學習科學&基于設計的研究

    學習科學是一門主要由生物科學和教育交叉而形成的前沿學科，旨在建立心智、腦和教育之間的橋梁（Mind, Brain and Education），將生物科學的最新成果，包括認知神經科學、情感神經科學。基因科學和生物分子學應用于教育和學習過程，給學習、教育以及政策制定提供科學的指導，以迎接教育的重大變革。涉及生物醫學工程、信息科學、腦科學、認知科學、心理學及教育學等眾多研究領域，通過在心智、腦科學和教育之間建立橋梁（Mind, Brain and Education），將腦科學的最新成果(從基因到行為)應用于教育和學習過程。研究各種場景下的學習：不僅包括學校教室里的正規學習，還包括在家庭中、工作中、同伴中的非正式學習。學習科學的目標就是對引發有效學習的認知與社會過程有更好的理解，并且將這些知識應用于對教室和其他學習環境的再設計中，從而使學習者能夠高績效的學習（學習深度和學習效率）。

長期研究目標確定為：研究兒童發展與人類學習機制；探索人類學習過程的微觀機制和宏觀規律；研究不同生長階段的兒童學習過程的特點；研究和開發用于兒童學習過程的客觀評價方法和技術手段；并對于兒童學習和科學教育提供方案。

近期發展目標為：從基因、神經遞質、腦功能和腦結構、生理、心理、及其行為等多個層次研究兒童情緒能力和學習能力發展，構建與學習科學和兒童科學教育相關的文理工醫多學科大跨度交叉的研究平臺，為我國兒童發展和科學教育領域的科學研究、人才培養和國際交流等做出獨特貢獻。

       學習科學的進展有利于學習和教學方式的創新。學習科學的進展正在改變傳統的學與教。學校、教室、學習者正在變成學習網格中的一個個結點，既接受著信息，也同時向外傳遞著信息，而這個學習網格就是一個大的學習環境，這是符合系統科學的生態環境觀點的。人們的學習方式由以前的固定教室學習，變成了在這個學習環境中的學習，可以是同步的、異步的、在線的、離線的、固定的、移動的、個別的、協作的，等等。

       學習科學的引入給傳統教育教學研究帶來了新氣息，使研究增加了科學驗證的可能。教育學科的發展是不斷總結教育與學習規律的歷史，但這種規律總結在以前更多的是在思辨和經驗的層面上進行的。學習科學為教育的科學化提供了可能。比如，腦功能成像技術已開始從分子層面解釋人類的情緒變化，如激動、困倦、疼痛等；神經網絡編碼原理的破譯已能初步解釋了記憶、理解等學習過程的化學反應機制；微電極記錄技術已經觀察到少數幾個以至單個細胞的電活動規律。這些技術不但給學習科學提供了生理學基礎，探索著人類學習的本質規律，而且能更科學地解釋和運用已有的教育經驗和規律。

       總之，學習科學的國際進展給我國的教育教學研究展示了巨大的發展空間，同時也給教育研究者自身的知識儲備和研究習慣形成了巨大挑戰。學習科學要求廣大教育工作者既要走進課堂，也要走進實驗室。

       1992年，學習科學家Ann Brown和之后的Allan Collins提出了一種稱為“設計實驗”（design experimentation）的研究方法，標志著基于設計的研究的誕生。屬于多元綜合研究范式的基于設計的研究通過為特定的場合設計學習環境，采用“逐步完善”的方法，實現理論與實踐的雙重發展。

       基于設計的研究定義:為了達到更好的教育細化程度，設計實驗將兩個關鍵項集合，即設計焦點和對關鍵設計元素的評估。人種學提供了仔細研究的定性方法，包括一項設計如何在實踐中使用，社會和事物前后關系的變量如何影響認知變量。大規模研究為評價處于依賴性變量中的獨立變量的效果提供了定量研究的方法。設計實驗在教育背景中通過介紹來龍去脈融入背景，同時通過從這些背景中概括得來的焦點指導設計過程。在改善教學實踐所需的實驗方法的排列中，這些實驗找到了適當位置。

       基于設計的研究的核心要素是教育干預的設計、實施、評價和完善。教育干預是指為了優化教學和促進學習而設計開發的環境、課程、工具、模式等人造系統，包括硬干預（實體層面）和軟干預（方法層面）兩種形式。

       基于設計的研究的五個基本特征：目的雙重性——改善理論，促進實踐；參與多元性——教育研究者、政策制造者、教學實踐者共同參與；情境自然性；過程形成性——是一個重復的試驗與修改過程；方法整合性。Bannan-Ritland將基于設計的研究的過程分為四個階段：了解性探究階段——實施階段——具體情境評價階段——擴展影響評價階段。

基于設計的研究的兩個研究方法，一是豐富的、支持學習的學習環境，二是同時產生的極有前途的理論框架：學習約定理論。

大多數研究者所持的共同觀點是：

（1）創設有利的學習環境是有意義的。這一研究能夠（潛在的）產生良好的設計變量（物質材料、人工制品和軟件）以及更優越的教學理論。

（2）我們需要加強理論和實踐之間的聯系。研究（至少有一部分）應該對（最少一部分）關注教育者真正感興趣的問題。這些發現同樣應該以一種利于從業者的使用方法展現出來。

      （3）學習是一個復雜的學習活動，需要內在的環境。