽取出要素1，3，4后的结果iR(Si)Q(Si)R(Si)Q(Si)2222777,8787,888同理，观察表5-5，可以发现，S2，S7满足条件，将其作为系统的第三层。然后将表中有关2，7的要素都抽取掉，得到表5-6。表5-6 抽取出要素2，7后的结果iR(Si)Q(Si)R(Si)Q(Si)8888同理，观察表5-6，可以发现，S8满足条件，即S系统的最底层。是引起系统运动的最根本原因。系统各层关系可由图5-1所示。S5S6S1S4S3S2S7S8顶 层第二层第三层底 层 图5-1 各层关系示意图5.2.5建立类比模型综合以上分析，我们可以将协作知识建构的过程模型用一个类比模型表示，如图5-2所示：个人反思 生成智慧制品小组构建共识 认知冲突 头脑风暴 提出疑问 共享认知 小组过程 反思共享协作知识建构论证创作协商图5-2 协作知识建构过程的类比模型从图5-2所表示的协作知识建构过程的类比模型中，我们可以看出：第一， 协作知识建构是一个不断发展，周而复始，螺旋上升的过程。协作知识建构经历了共享、论证、协商、创作、反思五个阶段，同时反思是协作知识建构持续发生的关键。只有不断地反思，才能促进学生学习的真正发生。第二， 小组过程位于系统顶层，是协作知识建构过程发生的根本动力。小组成员结合先前的实践经验，通过个人反思和小组反思提出需要解决的问题。第三， 生成智慧制品是协作知识建构的最终目标。通过共享、论证、协商三个过程，小组成员之间形成积极的互赖关系，从而达成了小组共识，最后将这一共识形式化、外显化形成智慧制品。第四， 反思在协作知识建构中起到承上启下的过渡作用。博学之，审问之，审思之，明辨之，笃行之。在这一轮的生成智慧制品之后，反思整个协作知识建构的过程，总结收获，总结不足，提出改进的方案，从而使知识更加明晰，为进一步的协作知识建构做好准备。六、总结本文通过对协作知识建构的理论进行了系统的阐述，采用解释结构模型（ISM）方法构建了协作知识建构过程的类比模型。验证了协作知识建构的共享、论证、协商、创作和反思五阶段理论。参考文献1Brown A.& Campione, J Guided discovery in a community of learnersA.In K. McGilly (Ed),Classroom Lessons Integrating Cognitive Theory and Classroom PracticeC.Cambridge; MA: MIT Press, 19942Scardamalia.M.,& Beretier C. Computer support for knowledge-building communitiesA In T. Koschmann(Ed).CSCL Theory and Practice of an Emerging ParadigmC.H illadale,N,J Law rence Erlhaum A ssociates,19963 Scardamalia, M.,&Bereiter, C. (in press). Knowledge Building. In Encyclopedia of Education, Second Edition. New York:Macmillan Reference4辛自强 知识建构的研究：从主义到实证M.教育科学出版社，2006年10月5刘黄玲子，朱伶俐，陈义勤，黄荣怀. 基于交互分析的协同知识建构的研究J.开放教育研究，2005年4月6甘永成. 虚拟学习社区中的知识建构和集体智慧研究M 博士论文，2004年7美Johnson, D.W., Johnson, R. & Smith, K.著，刘春红 孙海法译，Active Learning: Cooperation in the College Classroom（合作性学习的原理与技巧在教与学中组建有效的团队），机械工业出版社, 2001年8李克东,教育技术学研究方法, 北京师范大学出版社,2003年Web-Based Theoretical Model of Collaborative KnowledgeBuilding Research in ClassroomAbstract: In the era of knowledge economy, Collaborative Knowledge Building attracts more and more attention. Started from the nature of learning, this paper explores the theoretical foundation and construction process model, and constructs an analogical model using ISM method. Finally, five stages of CKB are Aggregated: Sharing, Demonstrating, Consulting, Creating, Reflecting, I Expect this research can provide the Reference for teaching practice.