MOOC - 趙國慶等｜面向智慧學習的認知工具與思維工具－鑽石舞台

Jun 16 Thu 2022 13:00
MOOC - 趙國慶等｜面向智慧學習的認知工具與思維工具

本文由《現代遠程教育研究》授權發布

作者：趙國慶段艷艷等

摘要

人類正在加速邁入智慧學習時代，如何運用信息技術支持智慧學習進而發展學習者智慧，已經成為人們越來越關注的話題。認知工具和思維工具是信息技術支持智慧學習的重要手段。然而，在實際教學研究與應用中，人們卻常將二者混淆，並對其在智慧學習中的角色定位不清。從認知和思維的關係來看，思維是認知的高階組成部分，思維工具是認知工具的高階子集。思維工具與一般性認知工具具有本質差異：認知工具建基於社會建構主義和分布式認知理論，而思維工具的理論基礎是認知建構主義理論；認知工具是支持、引導或拓展使用者認知過程的心理模型或計算設備，其核心是藉助外部工具和社會群體進行意義建構，而思維工具是引導人們思考方向和側重點的策略或方法，其核心是藉助思維策略或方法完成內部意義建構。信息技術可以但不必然成為認知工具，具體取決於它們是否能夠分擔低階認知負荷並讓學習者更好地投入到高階認知加工中去；認知工具可以但也不必然成為思維工具，具體取決於其是否參與思維過程以及是否具有工具的可內化性。認知工具和思維工具在智慧學習中具有不同的角色定位，前者是智慧學習環境建設的關鍵，可以為培養學習者智慧提供環境支持；後者是發展學習者智慧的重要依託，目標是內化為學習者的思維技能。

關鍵詞：智慧學習；認知工具；思維工具；概念溯源；本質差異；角色定位

研究背景及問題

面向智慧學習的認知工具與思維工具

經濟全球化背景下的產業升級使得企業對具有常規技能員工的需求急劇下降，對具有高階思維人才的需求猛增。因應這一變化，培養學習者的高階思維能力、提升學習者的核心素養已成為世界各國教育的共同目標之一。與此同時，信息技術的飛速發展為實現這一目標創造了無限可能，並推動人類社會快速邁入智慧學習時代。智慧學習主張藉助信息技術的力量創建智慧學習環境和學習工具，賦能課堂教學（王星等，2021），促進教育對話（Wegerif，2015）和學習者智慧的全面、協調、可持續發展（閔語馨等，2016；Erkens，2006；Tan，2019）。

在信息技術與教育教學深度融合以及培養學生核心素養的雙重背景下，人們越來越多地關注如何運用信息技術支持智慧學習從而促進學生思維能力的發展。喬納森（Jonassen）提出「技術可以作為認知工具或思維工具」（Technology as Cognitive Tools or Mindtools）促進學生思維能力的發展（Jonassen，1995a；1995b）。這一設想為信息技術促進思維能力發展提供了思路。然而，鮮有學者對認知工具和思維工具進行細緻的區分，導致在相關研究中出現了很多相似的概念，如「認知技術」（Cognitive Technologies）（Pea，1985）、「認知工具」（Cognitive Tools）（Jonassen，1995a；1996）、「智能技術」（Intelligent Technologies）（Gavriel et al.，1991）和「思維工具」（Mindtools）（Jonassen，1995b、1999；Jonassen et al.，1998）等，就連喬納森本人也是在交替使用「認知工具」和「思維工具」這兩個概念。顯然，這種模糊的認識並不利於相關研究和實踐的進一步深入。

為了幫助人們釐清認知工具和思維工具的關係和差異，弄清信息技術是如何轉化為認知工具和思維工具進而支持智慧學習的，本文將嘗試回答三個基本問題：（1）認知工具和思維工具的概念是否相同？若不同，二者之間的核心差異是什麼？（2）信息技術成為認知或思維工具的條件是什麼？（3）認知工具和思維工具在智慧學習中應該扮演什麼樣的角色以發展學生的智慧？針對以上問題，本文首先從認知與思維的關係出發，通過文獻梳理提煉兩者的定義和內涵；其次，從認知工具和思維工具的理論基礎、作用機理、本質特性和類型劃分等角度對認知工具和思維工具進行辨析，進而分析信息技術成為認知工具並進一步成為思維工具的條件；最後，探討二者在智慧學習中的角色定位，從而為信息技術支持智慧學習提供理論基礎。

認知工具與思維工具的概念溯源及關係

面向智慧學習的認知工具與思維工具

1.認知工具的概念溯源與界定

認知工具的概念誕生於20世紀90年代。在此之前，針對計算機教育應用的研究主要集中在智能導師系統（Intelligent Tutoring System）上，人們寄希望於它能夠對教育產生重大影響。然而，實證研究卻表明其難以產生實質影響。於是，一些專家提出，計算機的合適角色不是充當專家或教師，而是成為輔助學習者進行認知的工具（Lajoie et al.，1993）。

認知工具與早期智能導師系統不同，它的理論基礎不是行為主義而是建構主義。學生從「向技術學習」（Learning from Technology）轉變為「用技術學習」（Learning with Technology）（Jonassen，1995a）。前者強調將技術作為教師的角色，向學習者提供學習內容和教學程序，而後者強調將技術作為學習工具，幫助學習者超越認知的局限性，如記憶和問題解決的局限性（Pea，1985）以進行更複雜的操作和學習（Bransford et al.，1999）。

學術界逐漸意識到信息技術在教育中只有作為「認知工具」才能充分發揮其作用。拉喬伊（Lajoie）等人認為，認知工具是「一種支持、引導和拓展使用者認知過程的心智模式或計算設備」（Lajoie et al.，1993）。認知學習策略和元認知學習策略是學習者的內部心智模式，而多媒體計算機系統和環境則是輔助學習者學習的外部設備。佩亞（Pea）認為認知工具是從信息加工技術方面對認知過程加以模仿，通過分解和降低學習任務的難度參與到學習者的認知過程中去（Pea，1985）。喬納森則認為，認知工具是在教學中使用的技術，包括超文本、交互式模擬和計算機等（Jonassen，1995a），其主要目的在於激發學生對複雜問題的深入思考，從而培養學生的認知技能並提高他們的認知能力（Gavriel et al.，1991）。

比較不同學者對認知工具的界定，筆者認為拉喬伊等人的定義更為準確，因為其闡述了認知工具的作用和類別範圍。可以發現，認知工具並不是新的技術，而是在教育中作為智力學習夥伴的信息技術。這些信息技術通過分解和降低學習任務難度，提升學習者自身認知能力，讓學習者能夠參與到更加複雜、更加深入的思考中去，從而促進學習者更好地接受、領會並重組知識（成麗娟，2005）。

2.思維工具的概念溯源及界定

思維工具（Mindtools或Thinking Tools）更多屬于思維教學或思維訓練領域的概念（趙國慶，2013），最早由德·博諾（Edward de Bono）提出。德·博諾認為，思維工具本質上是一套用來引導人們思考方向和側重點的思維策略方法（如柯爾特思維教程、六頂思考帽等）（De Bono，1991）。德·博諾在柯爾特思維教程中介紹了60個思維工具，這些工具本質上是一組符號化的特定思維模式（趙國慶，2013）。喬納森於1995年向讀者介紹了「思維工具」一詞，認為與單純地讓學習者記憶知識相比，讓學習者參與支持批判性思維和問題解決的建構主義活動更能促進思維的發展（Jonassen，1995b）。而後喬納森又提出要把「計算機作為思維工具」來培養學生的批判性思維和問題解決能力（Jonassen et al.，1998；Jonassen，1999）。喬納森將思維工具描述為「一種使用計算機應用程序使學習者對他們所研究的學科進行建設性、高階、批判性思考的方式」。喬納森倡導使用思維工具是因為他認為「構造模型能夠促進高強度的認知和社會活動」，而這些活動可以促進概念的轉變（D. H. 喬納森，2008）。邢曉俊（2015）認為，思維工具包括外部支持工具和心智模式，前者強調在現有水平基礎上幫助學習者達到最近發展區，後者則強調學習者的知識建構能力和認知結構。

綜合學者們對思維工具的界定，筆者將思維工具定義為「用來引導人們思考方向和側重點的思維策略或方法」。思維工具既可以表現為物化形態的工具（如計算機應用程序），也可以表現為包括意識形態在內的策略方法，還可以是二者的結合。與認知工具主要「通過承擔部分低階認知任務從而讓學習者將更多的認知資源分配給高階認知任務」不同的是，思維工具直接引導學習者完成諸如批判性思維和問題解決活動等高階認知任務，其目的不僅僅在於幫助學習者完成學習任務，而且要幫助他們生成可以遷移到其他應用領域的思維技能。

3.認知工具與思維工具的關係

認知是人們獲取和應用知識的過程，也是人最基本的心理過程，包括感覺、知覺、注意、記憶、想象、思維與語言等。思維是人腦藉助語言、表象、動作實現的對客觀現實的本質特徵和事物之間內在聯繫的概括與間接反映（瑪格麗特·馬特林，2016）。認知心理學派認為思維具體包括概念的形成與概括、知識表徵與分類、推理、決策、問題解決與創造等過程（劉愛倫，2002；周愛保，2013；瑪格麗特·馬特林，2016；Oden，1987；Holyoak et al.，1993）。從認知和思維的定義可以發現，認知包括思維，思維是認知的高階組成部分。

基於「思維是認知的高階組成部分」這一前提，我們可以做出「思維工具是認知工具的高階子集」的假設。為了驗證這一假設，本文對這兩個概念的外延進行分析。研究先對相關文獻進行了檢索和人工覆核，在WOS核心合集中，以「Cognitive Tools」為關鍵詞檢索到認知工具相關文獻440篇，以「Mindtools」或「Thinking Tools」為關鍵詞找到思維工具相關文獻256篇；在CNKI的CSCI、CSSCI、CSCD和北大核心文庫中，以「認知工具」為關鍵詞檢索到認知工具相關文獻25篇，以「思維工具」為關鍵詞找到思維工具相關文獻28篇。然後使用CiteSpace軟件摘取文獻的所有關鍵詞，人工剔除無關詞彙、翻譯並整合同義詞後進行分析。由於使用CiteSpace軟件自動歸類的結果不理想，最終採用人工分類的方式確定了文獻中所提到的具體認知工具和思維工具，即認知工具和思維工具的外延。

分析結果表明，認知工具分為四大類，分別是：（1）學習環境信息技術，如超媒體、超文本、虛擬現實、人工智能、生物識別技術、大數據和數據挖掘等；（2）知識組織和表徵工具，如橋型圖、條形圖、概念圖、思維導圖、知識網絡等；（3）思維策略方法工具，如比喻、分類、論證工具、創作工具和創作方法等；（4）為特殊群體提供的彌補身體認知器官缺陷的人造組件工具，如人工耳蝸等。思維工具則主要包括知識組織和表徵工具（如概念地圖、因果循環圖等）和思維策略工具（如六頂思考帽等）等。這一結果驗證了「思維工具是認知工具的一部分，且是促進高階認知過程的認知工具」的假設（如圖1所示）。

圖1　從認知和思維的關係看認知工具與思維工具

認知工具和思維工具的差異辨析

面向智慧學習的認知工具與思維工具

為了進一步認識思維工具與一般性認知工具的差異，下面將從理論基礎、作用機理、本質特性和類型劃分等方面對二者進行詳細的分析。

1.理論基礎

譚（Tan，2019）認為，認知工具和思維工具具有共同的理論基礎——建構主義理論。但更為細緻地去比較就會發現，認知工具的理論基礎主要包括社會建構主義和分布式認知（成麗娟，2005），而思維工具的理論基礎是認知建構主義（邢曉俊，2015）。

社會建構主義理論在建構主義主張學生自主構建知識的基礎上，更加強調外部環境的作用（Vygotsky，1978）。例如，皮亞傑（Piaget）提出的發生認識論強調教育過程中環境的重要性，維果斯基（Vygotsky）的心理發展文化歷史理論強調知識建構過程中學生所處社會文化歷史背景的作用，同時也強調活動和社會交往在人的高級心理機能發展中的作用。認知工具通過連接學習者與環境，幫助學習者與外界更好地交互，從而達到幫助學習者完成社會建構的目的。

分布式認知是指分布於個體內或個體間的對內部或外部信息的加工過程，這一過程不僅依賴於認知主體，還涉及其他認知個體、認知對象、認知工具和認知環境等因素（蒲倩，2011）。認知工具主要支持個體間的分布式認知，認知活動被看成是在媒介間傳遞表徵狀態的一種計算過程（Cole et al.，1993）。認知工具作為信息媒介可以加強人與知識以及人與人之間的溝通，促進學習者在人機交互、人人交互中進行意義建構。

而認知建構主義認為，學習不是被動接受信息的過程，而是學習者根據自己的經驗背景，對外部信息進行主動選擇、加工和處理的過程，更加強調學習者個體對信息的加工（王曉明，2015），其認知過程發生在個體內部。思維工具正是引導和優化個體信息加工過程的策略和方法。

通過對認知工具和思維工具的理論基礎進行分析，我們發現認知工具更加關注學習環境中社會人際交往以及信息技術如何替代學習者完成部分認知任務，而思維工具更加注重優化學習者個體自主建構知識的過程。

2.作用機理

認知工具和思維工具的作用機理存在較大差異。認知工具主要是通過拓展學習者的認知範圍並分擔基礎認知負荷，讓學習者將更多的認知資源投入到複雜的高階認知活動中（Salomon，1993）；而思維工具則是通過思維策略或方法工具引導或拓展學習者的內部意義建構，直接提升學習者的思維能力。相同點在於兩者都是以學習者為中心並強調學習是學習者對知識的建構過程，不同之處在於認知工具更加關注通過外部環境和技術輔助學習者的低階認知過程，從而讓學習者將注意力轉移到複雜認知活動中；而思維工具通過提供思維策略引導學習者思考從而提升學習者的思維能力。以柯爾特（CoRT）思維工具中的第一個工具PMI（Plus-Minus-Interest）為例，該工具承載了看待觀點時的具體思維策略，引導人們在看待觀點時要分別從有利因素、不利因素和興趣點三個維度展開分析。學習者在運用思維工具進行思考時，將思維工具提供的思維策略不斷內化，從而提升自身的思維能力。

3.本質特性

通過對1145篇核心文獻進行元分析，帕克達曼-薩沃吉等人（Pakdaman-Savoji et al.，2019）總結出認知工具的三大特性：知識表徵（Representation）、交互性（Interactivity）和分布式認知（Distributed Cognition）。知識表徵是指認知工具通過對知識進行可視化從而幫助學習者實現認知目標。例如，向學習者呈現已經繪製好的思維導圖，可以有組織、有重點地呈現知識從而促進學習者記憶。交互性是指認知工具向用戶提供更加有效的控制和使用信息的手段，增加用戶對信息的注意力和理解。學習者與認知工具的交互活動本身就可以作為一種媒體介入信息轉變為知識的過程（李永健等，1997）。例如學習者通過搜索引擎查找信息過程中所看見的信息就可以轉變為知識。分布式認知是認知工具的本質屬性。讓信息技術幫助人們完成機械重複的工作從而解放人類的雙手是科技發展的目標。現如今很多信息技術已經具備了智能，例如許多軟件工具在計算和搜索等方面的執行效率已經遠超人類。在學習過程中使用認知工具完成部分學習任務可以提高我們的學習效率。

思維工具除了具有表徵學習者思考結果、交互性和分布式認知這三大特性，還需要具有工具可內化性。思維工具不強調把一部分認知活動分配到學習環境中，而是希望學習者可以將思維工具中承載的思維策略或方法內化到大腦中，以便於遷移到新的問題情境中去。可以看出，工具的可內化性是思維工具區別於一般認知工具最為關鍵的特性。例如，學生使用論證地圖（Dialectical Map）軟件可以幫助他們內化相關概念和操作從而最終不再需要這個軟件來構建論證模式（Pea，1985）。

4.類型劃分

根據認知工具在學習者對學習內容進行感知、注意和記憶等認知過程中所扮演角色的不同，奧爾（Orey）將認知工具分為信息搜索工具、信息呈現工具、知識組織工具、知識整合工具和知識生成工具（如圖2所示）（Orey，2010）。結合上文對認知工具和思維工具特徵的分析，筆者認為知識組織工具、知識整合工具和知識生成工具屬于思維工具。信息搜索工具（如Google等檢索軟件）可以通過為學習者提供大量的信息從而放大他們認知的範圍。信息呈現工具（如Word、虛擬仿真技術、思維導圖等可視化工具）通過對信息適恰地、有意義地呈現，可以讓知識得到更加清晰地表達從而促進學生的思考。當然，這裡所說的信息呈現工具僅僅作為學習資源呈現的載體。

圖2　認知工具分類（修改自Orey（2010））

趙國慶等（2018）則將思維工具分為思維可視化工具與思維策略工具。思維可視化工具是將思維過程和結果進行外化的表徵工具，可以按照奧爾提出的分類結果分為知識組織工具、整合工具和生成工具三類（如Excel、思維導圖和概念圖），主要通過提供技術支持幫助學生建立知識之間的關係，解決複雜的認知任務，提升其知識表徵、思維技能和策略（Orey，2010）。思維策略工具是用來引導人們思考的方向和側重點，從而提高學生高階思維能力（批判性思維、創造性思維等）和思維品質（思維深度、思維流暢性等）的策略與方法，比較經典的思維策略工具有「5W1H分析法」、柯爾特思維工具等。綜合以上分析，我們將認知工具和思維工具的核心差異列於表1。

表1　認知工具與思維工具對比

信息技術如何成為認知工具與思維工具

面向智慧學習的認知工具與思維工具

依據前文對認知工具和思維工具的概念溯源和辨析，可以看出認知工具和思維工具都是從信息技術發展而來，但信息技術、認知工具和思維工具的側重點有所不同。信息技術可以但不必然成為認知工具，認知工具可以也不必然成為思維工具。為了更好地使用信息技術實現智慧學習，探究信息技術成為認知工具並進一步成為思維工具的條件就非常有必要了。

1.信息技術成為認知工具的條件

德魯（Drew）認為，當信息技術通過分布式認知降低學習者的低階認知負荷，讓學習者將更多認知資源投入到高階認知活動中去從而可以更加有效地處理信息時，它是認知工具（Drew，2020）。他以「計算器」和「搜索引擎」為例說明了信息技術成為認知工具的條件（Drew，2020）。如果高年級學生在做複雜的數學題時使用計算器來完成基礎的計算，或者在進行問題式學習時使用搜索引擎檢索相關的背景知識，則計算器和搜索引擎都是認知工具。因為在這兩個學習場景中，計算器和搜索引擎分別分擔了基礎性計算和信息提取這兩種低階認知，學生可以將更多的認知資源分配到問題解決這一高階認知過程中去。相反，如果二年級學生在學習整數乘法時使用計算器回答類似5×5這樣的問題，或者在開卷測試中使用搜索引擎直接查找試題的答案，那麼計算器和搜索引擎就都不是認知工具，因為如何計算和如何解答試題對二年級學生來說並非低階認知。從這兩個案例可以看出，任何技術都具備成為認知工具的潛力，重點在於它是否具備「分布式認知」的特性並在學生的學習過程中分擔了低階認知任務。

2.認知工具成為思維工具的條件

思維是認知的高階組成部分，思維工具是認知工具的高階子集。認知工具能否成為思維工具，具體取決於其是否參與思維過程以及是否具有工具的可內化性（如圖3所示）。這裡以概念圖製作軟件CmapTools①為例說明這一點。首先，CmapTools提供了簡單快捷的概念圖製作方法，支持用戶自動生成概念節點及概念之間的連接，降低了學習者基於紙筆構建概念圖時因繪圖而帶來的低階認知負荷，因此，CmapTools無疑可以作為認知工具來使用。此外，CmapTools促使學習者去提煉概念並深入思考概念間的關係，能夠引導學習者進入深度的思考過程。經常使用CmapTools軟件可以幫助學習者養成提煉關鍵詞、思考概念之間關係並對自己先前理解進行反思的習慣，提升學習者對知識的理解，進而促進其思維能力的發展，因此CmapTools具有工具的可內化性，在這個意義上也是思維工具。再回到我們前面舉的「計算器」一例，由於計算器的使用是代替使用者的計算過程而非增強其計算能力，因此，在這種使用情境下計算器並不具備成為思維工具的條件。相反，低年級小學生使用火柴棒來訓練自己的計算能力，因為這種具象的計算能夠幫助他們理解數的含義並養成基礎的整數運算能力，所以火柴棒就既是認知工具，也是思維工具（如下圖3所示）。

圖3　信息技術成為認知工具與思維工具的條件

回到大家最熟悉的概念圖和思維導圖的使用上來，把握信息技術、認知工具和思維工具的側重點，我們就不會糾結于思維導圖和概念圖是認知工具還是思維工具了。當我們閱讀別人已經繪製好的思維導圖或概念圖時，由於它們只是知識或信息的可視化呈現，它們的出現並不必然要求閱讀者的思維參與，此時的思維導圖和概念圖充其量不過是拓展知覺的認知工具罷了。但若學習者主動建構、質疑或修改概念圖或思維導圖，此時的概念圖或思維導圖作為一種思維加工策略要求學習者主動思考節點和節點之間的關係，因而就成為了思維工具。這也就不難理解為什麼在國際期刊上的相關研究中，概念圖和思維導圖大多以動名詞（Concept Mapping和Mind Mapping）而非名詞（Concept Map和Mind Map）的方式出現了，因為只有建構圖示的過程才能充分體現其思維工具的本質。

認知工具和思維工具在智慧學習中的角色定位

面向智慧學習的認知工具與思維工具

正如智慧課堂和智慧學習強調的最終結果都是培養學習者智慧一樣（王星等，2021），有學者早就提倡應該更多地關注那些參與大腦思維過程（高階認知過程）的技術（張宇容，1996）。認知工具和思維工具是信息技術支持智慧學習的重要手段。對認知工具和思維工具進行辨析，明確二者在智慧學習中的不同角色，可以讓教育工作者更好地理解信息技術對學習者不同層次認知的作用。

1.認知工具：構建智能學習環境

廣義的認知工具是基於計算機的學習工具和智能學習環境軟硬件（祝智庭等，2012；Kommers et al.，1992）。李葆萍等人（2014）對智慧學習環境中的技術進行了總結，發現認知工具通過兩種方式支持智慧學習：一種是通過硬件形式的認知工具構建智慧學習環境，另一種是通過軟件設施為師生提供教學工具、學習工具和交互工具等。其中，硬件認知工具可用於構建基礎的智慧學習環境並為學習者提供學習工具，而軟件認知工具可以呈現信息、搭建溝通平台支持學習活動、作為智能代理為學習者提供腳手架等。王星等（2021）在構建培育學生智慧的內在機理模型中提出，認知工具包括物化形態技術和智化虛擬技術。在智慧課堂當中，使用物化形態的技術可以實現課堂物理環境智能化，使課堂環境的視聽覺效果契合教學需要與健康標準。隨着物化形態技術集成度不斷提高，有形技術將變得透明並向着符合人體自然感知的具身方向發展。虛擬智能是利用信息技術實現人的部分認知功能，其中虛擬智能技術可以分擔諸如簡單記憶和計算等大量繁瑣且簡單重複的學習任務，引導學習者將更多的心理資源投入到更為複雜、更加有價值且需要智慧的學習任務中。例如結合物聯網和大數據技術，實時採集學生的眼動、情緒、腦電等數據實現對學生狀態和教學狀態的感知，為教師採取適當的教學策略以及為學生推送更加個性化的學習材料和學習指導提供數據支撐。

可見，認知工具可以為智慧學習的發生提供有利的學習環境和學習資源，不僅為教師制定和調整教學策略提供支持，還可以拓展學習者感知範圍、節約學習者認知資源和充當智能夥伴輔助學習者完成複雜任務。

2.思維工具：發展學習者智慧

智慧教育的最終目的是培養具有智慧的人（祝智庭，2017），思維工具可以賦予人們思維策略從而提升人的高階思維能力。在技術支持的智慧學習環境中，思維工具為學習者自主建構知識提供思維策略和方法，通過引導和優化學習者內部思考來提升學習者的思維技能。以柯爾特思維教程（Ｄe Bono，1991）中的「購買一部二手車」的問題情境為例，我們可以首先使用CAF（Consider All Factors）思維工具儘可能多地列出全部需要考慮的因素（價格、里程數、汽車狀況、油耗情況、輪胎狀態等），然後運用FIP（First Important Priorities）思維工具依據重要性對要考慮的因素進行排序，最後運用Decision思維工具選擇出最適合自己的二手車。在任務解決過程中，互聯網可以為決策提供信息支持，故其充當的是認知工具的角色；但指導整個任務解決的CAF、FIP和Decision三個工具都屬于思維工具，而且屬于思維策略工具。思維工具可在不同環境和不同領域中參與思維過程，它們不能減少信息加工過程，也不能使這種心理加工更容易，而是使得這種心理加工更好地發生（Kirschner et al.，2006）。這也意味着用戶必須更加努力地思考，因為更深入的思考需要付出更多的努力。

綜合上述分析，我們可以認為，提供豐富的認知工具是智慧學習環境建設的關鍵，它們可以為培養學習者智慧提供環境支持；而提供豐富的思維工具則是發展學習者智慧的關鍵，它們的目標是內化為學習者的思維技能。

小結

面向智慧學習的認知工具與思維工具

喬納森於1995年提出信息技術可以作為認知工具促進學習者的學習（Jonassen，1995a），並在後續研究中指出信息技術可以作為思維工具提升學習者的思維能力（Jonassen，1995b、1999；Jonassen et al.，1998）。認知工具和思維工具在概念來源、理論基礎、作用機理、本質特性等多方面存在着不同。信息技術可以但不必然成為認知工具，具體取決於它們是否能夠分擔低階認知負荷並讓學習者更好地投入到高階認知加工中去。認知工具可以但也不必然成為思維工具，具體取決於其是否參與思維過程以及是否具有工具的可內化性。智慧學習已成為信息技術促進教育的新的發展方向，其目的是培養擁有高階思維能力的智慧型人才。為了實現這一目標，信息技術不僅應該作為促進學習者低階認知能力的認知工具，更應該朝着提升學習者高階思維能力的思維工具發展。

注釋：

① CmapTools為一種概念圖軟件，下載地址為https://cmaptools.en.softonic.com。

參考文獻：

[1][美]瑪格麗特·馬特林(2016).認知心理學:理論、研究和應用(第8版)[M].李永娜.北京:機械工業出版社:1-4.

[2][美]D.H.喬納森(2008).技術支持的思維建模:用於概念轉變的思維工具[M].顧小清等.上海:華東師範大學出版社:11-32.

[3]成麗娟(2005).認知工具的理論與教學應用研究[D].南昌:江西師範大學.

[4]李葆萍,江紹祥,江豐光等(2014).智慧學習環境的研究現狀和趨勢——近十年國際期刊論文的內容分析[J].開放教育研究,20(5):111-119.

[5]李永健,何克抗(1997).認知工具——一種以多媒體計算機為基礎的學習環境教學設計的新思路[J].北京師範大學學報(社會科學版),(2):62-67.

[6]劉愛倫(2002).思維心理學[M].上海:上海教育出版社:35.

[7]閔語馨,王朋嬌(2016).智慧教育在基礎教育領域中的應用探究[J].中國信息技術教育,(22):71-73.

[8]蒲倩(2011).分布式認知理論與實踐研究[D].上海:華東師範大學.

[9]王曉明(2015).黃榮懷:智慧教育的三個境界——從環境、模式到體制[J].中國教育信息化,(1):38-39.

[10]王星,劉革平,農李巧等(2021).智慧課堂賦能學生智慧的培育機制:內在機理、結構要素與聯通路徑[J].電化教育研究,42(8):26-34.

[11]邢曉俊(2015).新時代自主學習工具——基於SOLO理論的認知工具分類研究[J].成人教育,35(7):19-23.

[12]張宇容(1996).促進學習的認知工具[J].電化教育研究,(3):50-52.

[13]趙國慶(2013).思維教學研究百年回顧[J].現代遠程教育研究,(6):39-49.

[14]趙國慶,熊雅雯,王曉玲(2018).思維發展型課堂的概念、要素與設計[J].中國電化教育,(7):7-15.

[15]周愛保(2013).認知心理學[M].北京:人民衛生出版社:3.

[16]祝智庭(2017).以教育智慧培植智慧教育[J].現代教育,(5):1.

[17]祝智庭,賀斌(2012).智慧教育:教育信息化的新境界[J].電化教育研究,33(12):5-13.

[18]Bransford, J., Brown, A. L., & Cocking, R. R. (1999). How People Learn Brain, Mind, Experience and School[M]. Washington, D. C.: National Academy Press: 206-224.

[19]Cole, M., & Engestrom, Y. (1993). A Cultural-Historical Approach to Distributed Cognition[M]// Salomon, G. (1993). Distributed Cognitions: Psychological and Educational Considerations. USA: Cambridge University Press:1-46.

[20]De Bono, E. (1991). The Cognitive Research Trust (Cort) Thinking Program[J]. The International Journal of Creativity & Problem Solving, 1(2):105-117.

[21]Drew, C. (2020). Cognitive Tools for Education-5 Examples[DB/OL]. [2021-08-24]. https:helpfulprofessor.com/cognitive-tools/.

[22]Erkens, G. (2006). Cognitive Tools and Mindtools for Collaborative Learning[J]. Journal of Educational Computing Research, 35(2):199-209.

[23]Gavriel, S., David, N. P., & Tamar, G. (1991). Partners in Cognition: Extending Human Intelligence with Intelligent Technologies[J]. Educational Researcher, 20(3):2-9.

[24]Holyoak, K. J., & Spellman, B. A. (1993). Thinking[J]. Annual Review of Psychology, 44(1):265-315.

[25]Jonassen, D. H. (1995a). Computers as Cognitive Tools: Learning with Technology, Not from Technology[J]. Journal of Computing in Higher Education, 6(2):40-73.

[26]Jonassen, D. H. (1995b). Computers in the Classroom: Mindtools for Critical Thinking[M]. Upper Saddle River: Prentice-Hall, Inc. :24-32.

[27]Jonassen, D. H. (1996). Learning with Technology: Using Computers as Cognitive Tools[M]. New York: Macmillan:693-719.

[28]Jonassen, D. H. (1999). Computers as Mindtools for Schools: Engaging Critical Thinking[M]. Upper Saddle River: Prentice-Hall, Inc. :1-27.

[29]Jonassen, D. H., Carr, C., & Yueh, H. (1998). Computers as Mindtools for Engaging Learners in Critical Thinking[J]. Techtrends, 43(2):24-32.

[30]Kirschner, P., & Erkens, G. (2006). Cognitive Tools and Mindtools for Collaborative Learning[J]. Journal of Educational Computing Research, 35(2):199-209.

[31]Kommers, P. A., Jonassen, D. H., &Mayes, J. T. et al. (1992). Cognitive Tools for Learning[M]. Heidelberg FRG: Springer-Verlag:1-6.

[32]Lajoie, S., & Derry, S. J. (1993). Computers as Cognitive Tools[M]. London: Routledge:261-288.

[33]Oden, G. C. (1987). Concept, Knowledge, and Thought[J]. Annual Review of Psychology, 38(1):203-227.

[34]Orey, M. (2010). Emerging Perspectives on Learning, Teaching and Technology[EB/OL]. [2021-08-24]. https://www.textbookequity.org/Textbooks/Orey_Emergin_Perspectives_Learning.pdf.

[35]Pakdaman-Savoji, A., Nesbit, J., & Gajdamaschko, N. (2019). The Conceptualisation of Cognitive Tools in Learning and Technology: A Review[J]. Australasian Journal of Educational Technology, 35(2):1-24.

[36]Pea, R. D. (1985). Beyond Amplification: Using the Computer to Reorganize Mental Functioning[J]. Educational Psychologist, 20(4):167-182.

[37]Salomon, G. (1993). On the Nature of Pedagogic Computer Tools: The Case of the Writing Partner[M]// Lajoie, S. P., & Derry, S. J. (2013). Computers as Cognitive Tools. London: Routledge:179-196.

[38]Tan, S. (2019). Learning with Computers: Generating Insights into the Development of Cognitive Tools Using Cultural Historical Activity Theory[J]. Australasian Journal of Educational Technology, 35(2):25-38.

[39]Vygotsky, L. (1978). Mind in Society: The Development of Higher Psychological Processes[M]. Cambridge: Harvard University Press:19-30,38-57.

[40]Wegerif, R. (2015). How Can Dialogic Theory Help Us Understand the Role of Technology in Teaching Thinking for the Internet Age?[J]. Distance Education in China, (3):21-30,79.

基金項目：

國家社會科學基金「十四五」規劃2021年度教育學一般項目「信息化思維教學的理論構建與實證研究」（BCA210092）。

作者簡介：

趙國慶，博士，副教授，北京師範大學教育學部（北京　100875）；

段艷艷、趙曉玉、李欣媛，碩士研究生，北京師範大學教育學部（北京　100875）。

本期編輯 | 菖蒲

轉載自：《現代遠程教育研究》2022年第3期 96-103頁。

排版、插圖來自公眾號：MOOC（微信號：openonline）

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