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从知识传递到认知建构再到情境认知
论著选摘
从知识传递到认知建构、再到情境认知
——三代移动学习的发展与展望
余胜泉
北京师范大学现代教育技术研究所 100875
【摘要】从教学模式的特点来划分，第一代移动学习的核心是研究如何构建移动学习系统、学习环境和学习内容，以便更好的、更便捷地传递知识。
第二代移动学习，更多关注如何利用移动技术所提供的便利性和特点，构建合适的学习模式，规划学习过程，促进学习者参与和认知内化。
目前研究的移动学习更加关注移动设备的情境感知和无缝学习空间的设计。
移动学习发展阶段表明，学习设计重点明显地从知识传递到认知建构、再到“一对一”学习，学习理论也明显地从传输及行为主义范式转向建构性认知范式，再到情境认知范式。
【关键词】移动学习；一对一学习；OnetoOne；泛在学习；情境感知；手持式设备
移动性已成为这个世界越来越突出的特点。
近年来，随着移动通信速率的提升、资费的下调以及手持移动设备计算性能与存储能力的增强，我们口袋中的手机、掌上电脑和PDA（PersonalDigitalAssistant）等手持式移动设备可以让我们在任何时间或地点获取、处理和发送信息，使交流无处不在、信息无处不在，也为我们依托手持式移动设备和无线网络开展教育活动、传递教育信息，实现人类终身学习提供了可能。
因此，如何利用手持式移动设备更好地开展教育、教学交互活动便成为本世纪国内外教育界研究的前沿和探讨的热点。
移动学习（MobileLearning）就是在这种大背景下兴起的一个概念。
它是指学习者在自己需要学习的任何时间、任何地点通过移动设备（如手机、具有无线通信模块的PDA等）和无线通信网络获取学习资源，与他人进行交流和协作，实现个人与社会知识建构的过程。
一、第一代移动学习：
知识传递
移动学习兴起的阶段，人们自然想到利用移动设备的便携性、移动性和无处不在的通信，开始将原来在电脑上运行的课件迁移到手持式设备中，原来通过网络传递内容的方式，现在改为通过无线技术更便捷的传递，原来需要通过有线的数据网络互动和反馈，现在可以通过无线技术互动和反馈，可更便利。
这一阶段移动学习核心考虑的是内容设计、内容传递和无线交互，还是以知识为中心，基本上是E-learning早期发展的模仿，从电脑和互联网的内容设计和传递转移到手持式设备和无线网络的移动学习。
1．基于行为主义的内容传递与课堂反馈
行为主义把个体行为归结为个体适应外部环境的反应系统，即所谓“刺激——反应（S-R）”系统，学习的起因被认为是对外部刺激的反应，只要控制刺激就能控制行为和预测行为，从而也就能控制和预测学习效果。
行为主义认为学习就是获取完成某些事情的能力，它强调要设计良好的环境和活动来促进这种能力的获取，也就是刺激信号。
行为主义理论体现在教学设计上就是强调外部的刺激活动及相应的反应判断设计，强调在相同的教学活动中，所有个体都要达到同一个教学目标。
基于行为主义学习的移动学习利用移动设备来呈现学习材料，使学习者作答，并提供适当的反馈，在这种范式中，促进学习的最好方法是强化某一特定刺激与反应的关系。
移动教育就是先提出一个问题（刺激），再由学习者提出解决方案（反应），并由系统的反馈强化这一过程。
这种学习采用了一种传输模型——信息从学习辅导设备（PDA）传输到学习者。
典型的基于行为主义的移动学习模式有：
课堂即时信息反馈系统、基于短消息的移动学习服务、“播客”（Podcasting）服务等。
（1）课堂即时信息反馈系统
是一种移动设备在教室中成功使用的系统，它是一个基于无线网络支持交互性的课堂提问与回答系统。
在课堂上，学生每人手中拿着一个遥控器，与一个与计算机联机的接收器，就可以进行随堂测验活动或游戏比赛活动。
系统利用学生反应数据，给予教师及时、准确的教学反馈信息；老师也能马上诊断学生的学习成效，及时补救教学，系统所搜集的各种反馈数据还可以用于随后对学生知识结构的分析研究。
即时信息反馈教学系统
这些优势让我们看到，移动设备能够大大提高学习反馈与响应的效率。
移动设备的使用也意味着：
即使是最基本的行为主义活动都能被嵌入有意义的学习情境中，正如课堂反馈系统所展现的那样。
（2）基于短消息的移动学习服务
通过短消息可在用户间实现有限字符的通信，也可实现用户与互联网服务器之间的有限字符的传送。
用户通过手机，将短信息发送到教学服务器（位于互联网），教学服务器分析用户的短信息，转化成数据请求，进行数据分析、处理，再发送给用户手机。
利用这一特点可实现用户通过无线移动网络与互联网之间的通信，并完成一定的教学活动。
对于短消息通信来说其数据的通信是间断的，不能实时连接，不能利用该种通信实现手机对网站的浏览，很难实现多媒体资源的传输和显示，因此基于短消息的教育方式适合通信数据少，简单文字描述的教学活动。
例如：
在Westmister大学建立一个基于短消息的英语学习系统[1]，它利用基于网络的SMS制作工具，搭建了具有自动回复功能的多项选择题的短信测试系统，被测试者通过短信息的方式回答教材中的测试题，回答完毕后，除了能够收到反馈的信息，告诉他们回答的正确率，学习者还能收到下节课的主题信息和需要事先浏览的网站信息。
自动回复系统减轻了教师收集测验答案并评分的工作量，教师还能利用报表工具来掌握学生的回答状况。
这个移动学习系统主要功能有：
∙学生向老师提问：
学生的一些比较简单或比较紧急的问题可以通过移动设备随时向老师提出，而不必一定要等到上课的时候，或是在指定的时间专门到指定的地点。
∙自动回复问题：
收到学生问题后，按照关键词匹配的方法系统检索数据库，如果发现已经有类似的问题被回答，则自动的将相应答案返回给用户。
如果没有类似问题，则由教师对学生提出的问题进行回答。
∙作业和练习：
完成教学系统提供的练习，并获得反馈，以复习已学知识。
∙教务管理:
查询作业提交情况、成绩以及考试成绩，通过移动设备发送一些比较重要和紧急的教学活动通知等。
Westmister大学基于短消息的移动学习服务
（3）“播客”（Podcasting）
Podcasting源自苹果公司的“iPod”与“广播”（broadcast）的合成词，它是是RSS技术与MP3播放器结合的产物，就是把预先录制的MP3音频文件发布在Blog上，利用相关的RSS订阅软件（如iPodder），可以定制并将这些MP3文件自动下载到本地电脑上播放，这些MP3文件还可以转移到便携式MP3播放器上，在移动中随时收听。
文件的内容可以是音乐、新闻广播，也可以是一节包含教师讲解、学生讨论的课堂录音。
有了Podcasting，可以很容易地制作、发布自己的广播节目，随时随地收听所需的信息，所以，Podcasting也被称为Personalbroadcasting（个人或个性化广播）。
在美国的普渡大学，新近推出了BoilerCast网站，已有37门课开始通过这个平台向学生提供教师的授课Podcast。
教师在课堂上用录音笔或iPod把教学过程的声音同步录制下来，并用音频编辑软件编辑生成mp3格式的文件，然后发布到网站上，学生可以下载这些课堂录音文件到自己的电脑和随身mp3播放器中去听。
这种方法使教师课堂教学得到延伸，因为学生可利用这些mp3文件来温习课程和补充笔记。
这是应用Podcasting于大学教育中最普遍的做法，已经有很多大学有类似的实验项目，如：
美国斯坦福大学、杜克大学、辛辛那提大学、Arizona大学等等。
[2]
2．基于认知主义的内容设计优化
目前在移动学习面临的挑战类似于当年在技术条件更为有限的情况下计算机辅助教学的设计者面临的挑战。
与现在的台式电脑相比，移动设备显示屏幕小、分辨率低、计算性能有限、输入不方便、网络连接速率低等一系列问题。
在这些限制条件下，如何精心设计内容，以符合移动学习过程中的认知规律则很重要，在学习设计中，不仅仅是考虑“刺激——反应”，还要考虑学习者原有认知结构和认知规律。
认知主义强调人的认知不是由外界刺激直接给予的，而是由外界刺激和认知主体内部心理过程相互作用的结果（内部心理过程包括态度、需要、兴趣和爱好以及原有的认知结构即过去的知识经验）。
学习过程是每个人根据自己的态度、需要和兴趣爱好并利用过去的知识经验对当前的外界刺激（如教学内容）主动做出的有选择的信息加工过程。
学生不再是外界刺激的被动“接收器”，而是主动地对外界刺激所提供信息进行选择性加工的主体。
认知主义体现在移动学习设计上就是强调学习内容分析、学习者分析、学习环境设计和教学策略设计。
强调教学设计首先要充分考虑学习者的认知特征，并把重点放在教学组织策略上。
强调教学内容的组织和传递策略必须充分考虑学生原有的认知结构。
移动设备作为学习活动本身的一部分，帮助吸引学习这注意力，由于学习者对环境的不同部分是有选择地注意，因而问题呈现的方式与知觉特征就显得非常重要，移动设备能够非常有效地突出材料的特征。
移动设备能够帮助学习者进行精细加工，安排广泛的、在实际情境中可变的练习，为学习者提供应用概念的各种情境。
因此，移动技术经过精心设计后，能够有效地促进学习认知。
另外，移动通信频频断连性、弱计算性能、小屏幕等限制条件，也要求对学习内容做精心设计。
认知主义在移动学习中的集中现，就是强调以个别化学习，强调学习对象（LearningObject）的小规模学习（Bite-sizedLearning）。
为了更好地利用移动技术来促进学生认知，开发新形式有利于移动设备的学习材料就显得非常重要。
需要根据移动学习的特点，将整个学习内容分解成各个部分，并将将学习材料设计成为学习对象（LearningObject）；使用学习对象可以很好的支持小规模的学习；学习对象可以重复使用、自由组合。
设计学习对象时，要注意：
（1）将信息进行分解，以防止信息量超负荷；
（2）利用先行组织者来促进局部细节信息的加工处理；（3）双重编码：
要利用视觉和听觉的双通道，用图形、动画、视频配合文字内容来呈现知识内容；（4）利用概念图和信息图来传递信息。
如何克服移动电话的低容量和小屏幕的缺点，在内容设计上促进学习者认知，斯坦福大学学习实验室（SLL）已经在这方面做了些有益的尝试。
他们的研究表明：
人在“移动”中，注意力是高度分散的，学习者在一定零碎时间中进行学习，其移动所带来的各种新的情境关联也与固定、大容量等学习方式是不同的。
因此，移动学习这种“碎片”式的学习经验要求学习材料的小规模。
所以，在学习的过程中，有利于学习者投入的视听材料，有利于学习者充分利用琐碎时间，有利于学习者进行受外界干扰较小那部分内容的学习内容应该成为资源开发的切入点。
因此从语言学习入手，他们开发出了适用于外语学习的移动学习模块，模块包括了生词训练、测验、单词和词组翻译等功能。
同时，研究人员发现移动学习者很容易受到外界的影响，他们无法长时间保持注意力的集中。
针对这一问题，他们在设计学习模块时从时间上加以把握，每个学习模块持续的时间被控制在30秒到10分钟之间。
[3]
英国Ultralab根据M-Learning计划的研究目标，通过分析16-24岁的欧洲青年人的学习特征，开发和建立了支持移动学习的WAP教育站点。
他们认为，现在移动学习发展缓慢是因为大多数移动设备屏幕尺寸小、分辨率低、计算能力不强及存储能力有限，连结各种各样的移动设备到同一个网络也非常困难。
为了能够适合这些青年人的认知特征，使他们能够对移动学习保持持久的兴趣，研究人员在学习资源的建设上下功夫，着重选取能够贴近学习者生活和工作同时又较为时尚和流行的主题作为学习内容。
他们设计的基于WAP技术的数字化学习课程主要内容有：
（1）即时提醒与警告；
（2）与同伴及教师交流；（3）即时反馈的多项选择测试；（4）每日提示；（5）概要信息；（6）按照小学习对象原则设计的数字化学习的课程材料；（7）主题信息搜索；（8）课程注册信息等。
[4]
从哲学的角度来看，认知主义和行为主义采用的都是客观主义的立场。
它认为世界是由客观实体及特征和客观事物之间的关系所组成，客观事物及其之间关系，构成知识。
知识可以通过教学的方式迁移到每个人的大脑之中。
教学的目的就是以最有效的方式向学习者传授和迁移知识。
所不同的是，认知主义在传授和迁移知识时更加强调学生的认知主体作用，强调教学既要重视外部刺激（条件）与外在的反应（行为），又要重视内部心理过程的作用，即学习的发生要同时依赖外部条件和内部条件。
教学就是要通过安排适当的外部条件来影响和促进学习者的内部心理过程。
在这种理念下，移动技术的运用只是那些显而易见的信息传递、知识表征、信息管理等基本功能，如下表所示：
以知识传递为中心的移动技术运用
行为主义和认知主义的学习理论都强调知识的传授和迁移，也就是“教”。
在此基础上发展起来的移动学习绝大部分都是以“教知识”为中心的，核心还是研究如何构建移动学习系统、学习环境和学习内容，以便更好的、更便捷地传递知识。
这些移动学习模式最大的问题就是认为只要提供教学内容就能促进学习，这是对学习过程过分地简单理解。
在这种观点之下，学生就像是一位特定客户，而教学内容则像是另一种类型的电子商务产品。
这种过分简化的观点忽略一件事实，亦即无论哪种教育理论或学派，对于主动、产出丰富、创意、合作学习方式的设计，皆远远超越编码化知识（codifiedknowledge）的吸收。
二、第二代移动学习：
认知建构
当第一波移动学习实践展开以后，人们慢慢认识到仅仅是通过无线技术发布学习内容，仅仅是将现有书本转化为移动学习内容，还远远不能发挥移动技术的优势。
移动技术相对于计算机+互联网络的技术路线相比，虽然有移动、便携的特点，但手持式设备的计算能力、存储能力、无线网络传递内容的速率都有相当大的限制，原有E-learning复制的模式并不能最大限度发挥移动技术的优势，没有体现出移动学习的本质特点。
西方教学传统思想是强调以学习者为中心，如何发挥移动技术“便携、廉价、通信、交互”的本质属性，营造学习者体验探究、社会交流和互动的学习环境与学习活动，促进以学习者为中心的知识建构，也就自然成为人们研究和关注的热点。
建构主义认为，学习过程是人的认知思维活动的主动建构的过程，是建构内在心理表征的过程，是人们通过原有的知识经验与外界环境进行交互活动以获取、建构新知识的过程，知识并不是通过老师传授从外界搬到记忆中，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助其他辅助手段（包括教师和学习伙伴以及其它学习工具），利用必要的学习材料，通过意义建构的方式而获得的。
学生在学习中要主动建构客观事物及其关系的表征，这种建构不是外界刺激的直接反应，而是通过已有的认知结构（包括原有知识经验和认知策略）对新信息进行主动加工而建构成的。
这种学习更加强调学习的主动性、探究性、社会性、情境性、协作性。
20世纪80年代的个人家用电脑在计算能力、显示能力（文本，图像，视频和声音都变为可能）和交互方式上有长足进步。
计算机不再只是信息输出的管道，它还是对信息积极操作的工具。
学习者可以利用计算机作为工具来控制学习活动，而不是被计算机所控制做被动应答，在行为主义方法中这是不可行的，因而开启了建构知识的时代。
对于“Logo”之父Papert以及同时代的其他人而言，计算机成为受指导着，而不是指导者，学习者通过指导计算机如何执行任务和解决问题来进行学习。
Papert把这一方法称为建构主义学习构造论，因为学习者积极地建构知识，并通过建造交互模型开展学习。
在建构主义学习的框架内，教师鼓励学生自己发现原理。
为了让学生们从信息的被动接收者变为积极的知识建构者，我们必须给他们提供环境来参与学习活动，提供适当的工具来运用知识。
移动设备给我们提供了独特的机遇，让学习者进入真实的情境，使得具体情境下得信息传递成为可能；同时移动设备的计算与信息管理功能，可以作为认知工具来支持、指引和扩充学习者思维过程或心智模式，促进知识内化与问题解决。
所以在移动学习中如何利用移动技术促进学习和知识构建是十分重要的。
1．移动环境下基于问题的学习（MobilePBL）
移动环境下基于问题的学习（PBL）是一种典型的移动建构型学习，旨在通过提出不确定的问题来发展学生的批判性思维技巧。
基于问题解决的学习是一种与建构主义学习理论及其教学准则相吻合的教学设计思想。
强调用真实情境呈现问题，营造问题解决的环境，以此活化学生问题解决过程中的知识与思维，变事实性知识（陈述性知识）为问题解决的工具（程序性知识），由此搜索与建构问题解决的策略（策略性知识）。
建构主义主张用产生于真实背景中的问题启动学生的思维，以此支撑并鼓励学生问题解决的学习，以拓展学习时空，增强学习能力。
以问题解决为核心的教学，将知识蕴含于实际问题之中，学生以小组为单位，通过查找资料、自主学习、社会调查、操作实践、亲身体验、信息技术的应用等过程综合地运用各学科的知识和技能，开展问题解决活动，通过交流、协作、辩论、发表演讲等活动，直到问题得到解决；问题解决后，学生们还需要对自己的学习过程进行自我反思和评价，总结所获得的知识和思维技能。
这种教学方式能够有助于促进问题解决能力的伸展，使学生的学习得到深化、扩展，促进学生打下灵活的知识基础，发展解决实际问题、批判性思维和创造性思维能力，发展合作能力与自主学习能力，这与知识经济社会对人才培养的新要求是完全一致的。
乳腺癌治疗的移动学习[5]
英国利物浦约翰莫瑞斯大学的数字内容国际中心，设计出一个对于乳腺癌病人利用PDA进行教育的系统。
在病人的疗程中，根据病人病情发展，通过因特网和无线网络将医疗或保健的多媒体学习信息传递到他们的PDA上。
用户在学习过程中，可以利用无线网络与一个乳腺癌专家来询问专门的主题知识，从而得到他们需要的信息。
这个特点提供了收集那些有效、可靠、具体和私人的信息问题的答案。
用户还可以日志方式作私人笔记，这为他们在医院会议上提供了谈话的要点，允许病人解释内容并从日志中接受及时的提示。
病人交流可以通过SMS实现，允许一个病人团体分享有价值的理解和经验。
2．移动探究式学习（MobileInquiryLearning）
探究式学习（InquiryLearning）本质上是数据库系统和情报检索技术的教学应用，能按照学生的提问从学科数据库中检索出有关信息，诸如历史、地理、生物等涉及大量数据的领域。
学生利用系统的信息服务功能，通过信息收集和推理之类的智力活动，得出对预设（通常由教师所给）问题的解答。
探究式学习模式可以利用移动技术来实施。
一般都是由某个教育机构（如中学、大学或研究机构）设立一些适合由特定的学生对象来解决的问题，通过移动网络向学生发布，要求学生解答。
与此同时提供大量的、与问题相关的信息资源供学生在解决问题过程中查阅。
另外，还设有专家负责对学生学习过程中的疑难问题提供帮助。
移动探究学习模式有四个基本要素，即情境问题、主题资源、活动提示和问题反馈。
将这四个要素组织和衔接好，便能在移动技术背景下，达到良好的教学效果。
实施这种教学模式要注意的一点就是，应防止学生产生过强的挫折感，因此要有比较敏感的反馈系统，通过移动信息及时给予学生帮助。
探究式自然科实验课[6]
台湾中央大学设计了一个可支持小学探究式自然实验课程的移动学习环境，以PDA为移动学习装置，并搭配无线网络学习环境，可同时支持教室内及户外的教学活动，并兼顾支持实验设计、资料收集及分析讨论等一系列完整的自然实验课程。
手持式装置的加入，创造一种使得学生在课堂之外也能学习的机制，使教学情境变得更多元化，不再局限于某个地方与时间。
整个系统包括二部分，“自然实验站”支持完整的小学探究式自然科实验课程的实验设计、收集数据、图表分析、实验报告、及评价等阶段，“PDA自然实验系统”提供在户外实验操作时之相关支持，如收集数据及图表分析。
该系统需要学生做的就是执行任务——把知识应用到现实实践中去。
教师在上课前，要求学生在课程进行前预先浏览课程内容，掌握学习方向，并按照要求开展实践调查活动。
活动是基于移动设备进行的，学生可以通过无线网络获得信息和任务，并且通过实际观察确认“自然实验站”上植物的种类、叶子、茎干、果实和花朵，即将客观现实与虚拟现实进行对照。
在上课时，老师可经由系统提供的统计资料，动态监看学生的实验进度，适时给予必要的协助。
而学生在实验时，必需进行实验设计、数据收集、统计图表绘制、实验报告撰写等，在实验过程中可以与同组组员进行实验资料的相互分享。
下课后，本系统支持老师批改实验报告及学习单，也可选出优秀作品公开展示，供其它学生观摩学习。
PDA自然实验系统除了支持网络环境外，也可支持离线环境时的资料收集与分析，因此在进行实验时校园内并不需特别搭建无线网络。
实验过程中，学生能够立即透过PDA的红外线对传功能与同伴进行交流互动，等回到教室有网络的环境，可将实验记录上传到服务器，与自然实验站共同运作。
3．参与式模拟的学习体验
目前移动技术的交互模式和显示能力进一步增强（文字、图片、视频和声音成为现实），手持设备不再仅仅是信息呈现的工具，一定程度上成为信息建构的工具，学习者的“学习伙伴”。
移动终端能够让学习者进入真实的学习环境并同时能够获得学习支持的工具。
在建构主义的方法中，学习是一个积极的过程，学习者基于已有知识，积极地提出新的想法或概念。
有了移动设备给学习者提供真实的环境和支持工具，可以有效激励学习者成为主动的知识构建者。
最能说明运用移动技术实施建构主义原则的例子是一种叫做“ParticipatorySimulations”（共同参与模拟仿真）的学习体验。
在这种活动中，学习者参与到模拟情境下，携带具有网络功能的移动设备沉浸在一个动态反应模拟系统中，进行学习互动。
学习者通过他们的参与成为模拟仿真本身的一部分，他们参与学习活动，能够快速看到他们活动对于整个系统的影响。
他们不仅仅观看模拟，他们就是模拟。
移动环境下的模拟让学生脱离了计算机屏幕，而进入到一个学习者可切身感受的真实世界中。
Savannah（非洲大草原）[7]
Savannah是NESTA未来实验室为主组织研究的项目。
这个试验性研究探索了移动设备促进知识建构的作用，以实现一种丰富的交互性的学习经历，其中学生扮演草原上的某个角色来学习关于狮子的知识。
Savannah中，学生扮演狮子的角色，在100米范围的野外漫步。
每个学生携带一个PDA，移动设备为他们提供一个进入虚拟大草原世界的窗口，显示与他们漫步时的环境相对应的内容和行为，比如河流、植物和动物，学生就像置身于真正草原之中。
每个PDA都可以用GPS追踪，允许学生在他们正在探索的虚拟Savanna中“看”、“听”、“闻”、“查”。
PDA屏幕呈现可能看见的内容和提示，学生带着耳机获得草原上真实声音的感受。
PDA还显示帮助性的和教学的信息，比如“你饿了”、“你太热了”、“回到洞穴”。
模拟中还有一个休息居住区域，在离开野地后他们可以回到这儿进行进一步的思考和学习，比如如何成功捕食。
PDA提供在游戏的休息时间中他们所学习和研究的内容。
在居住区域中，教师鼓励学生积极去思考他们扮演活动的成功因素，允许学生主导他们自己的学习，让学生深度参与到学习过程中来，让学生积极主动探究和思考。
模拟游戏中学生体验了多种角色，包括狮子本身的角色，扮演狮子的学生角色，以及学生思考他们自己行为和游戏规则（利于更好的娱乐）的角色，以及思考在这些角色之间进行转换所需支持的角色。
学习结束时，学生报告说他们经历了一只真正的狮子在savannah中所体验的感受。
在这个游戏中，他们经常交谈，就像他们直接体验模拟仿真（如，“我饿了”，“我太热了”）。
他们有机会去探索狮子各个方面的行为，觉得游戏增强了他们对知识的理解。
4．基于移动技术的社会性学习
社会性学习，强调文化和情境在理解社会事务以及在此理解的基础上建构知识的重要性。
它深受维果茨基、布鲁纳的发展理论和班杜拉的社会认知理论（socialcognitivetheory）的影响。
在社会性学习中，学习作为一个社会性
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