關于大腦如何工作的研究發(fā)現(Bransford, Brown, and Cocking 2000; Damasio 1999; Pinker 1997)正在激勵人們重新檢查教學經驗設計的傳統(tǒng)原則。該研究的認識不僅有助于加深我們對傳統(tǒng)核心學習原則的理解，也能就如何在新的高科技環(huán)境中進行教學設計提供實際指導。

將最新的研究與傳統(tǒng)學習原則和教學設計相結合，會加深我們對思維和學習過程的理解。以下10條學習原則對此做了說明。這里概括的原則既可作為在線環(huán)境也可作為傳統(tǒng)學校教室里的學習經驗設計指南。

核心學習原則1：每個結構化的學習經驗有四個元素，學習者是其中的核心

第一個核心學習原則提供了一個框架，通過識別學習經驗中每個元素的角色，該框架有助于簡化指導設計的復雜性。這個框架(LeMKE)有四個元素——學習者，導師/教師，知識和環(huán)境（Boettcher 2003）?？梢酝ㄟ^想象這樣一個學習經驗得到該原則：“舞臺上”的學習者在某一環(huán)境里，在導師/教師的指導下積極學習一套包括知識/內容/技能的資源。

當然該框架有許多不同形式，但是所有教學經驗都有這四個元素。第一個元素，學習者，可以是一個單獨的學生或一組學生。比如在合作學習或小組學習活動中，多個學習者可以同時上臺，但是每一個學習者的學習經歷都或多或少有所不同。第二個元素是為學習者提供指導和支持的導師/教師。導師/教師可以本身出現在舞臺上，也可以待在角落里指導學習者，或者只是通過設計指導活動而模糊地存在。這個元素也可以是教師提供輔導和指南的課本或視頻等無生命的學習目標。

第三個元素是學習經驗所側重的知識，內容或問題，這些都是教學經驗的關注重點。用教學設計術語說，知識部分回答了下面的問題：教學試圖幫助學生獲得何種知識，技能和態(tài)度。比如在地理課上，知識或技能可能要求學生熟練辨別不同的巖層以重新組建某一特定背景的自然史。第四個元素，環(huán)境是由“教學什么時候發(fā)生，人物，地點和資源都是什么？”這個問題的答案所決定。例如，教學經驗的結果可能是學生識別不同類型的沉積巖，他們可能被發(fā)現的位置以及找到他們所需要的過程。這可以在虛擬環(huán)境中完成，學生在三維中檢查巖石，也可以分派學生到野外實際采集真實標本，攝影，利用移動手持攝影技術把樣本和招聘匯集在一起。另外一個提供私人化個性化的學習機會的任務可能是建立網站，拍電影或其他多媒體資源。

不論是什么情景，學生才是學習經驗的中心：學生在舞臺上，由老師設計的任務所引導來獲取任何可能需要的資源，并從經驗中獲得有用的知識。這種基礎設計框架是其余原則的背景。

核心學習原則2：每次學習經驗都包括學習者之間互動的環(huán)境

每次學習經驗都發(fā)生在學習者與內容，知識，技能或專家互動的環(huán)境中。環(huán)境可以很簡單——比如在家，單位或其他社區(qū)空間中的一名學習者和一種環(huán)境(Oldenburg 1999)。環(huán)境也可以復雜，比如在教室，圖書館，媒體中心或咖啡館里的幾名學習者和眾多資源。另外一種環(huán)境可能是同步虛擬見面地點，比如幾名學生在不同地方與許多資源在線合作。在這些環(huán)境中的任一環(huán)境里，教師參與和出現都不相同。

教師們在設計一套課程經驗時預期的問題是任何一個具體的教學活動可能發(fā)生的地點，時間，任務以及資源都是什么，預期的結果是什么？這個經驗是不是一個小組利用同步會議工具共同計劃團隊項目？這場活動是否是兩名學生一組采訪餐館工作人員，調查他們對公共健康條例是否了解？或者是一個獨立的學生進行復雜模擬的經驗？在設計有效學習環(huán)境時，隨著教師為學生尋找可用的最佳學習經驗的組合，他們面臨一系列選擇。

不論具體環(huán)境是什么，精心規(guī)劃的課程可以為學生提供各種互動選擇。例如，精心規(guī)劃的課程可以平衡三個層面的互動：教師-學生，學生-學生以及學生-資源。此外，精心規(guī)劃的課程還可以平衡三種類型的活動：個人活動，小組活動和大組活動。通過確保課程設計內多種渠道的溝通，參與和合作，教師可以提供一個滿足所有學生需求和學習類型的組織豐富的環(huán)境。

核心學習原則3：我們塑造我們的工具，我們的工具也塑造我們

我們塑造我們的工具，我們的工具也塑造我們這一事實乍一看是一條很奇怪的學習原則。然而這條原則出自這樣的事實，即學習只能在上下文中出現——也就是如前文所說，通過人與學習環(huán)境的互動。學習的上下文特性根源于Dewey(1933)和 Vygotsky (1962)的理論，而且還不斷出現在近期研究中, 例如Damasio (1999)和Bransford(2000)。這些理論中所預想的環(huán)境包括具體學習經驗中的所有工具，資源和人物(Daniels 2001)。

在任何學習環(huán)境中工具都很重要。在過去，教師講課，學生記筆記，學習過程在相對有限和離散的工具與技術環(huán)境中展現?，F在學習環(huán)境復雜得多，包括網絡，所有學生和教師通過它都能獲取強大的數字工具，用于溝通和研究。在20世紀90年代中期出現了第一次浪潮-筆記本大學，緊隨其后的是無線和可以上網的手機，現在我們身處移動和手持數字工具的第三次浪潮中。所有學習者和老師都有自己的筆記本電腦和iPods 及 PDAs等其他移動工具的學習環(huán)境改變了教學經驗。同時，學生們已經發(fā)現了即時消息，在線論壇，博客和wiki的創(chuàng)建社區(qū)和聯網的力量，雖然他們偶爾也使用電子郵件。這些工具極大地改變了學習者和教師之間的關系和溝通模式。

雖然這樣的變化是多樣的，通常它們都需要重新排列教師角色和學生學習活動。在一個充滿這些工具的環(huán)境中，教師從教室溝通模式的中心——這在傳統(tǒng)的學習灌輸模式中很普遍——退到旁邊。接著，隨時隨地可以獲取的通訊工具使得學生很容易超越有組織的課程結構和內容。這些工具的對課程設計的另外一個顯著影響是隨著課程內容范圍的消失，學生可以定制自己的學習經驗。現成的移動工具支持著信息的訪問和流轉，使得實時事件，全球視角和散布的資源得以迅速并且及時地更新。教師所說的每一句話都受到學生通過Google搜索的挑戰(zhàn)，補充和確認。老師們對這些工具所創(chuàng)造的學習動力和關系變化感到驚奇；同時，許多老師現在都很積極地歡迎這些變化，因為他們認識到學習者在學習中更投入更積極所帶來的諸多好處。

核心學習原則4：教師是學習經驗的指導者

與當前學術潮流一致，LeMKE框架把學習者放在中央舞臺上，但是它也強調導師/教師的關鍵角色。教師的角色是設計和組織課程經驗，在教學活動中指導支持學習者，評估學習者的結果。在戲劇術語中，教師是學習經驗的導演，而不是舞臺上的傳播知識的圣人。當教師扮演“圣人”時，從學習內容，組織內容和與溝通內容中得到收益的人是教師。設計有效且高效率的學習環(huán)境的目標之一是讓學生深入地學習該內容。支持這一觀念轉變的策略包括讓學生管理論壇，為其他學生準備概念摘要和范例，作為該課程的一線管理員承擔更大責任。老師不需要在周六下午2點出現來監(jiān)督問題討論，但是通過在線形式的溝通，學生們可以正式或非正式地全天候彼此支持。

而且，技術在學習環(huán)境中的角色可以以其他方式重新分配教師的教書職能。特別地，不是所有教書職能都需要在某一個人承擔，而可以由指導團隊中的不同成員承擔。例如，在開發(fā)過程中，在線課程的設計和開發(fā)可以由課程設計師與高級教師合作完成。在上課時，另一名教師可以接管指導，支持和評估學生學習的功能。伴隨這種教學職能分配的更大靈活性的是學生同樣體驗到的在時間和空間上不受限制的自由。老師可以從任何有帶寬無線連接的地方監(jiān)督學生學習，幫助他們討論。

問題不是教師將會減少參與課堂，而是這些教學新選擇為教師提供了更有效的方法來讓他們的專業(yè)知識起到推進作用。利用技術鼓勵同學之間的學習,學生因此得以更好地從教師那里得到專門指導和反饋。同樣地，把課程設計和指導團隊融合的更重要的一個連鎖反應是教師有更多時間輔導學生的學習過程。更少時間花費在管理和技術問題上，而更多時間用于思維形成上。

核心學習原則5：學習者把他們自己的知識，技能和態(tài)度帶進學習經驗中

學習原則五強調把學習者當成獨立個體。許多課程都設計有一套核心概念和知識供學生學習；但是，如果我們把教書工作做好，我們的學生就會把這些新的核心概念與他們獨特的知識結構相融合，豐富擴大了他們的有用知識。每個學習者的大腦都和每個人的指紋和DNA一樣獨特，學生的不同經歷使得他們的知識基礎不可避免地更加個性化。因為我們的目標不是開發(fā)標準化的大腦，所以創(chuàng)造有著共同經驗但卻彼此相異有創(chuàng)造性的大腦是個更好的結果。

設計學習環(huán)境的過程包括預期課程開始時學習者大腦的現有知識結構。學生們是否帶著一個“亂麻”大腦就來了，里面充滿了藝術，生物，電力和通訊等知識的復雜組合，還是他們的大腦里都是瑣碎的，無不關聯的只言片語的信息，好象叢生的雜草，干枯的荊棘或者荒蕪的凍土地帶？他們的頭腦模式和圖象有多豐富？

一條相關的教育原則勸告老師們從學生已經知道的入手，而且近期的記憶研究也通過演示學生現有智力模式對新知識的影響證實這條原則(Damasio 1999)。學習的過程可以被定義為我們的大腦為新信息尋找接收器節(jié)點，并將該信息安排進有用心理模型的過程。當學習者在很短時間內遇到不止一個概念，而是很多新的不熟悉的離散事物時，他們必須把這個新知識與現有節(jié)點和模式相連接。概念越多，模式越多，大腦結構中的相互關聯越多，接收器節(jié)點也越多。對于認知研究者和指導者，這條原則都適用：“你知道的越多，你就能夠知道更多?！?/p>

教師進入到學生現有知識或心理模式的方法之一是問學生他們都已經知道——或者認為他們知道些什么，然后開始一次學習經歷。在傳統(tǒng)教室里，老師通常在某門課程開始時通過課堂討論或者通過非正式寫作任務比如讓學生討論他們的個人興趣，學習目標，教育背景等來獲得此信息。接著，當前的技術工具為導師們獲取這些寶貴的學生信息提供了更廣泛的渠道。對此目標有幫助的工具包括論壇，學生回答系統(tǒng)，評估當前技能以及較復雜形式的知識的在線測試模塊。比如，英語老師可以設計針對某個語法使用的在線測試，以便評估在大一學生第一周寫作課時評估學生的熟練程度。同樣地，歷史老師可以要求新入學的學生在在線論壇上分享他們關于美國內戰(zhàn)的知識，然后相應地計劃隨后的課程模塊和任務。通過在課程開始就了解學生已經掌握的知識，教師們可以設計更有效的學習經驗，幫助知識隨著時間增長。

核心學習原則6：每個學習者都有最近發(fā)展區(qū)，決定了學習者準備發(fā)展成為有用知識的空間

了解學習者的知識結構狀態(tài)有助于識別學習者的最近發(fā)展區(qū)。如Vygotsky所說，學生的最近發(fā)展區(qū)(ZPD) 是

。。。獨立解決問題所決定的實際發(fā)展水平和在成人指導或與其他能力更強的同齡人合作時解決問題所決定的潛在發(fā)展水平之間的距離(1978, 86)

更簡單地說，ZPD 明確了學習者準備發(fā)展為有用知識的空間。這個概念與教學法知識中的傳統(tǒng)準備就緒原則相似(Bruner 1963; Knowles等. 1998)，但它對個體的關注,以及強調學生任一時間準備學習的知識類型和概念有更多特殊性,讓這種理論更為有力。

Vygotsky關于最近發(fā)展區(qū)的概念不僅突出了學生知識初步評估的重要性，它也表明任何一個學生的學習機會窗口可能比我們預期的小。當學生們說自己完全迷失時，他們可能在表達脫離自己區(qū)域的這種感覺。當學生們坐回去，明顯地思想拋錨，這意味著他們可能已經丟失了概念之間的關聯的這個環(huán)節(jié)。當團隊或討論組里出現這種情況時，課堂文化需要支持學生提問，這樣他或她才能再“連接”回去。否則對于學習者而言時間可能都浪費了，而且學習者可能會落下更多內容。

這個區(qū)域的概念為想要維持有效學習的老師帶了巨大挑戰(zhàn)。在課程中教師如何對學習者的ZPD保持精確感覺？能夠讓導師定期檢查每一位學習者的學習社區(qū)元素是什么？支持學生提問的舒適度元素又是什么？

ZPD原則強調了老師對學生理解和能力要有連續(xù)警覺。該原則鼓勵在課程經驗中讓學生更早地更連貫地給出內在反饋和演示。學生提問，評論，參與和輸出都是更準確地確定學生概這念開發(fā)進程或狀態(tài)的方法。這里同樣地，在解決這個挑戰(zhàn)時技術也扮演了至關重要的角色，不論是通過學生論壇獲取這些信息，通過聊天定期單獨輔導學生，還是不時通過更正式的網絡測試評估學生對教材的掌握與理解。

核心學習原則7：概念不是文字；概念是有組織又相互交錯的知識叢

這條原則還是來自Vygotsky，雖然簡單但卻意義深遠。概念的形成不是一次性活動，相反，它是一系列智力運作，包括注意力集中，概括，合成和象征化 (Vygotsky 1962)。同樣地，Freeman也把意義同化描述為“連續(xù)近似值”過程 (2000, 15)。這對設計學習經驗和課程意味著什么？

當面臨新的領域或學科時，學生們通常側重于學習該學科的詞匯，但是這個行為經常與概念理解像脫離，而正是概念賦予單詞意義。沒有了潛在的概念，單詞就如同離散的雜草和種子，隨時被時間之風吹散，通常都是考試后的數小時內。

流行的新教學原理提倡使學生的思維可見(Collins, Brown及 Holum 1991; Bransford, Brown, 及 Cocking 2000)。讓思維可見要求學生創(chuàng)造，交談，寫作，解釋, 分析，判斷，匯報和提問。這些活動讓學生自己，老師以及其他學習者弄明白他們了解或不了解什么，他們對什么感到疑惑，對教材的哪些地方感到好奇。這些活動鼓勵學生從概念意識到概念獲得的轉變，在其中建立了一系列的智力活動(Vygotsky相信這些都是概念獲得所需要的)。

論壇，博客，日志和小組學習都是讓學習者擴大思維模式，澄清概念和建立有意義的連接和關系的優(yōu)秀策略。在這種背景下，在線工具極其有價值，因為它們提供了公共論壇，在這里學生及導師都可以完全看見概念形成，提煉，應用和修正的累積和逐步過程。通過提供對概念如何通過各種知識得以形成的全面記錄，網絡可以幫助學生深入了解學習內容,記憶得更持久.

核心學習原則8：不是所有學習者都需要學習所有課程內容；但是所有學習者都需要學習核心概念

這條學習原則強調的是LeMKE框架的四要素之一：學習經驗中的內容，知識或技能。這個學習原則強調了作為學習手段的課程內容和將由學生掌握和發(fā)展的核心概念的區(qū)別。不是所有內容都相等；任何課程都只有一部分是核心概念知識；隨著學習者應用，練習和技巧獲得領域越來越個性化，剩余內容會出現。

把課程內容想象成有同心圓的大餅（圖1）。最里面的一層代表核心概念，中間層是學生解決簡單問題時對核心概念的初始應用；第三，學生解決復雜問題或新問題時對核心概念的應用；第四，學生在自己選擇的獨特的背景中對核心概念的應用。目標是讓所有學生掌握包括整個核心概念在內的稍微遠離中心的一角大餅。虛線表示學生可能掌握的課程內容的一部分。隨著學生在課程內容的各個水平培養(yǎng)了專業(yè)知識，他們逐漸根據各自的需求和優(yōu)先選擇引導自己的學習，使之個性化。

圖1

我們如何提供這種程度的內容靈活性和個性化？混合或在線學習環(huán)境中使用的課程網站提供更廣泛的資源來支持各種類型的問題分析和個性化的體驗。課本的大小或成本不再限制內容的選擇和可用性。如果學生得到鼓勵，他們會自然而然地傾向于這些與他們自己最近發(fā)展區(qū)相匹配的資料和經驗。這意味著設計課程要提供通往豐富的內容與體驗的道路。關于內容數據庫以及與課程的一體化可能需要隨著時間而發(fā)展，但原則已經很清楚。另外，需要鼓勵學生來開發(fā)他們如何學習，什么樣的策略和材料適合他們的元認知意識。要達到這個目的，教師可以設計課程作業(yè)，其中包含關于如何和為何進行信息處理的討論和交流，逐漸了解他們目前所知。

核心學習原則9：不同的學習成果需要不同的指導

Robert Gagne是大家公認為的學習設計學科之父，他在《學習條件》（1965）里寫到不是所有指導都相同，不同學習結果需要不同類型的指導。雖然今天這不是驚天動地的理念，在1965年時這是相當新穎的。

這條原則意味著教師所做會影響學生所做，所學，以及學生所能掌握的的概念。該原則也強調了同時進行指導和評估設計，把評估融入指導活動的指導設計實踐。該原則鼓勵我們回答下面的指導設計的問題：你希望你的學生發(fā)展培養(yǎng)何種知識，技能和態(tài)度。然后設計教學活動以完成這些目標，并確定什么樣的證據能夠說明學生已經達成目標。

將學徒經驗，實習和更復雜的解決問題模擬與教學經驗逐漸融合是這條原則的一個范例。如果希望學生成為大廚師，他們可能需要烹飪；如果需要的技能是成為企業(yè)家，學生可能需要在實習環(huán)境中作為學徒服務或者至少在企業(yè)家活動中實習。這個原則的作用也和飛行員在模擬機上培訓以及學生在模型環(huán)境中練習實驗室技巧一樣。在老師設計課程時，他們應該確保他們明確規(guī)定他們想要達到的結果，確保學習經驗連貫地支持和評估這些結果。

核心學習原則10：其他條件都相當時，在一個任務上花費的時間越多就等于學習得越多

這個原則有著傳統(tǒng)根源。基本上就是任務所花時間的原則。簡單說這意味著隨著學生花更多時間與信息互動并聯系該技能，他們就更精通，更熟練，也更有信心。任務時間幫助學生把知識變成自己的。學習本身是有益而且有趣的事情。如果我們設計很好的經驗，學生將花更多時間與課程內容互動，培養(yǎng)更復雜，彼此關聯的知識結構和有效行為。

作為學習指導者，老師應該找到并識別有助于形成概念，聯系和問題解決的組織良好的材料來鼓勵在任務上多花時間。這包括識別位于正確最近發(fā)展區(qū)的引人入迷又有刺激性的內容。介于目前并不能精確地把內容和時間與每個學生的最近發(fā)展區(qū)想匹配，確保搭配的最佳方法就是讓課程內容和課程體驗能夠豐富多彩。隨著學生們元認知意識的培養(yǎng)，他們也會自然而然地尋找和確定適合他們的資源和經驗。

任務時間原則的結論是如果我們把信息按塊安排，學習效率就更高。在現在的虛擬媒體環(huán)境中，模擬，動畫和生存世界如SimCity【譯注：一款模擬都市建造和發(fā)展的游戲】都是有力的“學習塊”。分塊正是游戲和角色扮演受歡迎又有價值的原因。游戲和模擬的其他寶貴特性是其不可預測性，互動性和無限多樣性。一成不變的，可預測的和靜態(tài)學習資源比如書本，預先編排的輔導資料，線性視頻經驗越來越無趣，也越來越不吸引人。學習經驗動態(tài)性與互動性越強，學生越有可能在學習過程中投入更多時間。

結論

當前關于學生如何學習的研究照明了教學過程。從該研究中得到的并與傳統(tǒng)學習原則相結合的認識幫助引領我們設計學習環(huán)境，以便教與學能有更高的效率，也更有效。

對這些原則貢獻最大的認識之一是每個大腦在結構和累計經驗方面的獨特性。我們每個人經歷和記憶活動只略有不同。這種認識和世界觀的豐富性既是挑戰(zhàn)，又是潛在的創(chuàng)造力。每個學習者的獨特性和每個學習者認識的豐富性的結合有力地說明了教學法不僅要強調掌握知識，內容和技巧，也應該側重于社區(qū)，文化和倫理學。

最后，我們的校園環(huán)境——實物和在線的——是有組織的教學發(fā)生的地方。正如我們評估和重新設計教師和學生之間的教學過程一樣，我們也必須重新設計這些過程發(fā)生的環(huán)境，確保我們選擇的設計和工具支持我們負責培養(yǎng)的獨特大腦的成長。

[注：本文節(jié)選自2004年11月9日創(chuàng)新聯盟信息技術大會上的一篇演講稿。這些理念的較早版本已經在《校園技術》上發(fā)表，并用于教師開發(fā)工作組。]

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Note: This article was originally published in Innovate (http://www./) as: Boettcher, J. 2007. Ten Core Principles for Designing Effective Learning Environments: Insights from Brain Research and Pedagogical Theory. Innovate 3 (3). http://www./index.php?view=article&id=54 (accessed April 17, 2007). The article is reprinted here with permission of the publisher, The Fischler School of Education and Human Services at Nova Southeastern University.