问题解决在线学习活动中的任务设计研究 *

马志强，李彦敏

(1.江南大学 田家炳教育科学学院，江苏 无锡 214000；2.集美大学 教师教育学院，福建 厦门 361021)

问题解决在线学习活动中的任务设计研究*

马志强1，李彦敏2

(1.江南大学 田家炳教育科学学院，江苏 无锡 214000；2.集美大学 教师教育学院，福建 厦门 361021)

学习任务是问题解决学习活动设计的核心，是问题解决学习得以开展的前提条件。该研究分析了问题解决学习活动中任务的基本特征，并提出由问题解决维度和活动操作维度构成的任务设计结构。实证研究部分利用准实验研究的方法，验证了任务设计结构的有效性。实证研究的结论认为，任务设计结构能够增强学习者在线问题解决学习的效果，并提升学习者对学习的主观感知。最后，结合具体的设计经验，研究给出了问题解决学习任务设计的具体策略。

问题解决；学习任务；问题解决学习活动；任务设计

一、引言

问题解决在线学习活动通常是围绕现实生活中的一些结构不良的问题，寻求解决方法的学习活动。其强调将学习设置到有意义的问题情境中，通过个人或小组协作的方式解决问题[1]。参照上述理解，问题解决在线学习活动主要的任务在于引导学习者分析问题情境信息，以个人或小组协作方式完成问题解决的认知加工过程。问题解决学习任务设计一方面要考虑非良构问题的认知加工过程，使学习者按照任务规定的操作逐步完成问题解决的认知操作。另一方面，学习任务设计还应符合一般学习任务设计的基本结构。目前，与问题解决学习任务相关的研究包含两个维度：一是非良构问题解决过程的相关研究；二是学习活动任务设计的研究。

1986年Gick提出广为引用的问题解决过程模式，揭示了问题解决的三项内部认知活动：表征问题、方案搜索、方案实施。问题表征包括提取合适的问题背景知识，明确问题目标和相关的起始条件；方案搜索包括提炼目标，制定达成目标的行动计划；实施策略包括执行行动计划并评价结果。该模式强调了问题表征在问题解决过程中的重要性，并揭示了问题解决是一个非线性的过程，如图1所示[2]。

图1 问题解决过程模式

图2 Voss提出的问题解决过程

目前，关于学习活动任务设计的研究集中于任务的构成要素。DialogPlus 项目的结题报告分析了学习活动中任务描述应包含的基本要素，其中包括任务的类型、支持任务的技术、任何有关的工具和资源、交互所涉及的角色、与活动相关联的评价[7]。LADIE项目扩展了对任务的描述，将任务划分为六个描述维度，如表1所示[8]。其中任务类型主要可以归结为五类：一是同化任务，即学习者被动完成的任务，如阅读、观看视频等；二是信息处理任务，如网络信息搜集、课件操作等；三是交流任务，即一定范围内的对话活动，如小组讨论等；四是生产任务，是学习者积极构造完成某一种人造物，如设计网络课程、撰写论文等；五是经验任务，是在某一种特定情境中进行的技能联系，例如头脑风暴等[9]。

表1 学习活动中的任务构成

综上所述，问题解决过程研究呈现了问题解决认知加工的基本环节，为问题解决学习任务的序列安排提供了基本的依据。学习任务结构与组成要素研究剖析了学习任务的基本构成，为任务设计提供了基本的框架。本研究基于上述研究成果，提出了问题解决学习任务设计的基本结构框架，并应用准实验的方法验证了该框架的有效性，最后，研究基于现有的设计经验，提出了问题解决学习任务设计的基本策略。

二、问题解决任务的设计结构框架

问题解决学习任务是设计者对问题解决操作过程和步骤的规定。任务对活动过程进行分解，可以理解为帮助学习者完成活动的支架。问题解决学习任务一方面需要引导学习者完成问题解决的流程，另一方面需要帮助学习者在网络学习环境中获取、加工信息，建构和分享知识，因此，学习任务包含两个设计维度：纵向的问题解决维度和横向的信息加工维度，如图3所示。问题解决维度分解了解决问题所需要的具体步骤，将问题解决认知加工序列转化成为具体的可操作的任务序列。信息加工维度针对问题解决序列的各个环节，分析其需要的信息加工操作。横向与纵向两个维度共同构成完整的任务描述。

图3 问题解决任务的结构设计框架

1.构建问题空间

问题解决的首要任务是结合情境的信息，明确问题发生的背景，厘清问题的初始状态信息，并根据问题的限制条件和问题解决的基本线索构建对问题的基本描述。问题的基本描述包括：问题的起点、问题解决的目标及可能的解决路径。学习者可能在头脑中提取出大量的领域知识，但如果这些知识不能围绕问题很好地组织，对问题解决过程是没有意义的。学习者需要充分地分析情境信息，根据情境信息充分提取问题领域的相关知识，利用这些专业知识构建问题空间。需要注意的是，问题空间的产生与选择不是一蹴而就的。劣构问题的复杂性决定了问题组成信息可能是不清晰的，因此，问题空间产生的过程是一个学习者与小组充分互动的过程。同一个学习者随着知识结构的完善，构建不止一个问题空间。同时，问题解决是一个小组协作的过程，各个组员由于扮演角色不同，所处的立场与观点也不同，构建的问题空间差别可能会很大。这就需要小组学习者不断对问题信息进行分析与判断，并通过交流与协调产生小组对问题解决的认识。

2.生成解决方案

在我国新课程改革的背景下，创新性的教学方式被不断提出，课题学习作为一种新型教学方式，由于其对初中数学教学有很大的帮助，正在受到广泛的关注和重视。课题学习主要指的是以研究性教学作为基本前提，围绕着研究性问题而展开的一种探究性教学活动。学生通过教师的指引，通过自主学习的方式或者与学生合作的方式来获得知识。通过课题学习的开展，激发学生的课堂参与度，从而培养学生的数学思维能力和提升学习效率。

这个环节是小组学习者基于对问题的认识，结合对资料和案例的分析，生成问题解决的路径或方法。在这个任务中，可能由于小组成员意见不统一而产生组内冲突，小组成员一方面需要不断反思、改进自己的方案，并提供充分的证据来论证自己的方案。另一方面，小组成员也需要了解他人的方案，选择接受或批判。协作小组可能通过集体对方案的分析与综合，形成对问题解决方案的共同理解。上述过程即是对问题解决方案决策生成的过程。

3.监控并执行方案

劣构问题的解决过程需要学习者不断对自己的思维过程进行认知监控，同时需要小组不断监控问题解决方案的执行情况，不断核查问题解决目标与结果。监控行为帮助学习者认识到问题解决对自身知识结构的价值，并不断调整对问题解决方案的认知。在小组内部，小组成员需要检测问题解决方案的执行情况，核查问题解决的结果是否满足问题限制条件。

信息加工维度则由收集、处理、模仿、交流、建构、应用这六类型的任务组成。收集任务是学习者围绕问题解决过程不断收集信息、积累知识的过程，包括听、读、看等操作。处理任务需要学习者将收集的信息做出归类，并在此基础上进行分析，并将分析的结果表达出来。模仿任务要求学习者寻找案例资源，围绕案例中提供的问题解决方案，建立问题解决的模型，并分析模型的可行性。交流任务是学习者围绕问题解决空间及方案，不断探讨、批判、评论，形成小组共同的问题空间或方案。建构任务需要学习者对问题解决的观点进行不断的批判和反思，形成新的观点。应用任务是将问题解决方案投入应用，评价其产生的效果，并做总结反思。

三、任务设计结构的实证研究

(一)研究设计

为了验证任务设计结构的效果，本研究将任务设计结构应用于具体的问题解决协作学习中，利用准实验研究来验证该结构的有效性。准实验研究以西北师范大学教育技术学专业研究生的专业基础课程“现代教育技术”的学生为主要研究对象。该课程采用混合式教学的方式，由教师在课堂环节讲授基本知识点。笔者根据课程包含的知识结构，设计问题解决的在线协作学习活动。

1.研究对象

全班总计26位学习者，其中共有男生10人，占总人数的38%；女生16人，占总人数的62%。实证研究采用准实验的方法，鉴于参与学习活动的人数限制，将26名学习者分为6个小组，每组4-5人。其中3个小组为任务设计结构干预组，3个组为控制组。研究对三个干预组分别应用本研究提出的任务设计结构来设计活动任务，另外三个控制组仅提供未经任务结构设计的活动任务。研究为期一个月。

2.研究准备

准实验研究完全在真实的教学环境下进行。为了避免学习者的个体特征对研究结果的影响，在开展学习活动之前，首先进行学习者的个体特征测试。多位研究者认为，学习风格可能与在线学习效果有着密切关联[10][11]。由于本研究使用的学习活动为问题解决类型的学习活动，因此，学习者的一般问题解决能力也可能对研究结果产生影响。基于上述分析，本研究选择学习者的学习风格及一般问题解决能力作为个体特征的控制变量。学习风格测量采用大学生的ASSIST量表进行测量，旨在测量学生的学习动机，及在学习活动过程中为达到学习目标而采取的策略[12]。量表将学习风格分为三种类型：慎思型、策略型和外在型。由于本研究的样本量较少，根据研究假设，本研究将3类型的学习风格处理成两类：1类为慎思—策略型，包含学习风格测试中的第一类慎思型和第二类策略型学习风格的学习者；2类为外在学习风格。本研究所采用的问题解决量表由Heppner开发[13]，主要测试被试对问题解决能力的自我感知和评价水平。chan将此量表翻译成中文[14]。经多次测试，保证了量表的信效度。为消除问题解决能力及学习风格变量对问题解决效果及感知学习效果的影响，本研究尽可能采用异质分组，保证每一组组内的学习者在学习风格和一般问题解决能力两个变量上尽可能异质。

3.研究变量及假设

本研究选取学习风格和任务设计结构作为研究的自变量，学习风格作为问题解决学习活动个体层次的变量，任务设计结构作为小组层次的变量。因变量为学习者的成绩、感知学习效果和满意度。成绩由学习者在学习活动中的参与程度和提交的最终作品给出。感知学习效果和满意度参考了Richardson等人的在线学习满意度量表，根据本研究的需求进行了微调[15]。本研究研究假设为：(1)实施问题解决在线学习活动后，1类学习风格与2类学习风格的学习者在学习成绩、在线学习满意度和感知学习效果测量结果方面存在显著性差异，1类学习风格的学习者在学习成绩、在线学习满意度和感知学习效果测量结果上要高于2类学习者。(2)任务设计结构干预的小组与非干预组的学习者在学习成绩、在线学习满意度和感知学习效果的测量结果之间存在显著性差异，前者高于后者。

4.任务结构作用的描述性统计分析

下页表2中显示了任务结构对学习者问题解决学习活动各项衡量指标的影响。从表2中可见学习者总体学习成绩的平均值较高，为84分。任务设计结构干预的小组学习者在学习成绩的平均值方面高于未干预小组。表中显示了总体学习者对学习活动的满意度为3.51(满分为5)，平均学习满意度高于3。策略干预小组的满意度均值高于非干预小组。表中显示总体学习者的感知学习效果较高，为3.67(满分为5)，平均感知学习效果高于3。任务结构干预小组感知学习满意度高于非干预小组。

表2 任务结构设计描述性统计

5.多元方差分析

多元方差分析(MANOVA)用以检测任务结构和学习风格对学习成绩、学习满意度和感知学习效果的影响，以及不同学习风格学习者在学习成绩、学习满意度和感知学习效果方面的差异。从表3可以分析出任务结构干预组的学习者与控制组相比，在学习成绩、感知学习效果、学习满意度方面均存在显著性差异，结合描述性统计分析，任务结构干预的学习者在成绩及对学习活动的主观感知均高于控制组的学习者，因此，任务结构对学习者问题解决学习效果有正向的促进作用。

在学习风格方面，学习风格不同的学习者在学习成绩方面存在显著性差异，但在感知学习效果和学习满意度方面不存在显著性差异，部分否定了研究假设。

表3 任务设计效果分析

四、任务设计的具体策略

在上述研究的基础上，笔者修正了设计方案，并尝试设计了多轮次的问题解决在线学习活动。通过总结设计经验，提出了任务设计的具体策略。

1.完善学习者知识结构、构建问题空间

构建问题空间的过程，需要学习者收集与处理问题领域的信息，鉴别与提取问题情境中的信息，与其他学习者交流，共同构建对于问题的理解。具体的操作步骤包括：(1)分析情境信息，澄清信息中的给定条件。条件包括对问题解决的限制及支持信息。(2)厘清问题解决目标状态，明确达到目标的标准。(3)搜寻能够表述问题状态的领域知识，包括先行知识、问题解决的陈述性知识、原理或认知策略。(4)将问题按照所需知识分解成部分或子问题。(5)规划各部分或子问题的解决顺序。(6)分析与鉴别已形成的问题空间，并做出选择。在上述过程中，任务设计应该重点关注三方面内容。首先，任务应为学习者提供具体的、可操作的行动框架，引导学习者不断形成并完善对问题的理解，与此同时构建自己与问题相关的知识结构。其次，任务还应当设计交流环节，明确具体的话题讨论方向，帮助学习者协作建构对问题空间的理解。最后，任务设计应引导学习者不断分析情境信息，筛选问题空间。不同的小组学习者可能形成多种对问题的理解，任务设计应当引导学习者通过收集更多的信息证实或证伪某些论点，引导小组进行深度知识建构，不断丰富学习者对问题空间的理解。任务设计的过程应注意学习者现有认知水平与理想水平的差异，控制任务的难度和完成时间，保证学习者有效完成问题空间识别任务，最后还应当引导学习者准确描述问题起点、问题目标和可能路径。

2.提供可供参照的案例，生成解决方案

生成问题解决方案的过程需要学习者根据问题空间形成的基本理解，探索问题的解决路径，并识别各种观点，形成问题的解决方案。具体的操作步骤包括：(1)根据问题空间的信息，考虑问题各部分及子问题的各种可能的解决路径。(2)针对各个可能的解决路径进行探索。(3)确定问题解决的路径，并生成解决方案。任务设计主要针对三方面的内容：首先，根据学习者及先备知识分析的情况，给出问题解决的策略生成框架，帮助学习者分析可能的问题解决路径。其次，给出可供参照的案例，促使学习者从案例中分析问题解决的路径。最后，任务还应提供对各种资源如文献、报告、网址等资源的分析环节，组织学习者对问题相关的观点进行识别和分析，以综合协调各种观点生成解决方案。

3.反思与监控方案运行

任务设计的最后一个环节是监控方案执行的进程，讨论反思问题解决方案优劣。具体的操作步骤包括：(1)对问题解决的进程进行监控，不断调整方案，逐步接近问题解决目标。(2)评价问题解决的结果，以确定目标是否实现。如果没有实现则返回修正。(3)形成问题解决的成果，如小组报告、方案、策划、设计产品等。任务设计应主要针对三方面：首先，监控核查问题解决方案的执行情况，设计小组汇报或相互评价环节，帮助各小组核查问题解决方案。其次，提供对各种资源如文献、报告、网址等资源的分析环节，督促学习者反思问题解决的思路，并根据情境信息和相关观点评价解决方案的生存力。最后，设计自评和组间评价环节，帮助各组分析小组成果的优劣。

五、研究总结及后续研究展望

本研究基于现有对学习活动任务设计的研究成果，剖析了问题解决学习活动所针对的任务特征，并从问题解决过程和信息加工维度提出任务设计结构。后续实证研究利用准实验研究的方法，验证了任务设计结构对于问题解决学习活动的有效性。最后，结合笔者的设计经验，研究问题解决学习任务的具体设计策略。后续应主要针对两个方面做出进一步研究：一方面应进一步梳理问题解决学习任务与活动过程涉及的学习者角色及活动资源的关系，便于形成统一的活动设计框架。另一方面，针对具体的知识领域，需要对问题解决任务设计的策略进行不断细化调整，以适应不同学科问题解决在线学习的需求。

[1] 李松,张进宝,徐琤.在线学习活动设计研究[J].现代远程教育研究,2010,(4)：68-72.

[2] Gick, M.L. Problem-solving strategies[J]. Educational psychologist,1986,(21)：99-120.

[3] Sinnott,J.D.. A model for solution of ill-structured problems： Implications for everyday and abstract problem solving[A]. Sinnott, Jan D. (Ed).Everyday problem solving： Theory and applications[C]. New York, NY,England： Praeger Publishers,1989.72-99.

[4] 转引自Choi, I. and K. Lee. Designing and implementing a case-based learning environment for enhancing ill-structured problem solving：classroom management problems for prospective teachers[J]. Educational Technology Research and Development, 2009, 57(1)： 99-129.

[5] Jonassen D.H. Instructional Design Models for Well - Structured and ill - Structured Problem -Solving Learning Outcomes[J].ETR&D,1997, l (45)：65- 94.

[6] Hong N.S. The Relationship Between Well-structured And Ill-structured Problem Solving In Multimedia Simulation.[DB/OL].http：//www.cet.edu/pdf/structure.pdf,2012-08-07.

[7] Conole,G.and Fill,K.A. Learning design toolkit to create pedagogically effective learning activities[J].Journal of interactive Media in Education,2005,(1)：1-16.

[8] Beetham, H. Review： developing e-learning models for the JISC practitioner communities. [DB/OL]. http：//www.elearning.ac.uk/resources/modelsreview，2012-12-30.

[9] 王楠.在线学习活动设计模型研究[D].北京：北京师范大学,2009.

[10] Tait, H., Entwistle, N. J., , McCune, V.. ASSIST： a reconceptualisation of the approaches to studying inventory[A]. C. Rust (ed.) Improving students as learners[C]. Oxford： Oxford Brookes University, The Oxford Centre for Staff and Learning Development,1998.

[11] Kreijns, K., Kirschner, P. A., & Jochems,W. M. G.. Identifying the pitfalls for social interaction in computer-supported collaborative learning environments： A review of the research [J].Computers in Human Behaviour,2003,19(3)：335-353.

[12] Schellens, T.,van Keer, H.,Valcke, M.,De Wever. Learning in asynchronous discussion groups： a multilevel approach to study the influence of student, group and task characteristics[J]. Behaviour and Information Technology, 2007,26(1)：55-71.

[13] Heppner.P.P.The Development and Implications of a Personal Problem-Solving Inventory[J].Journal of Counseling Psychology,1982,(29)：66-75.

[14] Chan.D.W.Dimensionality and correlates of problem solving：The use of the Problem Solving Inventory in the Chinese context[J]. Behaviour Research and Therapy,2001,(39)：859-875.

[15] Richardson,C.J.&swan,K. Examining Social Presence In Online Courses In Relation To Students’ Perceived Learning And Satisfaction[J]. Journal of Asynchronous Learning Networks,2003,7(1)：68-88.

马志强：博士，副教授，研究方向为数字化学习、CSCL(mzq1213@gmail.com)。

2013年12月20日

责任编辑：马小强

The Research of Task Design in Problem-solving Learning Activities

Ma Zhiqiang1,Li Yanmin2
(1.the School of Tian Jiabing Education,Jiangnan University,Wuxi Jiangsu 214122; 2.the College of Teacher Education,Jimei University, Xiamen Fujian 361021)

s: Learning tasks are core elements of problem-solving learning activities. It is the premise condition of problem-solving collaborative learning. This study analyzes basic characteristics of learning tasks in problem-solving learning activities. In response to these characteristics, the study constructs task designing structure which consists of cognitive processing and group collaboration.Quasi-experimental research verifies effectiveness of the task designing structure. It concluded that the task designing structure can improve performance of problem solving learning and improve the learner's subjective perception of learning activities. Finally, the study gives designing strategies of learning tasks and discusses the research works in the future.

Problem Solving; Learning Tasks; Problem-solving Learning Activities; Learning Task Design

G434

A

1006—9860(2014)03—0058—05

* 本研究为全国教育科学“十二五”规划2012年度教育部青年课题“基于问题解决的在线学习环境设计研究”(课题批号：ECA120335)的阶段性研究成果。