劍橋學習科學手冊

序言
本書撰稿人
第1章 導言——學習的新科學
第一部分 基礎理論
第2章 跨學科的學習科學的基礎和機遇
第3章 建構主義
第4章 認知學徒制
第5章 認知導師——技術將學習科學帶進課堂
第6章 活動中的學習
第7章 知識建構——理論、教學和技術
第二部分 方 法 論
第8章 以學習者為中心的設計——反思過去，指導未來
第9章 作為方法論的設計研究的發展
第10章 基于設計的研究——學習科學家的方法論工具集
第11章 指導基于探究的數學學習
第12章 協作會話分析
第13章 評估深層理解
第三部分 知識的本質
第14章 基于案例的推理
第15章 學與教的知識整合視角
第16章 概念轉變研究的歷史——線索和斷層
第17章 學習中的空間表征和意象
第18章 素養和學習科學
第四部分 可視化知識
第19章 基于項目的學習
第20章 讓學習者進入真實實踐——設計的挑戰和策略
第21章 兒童對物種多樣性的探究——有關科學探究的課程活動結構的生動對話
第22章 科學教育中基于模型的推理能力培養
第23章 通過建構和協作探究數學問題
第五部分 共同學習
第24章 計算機支持的協作學習
第25章 無線交互式學習設備——通過新的計算設備隨時隨地地交互
第26章 辯論學習
第27章 在線共同體中的學習
第六部分 學習環境
第28章 學習環境中的動機與認知投入
第29章 學習作為文化過程——通過多樣性實現平等
第30章 技術支持性評價對學校改革的展望
第31章 學校中互聯網的使用——問題與前景
第32章 教師學習研究與學習科學
第33章 推廣——超越理想環境、挑戰實踐情境的創新
第34章 結論——未來的學校
後記 “如何學”之後是學什麼
跋︰學習科學的基本問題
人名索引
主題索引
譯者後記

學習科學（Learning Sciences）是一個研究教與學的跨學科領域。它研究各種情境下的學習——不僅包括學校課堂里的正式學習，也包括發生在家里、工作期間以及同事之間的非正式學習。學習科學研究的目標，首先是為了更好地理解認知過程和社會化過程以產生最有效的學習，其次便是為了用學習科學的知識來重新設計我們的課堂和其他學習環境，從而使學習者能夠更有效和深入地學習。關于學習的科學（The sciences of learning）包括︰認知科學、教育心理學、計算機科學、人類學、社會學、信息科學、神經科學、教育學、設計研究、教學設計以及其他領域。20世紀80年代末，在這些領域中研究學習的研究者意識到，他們需要發展新的科學方式來超越自己的學科所能從事的研究，因此，他們開始跟其他學科的研究者進行合作。學習科學誕生于1991年，它是以第一次國際會議的成功舉行和《學習科學期刊》（Journal of the Learning Sciences）的創刊為標志的。

自從1991年以後，學習科學的研究者們便形成了一個影響重大的學術團體，現在是他們開始和其他領域的研究者——教育研究者、教師、教育管理者、教育決策者、顧問以及教育軟件的設計者來分享成果的時候了。這個手冊介紹了一種令人興奮的新方式來改革教育和學校，這種方式建立在學習科學研究的基礎之上，通過設計新的學習環境來幫助學習者進行更有效和深入的學習。

學習科學的研究者們經常稱他們自己為一個共同體，因為有時他們中的每個人似乎都很了解其他人；而且只有幾百位學者參加每年舉行的專門會議。這在教育研究的大背景下是相對較小的一個團體；而美國教育研究協會（American Education Research Association）則聲稱學習科學的研究者超過了一萬人。但是，學習科學社區正在成長，並且它將開始對教育產生遠遠超越于自己規模的重大影響。在2003年到2006年間，美國國家科學基金會（National Science Foundation）資助了將近100萬美元來促進學習科學的發展。越來越多人認識到，在學習科學共同體中出現的方法對于改進教育擁有巨大的潛力。

美國國家研究委員會（The National Research Council，NRC）的報告《人是如何學習的》（How People Learn），首次對學習的新科學進行了全面介紹（Brown & Cocking，2000）。《人是如何學習的》向廣大讀者簡單介紹了學習科學。而《劍橋學習科學手冊》（Cambridge Handbook of the Learning Sciences，CHIS則是對《人是如何學習的》的一個補充︰《劍橋學習科學手冊》說明了教育家是如何利用學習科學來設計更有效的學習環境——包括學校課堂以及非正式的學習環境，如科學中心、課外俱樂部、在線遠程學習和基于計算機的輔導軟件學習。本書的很多章節都描述了令人興奮的新課堂環境。這些課堂環境基于最近的關于兒童是如何學習的科學研究，並融入了新的課程材料、協作活動、對教師的支持以及創新性教育軟件，而且還常用互聯網獨特的優點來擴展學習，使得學習可以超越學校的範圍。讀者可以使用本手冊來設計未來的學校——基于學習科學研究並充分挖掘計算機和互聯網技術的潛力來改進學生知識和技能的學校。學習科學還能夠把正式的學校教育和學生可獲得的其他學習機制緊密地聯系起來，這些學習機制如圖書館、科學中心和歷史博物館、課外俱樂部、在家里便可獲得的在線學習活動，甚至學生和在職專家之間的協作。

本書所描述的許多課堂都使用了先進的計算機技術——但這不是為了使用技術而使用技術。學習科學深刻地意識到，計算機通常都會令老師和學生失望；用庫班（Cuban，2001）的話來講就是，計算機“被過分吹噓和不當使用”。學習科學研究發現，只有當我們考慮到兒童是如何學習的，以及當計算機被用來整合老師和學生的課堂交互時，計算機的使用才能有助于學習。本手冊將引領你了解，在上述情況下新的教育軟件該如何得到最佳使用。但是，計算機軟件只是本手冊的一個組成部分；本書的許多章節還提出了新的教學策略、在協作小組中整合學生們的可選方式以及跨年級和跨學科的新課程形式。一些章節甚至提出了思考學校教育和學習的激進方式。

《劍橋學習科學手冊》總共34章，分成六部分。

在導言和結論這兩章里，我解釋了為什麼學習科學不僅對教育如此重要，而且對我們整個社會也如此重要。主要發達國家和全球經濟發展的變化是非常迅速的。在這兩章里，我吸收了最近的學術成果，這些學術研究成果闡述了我們今天的學校和知識時代的需求之間的不協調。因為學習科學正在探究如何教授知識社會所需的深層知識、技能和態度，所以，學習科學是被定位在為未來學校繪制發展藍圖。

第一部分，基礎理論，將引領讀者了解在整個學習科學領域最具影響力的思想和理念。

第二部分，方法論，描述了學習科學用來研究和設計新的學習環境的獨特的研究方法。實驗是一種重要的研究方法，但是，在設計和策劃課堂時它卻無能為力，而學習科學則發展了一系列新的方法論工具。

第三部分，知識的本質，呈現了對深層知識的研究，並且這些深層知識是支持專家行為的。學習科學不只是試圖簡單地幫助學生去更好地記憶教科書上的事實性知識，因為在今天這個知識社會里，單純地記憶相互獨立的陳述性知識和按部就班的程序性知識是遠遠不夠的。相反，學習科學家們研究的是如何幫助學生理解潛在的說明和原因，以及如何解決復雜的實際問題。

第四部分，可視化知識，展示了學習科學家們將如何利用這些關于知識本質的新發現來設計課堂活動，同時，通過使深層知識可視化——通常需要借助高級的計算機演示，來幫助學生學習需要掌握的深層知識。

第五部分，共同學習，強調了協作在學習中所扮演的重要角色。廣泛的教育研究發現，協作是有助于學習的。互聯網和無線掌上設備的出現能夠支持學生在協作學習環境中學習，這樣，電腦就能把學生們整合在一起，而不是像老一代的教育軟件那樣把學生們隔離開來——坐在電腦前面的每個學生都是相互孤立的。

第六部分，學習環境，解決在教育改革中所面臨的現實問題——教師專業發展、學生人人平等、從學校乃至整個國家推廣教育革新等問題。

完成像《劍橋學習科學手冊》這樣的著作，是一件十分繁重的任務；60多位作者直接參與了這項工作，還有學習科學社區的很多成員通過閱讀和點評本書的初稿，也間接參與了此項工作。就和其他專業社區一樣，本書所出現的知識是所有參與者集體智慧的結晶。盡管許多重要學者的名字沒有像本書作者的名字那樣出現在這里，但是，他們對學習科學集體工作的貢獻同樣也是不可估量的。在編輯本書時，我發現學習科學社區的成員們都深刻地意識到，他們中的每個人僅僅是這個廣大的實踐社區中的一位參與者而已，同時他們也意識到知識的產生不可能被看作是任何一位研究者所獨有或者佔有的成果。學習科學的研究者們能在不到20年的時間里取得長足的進步，離不開他們相互間公開分享學術成果和協同工作。我希望本書能夠成為這個實踐社區不斷擴展的重要源泉，同時也是促使每個教育工作者吸收這些新發現和開始設計未來學校的動力源泉。

我感謝很多人對我這項工作的支持和貢獻。劍橋大學出版社的編輯菲利普‧勞克林（Philip Laughlin）先生第一個預想到讀者需要這樣一本書，我非常感謝他自始至終對我的支持和幫助。我還要特別感謝四位咨詢委員會成員。在完成這項工作的過程中，每當我向他們四位提問本書所出現的問題時，他們都會將自己的時間和精力奉獻于此，所以，我認為他們是非常出色地完成了咨詢工作。

對于華盛頓大學的支持和幫助，我在此也表示衷心的感謝。在編寫本書時，我在很大程度上得到了聖路易斯科學教學與學習咨詢中心（St．Louis Center for Inquiry in Science Teaching and Learning，CISTL）和華盛頓大學教育科學學院的支持。這些支持和幫助都得歸功于聖路易斯科學教學與學習咨詢中心的主管院長杰爾‧康弗里（Jere Confrey）和華盛頓大學教育科學學院院長比爾‧泰特（Bill Tate）的努力。在華盛頓大學2005年春季學期的一次博士研究生班的專題討論會上，博士研究生們閱讀了本書初稿的許多章節，並提出了非常寶貴的建議。在2005年夏季最後修訂本書的終稿時，斯泰西‧德朱特（Stacy DeZutter）則提供了非常有價值的文稿編輯幫助，這些同樣也是來自于聖路易斯科學教學與學習咨詢中心的支持。

當然，我也非常感謝每一位作者所付出的艱苦勞動。我非常榮幸能和這些專業的學者們一起工作，正如他們所說的，我們每一個人都是“按時並且不超支”的情況下交付了所負責的章節書稿。我還要特別感謝的是作者們能夠非常樂意地回應我的建議——在很多時候，我提出了詳細的評論，而很多作者要因此投入大量的時間來重寫文稿。和這些學者們共同親密的工作之後，我對學習科學為什麼對教育產生如此重大的影響有了更深的理解。

致謝

珍妮特‧科洛德納（Janet Kolodner）對本序言的前半部分的初稿提供了反饋意見。

本書的編寫得到了美國國家科學基金會（National Science Foundation，項目號︰ESI—0227619）的支持。本書所表述的任何觀點、發現、結論或者建議都只是作者的看法，不代表美國國家科學-基金會的立場。

參考文獻

Bransford，J．D．，Brown，A．L．，& Cocking，R．R．（Eds．）．（2000）．How people learn︰Brain，mind，experience，and school．Washington，DC︰National Academy Press．

Cuban，L．（2001）．Oversold and underused︰Computers in the classroom．Cambridge，MA︰Harvard University Press．