学习就是在大脑中进行概念架构——读《学习的本质》
本书及作者简介
《学习的本质》的作者安德烈·焦尔当是生物学与教育科学博士，瑞士日内瓦大学教授，国际著名生物学家和科学认识论研究专家。由于焦尔当具有跨学科的背景，因此在《学习的本质》一书中，他从思维品质发展、大脑的生理特点以及社会文化情境这三者的交叉点上来研究学习，理性审视了行为主义、建构主义等理论，结合当前学习研究遇到的一些难题进行研究，分析了学习环境的主要因素，对课堂教学、教师培养等问题提出了系统性的建议。
焦尔当认为学习实际上就是在大脑中进行概念架构，他从脑科学的角度来阐释学习：“当大脑在学习时，它会以它所接收或寻求的书面信息、图像和声音为基础，炼制一种关于现实的概念。这种概念会导致新的推理方式，用于解释和预测。”而如果没有形成概念架构，只是记住了零碎的信息，我们可以说“学习并没有发生”。焦尔当从学习的四个维度（认知、情感、元认知和社会）出发，面向未来构建了学习环境系统。其中，学习的动机、意义的炼制和知识的调用是其中很重要的三个因素。
学习的动机：从老鼠开始谈起
早在20世纪40年代，在耶鲁大学任教的动物行为学家克拉克·赫尔就已经注意到，要让老鼠学会走迷宫，仅提供食物刺激是不够的，这种食物刺激必须被当作一种奖励。由此赫尔提出了下面这条科学定律：学习＝动机×习惯。我们可以把这个公式修改为：动机＝需求×价值。实际上，动机永远是个体的内在状态和环境的多重因素彼此互动的结果，至少大致如此。因此，在非特定情况下，动机就是推动个体去学习的内在体制的总和。它可以被比作一种力量、一种冲动或一种张力，使某一行动得以启动，指引学习者进入可以让他满意的情境。同时，动机维持着将一个计划进行到底所必需的精力。它让学习者始终保持专注，即使在遇到认知困难时也是如此。
没有了环境，动机便全无用处，它是对环境的一种回应。因此，对于人来说，动机这个问题很快会变得很复杂。动机不仅仅取决于即刻的需求，个体会有自己的兴趣、愿望，甚至是对某些事物的热爱，它们会促进或阻碍动机的产生。一切都发生在学习者的需求、兴趣、欲望、期待、渴望（依情况而定）和能够满足这一切的情境所具有的特性的彼此呼应之中。
许多教育家讨论过动机的问题。“胡萝卜”也好，“大棒”也好，作为外在动机，它们的作用都是有限和短暂的。人们普遍意识到可持续的动机才能实现真正的学习。焦尔当首先指出，这种可持续的动机一定是和环境互动的结果，他将动物行为学家赫尔从老鼠学会走迷宫得出的“学习＝动机×习惯”公式修改为“动机＝需求×价值”公式。动机的产生最初取决于他的需求，这里焦尔当基本沿用了马斯洛的需求层次理论，指出了人具有生理需求、安全需求、归属需求、尊重需求、自我实现需求，这些需求会成为行动的推动力，而且需求与需求之间也会相互作用。但需求会受到环境的影响，比如当一个孩子想融入一个集体，却被同伴排斥时，就会影响他因为归属需要引发的动机。除了人类这些自然需求外，价值也是促进动机的重要因素，这里的价值包括两种。一种是指自我价值。一个对自己能力有正面评价的学生会更愿意迎接挑战高难度的学习任务，并精心组织知识。而相反对自己能力有所怀疑的学生因为不自信，常常止步于死记硬背。而且在整个过程中，自信的学生对学习有更好的掌控感。另一种是指学习价值。也就是说，当学习者认识到这种学习是有价值和有意义时，他们会有更明确的行动愿望，并努力克服过程中遇到的困难和挫折。以上两种价值在学习过程中作为两股力量也在不断地合流，对自己价值有正向认识的学习者愿意尝试有价值的学习任务，并能向着最终目标持续性地行动，觉得自己有能力掌控学习的发展，而过程中取得的每一个小小的成功都是一种激励，不断提升自我效能感，同时因为感受到完成任务所带来的价值而迸发更加强烈的动机。
因此，如何提升学习动机就有了答案。我们可以从需求和价值两个要素来看。需求意味着要让学习者有一种“空虚”“匮乏”“疑惑”“矛盾”的状态，教师一般按从易到难的顺序，将内容拆解开来教学。焦尔当说这样的教学就好比参观博物馆一样“无趣”，因为教师将原本奥妙无穷的世界变为了无生趣的标本陈列。所以，要唤醒学生的需求，就要有价值的参与，教师要让学习者看到学习任务的价值所在。比如在学习生物知识时，先让每个人回答“什么是人生存在世界上的必需品”，由这个与所有人生活密切相关的大问题引发对“能量、氧气、食物”等主题的学习，而后可以通过观察，与学习者的先有概念碰撞从而使学生产生困惑，比如“长期放置在黑暗里的植物会死，那么在阴暗环境中的植物是靠什么获取能量的”。当然，仅从一开始吸引住学生的注意力和好奇心还不够，要让学习者保持动机，最好能以有吸引力的任务作为引导，也就是当前我们所提倡的项目化学习。在这个过程中，教师要不断鼓励学生勇于尝试、克服困难，并能及时地反馈。
学习：一种意义炼制活动
我们一直强调意向在学习的动力机制中的重要性，它是一个必不可少的出发点，但即使有了意向，知识的更新也可能还是无法进行。只激发学习的意向，不足以让学生哪怕只是稍稍炼制一下知识。我们要再次重复的是，这层意义以及知识从来不是个体一下子就能直接获得的，我们还要重复的是，它也不可能是别人给予的。学习情境必须“陪伴”学习者，让他对此有所意识，学习的情境是知识炼制的一个核心。因此，它是知识炼制的基础，知识的重要性是以境脉为参照的。一种知识就是人们发明出来的一个“东西”，用来解释一种情境，即赋予情境以意义。我们必须承认，仅以行动为基础的教育法往往是没有什么效果的。行动无疑是个必经阶段，但我们不能把它看作万灵药，哪怕是对于低幼儿童。这种方法很快就显现出它的局限。一方面，行动必须充分地境脉化（为了行动而行动甚至是有害的、让人气馁的）；另一方面，行动必须和学习特有的其他形式（表达、倾听、交换）联结在一起，并且要经过对质阶段。
——摘自《学习的本质》，第79~81页
焦尔当认为仅有学习的动机还不够，没有后面的有意义的学习过程加持，动机也就降值为零。学习只有在学习者亲身经历在具体境脉中的意义炼制时才会真实发生。焦尔当在谈学习的意义炼制前澄清了实践中的一个误区，所谓的“能动”教学实践，无论是康德、皮亚杰还是杜威，都强调了“做中学”的重要性，但导致的结果是许多人以为只要“动”就一定有学习的发生，甚至因此把“动”当成了学习本身，“动”成为目的而不是途径。然而，事实并非如此，“动”也可能只是动，而没有学习。首先，“动”应该是有目标的，或者说是充分境脉化的，换言之，“动”应该是有价值的，有真实问题情境的引导。其次，“动”应该体现意义炼制的过程。一般来说，意义炼制会经历“发问→对质→表达→论辩→网化”几个步骤。
1.发问。衡量学习是否发生的一个重要标准是迁移，也就是说，学习者知道何时运用知识，那就必须寻求现象背后的规律。如果学习者只是为看而看，为动而动，那么他们很有可能只是记住了现象或结论。
2.对质。对质有两种，一种是与现实对质，所谓的与现实对质实际是提出自己的假设，并在现实世界中检验自己的假设；另一种是与他人对质，因为与现实对质是一件“成本很高”的事，不仅是指经济成本，也指时间成本，而且有一些学科内容很难做到与现实对质，比如历史学科，很难还原真实的历史场景，所以，与他人的对质也是很好的学习路径。
3.表达。表达既是与他人，同时也是与自我的沟通方式，它是思维的工具。当我们表达时，无论是书面还是口头，都在对思维进行整理。
4.论辩。论辩是一种表达的类型，也是促进思维的最重要的表达方式。普通的叙述只需要连贯的表达就可以，而论辩则需要严丝合缝的表达。一方面要让自己的论点无懈可击，需要对论点再三斟酌、反复推敲，而且要辅以强有力的论据；另一方面，也要对他人的观点进行预测，这过程也是对自己的观点进行修正的过程。而在论辩的过程中，对峙、反驳、讨论也会不断引发我们的思考，既可能推进原有的论点，也有可能产生新的论点。
5.网化。这个世界是相互关联的，为了能更了解每一部分，我们采用了将整体分解为部分的思维方式，然而，我们不能忘了还是要把这些部分联结起来，使网化有助于未来的知识迁移。
知识的调用
事实上，一个概念暗含着整个概念体，或至少包含了一大部分。在目前的知识状态下，我们所知道的只有这么一些，更何况这种思路和笛卡尔的逻辑是相悖的，后者让我们习惯了把整体分解成一个个部分来理解。一个新信息必须在被调用的结构整体中找到自己的位置，它可以在大体上依附于已经存在的神经元网络，或是对后者进行修改。新的网络由此诞生，另一些网络则失去活力或者被淘汰。知识一旦被储存，学习者就应该调用它。学校应该重视的是这个方面。
我们要让学生学习的是如何实际运用知识。想要完成一项具体行动，就要引导学习者去寻求实施这一行动的手段。他们必须学会弄清楚情境，找出问题所在，分析不同观点和各种制约因素。对背景环境和所搜集材料的研究与课堂上的组织化替代解决方法和将这些方法纳入境脉的机会。课堂的地位由此改变，它不再仅仅是传递知识的场所，而成为制造知识的场所。
——摘自《学习的本质》，第105~107页
焦尔当认为调用是学习的意义，他说：“学习者在一个与他的学习环境差别很大的环境上再次利用记忆中的知识，这就是记忆的调用。这个问题被其他教育学家命名为‘迁移’，在我们看来，它是一个根本性问题。”然而，今天我们的学生却很难进行知识的迁移或调用，用学校里学到的知识解决现实世界的真实问题。
知识的调用实际上就是记忆的激活。焦尔当在这里首先给记忆正了名。我们常把记忆简单理解为单纯的录入，认为知识通过记忆会被孤立地存储在大脑的某处，并把记忆和其他高级认知活动相对立。而实际上，记忆就好比是全息摄影，“被摄物体的每个点都被全息图所记录，反过来，全息图上的每一个点都包含着关于被摄物体所有点的信息”。这个所谓的全息图实际上指的就是我们的概念架构。焦尔当认为当学习者没有建立起足够坚实的概念架构时，输入的新信息堆满了他的脑袋，很快就会被遗忘。学习者的概念架构越精密越灵活，就越能对新信息进行有效的组织，无论是将新信息纳入概念架构还是用新信息来修正概念架构。而焦尔当认为“工具包”是可以帮助学习者进行概念架构的，他提到了三种工具，认为这些工具可以让学习者跨越认知的难点。
第一种工具是图示。图示包括图像、图示和表格等，图示可以简化复杂情况，梳理逻辑，突出重点，让人们很快就能把握住要点。而且图示在现实世界中比比皆是，构成了人类自然的一种认知方式，图示的出现会让学习者对学习内容感到亲切。因此，在学习中，我们不仅要通过图示来讲解，而且应该让学习者自己尝试绘图，因为这样能使学习者主动整理自己的概念架构。
第二种工具是类比。焦尔当认为类比可以成为学习者思维的中转器，因为他可以将不熟悉转化为熟悉，将抽象转化为具体。这里雅克德费纳在化学上的尝试是一个经典的案例，在他的《原子奇异世界》一书里将原子世界与人类世界进行类比，将负离子比作男性，正离子比作女性，稀有气体比作单身人士，用夫妇关系比喻化学反应，用婚姻规则来说明化学反应。
第三种工具是模型。模型实际是指比较复杂的图示。比如通过将水量与热量对应，将水位与温度对应，通过一系列实验让学生理解热量平衡原理。这些工具包可以帮助学习者进行概念架构，但获得的知识必须被定期调用，只有在不同情境中不断出现，这个概念架构才能更趋精细化和复杂化。在调用过程中，关于知识的知识，也就是元认知也很重要，甚至可以说元认知是概念得以架构的关键，这意味着概念架构要在高位进行，或者说概念架构里一定要包含大概念，这里指的高位就是指体现专家思维。