正如前面的推文MIT研究報告：將MOOC作為高等教育改革催化劑所述，MIT的研究者認為：在未來的線上線下學(xué)習(xí)過程中，很可能需要“學(xué)習(xí)工程師”這樣一種全新的教育工種。

學(xué)習(xí)工程師的產(chǎn)生，緣自由混合式學(xué)習(xí)的蓬勃發(fā)展。早期的線上教學(xué)與線下學(xué)習(xí)是截然不同的兩種學(xué)習(xí)形態(tài)，互相獨立。隨著MOOC的產(chǎn)生和與高校教學(xué)的融合，今天我們已經(jīng)不是談面對面教學(xué)還是線上教學(xué)，而是混合式學(xué)習(xí)。截至《報告》寫作時間，僅麻省理工學(xué)院就有90門課是在Edx上的MOOC與面對面課程結(jié)合的混合式課程。

混合式教學(xué)不是簡單的面對面和線上的結(jié)合，而是各種教學(xué)方式、技術(shù)、場景、學(xué)習(xí)組織的優(yōu)化組合，并結(jié)合成本收益等的考量。這種優(yōu)化組合需要專業(yè)人士主導(dǎo)，這就產(chǎn)生了學(xué)習(xí)工程師這一新職業(yè)。換言之，學(xué)習(xí)工程師就是把學(xué)習(xí)過程中需要的各種教學(xué)方式、技術(shù)、場景、學(xué)習(xí)組織的優(yōu)化組合的專家。

學(xué)習(xí)工程師產(chǎn)生的另一個背景是：

學(xué)習(xí)科學(xué)的幾大主要構(gòu)成方面——心理學(xué)、認知科學(xué)和神經(jīng)科學(xué)，并不是大多數(shù)學(xué)習(xí)者和教師的專業(yè)學(xué)習(xí)領(lǐng)域。學(xué)習(xí)科學(xué)本身也在不斷地發(fā)展，一般的學(xué)習(xí)者和教師并不具有追蹤學(xué)習(xí)科學(xué)發(fā)展的必然性。

于是，在學(xué)習(xí)科學(xué)和學(xué)習(xí)科學(xué)的大規(guī)模使用者的學(xué)習(xí)者和教師之間就需要一個中間專業(yè)人士——學(xué)習(xí)工程師。

學(xué)習(xí)工程師本身不是學(xué)習(xí)科學(xué)的研究者，卻是學(xué)習(xí)科學(xué)的專業(yè)使用者。他們運用學(xué)習(xí)科學(xué)來幫助學(xué)習(xí)者和教師設(shè)計學(xué)習(xí)過程，從而使得學(xué)習(xí)科學(xué)可以通過學(xué)習(xí)工程師這一新的職業(yè)迅速地普及于學(xué)習(xí)過程。

本期推文，我們來重點關(guān)注報告中關(guān)于“學(xué)習(xí)科學(xué)”、“認知科學(xué)”、“腦神經(jīng)科學(xué)（教育應(yīng)用）”的一些理論——這些肯定是學(xué)習(xí)工程師必須要理解、掌握和運用的。

哪些對你比較熟悉、哪些對你比較陌生？歡迎文后留言交流！看看你有沒有當一個學(xué)習(xí)工程師的潛質(zhì)吧！

• 主動學(xué)習(xí)/發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)
  

主動學(xué)習(xí)（active learning）的來源可以追溯到建構(gòu)主義。發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)也是一種主動學(xué)習(xí)，是學(xué)習(xí)者通過探索和發(fā)現(xiàn)構(gòu)建知識。主動學(xué)習(xí)的對立面是傳統(tǒng)的課堂教師授課的被動學(xué)習(xí)。

以技術(shù)手段支撐的主動學(xué)習(xí)在物理等科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)（STEM）的課程中越來越普遍。在線學(xué)習(xí)環(huán)境日益設(shè)計為主動學(xué)習(xí)模式，具有互動元素。

例如，可汗學(xué)院的在線視頻微課推動了翻轉(zhuǎn)課堂。這種學(xué)習(xí)模式是：學(xué)生先看課程視頻，然后才進入課堂；在課堂里，學(xué)生參與研究問題和討論。

•  建構(gòu)主義

建構(gòu)主義的另一種運用是項目學(xué)習(xí)（project-basd learning），在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)課程中應(yīng)用普遍。技術(shù)方案越來越使得項目學(xué)習(xí)高效而受歡迎。對建構(gòu)主義的一種解釋是從做（制造）中學(xué)（Learning by Making）。很多項目與設(shè)計和設(shè)計思想相聯(lián)系。3D打印技術(shù)使得生產(chǎn)樣品變得容易，這種制造者的運動導(dǎo)致大學(xué)創(chuàng)客空間的發(fā)展，進一步推動項目導(dǎo)向?qū)W習(xí)。

•   問題導(dǎo)向的學(xué)習(xí)

問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)（Problem-Based Learning）進一步發(fā)展了主動學(xué)習(xí)方式。讓學(xué)生解決嚴格而清晰的定義問題比那些明顯是做練習(xí)的題目更能讓學(xué)生為進入真實世界而準備。項目和問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)鼓勵學(xué)生以自我為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)、同伴互學(xué)和團隊學(xué)習(xí)。

 這些趨勢的擴展就是以學(xué)生為中心的教育，主要方法有：反思、討論（與同伴和專家）、學(xué)科思維、自學(xué)和掌握學(xué)習(xí)。有種叫“牛津劍橋輔導(dǎo)”（The Oxbridge Tutor）的學(xué)習(xí)模式，讓學(xué)生以小的學(xué)習(xí)團隊獲得教師個別輔導(dǎo)，鼓勵同伴互學(xué)，加上少量自學(xué)。

•   同伴互助學(xué)習(xí)（社會性學(xué)習(xí)）

同伴互助學(xué)習(xí)在在線學(xué)習(xí)中被證明有特別的重要性。同伴在線學(xué)習(xí)顯示出能改善學(xué)生的學(xué)習(xí)成就。學(xué)習(xí)在線課程的同伴們在線下面對面交流也在全世界受重視。

同伴互學(xué)大學(xué)（Peer2Peer U-niversity，簡稱P2PU）是個創(chuàng)新學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)習(xí)同伴是主要的老師。MOOCs學(xué)習(xí)中也有“社區(qū)教師助理”，他們是那些學(xué)得較好和比較有經(jīng)驗的學(xué)習(xí)者。

這種同伴學(xué)習(xí)模式也支持了“學(xué)習(xí)的社會和背景因素”重要性理論。例如，雖然線上學(xué)習(xí)就認知角度而言是有利的，但是缺乏社會聯(lián)系影響了學(xué)習(xí)動機。有研究表明，看別的同伴們互相輔導(dǎo)的視頻比看教師講課更有效。

• 注意力研究：如何不“走神”

學(xué)習(xí)時思想不集中、走神（mind wandering），是認知心理學(xué)家和神經(jīng)科學(xué)家重視的問題。

心理學(xué)家發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)過程間隔測試有助于減少走神，減少學(xué)生學(xué)習(xí)累的感覺。

神經(jīng)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，大腦的某些狀態(tài)適合學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)，而另外有些狀態(tài)不適合。如何才能夠使學(xué)習(xí)者回到適合學(xué)習(xí)的大腦狀態(tài)？有研究表明，辦法是讓學(xué)習(xí)者產(chǎn)生好奇心。

神經(jīng)科學(xué)家使用大腦成像技術(shù)顯示，好奇可以在大腦中產(chǎn)生預(yù)期活動，并與大腦海馬體產(chǎn)生功能性連接。這或許解釋了蘇格拉底的名言“好奇是智慧之母”。

這些研究成果直接影響了MOOCs的設(shè)計。麻省理工學(xué)院和Edx的研究者發(fā)現(xiàn)，最合適的課程視頻時長是10分鐘。由此可見，走神問題的研究在很大程度上影響MOOC的創(chuàng)新設(shè)計。

•   測試效應(yīng)

MOOC的創(chuàng)新設(shè)計還受到“測試效應(yīng)”研究成果的影響。“測試效應(yīng)”是成熟的加強學(xué)習(xí)效果的技術(shù)，它要求學(xué)生復(fù)習(xí)最近學(xué)習(xí)的內(nèi)容以促進保持。這種在學(xué)習(xí)過程中不斷地插入測試的方法稱為插入式測試（interpolated testing）。

“測試效應(yīng)”的研究成果顯然也影響了MOOC的設(shè)計。有種學(xué)習(xí)方式叫分段學(xué)習(xí)法（spaced learning），它把高度濃縮的學(xué)習(xí)內(nèi)容分幾次重復(fù)學(xué)習(xí)，每次學(xué)習(xí)之間插入別的活動，例如10分鐘的體力活動等。

一百多年來認知心理學(xué)家的研究表明，分段學(xué)習(xí)法比那種集中考試時的復(fù)習(xí)效果要好。（Willcox，Sarma，&Lippel，2016，P.9）這種學(xué)習(xí)法還有個更有趣的名稱，叫測試中學(xué)（Learning by Testing，Retrieval）【Retrieval意為提取，此處是應(yīng)指“提取式學(xué)習(xí)”——王玨】。

•  動手中學(xué)習(xí)

對于動手學(xué)（hands-on learning），認知科學(xué)和教育理論有一致的結(jié)論。教育家很早就相信，動手是學(xué)習(xí)的關(guān)鍵。事實上，這也是麻省理工學(xué)院的建校理念。

MOOCs的研究表明，動手活動與看講課視頻、閱讀結(jié)合會產(chǎn)生明顯的學(xué)習(xí)效果。有研究甚至表明，手寫做筆記比用手提電腦做筆記好。

為什么？電腦打字做筆記引起的是大腦淺層的信息處理活動。手寫做筆記需要學(xué)生解讀信息后用自己的語言寫下來，從而有深度的學(xué)習(xí)處理。

其實學(xué)英語也有類似體驗，背記新詞時要幾個動作一起做效果才比較好。背新詞要有聲地讀幾遍，眼睛要看這個詞，手要在紙上寫出來。寫這個詞時，不是一個個字母按排列寫，而是按音節(jié)寫。這樣，看起來是簡單的背寫單詞，實際上是比較深度的思維活動，比簡單地讀背新詞要“深度”得多。

動手是學(xué)習(xí)活動的關(guān)鍵，線上學(xué)習(xí)要盡可能地不要取代動手活動（Willcox，Sarma，&Lippel，2016，P.19）。

•  認知負荷理論（下文中譯為“認知限度理論”不準確——王玨注）

認知限度理論①（cognitive load theory，簡稱CT）說，由于大腦工作記憶（Working Memory）限度，大腦處理信息能力有限。根據(jù)這個理論，學(xué)習(xí)新信息的關(guān)鍵是學(xué)習(xí)者會做出學(xué)習(xí)信息濃縮方案（Schema）【此處應(yīng)翻譯為“圖式——王玨注】。

學(xué)習(xí)者的信息濃縮方案越成熟、越高效，學(xué)習(xí)者消化學(xué)習(xí)信息的能力越強。

為了理解學(xué)習(xí)科學(xué)的這一重要理論，我們引用一個教學(xué)文案做解說②。它是把需要記憶的信息劃分為可以記憶的小段方案，例如，信用卡號碼4617-1783-6782-1234，即把數(shù)字和符號劃分成便于記憶的節(jié)段。

還有一種方案是把混雜的東西分類排列成有聯(lián)系的組群，從而便于記憶。分段學(xué)習(xí)-復(fù)習(xí)（Spaced Repetition）法是說，學(xué)習(xí)者分段學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)比一下子把這些東西放在一起學(xué)習(xí)更有效。

另外一個例子是記憶一串數(shù)字，｛7，1，4，2，1，2，8，3，5，4，2，4，9，5，6，6，3，7，0｝。有經(jīng)驗的學(xué)習(xí)者盡可能使用分類組群方法把這組數(shù)字變化為｛7x（1to10）I7，14，21，28，35，42，49，56，63，70｝，這樣一下子就記住了③。這些例子說明，學(xué)習(xí)科學(xué)運用于學(xué)習(xí)設(shè)計對于提升學(xué)生效率有多重要。

•   學(xué)習(xí)者生成學(xué)習(xí)內(nèi)容效應(yīng)

學(xué)習(xí)者生成學(xué)習(xí)內(nèi)容效應(yīng)（the generation effect）可以產(chǎn)生深度學(xué)習(xí)（deep learning）效果，或許可以解釋建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，特別是項目學(xué)習(xí)機制。根據(jù)認知科學(xué)，做項目引發(fā)一系列學(xué)習(xí)過程。首先，做項目提供了尋找需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容機會。第二，做項目提供了復(fù)習(xí)性學(xué)習(xí)、分段學(xué)習(xí)和交錯式學(xué)習(xí)的機會。第三，做項目提供了增強記憶的線索。 

對于學(xué)習(xí)者生成學(xué)習(xí)內(nèi)容效應(yīng)，麥特卡飛（Metcclfe）和考奈爾（Komell）的研究表明，該效應(yīng)的運用優(yōu)化需要配合其他教學(xué)方法。例如，學(xué)生生詞學(xué)習(xí)實驗發(fā)現(xiàn)，學(xué)生生成答案有助于學(xué)習(xí)，對學(xué)生錯誤答案需要糾正，教師反饋對學(xué)生語言學(xué)習(xí)很重要（Metcalfe&Komell，2007）。

 對于學(xué)生發(fā)言和其他活動提供反饋是教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，而線上學(xué)習(xí)在這方面往往趕不上線下課程。一項對自學(xué)科學(xué)課程的研究（Schraw，Crippen，&Hartley，2006）顯示，這種反饋不僅對學(xué)生理解學(xué)習(xí)內(nèi)容是重要的，而且對學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握也是重要的。

•  教育工程學(xué)

為什么學(xué)習(xí)過程的優(yōu)化設(shè)計需要學(xué)習(xí)科學(xué)的引領(lǐng)？學(xué)習(xí)過程結(jié)構(gòu)優(yōu)化最大的問題是學(xué)習(xí)時間的分布?？梢哉f，學(xué)習(xí)時間是學(xué)習(xí)各種要素中最稀缺的。

學(xué)習(xí)時間最優(yōu)化是指在給定的時間內(nèi)學(xué)到最多的知識或技能，或者，達到學(xué)習(xí)給定的知識或技能標準所花的時間最少。

為達此目的，學(xué)習(xí)過程的主要組成部分，授課時間、自學(xué)時間、作業(yè)時間、團隊活動時間等就要科學(xué)搭配，并非授課時間的比例越高越好。同時，教學(xué)組織要嚴密，每個環(huán)節(jié)要有科學(xué)設(shè)計，科學(xué)管理，而不是無科學(xué)研究基礎(chǔ)的隨意安排。

為此，李明華早在2004年就提出了教育工程（Education Engineering）化管理和教育工程學(xué)概念（李明華，2004）。

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