論知識結構化的生成理路

文∣岳紅利 趙靜 程嶺

《義務教育課程方案(2022年版)》(簡稱“課程方案”)明確提出“加強知識間的內在關聯，促進知識結構化”[1]的要求，再一次吹響了知識結構化改革與建設的沖鋒號。但當前有關知識結構化的研究還比較薄弱，且較多停留在意義探索等初級階段，缺乏系統化的梳理和論述。究其原因，是研究者缺少認知轉型的意識、階梯嬗變的理念和對必備條件的認識。

一、知識結構化演化生成的觀念轉變

知識結構化是新時代教育教學改革中的重要理念，它強調知識的組織、歸納與整合，使學生能夠更好地理解和內化知識，提高學習效率。但是，要達到知識結構化的建設目標，需要厘清知識結構化的生長發育機制和知識結構的演化嬗變規律。從傳統教育學的視角來看，知識是學習的內容，“是客觀事物的屬性與聯系的反映，是客觀事物在人腦中的主觀映像”[2]，“知識生成是物質與意識相互作用的產物”[3]。由此可見，在人們對知識的理解中，知識是以自然、拼接、積累的方式生成的習慣認識。人們也在無意識間慢慢形成了自然生成、拼接生成、積累生成知識結構的學習習慣?？上驳氖?，目前人們已逐漸認識到，知識結構化是知識學習的一場革命，其不僅強調知識的結構化，而且強調知識的生成性、建構性、組合性、體系性。因此，需要重構傳統的知識學習觀念，優化對知識以及知識結構化的認知與理解。

(一)從自然生成到革命式生成

1.知識結構化生成過程并非自然生成

自然性是事物依循自身所具有的特性而自由發展的一種屬性，自然生成是指學習者的知識結構體系形成的過程是自由發展、不經人力干預而生成的過程?？墒?，知識結構化并非是不受外界干預自然生成的。學習者的學習過程是知識轉化—內化的過程，其內蘊的知識結構化是幫助學習者將原本零散的、孤立的、模糊的、碎片化的知識云團建構成屬于個體理解的相互關聯的、層級清晰的知識結構的過程，即人腦認知模式構建的過程。[4]在此過程中知識結構并不是自動生成、自主結合、自性黏合地自然生成的。因為，未經人工干預生成的知識結構沒有經過人為的結構安排和設計，沒有在知識生成過程中將相互關聯的知識的層次性結構展現給學習者，學習者就不能在相關的知識點之間建立起有機的聯系，更不能形成牢固穩定的知識結構網絡，實現知識的結構化。質言之，知識結構的形成需要學生學會建立知識之間的有機、多元聯系。在此過程中，教師需要引入認知沖突使知識思辨升華而引出大概念，進而聯系大概念形成高通路連接，從而整合高通路，將孤立的認知碎片與其他知識模塊建立起多元的聯系，使得知識能夠有機、協同、互動地融合在一起，在融合的過程中涌現出高階功能，從而化知為識、轉識成智、化智為能，形成結構型的知識網絡。[5]

2.知識結構化生成過程實為革命式生成

知識結構化的生成過程是通過建立知識點之間的有機聯系，形成比較穩定的知識體系，使學生的思維能力得到拓展與飛躍的過程。這個過程固然離不開知識點的積累，但更應該看到，學生學習時的知識結構生成是一次又一次的蛻變，是基于先在知識結構不斷革新、不斷揚棄、不斷吸收、不斷重構、不斷優化、不斷革命、不斷推陳出新的過程。在這個過程中，新的知識、新的問題會不斷涌現，但此時的知識結構是散亂的、碎片化的狀態，學生會逐漸發現原有的認知工具(認知圖式、認知脈絡、認知方法及認知策略等)不能克服現有的混亂狀態，此時需要借助大概念的凝聚性與關聯性，將新知與舊知快速關聯形成知識結構網絡，并解決新的問題。需要說明的是，在解決新問題后的知識結構并不具備較強的普適性，還需要學生不斷地轉化、拓展思維場域，增加其認知彈性和普適性，最終形成成熟的知識拓展結構。[6]學生不斷以上一步的積累為基礎，逐級逐層構建起了更加精細、更加復雜的知識結構，如此，知識結構化在揚棄和革命中得到新生。

(二)從拼接生成到進階式生成

1.知識結構化生成過程并非拼接生成

拼接性是將事物拼湊、接合在一起時所表現出的一種屬性，知識的拼接性是把不同的知識拼盤、湊合在一起時所表現出的一種屬性。但知識結構化的生成過程并非是拼接生成的。教學活動是一種知識傳輸并演化的活動，在活動中，知識會隨著教師的傳授而慢慢地嵌入學生的原有知識體系之中，由此逐漸生成了學習過程中知識的傳導-融合特性。換言之，新的知識不能直接遷移、鑲嵌到原有的知識結構之中形成嶄新的知識結構。一方面，多型、多類、多維、多域知識會逐漸匯合、聚合與融合，在這個過程中，知識的內容與結構會逐漸嬗變，與其他知識發生化學反應，其生成的過程雖然有物理性的匯合與疊加，但更重要的是化學性的融合與質變；另一方面，不同知識按照屬性、功能、關系、特征等自我組織起來，找到“集體的領導者”——大概念，由此組合成不同結構、不同層級的知識體系，其內容會變得更加豐富，結構會變得更加復雜，在此蛻變、升華的過程中，也演化出了層次性、階梯性的特點——由平面化的拼接性轉變為立體化的階梯性。由此可知，知識結構化生成過程并非拼接生成。

2.知識結構化生成過程實為進階式生成

進階性是指事物由低級向高級發展的一種性質，是一種類似于不斷攀援、拾級而上的發展特性，而知識結構的生成也如同攀登階梯一般，不斷地逐級進階。學習者在學習知識、內化知識、搭建屬于自身的知識結構時，教授者會一步步幫助學習者接納新知、消化新知，這往往是從基礎部分開始的。學習者首先掌握簡單的單元元素，然后在單元元素的基礎上通過層次性、進階性的方式進一步將更高級、更復雜的知識聯系起來，從而建構起屬于自身的知識結構，最后學習者不僅掌握了所學知識的基本概念，也掌握了所學知識之間的聯系和層次，由此發展進階性推導和思維能力。進階式的知識階梯搭建過程不僅能夠為學生的進階式學習指明道路，還能為其鋪平路基，從而快速提高學生的學習能力。[7]知識結構生成過程中的進階性，不僅體現在先在基礎知識本身的豐富內涵層面，即知識的深奧性、復雜性、多面性之中，還體現在階梯式、層進式的概念獲得上，這些都能夠幫助學習者深化知識層次、提升境界、開闊視野、擴大知識領域，使學習者的思維路徑更加明晰、知識概念層次的建立更加高效，進而能夠在學習者的領悟能力、共情能力、預見性洞察力、審美情操等方面搭建起成長的階梯。而如何運用正確路徑勾畫出構建階梯的結構和層次，則是我們研究知識結構化的進階模型的方向所在，即在教學內容和方法上融入主題性的相關概念，在不同的階段串聯起相關主題，在觀念上貫穿教學內容主題，合理構建出知識架構，進而系列化地整合進階式知識結構邏輯[8]，促進學習者高階能力的不斷生成。

(三)從積累生成到催化式生成

1.知識結構化生成過程并非積累生成

積累生成指的是知識逐漸聚集、積聚起來的過程，在這個過程中學習者對知識的掌握只是單純的內容堆積，簡單機械式的知識疊加。如此一來，學習者只是知識的容器，學習的過程只是無意義的內容堆砌，學習者不能系統性地搭建起各級各類知識之間的聯系，無法體會到知識的層次性和遞進性，不能通過教授者和學習者雙方的相互作用實現知識生成，更無法實現生成結構化的知識體系，對學習者自身思維能力的發展和進步也無甚裨益。這種學習方式下，學習者所掌握的大都是淺層知識，不能形成大概念引領的知識網絡，不能在教學過程中產生深度和意義，進而促進學習者的學習質量和效率，這也是傳統灌輸式教學常見的問題。[9]在現今知識經濟時代，如果繼續將知識結構生成過程視為積累生成的，那么學習者就不會真正學習、掌握且生成創造性知識，需要在現實中運用知識的時候，不能因時因勢地基于已有的知識網絡儲備解決實際問題，不能靈活掌握廣博的學科知識，利用自身的結構化知識把知識碎片組合起來，形成復雜的整體知識網絡，從而幫助其更好地進行思考和行動。

2.知識結構化生成過程實為催化式生成

“催化”一詞來源于化學，化學實驗中催化劑改變化學反應速率而不影響化學平衡。學習者知識結構的生成過程亦是如此，外來力量的催化介入可以促使知識概念網絡形成相互鏈接的結構。知識結構具有可催化性，也存在著催化機制，這是一種內隱學習機制，一種增值性學習機制，一種在高階思想引領下的思想躍遷機制。學習者在構建屬于自身的知識結構時，首先會以自身原有的經驗為基礎，通過知識結構本身具有的相互聯系性進行新知和先在經驗的相互融合，如同化學反應一般，以學習者本身所擁有的知識結構為底板，經由具有活力和創造力的吸收、內化、改造重塑學生的知識結構，這個過程需要利用學科知識結構內在的相互關聯性，引導學生促成知識結構整體性有機生成。若沒有經過催化發生質變形成被內化的、有價值的知識結構，就僅僅是無意義的知識堆積，學生就不能運用到實踐中去解決實際問題。要構建結構化的知識體系，形成復雜的整體結構，靈活調度多種思維方式，在理解的前提下構建和諧的精神世界。

二、知識結構化演化生成的基本進程

基于上述知識結構化革命式生成、進階式生成和催化式生成的新型認知，知識結構化的生成并非是一蹴而就的，其蘊含了多個振蕩與躍遷、超越與迭代、形變與質變的進程，主要包括從先在結構到混沌結構的進程、從混沌結構到初定結構的進程、從初定結構到拓展結構的進程。

(一)從先在結構到混沌結構

先在結構是指學習者在進入學習環境之前的知識基礎結構。維果茨基說過，學生并不是空著腦袋走進教室的。學生在走進教室時，并不是一無所知的，他們在日常生活中、在以往的經歷中，已經形成了一定的知識與經驗。由于知識的動態性和相對性以及學習的建構性，教學不再是傳遞客觀而確定的現成知識，而是激活學生原有的相關知識經驗。質言之，任何認知活動都是以個人頭腦中已經存在的意識結構為前提的。[10]因此，教學是幫助學生從原有的知識經驗中生長出新的知識經驗，以實現知識經驗的重新組織、轉換和改造的過程?？傊?，學習者先前的知識所構成的先在結構是學習發生的本源，是獲得新知識的基礎性工具，在知識的構建、反思、理解中具有價值優先性。

“混沌”是一種沒有秩序和結構的狀態，常出現在學生進入學習環境之時，新的知識概念會不斷侵入學生原有的知識結構，此時，學生會不斷地喚醒、選擇、調遣、組織原有的認知工具來抵御新知。當外界刺激達到一定的強度時，原來占據支配地位的認知結構就會失去統治地位，先在結構的平衡也會被打破，兩者就會糾纏在一起。此時，混沌結構便會產生，發生了從先在結構到混沌結構的演化。在混沌結構中，學生為應對模棱兩可的新知會不斷地通過動機刺激激活多元的認知工具，在這個過程中，大腦不斷地選擇最適合的認知工具，一方面通過認知工具解決新出現的問題，另一方面認知工具本身也在不斷地適應問題，進而優化自身；必要時，大腦也會組織多種認知工具協同，從而形成更加復雜混亂的混沌局面。

(二)從混沌結構到初定結構

混沌結構是學生頭腦中固有知識的先在結構與所選擇并接受的知識進行有意義的碰撞、磨合、融會以及批判性理解時所形成的新的結構。學生原先的特定的先在知識結構與新知識之間出現不一致、不協調與不和諧，需要不斷地調動大腦中的認知工具，不斷地解決匹配性問題，不斷地調整建模狀態時，所形成的結構就是混沌結構。一般來說，混沌結構是人腦認知的過程性結構，在大概念的統整、催化下，還會演化出新的知識結構。

學生常規認知工具的力量是有限的，當遇到超過其認知能力范圍的問題、困難或障礙時，學生就難以逾越，此時，學生就需要借助新的武器——大概念。在這個過程中，學生的知識結構需要不斷地整合、重塑以實現革命性的過渡。然而，如何實現從混沌結構到初定結構的革命性過渡呢？研究發現，大概念、大觀念、大理念的統整、催化、協調與重構作用不可或缺，由此才能激活高階思維，厘清解決問題的路徑?！按蟾拍睢笔且环N高度形式化、兼具認識論與方法論意義、普適性極強的概念。[11]它能夠對現有的知識結構進行再組織、再設計、再結構化，使不同的知識結構建立起有機聯系，從而建成結構化、體系化、綜合化特性明顯的大知識結構，也使所重構的大知識結構更具活力、張力與動力，能夠推動知識向理論、方法、思想層面不斷躍遷。[12]在這個過程中，學生的知識結構也完成了由混沌結構到初定結構的轉化。

(三)從初定結構到拓展結構

一般來說，初定結構的地域性、情境性較強，普適性較弱，不能夠適用于復雜場景，難以應對新的問題。為了使初定知識結構這一新的認知工具發揮出更大效力，成為普適性的工具，并與其他認知工具建立聯系、形成組合工具并提高遷移運用的可能性，就需要從初定結構嬗變到拓展結構。事實上，拓展結構就是一種更加高效、靈活、具有普適性和綜合性的知識結構。然而，如何實現初定結構到拓展結構的進階演化呢？這往往需要經過以下過程：首先，模型強化。認知模型的物理結構是人腦中由多元神經元組成的神經回路，各個神經元的軸突形成髓鞘化之后，其認知模型才能穩固下來，形成長期記憶。所以，一定的強化練習是必不可少的。其次，彈性變形。為增強認知工具的普適性，需要多次變換思維場域，增減問題條件，轉變思維視角。再次，抽象提升。認知工具只有進入到程序性、內隱性、自動化素養狀態下才能更好地發揮作用。為此，就需要抽象脫域，脫離情境限制，脫離場景羈絆，進入程序化、自動化內隱狀態，實現從“無感”到“實用”的素養養成。最后，廣泛聯絡。生活是跨學科的，復雜疑難的問題也是跨學科的，孤立的認知工具很難解決復雜問題，因此，需要與其他工具建立多元的聯系。當然，由于認知負載的限制，相互聯系所形成的網絡是有限的。在此過程中，增加關聯度和內在的精細度以及對它們整體進行二次、三次抽象加工是主體認知發展的重要工作。當學生進入到拓展結構狀態之后，能夠從不同的知識或方法中抽象出更上位的概念，并逐步拓展，[13]學生的思維也相應地達到最高水平狀態，學習者能夠由已知知識引發新思考，進而領會新知識，并掌握學習知識的方法，彰顯思維的獨創性和深刻性，不斷激發對知識的深度理解、深層把握、階梯認知、系統闡釋，推動持續性理解、高通路聯結、思想性進階，催化并練就優質的思維與表達。

三、知識結構化演化生成的必備條件

學生知識結構的構建不僅有利于將自身零碎、雜亂的先驗知識進行分類、整理，進而將這些獨立、分離的知識建立聯系，構成相互關聯的知識體系，還有助于超越事實性、符號性、表層性的知識理解，有助于挖掘知識背后所隱含的思想、意義、思維方式的深層追問。[14]質言之，這樣的知識體系既能幫助學生在解決問題時構建知識的聯系性，又能鍛煉學生的思維。如何有效地促進知識結構的嬗變演化呢？研究發現，下面三方面的條件不可或缺。

(一)高階知識的挖掘與滲透

知識結構的嬗變過程是先在結構、混沌結構、初定結構、拓展結構，以革命、進階、催化的演化方式逐級行進的。在此過程中，大概念的融入能夠為孤立的新舊知識建立有機聯系提供幫助，是知識結構化構建不可或缺的要素。而類似于大概念的高階知識就需要著重的挖掘和滲透，這種高階知識是指建構的、個人的、情境的復雜知識，是支持高階學習、培養高階思維的必要條件。其作用在于，在知識結構體系未建立之前，學生頭腦中的知識主要是低階知識，即客觀的、孤立的、個體性的簡單知識，遷移應用能力非常有限；而高階知識相對于低階知識具有更明顯的內隱性、情境性、效能性、統攝性與靈活性，對于學生知識結構的生成與運用具有更重要的價值，能夠對知識結構的形成起到監督、指導、評價、優化、矯正的作用。[15]質言之，在知識結構嬗變的過程中，高階知識的意義在于將零散的低階知識通過分類、集合、整理等行為整合起來，形成完整的知識體系。同時，高階知識的學習與運用也有利于高階思維的培養與生成。[16]知識結構的嬗變與構建不僅需要高階知識的統攝，還需要高階思維，也就是高級思維、高水平思維、“發生在較高認知水平層次上的心智活動或較高層次的認知能力”[17]的融入。因此，高階知識的挖掘與滲透在知識結構形成過程中至關重要。

為此，教師及學生在教學活動中要注重對高階知識的挖掘和滲透。在實踐層面要注重哲學性知識的引入。在教學中，教師可以先挖掘所學知識蘊含的本質意蘊及哲理思想，再有針對性地將相關哲學性知識引入教學過程中，并為學生講解其內涵與外延，提供相關應用范例及注意事項，隨后引導學生認識知識的層級結構。經過學生內化的哲學性知識在學生知識結構中成為統攝性的元知識，能更好地、循序漸進地與其他相關知識碎片建立有機聯結，最終幫助學生實現知識結構化。

(二)圖式工具的學習與應用

知識結構的嬗變過程是學生在頭腦中進行的無聲革命，知識之間關聯的隱匿性、思維的潛在性給學生建構知識體系、教師指導學生帶來不小的挑戰。因此，為展現知識之間的聯系、形成可視化思維，圖示工具的學習與應用就顯得至關重要。

圖示工具是以帶有規則的圖形、圖像、動畫等可視化元素為特征，將抽象的知識與信息(如概念、原理、關系等)進行基于規則的結構化組織和可視化表征，幫助人們對知識形成整體而又形象的認識和理解的工具。[18]例如，思維導圖是最典型的圖示工具之一，它的主要意義就是能夠充分展現知識的整體構造與脈絡，能夠從不同維度表達、修飾和聯系相關主題的知識脈絡，使得知識體系呈現出由一個主題、多個節點、多條連線、多種圖像和色彩構成的特點。[19]究其原因，思維導圖在知識結構的形成過程中，從大概念產生分支和節點，子概念作為關鍵節點再生成多個子節點，隨著高階思維的轉動，逐漸形成有序的圖示結構，最終呈現為完整的知識體系。[20]從其具體價值來看，完整的、成體系的思維導圖既能夠幫助學習者沖破混沌結構階段的迷茫，又能夠在初定結構階段幫助學習者明晰概念之間的聯系，進而鞏固知識的拓展結構。

因此，教師在教學過程中帶領學生進行圖示工具的學習與應用就是在無意識中幫助學生進行知識結構的塑造。具體而言，首先，學生根據課堂中的知識問題初步繪制自己的思維導圖，厘清思路，明確問題的切入點；其次，教師引導學生形成自己的問題分析過程，學生通過自主探究的形式繪制個性化思維導圖；然后，教師組織學生對繪制的思維導圖進行討論并修改完善；最后，教師分析思維導圖的邏輯特點，總結重點知識。在此過程中，學生能夠在自主學習中感受知識之間的奇妙關聯，既減輕了知識記憶的壓力，又掌握了學習方法的關鍵。一旦學生形成主動運用圖示工具的意識，就會無意識地將這種工具遷移到各種學習場景中，成為學習知識的有效工具，加深知識的內化，促進知識結構的高效生成。

(三)思想實驗的創設與演練

思想實驗是認識主體在已有知識的基礎上，遵循有形實驗的模式和規范進行的一種探索性思維活動。[21]它成為知識結構形成的必要條件之一在于其獨特的實施過程。具體而言，首先需要構建假設的命題和條件，其次學生在原有的認知基礎上構想真實場景，最后推理預測或者駁斥存疑來論證預見性結果。[22]

綜觀知識結構的嬗變過程，思想實驗在一定程度上是推動其演化的潛在動力：一方面，思想實驗通過學生自主思考和探索，釋放學生主體性的同時激發學生思維的創造性，為知識結構的構建提供能力保障；另一方面，思想實驗通過對假設的命題進行總體建構，在頭腦中形成層級分明的知識譜系、過程步驟及工具措施，即“以新的、不尋常的、創造性的方式改造和重新安排我們的知識”[23]，為知識結構的形成提供實踐機會。

為此，教師在教學過程中要注重引導學生進行思想實驗的創設，為知識結構的嬗變過程提供必要的活動基礎。首先，教師可以從學生日常所熟知的事物著手，鼓勵學生對這些習以為常的事情進行根本性的自主認知；其次，教師要引導學生進行思想實驗的建構，從中發現問題，讓學生體會思維的樂趣，思想的發現，思考的意義；最后，讓學生自主在零散的信息和新舊知識之間建立關聯，歸納和提煉基于主題的新知識結構。