从活动理论看MP-Lab数学课堂的设计

【摘要】兴起于20世纪20年代的活动理论一直作为一种思维框架贯穿于人们做事的方法当中,当然在教育实践领域当中也有之发挥作用的地方。MP-Lab作为一种数学学习的认知工具,它强调通过学生的实践动手来达到意义建构的目的。首先,文章对活动理论系统各要素进行简要分析;然后,结合教学设计相关理论知识,对在活动理论指导下MP-Lab数学课堂教学设计各要素之间的关系和特点进行分析;最后,通过一个完整的案例来透析活动理论对MP-Lab数学课堂教学设计的指导作用。

【关键词】活动理论;认知工具;教学设计;意义建构

引言

传统的数学课堂一般以教师的讲授为主,教师告诉学生数学的相关概念、原理、规则,甚至让学生死记硬背数学规则,在解决具体问题时就会出现思维定势的情况。学生根本没有真正意义上理解这些规则、原理的来龙去脉,没有实现学生对数学知识真正意义上的建构。MP-Lab作为一种新型的数学学习认知工具,帮助学生在实践操作中一步步理解知识的形成过程。但是,从笔者2007年9月份参与此课题观课的情况看,存在以下问题:(1)课堂的活动为动而动,没有真正与学生知识的获取相挂钩起来。(2)教师不知道怎样设计一堂真正意义上以学为主的MP-Lab数学课堂,导致学生的主体性没有发挥真正意义的作用。(3)教师在上课时总会把眼光放在怎么样上好一堂课上,而没有理解上好一堂课是为了学生自主意义建构层面上的目的。针对以上这些问题,笔者从活动理论的新视角,来解析活动环节各要素要与教学设计当中的各要素紧密相扣,才能实现活动动得有价值。

一 活动理论及MP-Lab概述

1 活动理论简介

兴起于20世纪20年代的活动理论一直作为一种思维框架来贯穿人们做事的思想当中。它源于康德和黑格尔的古典哲学、马克思的辩证唯物主义和维果斯基、列昂捷夫、鲁利亚等俄国心理学家的社会文化和社会历史的传统[1]。其中维果斯基活动理论的基本思想包括:人的心理是在人的活动中发展起来的,是在人与人之间的相互交往的过程中发展起来的。人的各种高级心理机能都是这些活动与交往形式不断内化的结果。人的高级心理机能,如人的实践活动是以劳动工具为中介一样,也是以各种符号系统为中介而进行的,也就是说人的心理运行过程是靠人所特有的符号这个工具来实现的。芬兰学者Engestrm在各学者对活动理论解释的基础上,开发了一个活动理论的分析框架,如图(图1)所示,认为活动由3个核心要素(主体、客体、工具)和3个次要素(规则、分工、共同体)组成,这些要素又组成了四个子系统,分别是生产子系统、消耗子系统、交换子系统与分配子系统。其中生产子系统最重要,整个活动系统的目标就是通过生产子系统实现的。其它的子系统服务于生产子系统,是生产子系统在实现整个活动系统目的时的支持部分。[2]

图1 活动理论分析框架(Engestrm,1987)

2 MP-Lab概述

MP-Lab即Multi-Purpose Laboratory,万用拼图实验室的简称,如图(图2)所示。这是由澳门培道中学韦校长开发出来的一款软件,他指出:MP-Lab是一个向师生提供包括图形制作、修整、操作和测量,并可以提供背景音乐和图片以及对操作过程进行动态记录、演示的学习环境,它构成简单而功能强大的数学学习情境建构的平台。

图2 MP-Lab界面

作为一个小学数学知识建构辅助软件,它具备了以下的特征:

(1) 适用于小学数学的各个教学内容。小学数学学习内容包含“数”和“图”两大部分。逻辑思维能力的形成和培育有赖于“图像”的帮助,图形的认知更是来自操作和实验。无论是算术(数)的学习或图形的学习,“图形”始终都有着重要的作用。MP-Lab提供的可任意操控图形的环境是数学学习的最佳助手。

(2) 多元智能课程设计。MP-Lab向学生提供包括语言智能、逻辑或数学智能、音乐智能、空间或视觉智能、运动或身体智慧、人际智慧、内省智慧等多元智慧的培养。

(3) 在具体操作方面,MP-Lab对系统要求不高,并且简单易学,可用于教师演示、学生一人一机探索、家长-子女共同学习、在家完成作业等。同时,它具备了资源共享的机制,通过课题网站的支持,使得教师和学生可方便的获取优秀作品或其它资源。

二 活动理论下MP-Lab数学课堂设计的特点

通过对活动理论的解读,发现MP-Lab数学课堂的活动也具备活动理论各要素的特点。只是针对具体的教学实践活动当中,活动的主体、客体、工具这三个核心要素有了更加具体化的含义。在活动理论的指导下,MP-Lab数学课堂的设计呈现了以下特点:

1 MP-Lab数学课堂活动的设计应遵循活动理论框架各要素之间的关系

根据活动理论在具体教学实践当中的应用情况,各要素赋予了新的含义,呈现了新的关系结构,如图(图3)所示:

图3 MP-Lab数学课堂活动设计的框架

从图中看出:在生产子系统当中,学习者个体在教师设定的问题情境当中,利用MP-Lab这一信息化认知工具,针对相关课程知识,通过一些具体操作完成教师所指引的学习目标,最终完成学习成果,自主建构知识。这样,学生通过自主探索、自主发现来体现自主学习策略的过程。在这当中,这一子系统又受到其它子系统的支持,在消耗子系统当中,学习者个体和学习共同体会针对共同的学习目标通过小组讨论、全班互评等形式共同获取知识,但如果学习共同体设置不当会对生产子系统产生影响,可能会降低学习者个体获取知识的速度,会消耗掉更多的能量和资源。消耗子系统本身代表了活动系统固有的矛盾,因此,要合理设置学习共同体。在进行消耗子系统的同时,学习者个体和学习者共同体之间会相互制定一些规则,通过课堂讨论、成果分享等形式,完成交流系统。同时,在形成了学习共同体之后,学习者个体之间针对共同学习目标完成活动分工,体现协作学习过程。最终,通过各子系统之间的相互协调把整个系统运行起来。因此,在设计活动的同时,必须考虑到活动是有目的性的,而不是为了活动而活动。

2 MP-Lab数学课堂活动的设计要具有层次结构

活动理论认为,活动包括以目标导向为指引形成客体的行动层级――活动、行动和操作[3]。 活动是有意识的过程,包括一连串的行动,行动又包括一连串的操作。活动的层级结构如表1 所示[4]:

表1 活动的层次结构

层级 指向 完成者

活动 客体、动机 共同体

行动 目标 个体或小组

操作 条件 人或机器

因此,在MP-Lab数学课堂活动的设计时,首先要明确每次教学活动是以课程知识(客体)为指向的,然后根据课程知识细化成一步步的学习行动,再把每次学习行动细化为具体化可执行的操作行为序列。例如:深圳市宝安区石岩塘头小学的张莲丽老师在上《长方形与正方形》时,整个教学活动被分成了5个学习行动,(1)设情引趣、导入新课,(2)任务驱动、研究特征,(3)游戏激趣、探索关系,(4)巩固练习、拓展思维,(5)归纳拓展、首尾呼应。其中一个学习行动为“游戏激趣,探索关系”,教师先演示长方形与正方形之间的关系,然后,学生通过MP-Lab中的拉伸工具自由拖拉长方形使之变形,体验长方形与正方形之间的关系,这样就具体化到可执行的操作行为序列当中。

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3 MP-Lab数学课堂活动的设计要注重MP-Lab认知工具的中介作用

活动理论强调人类活动是通过工具中介的。在MP-Lab数学课堂当中,MP-Lab作为一种认知工具(中介)搭建了学习者个体(主体)和课程知识(客体)之间的桥梁,帮助学生完成意义建构的过程。乔纳森在1996年出版的《课堂中的计算机:支持批判性思维的认知工具》提到,认知工具是可以帮助学习者发展批判性思维、创造性思维和综合思维能力的软件系统。MP-Lab能够为学习者提供创作的环境,学习者可以根据所学课程知识在里面自由创作作品。当学生作为作品的设计者,他们从制作作品的过程中获得的知识、技能远比学习知识本身获得的多得多。在MP-Lab数学课堂当中,学习者个体(主体)与认知工具MP-Lab(中介)的交互方式有如下几种:

图4 西天取经分桃子截图

(1) 信息演示,如:佛山市南海实验小学的袁大林老师在上《分数的初步认知》中有一环节,通过MP-Lab平台呈现一幅有趣的唐僧师徒四人去西天取经分桃子的图片(如图4),用语言描述“把4个桃子平均分,每人分几个?把2个桃子平均分,每人分几个?把1个桃子平均分,该怎么分?”一步步地引出问题,学生通过观察思考逐步进入问题情境,引发认知冲突。

图5 密铺图形图片

(2) 操作验证,如:南京市游府西街小学的斐慧慧老师在上《奇妙的图形密铺》时,教师给定一些密铺图形的图片(如图5): 让学生在MP-Lab平台通过动手操作验证哪些图形能密铺?哪些不能?这样通过学习者的自主操作验证,达到自主学习策略的效果。

图6 学生创意拼图

(3) 自主创作或探究,如:让学生在MP-Lab平台中用4块相同的地砖拼出不同的图案(如图6),这样充分发挥了学习者个体的主动性,体现出学习者个体的首创精神。

三 MP-Lab教学案例设计

自课题开展以来,涌现出了一批批优秀的教学案例,但教师在设计课堂时并没有意识到用活动理论框架来设计课堂,总会出现某些不足之处,在此以其中一个课例为例针对不足之处提出设计方案的修改意见,优化它的教学活动。此案例为广州市番禺区德兴小学陈莉老师的《梯形的面积》一课,本课属于程序性知识建构的类型,通过对已有知识的迁移,让学生利用“转化”的数学方法自主推导梯形面积的计算公式并用于解决实际问题。我认为陈老师在设计此次教学活动存在着两点不足:(1)学生在前面的三角形面积计算时已经建立起“转化”策略的思想,因此,可以省略上课开始时演示曹操称像的操作。(2)在探究梯形面积公式时,没有体现出学习共同体的优势,只是强调让学习者个体自主探究,没有体现出活动理论体系中消耗、交流、分工三个子系统对生产子系统的支持作用。

根据活动理论框架各要素之间的关系,各子系统的完成情况可以如表2所示:

表2 各子系统的完成情况

各子系统 完成情况

生产系统 学习者个体(主体)在课程知识梯形的面积(客体)为目标的指引下,在教师的指导下,利用认知工具MP-Lab平台和其它学习资源(中介),将已学过的“转化”策略进行适当迁移用于梯形面积公式的推导,将新知识的形成过程分为“图形转化”和“公式转化”两部分,在自主探究过程中将数形结合起来建构新知识,基本上完成生产子系统的过程。

消耗系统 学习者个体和学习共同体针对共同的学习目标,可以通过小组探究、全班互评、归纳总结出梯形的面积公式。

与此同时,他们会消耗掉学习过程的能量和资源。

交流系统 学习者个体与学习共同体可以通过课堂讨论一起交流各小组推导梯形面积公式的思维过程,并比较各自方法的优越性。

分工系统 学习者个体与学习共同体可以通过分工协作以小组为单位完成其中一种梯形面积公式的推导过程。

根据活动理论具有层次结构的特点,教师可以将整个教学活动分为如下几个学习行动:(1)情境导入,复习“转化”;(2)提供支架,小组合作探究;(3)利用公式,解决问题。在每一个学习行动当中,又由一些具体化的操作组成。如学习行动二当中,教师的操作行为可以是:提供学生探究的实验报告,作为探究活动的思维支架。学生的操作行为是:按照教师提供的实验报告,利用MP-Lab工具进行切割、复制、拼接把梯形面积公式计算转化为可计算的图形面积公式,再进行观察比较方法的优越性。

根据活动理论当中应重视中介的作用,MP-Lab认知工具的中介作用表现如下:(1)信息演示:教师可以利用MP-Lab为学生展示了“三角形面积”公式的推导过程(由三角形转化为平行四边形,运用已知的平行四边形面积公式获得三角形面积计算公式),引导学生回顾“已有知识的转化”。(2)操作验证:学生可以利用MP-Lab提供的测量功能,测量梯形的面积,比较利用自己获得的梯形面积计算公式计算的面积是否与MP-Lab自动测量的面积相等,以验证公式的正确性。(3)自主探究:学生可以借助MP-Lab提供的切割、复制、拼接等功能,尝试利用“转化”的策略,将梯形转化成会计算面积的图形,如:把两个梯形拼成一个平行四边形;把梯形分成一个平行四边形和一个三角形或者分成两个三角形;把梯形填补成平行四边形或长方形,探索梯形面积的计算公式。

四 结论

通过从活动理论的视角分析MP-Lab数学课堂活动的设计,给MP-Lab数学课堂活动的设计提供了理论依据。教师在设计活动的时候,不会为活动而活动了,而是具有一定教学目标性。整个教学活动流程要遵守活动系统的各要素各子系统之间的关系才会有一定的意义,教学活动过程是具有一定层级结构的,而且要特别强调MP-Lab(中介)在整个教学活动过程当中的重要作用。与此同时,课堂的设计也必须结合教学设计相关理论知识,使学生真正成为学习的主人,强调以学为主的教学设计,达到学生自主建构知识的效果。教师在设计一堂课的时候,要反思课堂质量的好不好,不关键在于学生成绩的高低,而在于学生动手实践能力、分析问题、解决问题的能力等各方面能力的提高。希望本文能对MP-Lab数学课堂活动的设计提供理论指引和案例参考的作用。

参考文献

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[2] 王良辉,徐晓丹.活动理论与虚拟学习社区建设[J].现代远距离教育,2006,(2).

[3] Jonassen D.重温活动理论:作为设计以学生为重心的学习环境的框架[M].上海:华东师范大学出版社,2002:84-112.

[4] 项国雄,赖晓云.活动理论及其对学习环境设计的影响[J].电化教育研究,2005,(6).

[5] 周睿.从活动理论看网络合作学习活动的设计[N].合肥学院学报,2007,9(5).

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[7] 何克抗,郑永柏,谢幼如.教学系统设计[M].北京:北京师范大学出版社,2002:155-195.

[8] 吕巾娇,刘美凤,史力范.活动理论的发展脉络与应用探析[J].现代教育技术,2007,(1).

MP-Lab Mathematics Class’s Design Based on Activity Theory

LEI Lan-lanLIN De-feng

(The Research Institute of Education Technology, South China Normal University, Guangzhou ,510631,China)

Abstract: Activity theory originated from 1920s is one of the thinking framework to penetrate our ways of doing things. Of course, it is important in the practice field of education. MP-Lab that is a sort of mathematical learning’s cognitive tools emphasizes students’ ability of practice to achieve the purpose of construction of meaning. At first, the article briefly analyses all elements of the activity theory system. Then, it combines the theory of instructional design and analyses all the elements’ relationship and characteristic of the MP-Lab mathematics class instructional design that is guided the activity theory. At last , it analyses a whole case to dialysis the guiding role of activity theory for MP-Lab mathematics class instructional design.

Keywords: Activity Theory; Cognitive Tools; Instructional Design; Construction of Meaning

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