基于证据启发的学习设计：让教师教学站在理解教育规律的基础上
蔡慧英 卢琳萌 董海霞
编者按：保罗·基尔希纳（Paul Kirschner）是世界知名教育心理学和学习科学专家，曾任国际学习科学协会主席，为荷兰开放大学杰出教授、芬兰奥卢大学客座教授、荷兰人文和社会科学高级研究所研究员，担任学习科学领域SSCI期刊《计算机辅助学习杂志》（Journal of Computer Assisted Learning）主编和《人类行为计算》（Computers in Human Behavior）副主编。保罗·基尔希纳教授的研究兴趣涉及教育心理学、学习科学、计算机支持的协作学习等领域，发表相关学术论文350余篇，出版专著10余部，在认知负荷理论、计算机支持的协作学习等方面作出了卓越的学术贡献。
摘要：人工智能等新技术在教育中的广泛应用，将使教师职能从完成常规教学任务转向促进学习者高阶认知能力发展，这对教师的学习设计能力提出更高要求。基于证据启发的学习设计倡导教师以科学证据而非感受、经验或直觉为基础进行学习设计，有助于学习者实现有效、高效和有趣的学习体验。作为国际知名教育心理学和学习科学专家的保罗·基尔希纳教授指出，教师在实施基于证据启发的学习设计时，首先要理解人的认知架构的工作机制、认知负荷理论等有关“人是如何学习” 的基本教育规律，从而构建起实践性教学知识体系。在此基础上，教师要为学习者精心创设催生学习生成的活动，并在活动中根据学习情境设计和整合适宜的支架，帮助学习者减轻认知负荷并引导其进行深度认知加工。此外，他还特别强调，为有效实施基于证据启发的学习设计，需要培养教师的批判性思维和研究意识，使其能对教学主张的正确性做出理性判断，并能通过有意义的质疑促进自身专业发展。
关键词：基于证据启发的学习设计;教师教学;认知负荷;支架;学术访谈
中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1009-5195（2021）04-0011-09 doi10.3969/j.issn.1009-5195.2021.04.002
基金项目：全国教育科学“十三五”规划2020年度教育部青年专项课题“以‘教师—研究者协同设计提升教师在线教学能力的策略研究”（ECA200396）。
访谈者简介：蔡慧英，博士，副教授，硕士生导师，江南大学江苏“互联网+教育”研究基地、人文学院教育技术系（江苏无锡 214122）;卢琳萌、董海霞，硕士研究生，江南大学江苏“互联网+教育”研究基地（江苏无锡 214122）。
一、基于证据启发的学习设计的基本内涵
访谈者：保罗·基尔希纳教授，您好！十分感谢您接受我们的访谈。我们知道，您是国际知名的教育心理学和学习科学领域专家，能否请您先简要介绍一下您目前从事的研究？
保罗·基尔希纳：你好，我目前是荷兰开放大学教育心理學教授，此外还创建了自己的教育公司——Kirschner-ED，主要为教师、学校领导和教育政策制定者提供职后培训、教育会议策划和教育咨询等服务。作为一名教育心理学家和学习科学研究者，我的研究主要关注人是如何学习，以及如何为学习者设计有效、高效和有趣的学习体验。其中，“有效”是指让学习者能在规定时间内学得更多、更深入;“高效”是指让学习者能学得更快，能最优化认知负荷以促进学习;“有趣”是指让学习者感受到学习带来的成就感。
在过去几十年里，我关注的研究领域包括计算机支持的协作学习、数字学习环境设计、信息技术在教育中的应用、认知负荷理论等。目前，我主要关注如何运用间隔、检索、交叉等练习策略提升学习资源的设计质量，以及如何帮助职前和在职教师设计和实施教学干预以提升学习者的学习质量等。除此之外，我投入了大量精力撰写博客和专著，以及在培训项目和学术会议中做报告，目的是帮助教师能在理解类似“学习如何发生”等认知科学的基本规律基础上，进行基于证据启发的学习设计（Evidence-Informed Learning Design），从而有效地改进教学质量。
访谈者：我们了解到，您和米亚姆·妮伦（Mirjam Neelen）共同经营了一个名为“三星学习体验”（3-Star Learning Experiences）的学术性博客网站①。该网站博文主要为教师、教学设计者、内容开发者、培训师等专业人员传递“基于证据启发的学习设计”的理念和方法。在您看来，基于证据启发的学习设计的内涵是什么呢？
保罗·基尔希纳：基于证据启发的学习设计是指教师要基于来自学习科学领域的研究发现，为学习者进行学习设计。或者说，这一理念倡导教师要基于科学证据，而非感受、经验或直觉来进行学习设计。
要正确理解“基于证据启发的学习设计”的内涵，我们首先要理解“基于证据的实践（Evidence-
Based Practice）”和“基于证据启发的实践（Evidence-
Informed Practice）”的区别。基于证据的实践是源自医学领域的跨学科临床诊断方法。它的意思是在治疗病人时，医生要将当前获得的高质量科学证据与自身的临床诊断专长及患者的价值观整合起来，如图1所示。在医学情境中，综合量化的医学研究证据和对病人的病情诊断，医生就可以为具有相似病情的病人开具医嘱。具体而言，就是关于吃什么药、如何摄入以及摄入多少药量等医嘱适用于特定的疾病和特定范围的病人（如30～50岁无基础性疾病且具有X、Y或Z等症状的病人）。然而，类似的基于证据的实践并不能简单地迁移到学习设计情境中，因为学习是非常复杂的现象。
图1 基于证据的实践
一方面，与医生分析病人病情时考虑的变量不同，学习情境中存在很多相互影响且难以控制的变量，有的变量来自于学习环境（如学习环境中的物理布局、灯光等），有的变量来自于学习者（如学习者的先验知识、学习信念、学习动机等）。这些变量的输入都会对学习者的学习结果产生影响。因此，在进行学习设计时，教师需要根据影响学习的众多变量的特点，适宜地调整学习设计方案。例如，对高先验知识的学习者而言，教师可能只需要为其设计一定的教学提示，就可以帮助他们完成特定的学习任务;而对低先验知识的学习者而言，教师可能需要为其设计详细的教学讲解，再为其提供练习才可以帮助他们完成特定的学习任务。可见，与医学诊断不同，在进行学习设计时，教师需要为学生提供个性化、精准的干预，才能使学习者达到高质量的学习效果。
另一方面，虽然医学领域的医生和教育领域的教师都需要基于高质量的科学证据来实施相应的实践行为。但是在医学领域，研究者大多是基于量化数据分析得出研究发现，这些科学结论不依赖于特定的研究情境，可适用范围广。因此，对临床医生而言，这些科学结论可以为他们诊断病人的病情提供直接的实践指导。然而，在学习研究领域，研究者大多收集和分析的是依赖于教育情境的质性数据。而且，我们一般运用“替代物”（Proxy）对我们真正关注内容的属性进行间接测量。例如，我们想了解学习者的学习情况，但我们无法直接测量学习情况。这时，我们会采用观察者的他评或学习者的自评等方式评估学习者的学习投入，并通过分析学习投入情况间接推断学习者的学习情况。基于这类数据分析而获得的研究发现大多仅适用于特定的教学情境。因此，这些科学证据对学习设计实践的直接指导作用微弱。尽管如此，这并不意味着我们在教学实践中不应该运用来自学习科学领域的科学证据。与之相反，教师需要有效利用这些科学证据，通过综合实践智慧、情境感知或外在的辅助手段对学习情境作出科学的判断，从而进行有效的学习设计。因此，与医学诊断不同，在进行学习设计时，教师不仅需要更加谨慎地对待学习科学领域的科学证据，还需要综合利用从其他渠道获得的证据（如学习技术系统中的数据等），作出智慧的学习设计决策。
为了区别医学领域中基于证据的实践的理念，并突出学习研究领域中基于证据的实践的特点，我们运用“基于证据启发的学习设计”这一术语。我们认为，在实施基于证据启发的学习设计时，教师需要综合三方面的知识，如图2所示。第一，知晓和理解学习科学领域的科学证据。这将让教师摆脱朴素的教学经验或直觉，运用科学的理论和证据指导他们的教学实践。第二，综合考虑来自学习者或其他相关人员以及技术系统中的学习数据等输入。第三，有效利用逐渐积累的学习设计专长。
图2 基于证据启发的学习设计
二、实施基于证据启发的学习设计的前提：
理解人是如何学习的
访谈者：在您看来，教师在进行基于证据启发的学习设计时，他们需要拥有哪些基本知识呢？
保罗·基尔希纳：我认为，一名优秀教师必备的基础知识包含认知心理学、大脑工作原理等“人是如何学习”的基本教育规律。我一直坚信，知道该做什么并不是最重要的，最重要的是懂得为什么（不）做某件事，以及某些事情在特定情况下是如何（不）起作用的。对教师而言，知道“为什么”比知道“如何”更加重要，因为他们在教学中经常需要作判断。例如，为什么某些教学方式对新手学习者有效而对专家型学习者无效？为什么在某种情境下的教学效果是相反的？为了理解这些教学现象并对其作出准确判断，教师需要掌握“人是如何学习”的基本教育规律。
然而，我发现目前大多数师范教育存在一定的缺陷。第一，师范生会被灌输一些不能指导实践的理论性知识。例如，大多数师范院校会教授师范生诸如学习金字塔、学习风格等不实用的理论性知识，而非帮助他们建构诸如设计检索和间隔练习，或设计插图和文本资源等实践性知识。其实，只有建构起实践性教学知识体系，教师才能掌握实施教学行为的策略技能。第二，大多数师范生会被教导应该如何教学，而并没有被教导为什么要如此教学。如此，教师在教学中就会不明白某些教学策略起作用或不起作用的缘由。这种“知其然而不知其所以然”的师范教育方式会导致教师无法以有效、高效和愉快的方式完成教学工作。
为了让教师不是基于经验，而是基于对教育规律的理解实施教学活动，2020年3月，我和英国惠灵顿学院首席研究专家卡尔·亨德里克（Carl Hendrick）博士②合作完成了专著《学习如何发生——教育心理学中的经典理论及实践启示》③。该书系统梳理了近年来教育心理学和学习科学领域的经典理论，不仅能帮助教师理解经典的教育理论，也能引导他们反思自己的教学实践，为有效设计学习提供实践性指导。
这本书主要是为职前教师、初级教师以及青年教育心理学研究者所写的。在我看来，不论是年轻的还是经验丰富的教师，或是我指导的博士生，他们大都缺乏扎实的教学理论基础。这好比医生因缺乏对细胞、病原体、抗生素等基础知识和原理的认知而无法有效工作一样，他们对关于“人是如何学习”的基础理论也缺乏系统且有效的理解，这不利于他们未来的职业发展。因此，我们写了这本向教师介绍在教育心理学和学习科学领域中被我称之为“精髓的教育理论”的书。
该书以创新的方式向读者呈现了“人是如何学习”的基本教育规律。该书不仅阐述了各种学习理论是什么，为什么这些学习理论很重要，还介绍了在教学情境中教师如何理解和使用这些学习理论。为了培养读者的批判性思维和科学研究意识，书中各章节介绍了相关学习理论最原始的文献来源，并在章节最后利用二维码呈现了参考文献和拓展文献，让读者能便捷地访问相关材料。例如，《双重编码理论与教育关系》章节介绍了双重编码理论的起源及由此衍生出的著名理论——认知负荷理论和多媒体学习认知理论。随后，该章节归纳了这些理论对教学实践的启示，以及教师如何运用上述理论指导教学的建议。对正在学习如何成为教师的师范生来说，这是一本会让其受益匪浅的书，因为他们可以从这本书中系统地学习专业实践性知识。
访谈者：为了让学习更有效、高效和有趣，教师需要运用教育规律指导学习设计。在学习研究领域，研究者们会从不同视角揭示“人是如何学习”的教育规律。有的研究者从认知发展角度研究个体学习的规律，如信息加工理论;有的研究者从社会性互动角度研究群体学习的规律，如维果茨基的社会文化理论。请问，在实施基于證据启发的学习设计时，教师该如何对待这两种风格迥异但又都揭示“人是如何学习”的教育规律呢？
保罗·基尔希纳：我认为，不管是运用个体认知发展视角还是群体社会性互动视角的教育规律指导学习设计，教师首先需要理解的最基本的教育规律是人的认知架构（Cognitive Architecture）的工作机制。因为无论在个体学习还是在群体学习中，学习总与大脑处理信息相关联，所以，教师应该以人的认知架构如何工作以及学习者如何处理信息为基础，来理解学习。如果教师不了解大脑如何处理信息，那就无法以科学的行动实施学习设计，教学效果也会大打折扣。
人的认知架构由短时记忆和长时记忆组成。短时记忆只能短暂地存储5～9个单位的信息。从外部世界输入到人脑短时记忆中的信息，需要经过编码，才能以图式的形式永久地存储在长时记忆中。在解决具体问题时，学习者需要通过检索，才能从长时记忆中提取出图式，并与短时记忆中短暂存储的信息相结合，进而产生解决复杂问题的方案。因此，从认知架构工作机制角度看，学习的过程就是信息在短时记忆与长时记忆中不断被认知加工的过程。通过深度认知加工，长时记忆中存储的内容如果有所增长，就意味着有效学习发生了。
基于人的认知架构工作机制的基本原理，澳大利亚新南威尔士大学的认知心理学家约翰·斯威勒（John Sweller）提出了指导个体学习情境下学习设计的理论——认知负荷理论。这一理论为教师进行基于证据启发的学习设计提供了丰富的设计原则指导（Sweller et al.，2011）。
长期以来，我一直致力于运用认知负荷理论研究协作学习，目的是形成指导协作学习设计的有效原则，由此我提出了协作认知负荷理论（Kirschner et al.，2018）。我认为，与个体学习不同，在协作学习情境中，小组学习者之间会形成集体式的工作记忆。而且，协作学习的社会性属性会影响学习者认知架构中认知负荷的产生机理，这将引发认知负荷的分配优势和交流成本等新的学习机制。这些变化为教师有效地进行协作学习设计提供了科学的证据支撑。
虽然认知负荷理论不见得是最佳的学习设计指导理论，但其应该是教师理解学习设计的基础。如果教师不理解认知负荷理论，那么，他们就像是在缺乏坚固地基的情况下尝试建造大楼一样，如此创建出的学习设计“作品”很难有好的效果。
访谈者：的确，认知负荷理论为教师实施基于证据启发的学习设计提供了最基础的理论指导。从教学实践角度看，目前，学习科学领域倡导教师开展以建构主义理论为指导的教学，如问题解决教学、探究式教学、基于项目的学习等。在您看来，在实施以建构主义理论为指导的教学时，教师需要理解哪些重要的教育规律呢？
保罗·基尔希纳：在实施以建构主义理论为指导的教学时，教师必须明白：学习者在解决复杂问题之前，需要掌握特定的领域知识和技能。学习者只有具备解决复杂问题所需的特定领域知识，才能运用知识解决复杂问题。在此基础上，学习者还需要拥有特定的领域技能。只有这样，学习者才能调用特定领域知识顺利解决复杂问题。这就好比象棋爱好者只有知道象棋的工作原理和下棋技巧后，才能下好象棋一样。如果让学习者试图用纯粹的发现式学习来解决下象棋中的问题，这将会花费他们很多时间和精力，并且成功解决问题的可能性极低，很有可能最终形成的解决方案会存在错误。也就是说，学习者通过发现式学习的方法学到的东西可能是非常基础且存在错误的。基于问题解决、探究、项目的发现式学习的基本假设是学习者可以在解决复杂问题的过程中学习特定领域知识，其认为解决复杂问题是一种通用技能。但实际上，研究发现，发现式学习是非常低效甚至无效的。因此，在让学习者尝试解决问题之前，教师首先需要让他们具备特定领域的知识和技能，这一点很重要。
另外，教师还必须意识到，新手学习者和专家学习者具有不同的信息加工方式，新手學习者在解决复杂问题时并不擅长深度认知加工。当为新手学习者设计复杂学习任务时，我们的预期是他们能像专家学习者一样解决复杂任务并获得新知。但在实际学习过程中，新手学习者并不能像专家学习者一样解决任务。只有在获得足够的专业知识和技能之后，新手学习者才能开始深度认知加工。因此，让新手学习者去解决一些模棱两可的、生活中的真实问题，并期待他们在解决问题的过程中习得知识，这是一种错误的教学观。对新手学习者而言，教师需要先教会他们所需的知识和技能，这样他们才能在解决复杂问题的情境中深入地加工信息。否则，他们将持续地进行浅层认知加工，无法开展深度学习。
为什么新手学习者在复杂问题情境中不能深度加工信息呢？这就需要我们了解学习科学领域关于新手和专家学习者具有不同信息加工行为的研究成果。其中，最具代表性和启发性的研究是国际著名认知科学研究者季清华（Michelene T. H. Chi）教授和她的同事做的系列实验（Chi et al.，1981）。她们对比分析了某大学物理专业一年级学生（新手学习者）和物理专业博士生（专家学习者）在解决复杂物理学习任务时的信息加工行为表现。该项研究发现：在解决复杂任务时，虽然新手学习者和专家学习者都会对任务进行归类和分析，但其在归类和分析方式上存在差异。新手学习者是根据任务描述的特点来归类问题，关注需要解决问题的表面特征;而专家学习者是根据任务描述中暗含的物理定律来归类问题，关注物理定律以及它们所适用的情形。由于专家学习者专注更深层的、暗含的物理定律，他们会立即产生解决问题的策略和方案;而新手学习者专注任务的表面特性，他们会比较缓慢地感知到问题与解决问题所需知识之间的联系。季清华教授等人还发现，之所以新手和专家学习者在归类和分析任务时表现出不同的信息加工行为，是因为他们在掌握的先验知识上存在差异。新手学习者的先验知识是与待解决问题相关的陈述性知识，不包含问题与可能解决方案之间的联系。与之不同，专家学习者的先验知识主要是关于如何解决问题的程序性知识，以及在何种情况下采取哪些步骤的深层次概念性知识。这就是为什么当遇到新问题时，专家学习者会以解决方案导向的方式进行思考，而新手学习者则不行的原因。这也说明新手与专家学习者间的差别并不只在于知识储备的多少，更在于他们具有不同的认知图式和思维方式。因此，在引导学习者深度认知加工时，教师需要对新手学习者和专家学习者采取不同的教学策略，进行差异化教学。
三、实施基于证据启发的学习设计的关键：
精心设计催生学习生成的活动
访谈者：从某种程度上讲，教师实施基于证据启发的学习设计的目的是让学习者进行深度的认知加工。在您看来，在设计学习时，教师让学习者进行深度认知加工的关键是什么呢？
保罗·基尔希纳：学习科学领域的研究发现，很多因素会影响学习者的深度认知加工。在我看来，在设计学习时，教师需要为学习者创设催生学习生成的活动（Mathemagenic Activities），以引导学习者进行深度认知加工。
虽然我们可以为学习者设计学习体验，但我们不能逼迫学习者学习，而应当让学习者自己驱动他们的学习历程。就像美国贝尔实验室研究员欧内斯特·罗特科普夫（Ernest Rothkopf）说的那样，“我们将一匹马带到水池边，只有马自己喝水，水才会进入马的肚子里。” （Rothkopf ，1970）同样地，在学习情境中，影响学习者学习效果（就如“喝到水”）的关键因素并不是我们给学习者提供了什么样的学习资源（就如“水”），而更多取决于学习者运用我们提供的学习资源做了什么（就如“如何喝水”）。所以，在进行学习设计时，教师为学习者创设催生学习生成的活动非常关键。
在二十世纪六七十年代，罗特科普夫基于一系列研究发现，提出了“催生学习生成的活动”理论。这是第一个认为学习的中心是学习者而不是课程或教师的理论。“催生学习生成的活动”的英文表达中的“Mathemagenic”源于“Manthanein”和“Gignesthai”两个希腊词的组合，前者是指“要学习的内容”，后者是指“催生”。因此，“Mathemagenic Activities”字面上的意思是在学习过程中引发学习者认知加工的活动。
罗特科普夫主要从事文本学习的特征研究，特别关注被他称为“附加问题”（Adjunct Questions）的因素对学习者文本学习结果的影响。在一项研究中，他在一段阅读材料之前创设了不同类型的问题要求学习者回答，意图探究为学习者创设不同的问题是否以及如何影响其阅读和思考学习材料的方式。研究发现，如果在阅读材料段落前给学习者设置事实性问题，那么学习者会带着“我必须记住事实”的想法阅读材料;但如果在阅读材料段落前不断地给学习者设置应用性问题，那么学习者在阅读时则会思考如何使用阅读材料回答这些问题。这也就说明，不同类型的问题会引导学习者以不同的方式加工文本材料，随之会引发不同类型的学习。同样地，当教师在上课前给学习者提供两到三分钟的导学视频时，如果教师在视频中告诉他们——“在我的课程中你需要学习很多重要的术语”，那么学习者会以一种方式完成接下来的学习活动。但是，如果教师在视频中告诉学习者——“在接下来的教学中你需要思考认知负荷在学习中发挥了什么作用”，那么学习者就会以另一种完全不同的方式学习。在后一种情形中，学习者可能会关注教师教学中所讲的内容，以及如何在实践中运用所学知识。也就是说，这些教学行为会激活学习生成活动，从而促使学习发生。
基于相关研究发现，罗特科普夫将催生学习生成的活动归纳为三类：第一类是引导式学习活动，其目的是带领学习者掌握必备知识。该类学习活动还涉及吸引和保持学习者的注意力，使学习者不受他人干扰。第二类是目标习得式学习活动，其目的是将学习者的认知聚焦在催生学习目标的活动上。第三类是认知编码和处理式学习活动。这类学习活动不仅会影响学习者对学习材料的理解和使用，还会影响学习者大脑对信息进行识别、分割和编码等阅读伴随式认知活动和内部语言的表征结果。
访谈者：我很赞同学习活动设计会影响学习者的认知过程这一观点。在您看来，教师如何才能有效设计催生学习生成的活动呢？
保罗·基尔希纳：针对该问题，我建议教师可以阅读我和荷兰马斯特里赫特大学杰罗姆·范梅里恩伯尔（Jeroen J. G. Van Merri?nboer）教授合作出版的专著《综合学习设计》④。该书中提到的4C/ID教学设计模式为教师设计催生学习生成的活动提供了一套程序化、操作化的指导步骤。基于4C/ID教学设计模式可知，为了有效地设计学习，教师需要设计整体性学习任务（Learning Tasks）、支持性信息（Supportive Information）、程序性信息（Procedural Information）和专项任务练习（Part-Task Practice）。
第一，设计整体性学习任务。学习任务是引发学习者知识、技能以及态度提升的重要支柱和关键要素。学习者是在完成由简到难的学习任务的过程中逐步习得知识、技能和态度的。整体性学习任务可以是案例、项目、复杂问题或者要求学习者完成的练习等。
第二，设计支持性信息。学习者要成功地完成学习任务就需要具备诸如问题解决、推理、决策等非常规技能。然而，在完成学习任务之前，学习者一般缺乏相应的非常规技能。因此，这就要求教师设计支持性信息，以帮助学习者在已有学习水平（如先验知识等）和需要达到的学習水平之间建立联系，从而引导他们有效地解决学习任务中需要非常规技能才能应对的问题。这类支持性信息大多以教材、讲解和在线资源等形式呈现，通常被称为“理论”，能在学习者进行精细化加工的认知过程中帮助其建立认知图式。
第三，设计程序性信息。除了非常规技能之外，学习者要成功地完成学习任务还得掌握特定的常规技能。例如，在运用Scratch软件创作作品时，学生需要具备操作Scratch软件的常规技能。通常在完成新的学习任务之前，学习者并不具备相应的常规技能。这就需要教师设计程序性信息，帮助学习者在学习任务中习得特定的常规技能。通常，程序性信息是以讲授或指导手册的形式呈现，其目的是告诉学习者在完成学习任务时需要进行的操作步骤等基本内容。在程序性信息的支持下，学习者可以在完成学习任务的过程中习得一定的认知规则，并将其迁移运用到新问题的解决中。需要注意的是，随着学习者在完成学习任务的过程中对特定认知规则的逐步掌握，教师需要逐渐撤掉程序性信息，让学习者自主完成学习任务，从而更好地引发有效学习。
第四，设计专项任务练习。在完成整体性学习任务时，学习者需要具备自动化的常规技能。但在已有的学习历程中，学习者有可能并没有经过足够的常规技能训练，这就需要教师设计专项任务练习，帮助学习者强化常规技能训练，使他们顺利完成整体性学习任务。例如，为了完成演奏某首经典乐曲的整体性学习任务，学习者首先需要完成大量的音阶练习等专项任务;为了完成病情诊断的整体性学习任务，学习者首先需要完成身体检查技能练习等专项任务。可见，设计专项任务练习的目的是以大量额外练习的方式帮助学习者形成一定的认知规则。因此，除了在整体学习任务中设计程序性信息外，也可以通过设计特定的专项任务练习来帮助学习者习得常规技能。总的来说，前三个要素对学习设计来说必不可少，而是否需要安排专项任务练习则应视具体情况而定。只有当学习者必须要通过额外的常规任务操练，以达到熟练掌握认知规则的时候，教师才需要为其设计专项任务练习。
在设计催生学习生成的活动时，教师要确保学习者具备必要的先验知识，帮助他们从完成简单的学习任务逐步转向完成复杂的学习任务。此外，教师还应当为学习者提供足够的支持和指导，使他们能够顺利完成学习任务。最后，教师还需要充分发挥学习媒体对于学习的支持功能，并在学习过程中给予学习者恰当的反馈。
四、实施基于证据启发的学习设计的要点：
在学习活动中整合支架
访谈者：4C/ID教学设计模式倡导为学习者设计复杂的整体性学习任务，让学习者在完成任务的过程中培养综合技能和专业能力。从认知负荷理论角度看，学习者在面对复杂的学习任务时会产生较高的认知负荷，这不利于有效学习的发生。那么，在这一情况下，教师该如何有效地减少学习者的认知负荷呢？
保罗·基尔希纳：教师减少学习者认知负荷的方法有很多。首先，教师要确保学习者具备所需的特定领域知识和技能，以顺利完成教学项目中的学习任务。但事实上这并不容易做到。通常情况下，在让学习者完成整体性学习任务时，教师倾向于一开始就直接告诉学习者接下来要完成的学习任务是什么，或是在解决问题的过程中让学习者进行自主的发现式学习。这是不符合教育规律的。为了提高学习效率，教师可以给学习者提供一份可执行的任务清单，也就是前面提到的设计程序性信息，以支持学习者完成复杂的学习任务。但需要明确的是，当学习者缺乏执行任务所需的知识时，就难以完成这些步骤。这就好比学习下棋的第一步是观察和理解棋子在棋盘上的位置一样，如果学习者不理解每个棋子在棋盘上的移动规则，他们就无法有效地掌握下棋这项技能。因此，教师要做的第一件事是确保学生掌握类似“下棋的规则是什么”以及“棋子移动范围是什么”等事实性和陈述性知识，之后，才能让学习者理解类似“下棋的策略是什么”以及“运用什么战术可以战胜对手”等程序性知识。
其次，教师可以根据学习情境设计和整合适宜的模型等支架，帮助学习者减轻认知负荷。在运用该策略时，教师需要向学习者展示解决问题的过程（或方法），同时也需要为学习者解释这些过程（或方法）为什么能有效地解决问题。在这个阶段中，教师可以展示一些完整的具有代表性的样例，以更加直观地演示解决问题的步骤和方案。然后，教师再慢慢撤掉支架，直到学习者能自己解决问题。
访谈者：支架设计是学习科学领域非常重要的研究主题。您认为，教师在设计支架时需要理解的关键内容是什么呢？
保罗·基尔希纳：教师是否能够充分并且正确地使用支架是值得关注的问题。支架最重要的教学功能是为学习者创造能促进其有效学习的支持和指导。随着教学活动的逐步开展，当学习者的能力达到不再需要支架的时候，教师就要慢慢地移除支架。这对教师来说是有难度的。通常情况下，教师会在一开始为学生提供大量的支持和指导，然后很突然且快速地移除支架。这种做法不利于达成较好的教学效果。
就好比教人学骑自行车：在开始学骑车时，我在后面扶着你，并为自行车安装辅助车轮。这就为你学骑车提供了支架。在学骑车一段时间之后，我取下辅助车轮，但在你后面继续扶着你学骑车。在这个过程中，我还会给予你指导。最后我逐步放手，让你独自骑车。经过这一系列的逐步移除支架的过程，你就可以成功学会骑自行车了。
在教学中，教师也需要同样如此。为了有效支持学习，教师可以在教学中的不同环节逐渐移除部分支架。为了帮助学习者学会解决复杂问题，教师可以在最开始时为学习者提供“样例”（Worked Examples）这一支架。随着学习进程的推进，教师可以逐步移除“样例”支架，再为学习者提供诸如“部分样例”（Partially Worked Examples）的支架。最后完全移除支架，让学习者独立解决复杂任务。
五、实施基于证据启发的学习设计的建议：
培养批判性思维与研究意识
访谈者：您的最新专著《学习如何发生——教育心理学中的经典理论及实践启示》包括六个部分。在最后一个部分，您给读者呈现了被称为“警示故事”（Cautionary Tales）的内容。请问，为什么要在专著最后部分给读者介绍这些内容呢？
保罗·基尔希纳：是的，该书的最后一部分包括四个章节，每个章节分别为读者呈现了不同的具有教育启发性的警示故事。这些内容源于我在以往的教学、演讲和研讨会等场合与教师互动的过程中获得的启示。对教师而言，许多教学理论或主张似乎很有道理，但对教学实践却没有直接的指导作用。诸如“我们可以并应该在学习中使用多媒体”的教学主张，其实会扼杀学习。人们普遍认为，多媒体的使用可以让学习变得更加有趣和真实易懂。然而我认为，使用多媒体的目的是让学习变得更有趣的论点其实是个伪命题。如果为了制造欢乐的学习气氛，向学习者呈现过多无用的细节内容，其实会增加他们的认知负荷，让学习变得更加困难。因此，为了让读者形成对教育理论或教学主张的批判性意识，我认为有必要在书的最后一部分阐明一些虽是通过科学研究发现的，但我们不应该直接采纳的教学主张。
在该书第六部分的第一章中，我们主要阐述了当下教育技术领域研究者普遍认同的三个错误共识。基于此，我们提炼出一个重要观点：不能认为学习者是对其将要学习的知识最了解的人，也不能认定学习者是推进自身学习历程的主导者。也就是说，为了让学习者在复杂学习任务中更好地习得新知，教师的支持和指导是很有必要的。第二章向读者传递的主要观点是，当教师设计的教学方法和学习环境同学习者的先验知识和能力不匹配时，教学反而会制约有效学习的发生。这类不恰当的教学不利于学习者掌握技能和学习知识，因此，教师需要根据学习者的特点组织个性化的教学活动。新兴学习技术给教育研究者和实践者带来了对教育变革的预期，也显著地提高了学习者的学习绩效。对此，我们在第三章中对近年来的学习技术应用案例进行了系统梳理。通过分析发现，在教学中整合任何特定的学习技术并不能确保学习效果的提升，学习技术带给学习者在时间和效率上的收益会受到教学方法的影响。因此，决定教学是否有效的主导因素并非学习技术本身，而是学习技术支持下的教学方法。在第四章中，我们主要向读者介绍了教学中存在的十个误区，目的是提醒他们在教学中不应采纳的教学理论或主张。例如，较强的学习动机会带来有效的学習。虽然学习者持有较高的学习动机确实可以让他们对学习更有激情，但这并不是有效学习的保证。
在實际教学中，很多教师会使用一些流行的教学主张指导教学实践。这些主张虽然听起来不错，但科学研究的结果往往表明其对改善教学并没有用处。因此，我们不仅要告诉教师应该遵循的教育规律，还需要提醒他们不应该遵循的“教育规律”，尤其是那些对学习有害的教学主张。总而言之，我觉得告诉教师在教学中什么不起作用很重要，因为教师现在遵循的很多教学主张对教学并无实际用处。
访谈者：我同意您的看法。有时候，一些教学主张并不会对教师教学实践产生积极影响，反而会误导教师。对于此，教师需要对教学理念具有甄别意识，须择其精华而用之。最后一个问题，对于未来教师培养这一话题，您有什么宝贵的建议呢？
保罗·基尔希纳：对接受教师教育的师范生而言，我认为最重要的是培养他们的批判性思维和研究意识。当师范生接触某种教学主张时，他们应该学会去了解该教学主张的来龙去脉，并在此基础上对其正确性进行理性判断和评估。在进行学习设计时，教师可以遵循“审视—追踪—分析—综合评价”这一流程（Willingham，2012），从而帮忙他们判断教学主张是否合理、科学。作为未来的教师，他们首先要学会判断有关教学主张的语言表述是否清晰、客观、理性和深刻，进而运用假设法对其科学性进行推敲。其次，他们需要追踪教学主张的理论依据，即找出支持其说法的证据，比如追踪相关文献。在多数情况下，人们会对权威专家发表的观点深信不疑。有时候，这些观点可能听起来合乎逻辑，但不一定是正确的、合适的。因此，对这些观点进行追踪是有必要的。随后，他们需要对教学主张进行分析。在分析教学主张时，可以辅以学习科学专家的研究结论，但这仍要求他们具有批判意识。最后，他们需要对教学主张进行综合评价。如果各个步骤中得到的结果都很不错，那就可以确定教学主张的合理性和科学性，就可以将其用来指导学习设计。
此外，我认为教师教育最重要的目标之一就是让未来教师具有研究意识，成为能进行“有意义质疑”的实践者。教师不应该把教学当作“刺激—反应”式的反射行为，而应该在对教育规律有科学理解的基础上理性地实施教学，就像医生需要根据解剖学、生理学、药学的理论知识进行问诊、治疗和手术一样。在现实中，很多职业都有对应的专业领域，能够为相应的职业行为提供理论和实践指导。例如，医生职业对应的专业领域是医学，律师职业对应的是法学，工程师职业对应的是建筑学、电子学等。从事这些职业的人会充分利用专业背景知识指导实践，而不是依靠他人说教。然而，教师却常常忽略自身所应具备的专业背景知识，这使得他们很难以批判思维的方式看待自身的专业发展。因此，我认为教师教育中应该培养教师的研究意识，让他们能以正确的方式进行有意义的质疑，并在质疑中促进自我专业发展。我希望我们的新书能够为解决这个问题提供帮助。
注释：
① 网址为：https：//3starlearningexperiences.wordpress.com。
② 卡尔·亨德里克博士就职于英国惠灵顿学院， 其于2014年与哈佛大学教育研究生院等机构合作成立了惠灵顿学习和研究中心，长期从事教育理论与课堂教学相关研究。
③ 该书的英文名是How Learning Happens：Seminal Works in Educational Psychology and What They Mean in Practice，英文版链接为：https：//www.routledge.com/-in-Educational-Psychology-and-What-They/Kirschner-Hendrick/p/book/
9780367184575，后续将有中文译本出版。该书荣获2021年美国教育传播与技术研究协会（AECT）颁发的“James W. Brown出版奖”。此奖项由AECT前主席詹姆斯·布朗（James W. Brown）为国际上教育技术领域杰出学者出版的具有影响力的专著而设置，自1981年设立以来，仅有8本学术专著荣获此奖。
④ 该书已有中文译本发行，详细信息为：杰罗姆·范梅里恩伯尔，保罗·基尔希纳（2015）.综合学习设计[M].盛群力，陈丽，王文智等.福州：福建教育出版社.
参考文献：
[1]Chi， M. T.， Feltovich， P. J.， & Glaser， R. （1981）. Categorization and Representation of Physics Problems by Experts and Novices[J]. Cognitive Science， 5（2）：121-152.
[2]Kirschner， P. A.， Sweller， J.， & Kirschner， F. et al. （2018）. From Cognitive Load Theory to Collaborative Cognitive Load Theory[J]. International Journal of Computer-Supported Collaborative Learning， 13（2）：213-233.
[3]Rothkopf， E. Z. （1970）. The Concept of Mathemagenic Activities[J]. Review of Educational Research， 40（3）：325-336.
[4]Sweller， J.， Ayres， P.， & Kalyuga， S. （2011）. Cognitive Load Theory[M]. New York：
Springer.
[5]Willingham， D. T. （2012）. When Can You Trust the Experts？ How to Tell Good Science from Bad in Education. Hoboken， NJ：
John Wiley & Sons.
收稿日期 2021-02-04 責任编辑 谭明杰
Evidence-Informed Learning Design：
Make Future TeachersInstruction Based on Understanding Educational Theories
——An Interview with Professor Paul Kirschner
CAI Huiying， LU Linmeng， DONG Haixia
Abstract：
The wide application of artificial intelligence and other new technologies in education will change the teachers role from completing routine teaching tasks to promoting the development of learners higher-order cognitive ability. It will make higher requirements for teachers competence of learning design. The promising idea of evidence-informed learning design advocates teachers to make learning design based on scientific evidence rather than feelings， experience or intuitions， which can enable learners to learn effectively， efficiently and enjoyably. As a famous international education psychology and learning science expert， Professor Paul Kirschner pointed out that to implement evidence-informed learning design， teachers firstly should understand the working mechanism of human cognitive architecture， cognitive load theory and other educational law about “how people learn”， which will help them build practical-based profession knowledge. Based on it， teachers should carefully design learning activities that give birth to learning and integrate appropriate scaffolds according to the learning situation， in order to reduce learners cognitive load and facilitate deep cognitive processing. In addition， he emphasized that in order to effectively implement evidence-informed learning design， teachers should have critical thinking skill and research awareness， so that they can make rational judgments about some teaching assertions， and promote their own professional development through meaningful questioning.
Keywords：
Evidence-Informed Learning Design; Teachers Instruction; Cognitive Load; Scaffolding; Academic Interview
