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[摘 要]  采用文獻計量的方法對該領域近三十年的研究主題和趨勢進行計量學分析。研究發(fā)現(xiàn)，學習科學的歷史發(fā)展大致可以劃分為過渡轉型期、蓬勃發(fā)展期和探索升級期；在不同階段，學習科學的理論基礎都會受到認知科學研究范式的影響，第一代范式為學習科學的萌芽埋下種子，第二代范式促成了學習科學正式成為獨立的研究領域，當下學習科學研究的主題主要由學習基礎機制研究、學習環(huán)境設計研究和學習分析技術研究三個方面構成?；谝陨戏治觯芯拷ㄗh我國未來應充分重視學習科學的發(fā)展，加大相關研究的課題支持力度，深化學習科學研究的理論升級，并進一步規(guī)范學習科學領域研究成果的發(fā)表和推廣。

[關鍵詞] 學習科學；理論發(fā)展；研究熱點；未來發(fā)展；文獻計量

學習科學（Learning Sciences）最早源于1991年的美國，“是一個研究教和學的跨學科領域。它研究各種情境下的學習——不僅包括學校課堂里的正式學習，也包括發(fā)生在家里、工作期間、場館以及同伴之間的非正式學習。學習科學的研究目標，首先是為了更好地理解認知和社會化過程以產生最有效的學習，其次便是為了用學習科學的知識來重新設計已有的課堂及其他學習環(huán)境，從而促使學習者能夠更有效和深入地進行學習?！盵1] 那么，在近三十年的發(fā)展中，學習科學究竟經歷了怎樣的歷史發(fā)展過程？主要的研究主題和趨勢是怎樣的？我國未來又應該如何支持學習科學的發(fā)展呢？

一、發(fā)展歷史

20世紀80年代前后，一些在傳統(tǒng)認知科學領域頗有建樹的科學家們意識到，以脫離情境認知建構和控制實驗為特征的學習研究很難解釋真實世界中的學習實踐，那些源于認知科學的教育教學思想方法，并不能真正有效地指導“不規(guī)范且具體”的真實學習。面對這一困境，這群學習研究者們紛紛從傳統(tǒng)的認知科學一派出走，開始基于真實的學習情境來研究學習[2]。1991年，伴隨著《學習科學雜志》（Journal of the Learning Sciences）的正式發(fā)行，以及第一屆學習科學國際會議在美國西北大學的勝利召開，現(xiàn)代意義上的學習科學正式宣告形成。在那之后，學習科學對“學習”的研究大致經歷了三個發(fā)展時期：

從1991年正式建立開始，學習科學先經歷了一段長達五年的過渡轉型。這個時期的學習科學雖然仍借鑒了認知科學中已有的研究成果（如理論、模型等），但卻是在真實的學習情境中得到檢驗并進一步完善的。從第一屆學習科學國際會議的實際論文發(fā)表內容和研究水平來看，很多研究并不完全符合學習科學的本質要求，而且由于該階段仍處于新舊理論更迭時期，使得研究帶有明顯的傳統(tǒng)認知科學的特點[3]。不過，必須承認的是，該時期吸引了眾多優(yōu)秀的研究者投身于學習科學研究的初期探索，從這個意義上講，這一過渡轉型期為學習科學未來步入正軌搭建了至關重要的平臺。

自1996年開始，學習科學研究逐漸步入正軌，進入了蓬勃發(fā)展的快車道。1996年，第二屆學習科學國際會議再次在美國西北大學召開，本屆會議的主題是“真實情境中的學習” （Learning for the Real World）。從這屆會議開始，符合該領域開創(chuàng)要義的學習研究越來越多，這也標志著學習科學正式轉入真實情境中的學習研究。與此同時，該時期的學習科學還逐漸從心理學的其他方向以及其他學科領域（如人類學、工程學等）吸納新的理論和研究方法，比如情境認知、建構主義、社會文化理論等[4]。這三種代表性理論雖然都突出了情境對學習的重要影響，但側重強調的方面不同。情境認知理論強調人與真實情境的相互作用，尤其是在真實情境中為學習者提供合法的邊緣性參與和實踐共同體；建構主義也提到了情境的重要性，提出學習環(huán)境的設計要從“情境”、“協(xié)作”、“會話”和“意義建構”這四大要素出發(fā)，但更強調學習者個人在學習中的主體作用；社會文化理論則強調情境中的社會文化因素對學習的影響，比如團隊與小組協(xié)作學習中的對話。在新的理論和技術的共同作用下，該時期的學習研究表現(xiàn)出強勁的活力，為世界各國制定教育政策及一線的教學實踐，提供了豐富的科學依據(jù)。

2007年以來，學習科學迎來了探索升級的嶄新發(fā)展期。進入21世紀后，日趨成熟的腦成像技術再次推動了認知科學向前邁進，用神經科學的研究方法和技術來研究經典的認知問題，成為學術界的新風向。因此，人們對認知的研究，也實現(xiàn)了從宏觀行為到微觀神經聯(lián)結的重大突破[5]。在此思潮的影響下，之前從未涉足教育研究的一些認知神經心理學家，開始使用該技術來研究人類真實情境下的學習問題，從此，基于腦認知機制的教育實踐研究開始引起國際社會的關注，形成了與第二個時期并行發(fā)展的態(tài)勢[6]。2007年，經濟合作組織（OECD）出版的《理解腦：新的學習科學的誕生》（Understanding the brain: The birth of a new learning science）和《理解腦：走向一門新的學習科學》（Understandingthe brain: Towards a new learning science）宣告了將“腦功能、腦結構與學習行為結合起來”研究的“一門新的學習科學”的誕生——教育神經科學（Educational Neuroscience）[7]。同年，“國際心智、腦與教育學會”創(chuàng)辦了《心智、腦與教育》（Mind, Brain and Education）雜志，成為教育神經科學領域的第一本專業(yè)期刊[8]，2016年自然雜志（Nature）專門設立了電子期刊《自然合作期刊—學習科學》（npj Science of Learning），為學習科學又搭建起了一個標志性的研究平臺。從此，基于認知神經結構的學習科學研究漸漸興起，全新的視角也促使人們更深入地思考“如何更加科學地促進人類有效學習”這一問題。

二、理論溯源

人類對學習的關注自古有之，早在蘇格拉底時期，便有著關于學習的論述。然而，早期對學習本質的探索，更多采用的是哲學思辨的方式。直到19世紀，德國哲學家、心理學家和教育學家赫爾巴特提出教育學研究才以心理學為基礎，并強調用心理學知識來解釋教育教學規(guī)律，這才使教育學成為了一門具有科學體系的學科，因此，教育學研究也多少會受到同時期心理學研究的影響[9]。學習科學也不例外，其三個發(fā)展時期都沒有脫離認知科學的影響。

認知科學從20世紀50年代興起至今，大致經歷了兩代研究范式的變革。第一代認知科學，也就是經典認知科學，深受笛卡爾“身心二元論”的影響，它將人腦類比為計算機，把大腦的認知過程獨立出來，視作與計算機信息加工類似的符號獲得、加工和提取過程，因此形成了以知識表征和規(guī)則計算為核心的認知加工范式，稱為“符號范式”[10]。受此影響，該時期的認知主義學習理論以“信息加工模型”為出發(fā)點，開始關注學習過程中學生認知結構的發(fā)展，如皮亞杰的認知結構理論、加涅的信息加工學習理論、奧蘇貝爾的有意義學習理論等，這一階段主要是從“心理”層面來解讀教育教學本質的。

然而，第一代認知科學忽略了情境、文化和歷史因素的作用，割裂了身心作為個體存在的同一性。因此，90年代前后以“具身認知”為代表的第二代認知科學開始興起[11]，它打破了對“身心二元論”的堅持，將認知作為身心在真實情境中共同作用的結果，因此促成了學習科學的誕生。在此影響下，學習研究開始從控制實驗走向情境分析，從靜態(tài)的認知表征轉向動態(tài)的認知構建[12]，從僅關注認知內部加工機制變?yōu)橥瑫r考慮外部情境因素，開始真正回歸到真實的教學情境，從“心理—情境”的整合視角來研究學習。

與此同時，新實驗技術的發(fā)展，尤其是腦成像技術的出現(xiàn)，讓認知神經科學取向迅速在第二代認知科學研究中占據(jù)主導位置，為真實情境下整合身心的認知研究提供了嶄新的科學分析視角與工具[13]。這一潮流很快也對處于蓬勃發(fā)展時期的學習科學帶來了新的發(fā)展機遇——借助神經科學的工具，人們對學習的研究可以進一步深入到腦的水平，將認知功能與大腦結構對應起來，形成更為完備的“腦-心理-情境”體系來解讀學習的奧秘[14]，在實質上促成了學習科學第三個重要發(fā)展時期的出現(xiàn)。

綜上，早在第一代認知科學時期，學習科學的種子就已經埋下，早期學習理論流派的更迭為學習科學的誕生準備了溫床，過渡轉型期由此開始。第二代認知科學的興起，促成了學習科學正式從認知科學的母體分離，使學習科學成為了重要的研究子領域。在“具身認知”和“認知神經科學”范式的相繼影響下，學習科學形成了蓬勃發(fā)展和探索升級這兩個重要發(fā)展時期，相比于早期學習理論流派，它們分別實現(xiàn)了研究內容和研究方法的突破（詳見圖 1）。

圖 1 學習科學的理論溯源

蓬勃發(fā)展時期的學習科學，實現(xiàn)了研究內容上的突破。從只關注個體認知結構的內部心理狀態(tài)（如記憶、推理、語言等），拓展為結合真實情境的認知研究, 開始研究情境、交互等復雜外部環(huán)境因素在學習過程的作用，如技術工具支持下的知識表征與遷移、基于具體學科教學的學習模式探究、計算機支持下的有效學習環(huán)境創(chuàng)建和技術支持下的有效協(xié)作學習方式探索等。

而探索升級時期的學習科學，則開始實現(xiàn)研究方法上的突破。從關注宏觀的、可見的行為改變，如使用交互分析、視頻分析、話語分析、教育數(shù)據(jù)挖掘等[15]方法研究學習過程，拓展到了微觀的、不可見的行為改變，如應用腦成像、腦電、眼動、心率等技術測量大腦活動狀態(tài)、眼動、心率等生理變化。

三、熱點聚焦

為了更好地把握不同發(fā)展時期中學習科學研究的特點，本研究接著采用文獻計量學的方法，使用CiteSpace軟件[16]對學習科學領域的三本重要期刊——《學習科學雜志》（Journal of the Learning Sciences）、《國際計算機支持的協(xié)作學習雜志》（International Journal ofComputer Supported Collaborative Learning）和《心智、腦與教育》（Mind, Brain and Education）從創(chuàng)刊至今發(fā)表的全部文獻進行統(tǒng)計分析（三種期刊在下文中分別簡稱為JLS、CSCL和MBE）。直接選取這三種期刊的文獻，而非以“學習科學”關鍵詞檢索的方式獲取文獻，主要基于以下兩點考慮：

一是，學習科學是一個復雜且松散的研究領域，絕大部分研究雖然屬于學習科學的領域范疇，但在標題、關鍵詞和摘要部分并不會顯性提及“學習科學”，因此很難準確全面地獲取檢索結果。

二是，這三種期刊較全面地記錄了學習科學的整個發(fā)展歷程。首先，JLS和CSCL是國際學習科學協(xié)會（International Society ofthe Learning Sciences，簡稱ISLS）主辦的兩本官方期刊，記錄了學習科學領域前兩個時期的發(fā)展動態(tài)。由于“計算機支持的協(xié)作學習”這一研究方向的重要性日漸凸顯，ISLS從2006年起專門將其從JLS中劃分出來，形成了CSCL這一?？Ｆ浯?，MBE是國際心智、腦與教育學會（International MindBrain and Education Society）主辦發(fā)行的唯一的官方刊物，是第三個發(fā)展時期的重要研究窗口。最后，這三種官方期刊的內容質量高，在社會科學引文索引（Social Sciences Citation Index，簡稱SSCI）教育類（Education & Educational Research）期刊中有很高的影響因子，具有代表性（詳見表1）。

（一）數(shù)據(jù)與方法

由于科學引文數(shù)據(jù)庫（Web of Science，簡稱WoS）并未完全收錄3種期刊從創(chuàng)刊到2016年期間的全部文獻，因此本研究在獲取數(shù)據(jù)時，除了使用WoS數(shù)據(jù)庫外，還使用斯高帕斯數(shù)據(jù)庫（Scopus）作為補充，除去訂正和簡介類文章，共收集三本期刊文獻1018篇。                          

為提取學習科學不同歷史發(fā)展時期的特點，本研究將文獻數(shù)據(jù)分為2個數(shù)據(jù)集（見表2），基于CiteSpace軟件的共詞分析功能[17]，更有針對性地對文獻數(shù)據(jù)進行分析呈現(xiàn)。其中，DJ&C包含的是前兩個時期的研究成果，DM則是第三個時期的成果。

（二）結果與分析

1. 研究主題

通過分別對DJ&C和DM進行文獻共被引分析，定位參考文獻共被引網絡中的聚類和關鍵節(jié)點，再配合引用突現(xiàn)功能找到其中起關鍵作用的文獻，可呈現(xiàn)出學習科學領域不同時期研究主題的演變過程。對于DJ&C數(shù)據(jù)集，本研究將1991~2016年的文獻以5年為時間切片（TimeSlicing），選取每個時間切片中前1%的文獻節(jié)點數(shù)據(jù)進行文獻共被引分析；對于DM數(shù)據(jù)集，則將2007~2016年的文獻以2年為時間切片，同樣選取前1%的文獻進行分析并聚類。

通過對比數(shù)據(jù)集DJ&C和DM 分別的聚類結果（詳見表3），可以發(fā)現(xiàn)，學習科學的研究主題在不同時期有著明顯的不同。前兩個時期，學習科學領域的研究內容主要集中在技術工具支持下的知識表征、社會情境下的學習環(huán)境構建、學科教學、協(xié)作學習共同體以及設計研究方法上，總體而言是從情境的宏觀視角來探究促進學習有效發(fā)生的方式和方法。第三個時期，新的學習科學則開啟了從腦功能來探究學習發(fā)生的新視角，人們在執(zhí)行相關學習任務時的腦結構和腦功能變化，成為了判斷學習是否有效進行的新關注點。

將上面的聚類結果分別以時間線模式（Timeline View）呈現(xiàn)，可以從時間維度探究學習科學領域研究主題的演變過程。

可以發(fā)現(xiàn)，第一個時期的學習科學研究以計算機支持的學習（#5 Computer-supported Learning）為代表，研究內容以技術工具支持下的知識表征和問題解決為主，主要用到的技術工具就是計算機本身，智能教學/導師系統(tǒng)（CognitiveTutor）是該時期的重要產物。

到了蓬勃發(fā)展的第二個時期，學習科學主要經歷了3個演變階段：①以探究學習（#1 Inquiry-based Learning）和物理問題（#3 Physics Problem）為代表的初步發(fā)展階段，該階段以學科教學中的學習模式探究為主，如基于問題的學習、基于探究的學習等模式是這個時期的研究熱點；②以自我解釋（#2 Self Explanation）、小組討論（#4 Discussion Group）和計算機支持的協(xié)作學習工具（#7 CSCL Tool）為代表的快速發(fā)展階段，該階段開始突出學習科學側重真實學習環(huán)境構建和學習者個人知識構建的特點，計算機支持下的學習環(huán)境創(chuàng)設逐漸顯現(xiàn)；③以協(xié)作學習（#0 Collaborative Learning）、自我解釋（#2 Self Explanation）和多樣化情境（#6 Diverse Context）為代表的深入發(fā)展階段，該階段繼續(xù)深入細化上一階段的研究重點，學習情境多樣化條件下的有效協(xié)作學習構建開始引領研究潮流。

第三個時期的學習科學領域主要有2個發(fā)展階段：①2010年以前，以高級認知加工（#3 High-levelCognitive Process）和認知神經科學（#1 Cognitive Neuroscience）為代表，將學習中的高級認知過程和認知神經網絡結構作為研究的重點，此時的研究對象往往是患有各類學習障礙（閱讀障礙、數(shù)學障礙等）人，通過對這些特殊人群的腦功能研究來為解釋正常學習過程提供證據(jù)。此后，人們在此基礎上進一步探究了個體差異、記憶、睡眠等腦功能與結構可能會對實際完成學習任務帶來的影響，研究呈現(xiàn)出多樣化的態(tài)勢；②從2012年開始，以教學腦（#6 Teaching Brain）為代表，將教學中的腦功能的神經機制作為對象的研究逐漸涌現(xiàn)，他們將教學看作一個動態(tài)系統(tǒng)（Dynamic Systems），認為有效學習的產生不但取決于“學習腦”（Learning Brain），還取決于“教學腦”，是師生雙方在情境中大腦同步交互進行學習構建的結果。這兩個階段有著明顯不同的研究重點：前者是從學生出發(fā)，后者則是從師生互動出發(fā)，強調不能忽略教師在教學這個復雜系統(tǒng)中的重要作用。由此可見，后一階段在本質上是對前一階段研究內容的補充和完善。

突現(xiàn)引文是指引用突然上升或突然下降的節(jié)點，這類節(jié)點通常代表某一研究的轉變。本研究從DJ&C中共獲取80篇突現(xiàn)引文，從DM中共獲取15篇突現(xiàn)引文。

第二個時期的學習科學領域，有兩篇突現(xiàn)性強度超過8的文獻，分別是美國國家研究理事會（National Research Council）于1996年發(fā)布的《美國國家科學教育標準》（National Science Education Standards）和瑞士聯(lián)邦理工學院（Swiss Federal Institute of Technology）培訓與技術研究支持中心（Centre for Researchand Support of Training and its Technology）的皮埃爾·狄隆伯格（Pierre Dillenbourg）教授于2002年在《計算機支持的協(xié)作學習三重世界：我們能贊成計算機支持的協(xié)作學習嗎》（Three Worlds of CSCL: Can We Support CSCL）上發(fā)表的《過度腳本化的計算機支持的協(xié)作學習：將協(xié)作學習與教學設計混合的風險》（Over-scripting CSCL: The Risks of Blending Collaborative Learningwith Instructional Design）。前者的影響力從1997年一直持續(xù)到2004年，后者則從2006年開始發(fā)酵到2010年，可以說這兩篇文獻對該時期3個研究階段的出現(xiàn)和深化發(fā)展起了至關重要的影響，期間該領域的研究內容緊密圍繞著學科教學和協(xié)作學習兩大主題開展。

到了第三個時期，學習科學領域同樣有兩篇突現(xiàn)性強度顯著的文獻，雖然突現(xiàn)強度只超過6，但在僅有10年的發(fā)展歷史中獲得學界如此多的關注，足以顯現(xiàn)其在該領域的重要性。這兩篇文章都與哈佛大學（Harvard University）教育學院的柯特·費希爾（Kurt W. Fischer）

教授相關，分別是發(fā)表于2008年的《研究學校：教育實踐中的基礎研究》（Research Schools: Grounding Research in Educational Practice），以及2012年的《教學腦與空容器的終結》（The TeachingBrain and the End of the Empty Vessel）。同第二個時期類似，這兩篇突現(xiàn)性文獻同樣對該時期2個研究階段的形成起到了關鍵性的作用，推動了基于真實情境的教與學過程的腦科學研究與教育實踐積累。

2. 熱點趨勢

研究熱點可以通過關鍵詞共現(xiàn)分析來獲取，研究將數(shù)據(jù)集DJ&C和DM的文獻數(shù)據(jù)分別導入CiteSpace軟件，前者設置時間切片為5年，后者設置為2年，均選取每個時間切片前10%的高頻文獻進行關鍵詞共現(xiàn)分析，容易發(fā)現(xiàn)，不同發(fā)展時期學習科學領域在研究熱點上存在著本質的不同。

第二個時期的學習科學，領域研究的熱點集中在學習環(huán)境、知識構建與協(xié)作學習這三個主要方面(根據(jù)關鍵詞在數(shù)據(jù)集DJ&C中的中心性和被引頻次排序，排在前20名的是：教室、知識、科學、探究、表征、環(huán)境、設計、物理、技術、知識建構、學習環(huán)境、感知、協(xié)作、表現(xiàn)、宏命令、干預、數(shù)學、觀點、在線和身份)。在學習環(huán)境的構建上，主要從實體的教室環(huán)境和基于計算機和互聯(lián)網技術的虛擬空間兩個維度出發(fā)，探索環(huán)境對有效學習發(fā)生的支持作用。知識構建，一直是學習科學十分關注的問題，知識的表征（representation）、構建（knowledge construction）和遷移（transmission），以及如何利用新媒體與技術更好地支持上述過程的實現(xiàn)等，都是該主題研究的核心問題。協(xié)作學習在學習科學領域的重要程度，從ISLS為該主題設立專刊便可知曉一二，基于具體學科教學的協(xié)作學習模式探索、基于技術的協(xié)作學習工具的設計與應用，以及協(xié)作學習效果的測評等都是由該主題延伸而來的研究熱點。

第三個時期則更注重學習者的內在腦機制對特定知識技能的支持（根據(jù)關鍵詞在數(shù)據(jù)集DM中的中心性和被引頻次排序，排在前20名的是：大腦、語言、工作記憶、童年期、表現(xiàn)、兒童、習得、科學、認知、行為、系統(tǒng)、知識、單詞、年輕、數(shù)學、教學、功能磁共振成像、干預、理解、成績）。從這些高頻關鍵詞來看，學習的腦機制研究仍占據(jù)研究熱點的大頭，比如大腦（brain）、工作記憶（working memory）、認知（cognition）和功能磁共振成像（fMRI）等；此外，與特定知識習得相結合，也是該時期研究的一大特色，如語言（language）和數(shù)學（mathematics）的知識習得過程的腦機制研究，為更科學的教學內容設計和學習路徑規(guī)劃提供了重要依據(jù)。

突現(xiàn)關鍵詞表示的是在一段時期內被高度關注的研究熱點，也是該時期具有較大發(fā)展?jié)摿Φ难芯糠较颉１狙芯吭谏鲜鲫P鍵詞共現(xiàn)分析結果的基礎上，使用引文突現(xiàn)功能獲得突現(xiàn)關鍵詞，其中DJ&C中有 10個，而DM中僅有1個。

相比而言，第二個時期的學習科學領域在未來發(fā)展趨勢上更為清晰——從開始以狹窄的知識傳遞觀研究學習，到后來以真實情境下的知識建構觀重新審視學習過程，從研究知識表征到關注學習過程的互動參與。對于第三個時期，可能受到實際發(fā)展年限以及文獻數(shù)據(jù)數(shù)量的限制，只有一個符合條件的突現(xiàn)關鍵詞“認知神經科學”（cognitive neuroscience），不過這也說明，目前該領域尚處于發(fā)展初期，研究方向的深化和細分還未呈現(xiàn)出明確形態(tài)，但可以肯定的是，該領域始終以認知神經科學作為一貫的研究基礎，在持續(xù)發(fā)展的過程中，一些新的研究方向已經開始嶄露頭角并逐漸獲得學界的關注。

以上的數(shù)據(jù)變化，在一定程度上揭示了未來學習科學領域的發(fā)展趨勢，在真實情景中以復雜系統(tǒng)的視角來審視學習過程中各相關因素（包括外部的學習環(huán)境構建以及內部的學習腦機制探索）的相互作用及結果，將會繼續(xù)成為學習科學領域的研究核心。

（三）熱點研究小結

結合美國國家科學基金會（NationalScience Foundation，簡稱NSF）對學習科學研究的取向劃分，以及上面對學習科學三大發(fā)展時期關注的主題熱點以及發(fā)展趨勢分析，本研究認為，未來學習科學主要有3大研究方向：

第一，學習基礎機制研究。此類研究與學習科學第三個發(fā)展時期的出現(xiàn)密切相關，大致與“整合認知神經科學、神經科學、認知科學、醫(yī)學與教育領域的學習科學”這一研究取向相對應。借助先進的認知神經科學研究技術，研究人員可以從微觀的神經聯(lián)結層面研究真實情境中的教與學過程，從認知功能與結構相結合的綜合視角，研究特定教育干預對學習過程的影響。區(qū)別于當前認知心理學對腦認知機制的實驗室研究，學習科學視野下的腦認知機制研究，更強調真實的學習情境與教育干預方案，如何在準實驗條件下應用神經科學的技術工具，這將會成為教育科學領域中的一個新挑戰(zhàn)。

第二，學習環(huán)境設計研究。此類研究與學習科學第二個發(fā)展時期的絕大部分研究內容類似，與“整合認知心理學、教學設計、計算機信息技術、智能系統(tǒng)的學習科學研究”這一研究取向吻合，早期也稱為學習技術研究。區(qū)別于學習基礎機制的研究，這類研究更關注如何在已有的基礎研究成果上，將這些成果轉化為可以直接應用于真實教育情境的干預方案，如學習媒介設計、物理環(huán)境設計、學習交互設計。在設計研究方法所獨有的迭代思想影響下，這些在試驗階段經過反復更新升級的干預方案將有可能成為推進教育變革的有力落腳點。

第三，學習分析技術研究。此類研究與學習科學第二個發(fā)展時期的“對話分析技術”、“視頻分析技術”等研究內容同源，歸入“整合機器學習、工程技術、人工智能等領域的學習科學”這一研究取向更為合適。隨著智能學習軟硬件環(huán)境體系的構建，教育過程中產生的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出數(shù)量大、種類多的新特點，若仍采用傳統(tǒng)的測量技術，已無法釋放教育大數(shù)據(jù)本應具有的巨大能量，會阻礙對學習基礎機制的深度挖掘以及對學習環(huán)境設計的有效評估。因此，未來大數(shù)據(jù)和人工智能的新一代學習分析技術將會成為教育當前亟待攻關的新挑戰(zhàn)，這種對技術的迫切需求，不僅體現(xiàn)在對智能分析算法等軟技術上，還體現(xiàn)在收集學習指標數(shù)據(jù)的硬件技術上，以軟硬結合為特征的學習分析技術研究，將為前兩類研究的順利開展開創(chuàng)嶄新的平臺。

四、未來發(fā)展

（一）提高學習科學在教育科學研究中的地位

蓬勃發(fā)展近30年，學習科學不僅有力推動著教育研究科學化的進程，也時刻引領著世界教育教學模式的變革方向。在此形勢下，越來越多的國家開始在高校設立學習科學專業(yè)培養(yǎng)點，甚至籌建專門的學習科學研究組織和機構，從而提高國家對教育未來發(fā)展趨勢的預測和把控能力。時至今日，學習科學已經逐漸形成了“以學習基礎機制研究為根本、以學習環(huán)境設計研究為主體、以學習分析技術研究為保障”的良性研究態(tài)勢，并且后兩大研究取向經過更長足的發(fā)展，已經積累了很多兼具研究和實踐價值的優(yōu)秀成果，而學習基礎機制研究相較于后兩者，由于起步較晚且對高精尖技術和人才的依賴度還很高，目前尚未得到大范圍普及和認可。

值得高興的是，從2018年開始，我國國家自然科學基金委正式設立了項目代碼（F0701）專門資助教育基礎科學研究，希望各界專家圍繞學習亟待解決的基礎問題展開深入研究。除了在研究課題上支持學習科學研究外，國家還應從學科建設、教師培養(yǎng)等多個環(huán)節(jié)，確保學習科學形成長效發(fā)展機制。一方面，應該集中力量加強學習科學的學科建設工作，為該領域的持續(xù)發(fā)展培養(yǎng)人才，但各高校在學科建設上應該兼顧自身特色，各有側重，比如綜合類院?？梢詡戎貙W習的基礎機制研究，師范類高?？梢詡戎貙W習科學的應用研究，如到校指導教學等，這樣可以充分發(fā)揮高校的優(yōu)勢，互補發(fā)展；另一方面，在教師培養(yǎng)上也應該增加學習科學相關的知識技能，提高一線教師的學習科學素養(yǎng)，保障學習科學在實踐中真正落地。

（二）促進學習科學相關課題研究的跨學科合作

作為跨學科研究的典型代表，學習科學研究不僅需要跨學科知識，還需要漫長的時間跨度保證，單一學科背景的研究團隊很難獨立承擔。美國國家科學基金會從2004年開始撥款1億美元在全美創(chuàng)設7個學習科學中心（Science of Learning Centers）[18]，這一資助計劃一經批準就持續(xù)五年，其目的就是打破學科邊界的限制，為跨學科視野下的學習科學研究提供完備的條件保障。這一帶有探索性質的專項資助方式，快速推動了美國在學習科學領域的發(fā)展。在專項資助獲得階段性成功后，基金會于2015年開始，正式設立了學習科學的常態(tài)性資助項目。

我國在學習科學的跨學科合作上目前尚未形成成熟的體系，已建成的學習科學相關研究機構主要有北京師范大學腦與認知科學研究院、東南大學兒童發(fā)展與學習科學教育部重點實驗室、華東師范大學學習科學研究中心、華南師范大學未來教育研究中心等[19]，北京大學教育學院也于2015年牽頭成立了學習科學實驗室。由于教育技術和認知心理這兩類學院之間缺乏統(tǒng)一的理論基礎，且長期處于彼此獨立研究的狀態(tài)，實現(xiàn)跨學科研究合作比較困難。未來，如何在國家層面促成跨學科學習科學研究共同體的出現(xiàn)，如何建立制度措施保障共同體的可持續(xù)發(fā)展，將是我國學習科學領域建設與發(fā)展面臨的緊迫議題。

（三）深化學習科學相關理論體系的轉型與升級

學習科學領域目前依然處在以情境認知和建構主義為主導理論的時代，研究人員更多的是從靜態(tài)發(fā)展視角解讀真實情境對個體學習的促進作用，研究往往采用對照實驗，基于同一個時間橫截面和大量的同質研究被試，試圖得到一個類似公式①的數(shù)學模型[20]，以分析情境中的某個或某些因素對學習結果的影響。然而，這種思路在實際研究中卻經常遇到令人尷尬的結果——當同樣的學習情境設計在不同被試群體中得到截然不同的影響結果時，研究往往會將其歸因為被試選擇的問題，但這種解釋對于學習科學這一定位在講求證據(jù)和實踐的科學來說，就顯得太過蒼白和敷衍。

…… …… ①

因此，學習科學迫切需要新的解釋理論，第二代認知科學的動態(tài)系統(tǒng)理論或將成為解決這一問題的突破口。在該研究范式下，影響學習結果的不僅僅是某個或某幾個因素作用的結果，而是將學習視為一個非線性的動態(tài)變化系統(tǒng)，其中影響學習結果的是不同因素之間的相互作用。也就是說，在這個系統(tǒng)中，結果和原因是不成比例的，原因未必會導致結果，與此同時，外部的輸入會與學習內部已有的系統(tǒng)進行交互作用，并通過自組織重新形成某個暫時平衡的狀態(tài)，這一狀態(tài)仍會被未來輸入的內容重新打破重建。這樣一來，學習將變?yōu)閭€體在連續(xù)學習過程中學習狀態(tài)的改變，基于一個研究個體就可以獲得充足的過程數(shù)據(jù)來構建學習模型[21]（如公式②）。然而，若要從中找到影響學習結果的關鍵因素和路徑，還需要大量樣本的分析，這一點與現(xiàn)在基于大數(shù)據(jù)的深度學習原理十分類似[22]。相信，隨著未來技術的快速發(fā)展，這一切將會成為現(xiàn)實。

 …… …… ②

（四）注重學習科學相關研究成果的發(fā)表與推廣

學習科學是一門從實踐角度研究學習的科學，這一定位就要求該領域的成果不僅是嚴謹科學的研究報告，還要有與研究相關的產品原型設計。對于產品原型設計類成果，尤其是那些經過多輪研究實驗被證明有效的學習產品或環(huán)境設計，應該更進一步做好成果的市場轉化和推廣，使研究成果可以無縫接軌教育實踐。在美國，成功項目在學校里推廣十分常見，但反觀國內，學習科學大多以基礎理論研究為主，應用性研究很少，能在全國得到大范圍推廣示范的項目更少[23]。因此，增加我國學習科學研究中產品設計類成果的比例，同時建立經費保障制度，支持此類成果后期的市場轉化，非常值得關注。

另外，在國外已經有多本專門的學習科學期刊，比如本文中提到的三本期刊，影響力都比較大。在國內，雖然現(xiàn)在教育類（含教育技術類）和心理類期刊也會發(fā)表學習科學的相關文章，并且也有期刊開始開設學習科學專欄，但是目前還沒有專門的學習科學期刊，為了更好地推動學科發(fā)展，希望在國家相關部門的支持下，能夠盡快開辦專門的學習科學期刊。此外，因為學習科學論文通常需要詳細陳述研究設計的每個環(huán)節(jié)及其之間的內在聯(lián)系。然而，對比國內外學習科學領域已發(fā)表的論文發(fā)現(xiàn)，國外在論文篇幅上要遠遠超過國內，國內的學習科學論文一般僅在十頁左右，而且在格式上大多缺乏完整的研究結構，對研究中的具體設計細節(jié)和結果缺乏充分的描述與分析[24]。所以，在學術研究論文的發(fā)表上，我國還需要進一步加強規(guī)范性并逐步放寬篇幅限制。

當前，人工智能、大數(shù)據(jù)、VR/AR等新技術層出不窮，人們希望借助這些新技術提升教學質量、促進教育公平、拓展教育服務，實現(xiàn)教育領域的“消費升級”。而教育要想從根本上實現(xiàn)升級換代，必須加強教育的基礎研究。在教育科學的諸多基礎研究中，學習科學可以說是重中之重，甚至可以說“教育發(fā)展急需加強基礎研究，基礎研究可從學習科學開始！”。相信在國家相關部門的大力支持下，學習科學的發(fā)展必將走上快車道，并給中國教育事業(yè)的科學發(fā)展打下堅實的基礎，提供有力的支撐。

本文轉自微信公眾號“俊杰在線”，全文發(fā)表于《教育研究》2018年第3期，作者：尚俊杰，裴蕾絲，吳善超。引用：尚俊杰,裴蕾絲,吳善超.學習科學的歷史溯源、研究熱點及未來發(fā)展[J].教育研究,2018(03):136-145+159. 

文章為作者獨立觀點，不代表芥末堆立場。