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摘要：学习技术（CTCL）范式下的研究致力于探索技术促进学习。随着研究的深入，其关注重点从“概念转变”转向“认知发展”，并采用“认知起点”表征学习者与学习内容的关系，通过分析该关系探讨技术如何实现认知发展、有效促进学习。该文围绕学习技术（CTCL）范式下的研究展开，首先介紹该范式下有关认知发展的研究源起、研究历程和研究进展。其次，介绍该范式下个性化学习的研究案例，解析基于认知发展的个性化学习的内涵、机理与设计要点。最后，结合对技术支持的相关研究案例的分析，提出了技术支持的基于认知发展的个性化学习支持系统的功能和基于该系统的个性化学习流程，以期为技术支持的学科教学的改进提供方案。
关键词：学习技术（CTCL）；认知发展；认知起点；个性化学习；技术支持
中图分类号：G434 文献标识码：A
教育技术的研究与实践始终致力于“技术促进学习”的探索。近百年来，经历过以媒体设计为核心的媒体应用范式和走近课程的课程整合范式，而今两种范式并存。但是，国内外的诸多研究成果却表明技术促进学习的效果不够理想[1]。学习技术（CTCL）范式探索在文化（Culture）视野下，统合技术（Technology）、学习内容（Content）和学习者（Learner），通过技术的支持来改善学习方式以提升学习者的学业水平，乃至学习者的批判性思维、协作能力、创造力等综合素养[2]。其基本理念是：教育技术学研究关注的主体是学习者，应聚焦于学习者、学习环境和学习内容等要素及各要素的交互作用；在个体层面，技术的应用旨在调节学习者和学习内容的关系；在群体层面，技术的应用旨在为学习者的个性化需求提供保障，并促进不同要素之间的互动。学习技术（CTCL）范式下技术促进学习的详细理念可参见本系列论文的开篇《学习技术（CTCL）范式下的技术促进学习研究进展（1）：基本认识、研究设计与初步成果》。该范式下技术促进学习的研究不仅要证实技术能够促进学习，更要寻找到技术促进学习的机理。机理的探索，有利于研究者与实践者理解技术为什么能够促进学习，并基于该理解开展技术促进学习的更多且更有效的研究。
在学习过程中，学习者借助技术学习相关内容；而在教学设计中，技术的开发依据又源自学习者对学习内容的学习状态。在以上两个过程中，技术、学习者和学习内容三个要素之间交互循环。学习技术（CTCL）范式下的研究聚焦学习者与学习内容的关系所具有的复杂性和多样性，早期的研究关注“概念转变”，而今在扩大了研究视角的情况下转向对“认知发展”的关注，开始探寻“技术支持的基于认知发展的个性化学习”。本文梳理了学习技术（CTCL）研究团队近十年的研究工作，旨在为教育技术学研究、乃至教育研究提供可资借鉴的框架与案例。
学习技术（CTCL）范式下的研究顺应了认知发展的研究趋势，本文回顾了该范式下的研究历程与研究进展，并以此为基础阐述学习技术（CTCL）研究团队通过“认知起点”关注“认知发展”的方法。
（一）研究源起：认知发展研究的未来趋势
“认知发展”（Cognitive Development）来源于认知心理学，其研究成果甚是丰富，包括认知发展理论、社会文化理论、信息加工观、新皮亚杰主义等。但是，各大理论对“何为认知发展”与“认知发展如何发生”存在不同的观点。这些观点源于对认知所对应的具体领域的界定，例如，维果斯基的观点是基于社会文化历史观的，而皮亚杰的观点是基于图式观的。经典皮亚杰主义、信息加工观等研究更关注认知发展在各个领域中的普遍规律，“忽略了个体发展的特征性”[3]。而“通过平衡来过渡不同的发展阶段”[4]的做法，由于对不同阶段之间的过渡机理描述不清晰，同样饱受争议，因为“年长儿童可能拥有不同知识领域的理论，各知识领域间的心理表征可能大相径庭”[5]。
以上理论更多关注对认知发展的领域普遍性探索，与此不同，日本“学科学习心理学”的奠基人细谷纯教授则更加关注对认知发展的领域特殊性探索。他深入课堂研究认知发展，将心理认知变化对应于学生外显行为的原因与成因，认为“教师必须考虑学生可能出现的心理认知变化，才能做到真正的‘理解教学’，即在课堂教学中，教师需要关注学生不能接受新知识的原因、‘素朴概念’成因以及实现‘理解教学’的方法”[6]。“素朴概念”是指学生将源自于现实生活经验、课堂学习等知识的“一般化”后形成的先入观，以帮助他们认识和理解新知识。他还提出学习结果是源自学习者的内因和外因相互作用的函数，无论是何种教学策略都应将难于理解的学习内容与学生已经理解的内容建立联系[7]。该认知发展观关注以人为本，重视学习者与学习内容的关系，以深入课堂为落脚点，同时具有个人主义取向和情境主义取向。学习技术（CTCL）范式下的认知发展秉承学科学习心理学的理念，兼备个人主义取向与情境主义取向；其落点指向学习者与学习内容的关系；关注认知发展在不同个体、不同知识领域的特殊性，以及对应心理表征的差异性；关注“客观知识领域的特殊性”[8]；重视“实际的社会文化情境”[9]，认为社会文化与环境对个体的影响以及对二者共同构成的生态系统的影响不容小觑。
（二）研究历程：从概念转变转向认知发展
早期学习技术（CTCL）范式下的研究关注的并不是认知发展，而是基于偏差认知修正的概念转变。“概念转变”指个体对已有知识重构的过程[10]，强调转变基于前概念，突出促进概念转变过程的干预手段。“偏差认知”这一术语源自于日本“学科学习心理学”，与学习科学中的“迷失概念”（Misconceptions）对应，指个体在课堂教学前，对即将学习的内容存在的不科学的认识[11]，它会影响个体的选择和判断。早期的研究关注学科学习心理领域，例如，杨莉对高中生信息技术概念学习进行偏差认知的调查[12]；王靖开发了面向高中生的信息技术前概念测试工具，通过测查得到了六十多组前概念及相应理由，并提出对应每种类型的教学方法[13-15]。除了信息技术学科，早期的研究还关注到其他学科，并加入了物化技术的干预。例如。伊亮亮在初中物理学科中，根据前概念测查结果开发微视频学习资源与教学设计，促进了学习者的概念转变[16]。 然而，随着研究的深入，概念转变的局限性逐渐被揭开，它“太过局限于学生学习的理性取向，忽视了意图、浅层认知和元认知层面，以及学习的社会层面”[17]。学习技术（CTCL）研究团队也提出了以下疑问：如何从更广的、更深的层面去认识概念转变？是否可以从认知发展的角度看待概念转变的研究？ 团队对于认知发展的思考在此初现端倪。在继续扩大学科领域范围的同时，团队的研究工作不再局限于概念。例如，边家胜研究了日语学习者的偏差认知[18]，构建了外语学习者合作学习策略[19]，针对学习者的三类偏差认知设计针对性的转变方法，提升了外语学习者的学业水平和综合素质。陈兴冶依据计算思维的内涵与特征，对学习者的偏差认知及其成因进行测查与分类，根据偏差认知类型设计个性化学习活动，促进了偏差认知的转变与计算思维的提升[20]。此类实证研究结果表明：学习者对即将学习的内容存在偏差认知，且其可被分类；基于偏差认知的成因开展个性化学习可以促进学习者的偏差认知转变、提升其学业水平乃至综合素质。研究团队通过反思以往的研究，发现基于偏差认知修正的概念转变受限于科学学科领域，其所面向的学习内容受制于概念。为此，团队扩大了研究视角，进一步的研究关注点转向了认知发展。
（三）研究进展：基于认知起点的认知发展
“认知起点”是在学习过程中，当新的学习行为即将展开时，学习者个体对具体学习内容的认知状态。它是对学习者与学习内容的关系表征。事实上，不论是教育心理学[21]，还是学习科学[22]都认同认知起点的存在。团队研究发现，学习者的认知起点能够形成典型的学习群簇，可以根据群簇的不同结构，为学生提供针对性的学习内容或资源[23]。例如，伊亮亮通过二阶诊断测试法测查学生的认知起点，并运用基于生理补偿和心理补偿的手段开发微视频学习资源，促进了学习者偏差认知转变[24]。基于已有研究，团队总结了认知起点的以下特征：第一，存在性（可测查），指认知起点是客观存在的，可以通过不同的方式或工具来测查；第二，离散性（可区别），指不同学习者对同一学习内容的认知起点是不完全相同的，可以加以区分；第三，群簇性（可分组），指对于某一学习内容，同一学习群簇中不同学习者的认知起点可以分成相近的若干群类，研究者可以据此为学习者提供针对性的学习内容。
认知起点的引入给予研究认知发展一个看得见、摸得着的抓手。它有利于记录和追踪认知发展的变化过程，与传统的认知诊断理论存在一定的相同点：一方面，认知诊断理论关注学习者的认知过程，旨在确定不可直接观察的知识状态[25]，这与认知起点诊断的初衷一致；另一方面，認知诊断理论通过测试与分类学习者的认知特质来提供针对性补救，以促进个体的认知发展，这与认知起点诊断所要达到的教学目标也是一致的。但是，二者也存在明显的不同之处：认知诊断模型发展至今已经达到一百多种[26]，其测试结果所反映的实为学习者的知识结构，较于诊断认知起点所反映的认知结构更为狭义。学习技术（CTCL）研究团队在研究基于认知起点的认知发展中，用“二阶诊断测试法”测查认知起点。该方法于1988年由Treagust提出，它可以获得学习者最直观的作答，更容易测查到学习者认知结构中的漏洞[27]。然而，其对于学习者作答的分析依赖于人工的方法，存在较大的不便。此外，利用二阶诊断测查认知的结果同样存在效果不理想的情况。面对较好的测量结果，离散分布的认知起点通常可以形成群簇。正如细谷纯教授所言“学生在学习之前对知识的了解一定是局限的，表现为零散、片面、错误”[28]，研究者可以针对测查情况，对其进行分类。在未来的研究中，还需要根据学习者和学习内容的关系开发更适合的认知起点诊断工具。
国外有关个性化学习的研究以认知风格、多重差异、情绪状态为主，涉及自适应技术、学习管理系统、多媒体工具、移动学习系统等技术类型，其中，适应性学习系统、智能导学系统、虚拟现实技术、教育机器人、计算机教育游戏、自适应评估技术是研究热点[29]。我国对个性化学习的研究尚处于探索阶段，已有研究以学习者画像、大数据挖掘、学习分析等为基础开展理论探索。尽管基于不同的技术构建个性化学习路径或相关模型的研究层出不穷，但国内对技术的应用与实践效果的研究较少。学习技术（CTCL）范式下的研究，通过认知起点的确认和分类探索认知发展，为个性化学习提供了落脚点。
（一）学习技术（CTCL）范式下个性化学习的研究案例
在个性化学习研究过程中，我们亟需要在认识论上回答“人是如何学习的？”在实践论上回答“如何促进人的学习？”[30]学习技术（CTCL）范式下的研究通过学习者和学习内容的关系探索，为构建个性化学习路径或模型提供了基于学习者的切入点。研究团队希望基于学习者的认知起点及其成因制定相应的学习目标，为每个学生提供与其相匹配的学习内容和技术支持，开展个性化学习。团队中已有的研究聚焦于学习者与学习内容的关系、基于认知起点开展个性化学习，以及促进学习者的概念转变。例如，尹相杰等的研究选择小学数学“相交与垂直”这一学习内容，对学生的前概念进行测查与分类，研究发现实验组的学生对该学习内容存在三种前概念类型，包括字面联想、生活推理和表未及里[31][32]。根据这三种类型，研究者开发了三类微视频学习资源和三类学习任务单，并在学习任务单中嵌入对应的微视频学习资源。研究发现在学习“相交与垂直”之前，学生普遍存在前概念，且前概念可被分类；基于前概念，利用技术开展个性化学习能够有效地促使学生的概念转变、提高学业成绩；学生对技术的偏好程度、在课堂的行为表现，会影响概念转变和学业成绩。
团队的大量类似的实证研究证实了技术能够促提升学习者的学业成绩，其中，个性化学习设计是关键；在学习展开前，对学习者进行认知起点测查，了解学习者对学习内容的初始认知状态，这是实现个性化学习的基础；基于认知起点开展个性化学习是技术促进学习的重要途径；个性化学习的组织形式多种多样，可以根据学习者、学习内容等要素展开设计；选择适切的技术支持学习，可以更好地实现个性化学习。在未来的研究中，学习技术（CTCL）范式下对个性化学习的研究将逐步从个性化拓展到社会化，不仅关注学习者个体的个性化，还会关注学习群体中的个性化，关注学习者与教师、同伴的交互协作。 （二）基于认知发展的个性化学习的内涵、机理与设计要点
学习技术（CTCL）范式下的研究所探讨的个性化学习关注认知发展，它结合学习者的认知起点和学习内容的分析来确定学习目标，对学习的内容、路径、资源和评价进行优化，旨在促进学习者的认知发展。“基于认知发展的个性化学习”具有以下内涵：（1）以提升学习者的能力为目标，促进学习者个性化发展，包括提高学业水平和认知水平；（2）为学习者提供适合的教学组织形式、灵活的学习环境和工具，以及个性化的学习路径；（3）需要构建学习者档案以记录学生在个性化学习过程中的数据。
基于认知发展的个性化学习的机理如下：（1）由于学习者具有不同的认知起点，因此需要为其设计个性化的学习活动。基于学习者的认知起点及其成因开展的个性化学习活动，可以适应学习者多样化的需求。技术作用于认知起点，为个性化学习提供了支持。（2）学习者的认知起点是个性化学习的必要基础。教育工作者可以对学习者的认知起点进行测查和分类，这种分类为个性化学习的内容、资源和路径的设计提供了依据。（3）学习者的认知起点改善反映了学习者的认知发展。认知起点是对学习者与学习内容的关系表征。在学习过程中，学习者的认知起点在不断地发生变化。当认知起点发生正向变化时，学习者就可以进入新一轮的个性化学习。
个性化学习设计是基于认知起点将学生分为若干小组，借助物化技术和智化技术的支持，从学习资源、学习过程和学习环境等方面，为不同小组的学生设计针对性的学习方案。设计要点如下：（1）認知起点分析。通过测查了解学生在学习发生之前对拟定学习内容的认知起点及其成因，并将认知起点分类，这是个性化学习设计与实施的起点。（2）学习目标个性化。一方面，需要根据教学内容确定整体教学目标；另一方面，需要根据每个学生的认知起点，细化不同学生的学习目标。（3）学习内容个性化。分析学生对拟定学习内容的认知起点，确定基于不同认知起点的个性化学习内容及其组织与呈现。（4）学习路径个性化。根据认知起点和学习内容的分析，设计技术支持的个性化学习路径。允许学生根据自身学习的进度和过程性测试的结果，自主选择相关的学习内容以调节学习节奏。当学生达到学习目标后，可进行自主探究式学习，以促进认知的进一步发展。（5）学习资源个性化。基于学生的认知起点类型设计不同的数字化学习资源，依托技术将资源嵌入不同形式的学习活动。（6）学习评价个性化。通过测查学习者在不同学习时间节点的认知起点，跟踪并记录学习者的认知发展轨迹，再根据学习目标提供个性化学习评价。
技术对于个性化学习的支持不是一蹴而就的，适应性学习系统（Adaptive Educational System，简称AES）的出现很大程度上推动了研究的进程。适应性学习系统可以整合学习者的偏好、分析个人学习数据[33]，并通过优化学习活动、改变学习方式以提升学业成就，这体现了技术介入学习活动的综合样态。然而，尽管适应性学习系统本身在不断革新技术手段以完善自身，但其忽视了教育理论的支持，导致技术的作用难以得到充分地发挥。当前的适应性学习系统主要存在以下问题：第一，适应性功能是基于标准的、理想的认知状态的，或是基于学习者水平（通过成绩来区分不同的学习者水平）而非认知状态的；第二，系统关注学习者做题的正误，却没有深入挖掘其背后的成因。技术本是教育的一个要素，但是由于它的发展迅速，教育工作者未能有效地使用技术服务教育。如何设计用于学习的技术是教育当前面临的挑战[34]。学习技术（CTCL）研究团队秉承“技术应作用于学习者和学习内容的关系”这一理念，致力于开展技术支持的基于认知发展的个性化学习研究，旨在促进学习者的认知发展、提升学习者的学业水平。
（一）技术支持的基于认知发展的个性化学习案例
下文基于团队中已有的实证研究成果，简述有关工具支持的和系统支持的个性化学习研究案例。这些案例较好地诠释了“技术支持的基于认知发展的个性化学习”的原理与理念，即每个学生在学习前都存在认知起点，它是开展个性化学习的逻辑起点；认知起点测查是关键，促进学习者认知发展是目标，技术支持的人机协同的模式是实现途径；基于认知起点合理地利用技术能够促进学生学业水平的提升。
1.工具支持的基于认知发展的个性化学习
苑雪的研究选择初中地理“东方文明古国——印度”作为学习内容，从学习者的认知起点出发，通过个性化学习促进认知发展的研究改进地理教学[35]。该研究首先对学习者的认知起点进行测查；而后，将认知起点进行分类，并结合学习者的认知起点有针对地选择了“地图叠加技术”设计个性化学习资源；最后，按照认知起点的不同水平，将学习者分成若干个小组，每组使用不同的学习资源开展个性化学习。研究发现：学生在学习地理学科内容之前，普遍存在认知起点，且可以被测查与区分；对后测中的分数、认知水平、分布状况等分析，证实了利用合适的技术开展个性化学习能够促使学生的认知发展、提高其学业水平。该研究基于对地理学科的特点分析，结合学习者的认知起点，有针对地选择技术以支持个性化学习资源的设计，体现了较强的适切性。但是，教学过程中伴随着认知起点检测、学习内容定向分配等多种技术手段的使用，割裂了教学过程。为了使教学具备连贯性，如何将多种技术手段整合形成一个合理的、科学的系统，这是当前亟待解决的问题。
2.系统支持的基于认知发展的个性化学习
个性化资源的设计与推送依赖于学生的认知起点分析。为了实现认知起点测查自动化，并基于测查结果推送个性化学习资源，禹舜尧选取高中信息科技中“字符编码”为内容，以概念转变为切入点，基于个性化学习设计的需求开发学习支持系统，并应用该系统实现了个性化学习[36]。系统支持的个性化学习过程如下：首先，通过系统测查学生的概念偏差类型；其次，根据偏差类型推送与之对应的学习任务单，该任务单承载着个性化学习资源；最后，学生基于学习任务单开展个性化学习。该研究开发的学习支持系统的结构较为完善，具有认知诊断和资源推送两个功能，系统的应用有效解决了以往研究中教学过程割裂的问题。研究证明了从认知起点切入，借助于个性化学习支持系统可以实现学习者的个性化学习，促进学习者概念转变、提高学习者的学业水平。
关键词：学习技术（CTCL）；认知发展；认知起点；个性化学习；技术支持
中图分类号：G434 文献标识码：A
一、引言
教育技术的研究与实践始终致力于“技术促进学习”的探索。近百年来，经历过以媒体设计为核心的媒体应用范式和走近课程的课程整合范式，而今两种范式并存。但是，国内外的诸多研究成果却表明技术促进学习的效果不够理想[1]。学习技术（CTCL）范式探索在文化（Culture）视野下，统合技术（Technology）、学习内容（Content）和学习者（Learner），通过技术的支持来改善学习方式以提升学习者的学业水平，乃至学习者的批判性思维、协作能力、创造力等综合素养[2]。其基本理念是：教育技术学研究关注的主体是学习者，应聚焦于学习者、学习环境和学习内容等要素及各要素的交互作用；在个体层面，技术的应用旨在调节学习者和学习内容的关系；在群体层面，技术的应用旨在为学习者的个性化需求提供保障，并促进不同要素之间的互动。学习技术（CTCL）范式下技术促进学习的详细理念可参见本系列论文的开篇《学习技术（CTCL）范式下的技术促进学习研究进展（1）：基本认识、研究设计与初步成果》。该范式下技术促进学习的研究不仅要证实技术能够促进学习，更要寻找到技术促进学习的机理。机理的探索，有利于研究者与实践者理解技术为什么能够促进学习，并基于该理解开展技术促进学习的更多且更有效的研究。
在学习过程中，学习者借助技术学习相关内容；而在教学设计中，技术的开发依据又源自学习者对学习内容的学习状态。在以上两个过程中，技术、学习者和学习内容三个要素之间交互循环。学习技术（CTCL）范式下的研究聚焦学习者与学习内容的关系所具有的复杂性和多样性，早期的研究关注“概念转变”，而今在扩大了研究视角的情况下转向对“认知发展”的关注，开始探寻“技术支持的基于认知发展的个性化学习”。本文梳理了学习技术（CTCL）研究团队近十年的研究工作，旨在为教育技术学研究、乃至教育研究提供可资借鉴的框架与案例。
二、学习技术（CTCL）范式下的认知发展
学习技术（CTCL）范式下的研究顺应了认知发展的研究趋势，本文回顾了该范式下的研究历程与研究进展，并以此为基础阐述学习技术（CTCL）研究团队通过“认知起点”关注“认知发展”的方法。
（一）研究源起：认知发展研究的未来趋势
“认知发展”（Cognitive Development）来源于认知心理学，其研究成果甚是丰富，包括认知发展理论、社会文化理论、信息加工观、新皮亚杰主义等。但是，各大理论对“何为认知发展”与“认知发展如何发生”存在不同的观点。这些观点源于对认知所对应的具体领域的界定，例如，维果斯基的观点是基于社会文化历史观的，而皮亚杰的观点是基于图式观的。经典皮亚杰主义、信息加工观等研究更关注认知发展在各个领域中的普遍规律，“忽略了个体发展的特征性”[3]。而“通过平衡来过渡不同的发展阶段”[4]的做法，由于对不同阶段之间的过渡机理描述不清晰，同样饱受争议，因为“年长儿童可能拥有不同知识领域的理论，各知识领域间的心理表征可能大相径庭”[5]。
以上理论更多关注对认知发展的领域普遍性探索，与此不同，日本“学科学习心理学”的奠基人细谷纯教授则更加关注对认知发展的领域特殊性探索。他深入课堂研究认知发展，将心理认知变化对应于学生外显行为的原因与成因，认为“教师必须考虑学生可能出现的心理认知变化，才能做到真正的‘理解教学’，即在课堂教学中，教师需要关注学生不能接受新知识的原因、‘素朴概念’成因以及实现‘理解教学’的方法”[6]。“素朴概念”是指学生将源自于现实生活经验、课堂学习等知识的“一般化”后形成的先入观，以帮助他们认识和理解新知识。他还提出学习结果是源自学习者的内因和外因相互作用的函数，无论是何种教学策略都应将难于理解的学习内容与学生已经理解的内容建立联系[7]。该认知发展观关注以人为本，重视学习者与学习内容的关系，以深入课堂为落脚点，同时具有个人主义取向和情境主义取向。学习技术（CTCL）范式下的认知发展秉承学科学习心理学的理念，兼备个人主义取向与情境主义取向；其落点指向学习者与学习内容的关系；关注认知发展在不同个体、不同知识领域的特殊性，以及对应心理表征的差异性；关注“客观知识领域的特殊性”[8]；重视“实际的社会文化情境”[9]，认为社会文化与环境对个体的影响以及对二者共同构成的生态系统的影响不容小觑。
（二）研究历程：从概念转变转向认知发展
早期学习技术（CTCL）范式下的研究关注的并不是认知发展，而是基于偏差认知修正的概念转变。“概念转变”指个体对已有知识重构的过程[10]，强调转变基于前概念，突出促进概念转变过程的干预手段。“偏差认知”这一术语源自于日本“学科学习心理学”，与学习科学中的“迷失概念”（Misconceptions）对应，指个体在课堂教学前，对即将学习的内容存在的不科学的认识[11]，它会影响个体的选择和判断。早期的研究关注学科学习心理领域，例如，杨莉对高中生信息技术概念学习进行偏差认知的调查[12]；王靖开发了面向高中生的信息技术前概念测试工具，通过测查得到了六十多组前概念及相应理由，并提出对应每种类型的教学方法[13-15]。除了信息技术学科，早期的研究还关注到其他学科，并加入了物化技术的干预。例如。伊亮亮在初中物理学科中，根据前概念测查结果开发微视频学习资源与教学设计，促进了学习者的概念转变[16]。 然而，随着研究的深入，概念转变的局限性逐渐被揭开，它“太过局限于学生学习的理性取向，忽视了意图、浅层认知和元认知层面，以及学习的社会层面”[17]。学习技术（CTCL）研究团队也提出了以下疑问：如何从更广的、更深的层面去认识概念转变？是否可以从认知发展的角度看待概念转变的研究？ 团队对于认知发展的思考在此初现端倪。在继续扩大学科领域范围的同时，团队的研究工作不再局限于概念。例如，边家胜研究了日语学习者的偏差认知[18]，构建了外语学习者合作学习策略[19]，针对学习者的三类偏差认知设计针对性的转变方法，提升了外语学习者的学业水平和综合素质。陈兴冶依据计算思维的内涵与特征，对学习者的偏差认知及其成因进行测查与分类，根据偏差认知类型设计个性化学习活动，促进了偏差认知的转变与计算思维的提升[20]。此类实证研究结果表明：学习者对即将学习的内容存在偏差认知，且其可被分类；基于偏差认知的成因开展个性化学习可以促进学习者的偏差认知转变、提升其学业水平乃至综合素质。研究团队通过反思以往的研究，发现基于偏差认知修正的概念转变受限于科学学科领域，其所面向的学习内容受制于概念。为此，团队扩大了研究视角，进一步的研究关注点转向了认知发展。
（三）研究进展：基于认知起点的认知发展
“认知起点”是在学习过程中，当新的学习行为即将展开时，学习者个体对具体学习内容的认知状态。它是对学习者与学习内容的关系表征。事实上，不论是教育心理学[21]，还是学习科学[22]都认同认知起点的存在。团队研究发现，学习者的认知起点能够形成典型的学习群簇，可以根据群簇的不同结构，为学生提供针对性的学习内容或资源[23]。例如，伊亮亮通过二阶诊断测试法测查学生的认知起点，并运用基于生理补偿和心理补偿的手段开发微视频学习资源，促进了学习者偏差认知转变[24]。基于已有研究，团队总结了认知起点的以下特征：第一，存在性（可测查），指认知起点是客观存在的，可以通过不同的方式或工具来测查；第二，离散性（可区别），指不同学习者对同一学习内容的认知起点是不完全相同的，可以加以区分；第三，群簇性（可分组），指对于某一学习内容，同一学习群簇中不同学习者的认知起点可以分成相近的若干群类，研究者可以据此为学习者提供针对性的学习内容。
认知起点的引入给予研究认知发展一个看得见、摸得着的抓手。它有利于记录和追踪认知发展的变化过程，与传统的认知诊断理论存在一定的相同点：一方面，认知诊断理论关注学习者的认知过程，旨在确定不可直接观察的知识状态[25]，这与认知起点诊断的初衷一致；另一方面，認知诊断理论通过测试与分类学习者的认知特质来提供针对性补救，以促进个体的认知发展，这与认知起点诊断所要达到的教学目标也是一致的。但是，二者也存在明显的不同之处：认知诊断模型发展至今已经达到一百多种[26]，其测试结果所反映的实为学习者的知识结构，较于诊断认知起点所反映的认知结构更为狭义。学习技术（CTCL）研究团队在研究基于认知起点的认知发展中，用“二阶诊断测试法”测查认知起点。该方法于1988年由Treagust提出，它可以获得学习者最直观的作答，更容易测查到学习者认知结构中的漏洞[27]。然而，其对于学习者作答的分析依赖于人工的方法，存在较大的不便。此外，利用二阶诊断测查认知的结果同样存在效果不理想的情况。面对较好的测量结果，离散分布的认知起点通常可以形成群簇。正如细谷纯教授所言“学生在学习之前对知识的了解一定是局限的，表现为零散、片面、错误”[28]，研究者可以针对测查情况，对其进行分类。在未来的研究中，还需要根据学习者和学习内容的关系开发更适合的认知起点诊断工具。
三、基于认知发展的个性化学习
国外有关个性化学习的研究以认知风格、多重差异、情绪状态为主，涉及自适应技术、学习管理系统、多媒体工具、移动学习系统等技术类型，其中，适应性学习系统、智能导学系统、虚拟现实技术、教育机器人、计算机教育游戏、自适应评估技术是研究热点[29]。我国对个性化学习的研究尚处于探索阶段，已有研究以学习者画像、大数据挖掘、学习分析等为基础开展理论探索。尽管基于不同的技术构建个性化学习路径或相关模型的研究层出不穷，但国内对技术的应用与实践效果的研究较少。学习技术（CTCL）范式下的研究，通过认知起点的确认和分类探索认知发展，为个性化学习提供了落脚点。
（一）学习技术（CTCL）范式下个性化学习的研究案例
在个性化学习研究过程中，我们亟需要在认识论上回答“人是如何学习的？”在实践论上回答“如何促进人的学习？”[30]学习技术（CTCL）范式下的研究通过学习者和学习内容的关系探索，为构建个性化学习路径或模型提供了基于学习者的切入点。研究团队希望基于学习者的认知起点及其成因制定相应的学习目标，为每个学生提供与其相匹配的学习内容和技术支持，开展个性化学习。团队中已有的研究聚焦于学习者与学习内容的关系、基于认知起点开展个性化学习，以及促进学习者的概念转变。例如，尹相杰等的研究选择小学数学“相交与垂直”这一学习内容，对学生的前概念进行测查与分类，研究发现实验组的学生对该学习内容存在三种前概念类型，包括字面联想、生活推理和表未及里[31][32]。根据这三种类型，研究者开发了三类微视频学习资源和三类学习任务单，并在学习任务单中嵌入对应的微视频学习资源。研究发现在学习“相交与垂直”之前，学生普遍存在前概念，且前概念可被分类；基于前概念，利用技术开展个性化学习能够有效地促使学生的概念转变、提高学业成绩；学生对技术的偏好程度、在课堂的行为表现，会影响概念转变和学业成绩。
团队的大量类似的实证研究证实了技术能够促提升学习者的学业成绩，其中，个性化学习设计是关键；在学习展开前，对学习者进行认知起点测查，了解学习者对学习内容的初始认知状态，这是实现个性化学习的基础；基于认知起点开展个性化学习是技术促进学习的重要途径；个性化学习的组织形式多种多样，可以根据学习者、学习内容等要素展开设计；选择适切的技术支持学习，可以更好地实现个性化学习。在未来的研究中，学习技术（CTCL）范式下对个性化学习的研究将逐步从个性化拓展到社会化，不仅关注学习者个体的个性化，还会关注学习群体中的个性化，关注学习者与教师、同伴的交互协作。 （二）基于认知发展的个性化学习的内涵、机理与设计要点
学习技术（CTCL）范式下的研究所探讨的个性化学习关注认知发展，它结合学习者的认知起点和学习内容的分析来确定学习目标，对学习的内容、路径、资源和评价进行优化，旨在促进学习者的认知发展。“基于认知发展的个性化学习”具有以下内涵：（1）以提升学习者的能力为目标，促进学习者个性化发展，包括提高学业水平和认知水平；（2）为学习者提供适合的教学组织形式、灵活的学习环境和工具，以及个性化的学习路径；（3）需要构建学习者档案以记录学生在个性化学习过程中的数据。
基于认知发展的个性化学习的机理如下：（1）由于学习者具有不同的认知起点，因此需要为其设计个性化的学习活动。基于学习者的认知起点及其成因开展的个性化学习活动，可以适应学习者多样化的需求。技术作用于认知起点，为个性化学习提供了支持。（2）学习者的认知起点是个性化学习的必要基础。教育工作者可以对学习者的认知起点进行测查和分类，这种分类为个性化学习的内容、资源和路径的设计提供了依据。（3）学习者的认知起点改善反映了学习者的认知发展。认知起点是对学习者与学习内容的关系表征。在学习过程中，学习者的认知起点在不断地发生变化。当认知起点发生正向变化时，学习者就可以进入新一轮的个性化学习。
个性化学习设计是基于认知起点将学生分为若干小组，借助物化技术和智化技术的支持，从学习资源、学习过程和学习环境等方面，为不同小组的学生设计针对性的学习方案。设计要点如下：（1）認知起点分析。通过测查了解学生在学习发生之前对拟定学习内容的认知起点及其成因，并将认知起点分类，这是个性化学习设计与实施的起点。（2）学习目标个性化。一方面，需要根据教学内容确定整体教学目标；另一方面，需要根据每个学生的认知起点，细化不同学生的学习目标。（3）学习内容个性化。分析学生对拟定学习内容的认知起点，确定基于不同认知起点的个性化学习内容及其组织与呈现。（4）学习路径个性化。根据认知起点和学习内容的分析，设计技术支持的个性化学习路径。允许学生根据自身学习的进度和过程性测试的结果，自主选择相关的学习内容以调节学习节奏。当学生达到学习目标后，可进行自主探究式学习，以促进认知的进一步发展。（5）学习资源个性化。基于学生的认知起点类型设计不同的数字化学习资源，依托技术将资源嵌入不同形式的学习活动。（6）学习评价个性化。通过测查学习者在不同学习时间节点的认知起点，跟踪并记录学习者的认知发展轨迹，再根据学习目标提供个性化学习评价。
四、技术支持的基于认知发展的个性化学习
技术对于个性化学习的支持不是一蹴而就的，适应性学习系统（Adaptive Educational System，简称AES）的出现很大程度上推动了研究的进程。适应性学习系统可以整合学习者的偏好、分析个人学习数据[33]，并通过优化学习活动、改变学习方式以提升学业成就，这体现了技术介入学习活动的综合样态。然而，尽管适应性学习系统本身在不断革新技术手段以完善自身，但其忽视了教育理论的支持，导致技术的作用难以得到充分地发挥。当前的适应性学习系统主要存在以下问题：第一，适应性功能是基于标准的、理想的认知状态的，或是基于学习者水平（通过成绩来区分不同的学习者水平）而非认知状态的；第二，系统关注学习者做题的正误，却没有深入挖掘其背后的成因。技术本是教育的一个要素，但是由于它的发展迅速，教育工作者未能有效地使用技术服务教育。如何设计用于学习的技术是教育当前面临的挑战[34]。学习技术（CTCL）研究团队秉承“技术应作用于学习者和学习内容的关系”这一理念，致力于开展技术支持的基于认知发展的个性化学习研究，旨在促进学习者的认知发展、提升学习者的学业水平。
（一）技术支持的基于认知发展的个性化学习案例
下文基于团队中已有的实证研究成果，简述有关工具支持的和系统支持的个性化学习研究案例。这些案例较好地诠释了“技术支持的基于认知发展的个性化学习”的原理与理念，即每个学生在学习前都存在认知起点，它是开展个性化学习的逻辑起点；认知起点测查是关键，促进学习者认知发展是目标，技术支持的人机协同的模式是实现途径；基于认知起点合理地利用技术能够促进学生学业水平的提升。
1.工具支持的基于认知发展的个性化学习
苑雪的研究选择初中地理“东方文明古国——印度”作为学习内容，从学习者的认知起点出发，通过个性化学习促进认知发展的研究改进地理教学[35]。该研究首先对学习者的认知起点进行测查；而后，将认知起点进行分类，并结合学习者的认知起点有针对地选择了“地图叠加技术”设计个性化学习资源；最后，按照认知起点的不同水平，将学习者分成若干个小组，每组使用不同的学习资源开展个性化学习。研究发现：学生在学习地理学科内容之前，普遍存在认知起点，且可以被测查与区分；对后测中的分数、认知水平、分布状况等分析，证实了利用合适的技术开展个性化学习能够促使学生的认知发展、提高其学业水平。该研究基于对地理学科的特点分析，结合学习者的认知起点，有针对地选择技术以支持个性化学习资源的设计，体现了较强的适切性。但是，教学过程中伴随着认知起点检测、学习内容定向分配等多种技术手段的使用，割裂了教学过程。为了使教学具备连贯性，如何将多种技术手段整合形成一个合理的、科学的系统，这是当前亟待解决的问题。
2.系统支持的基于认知发展的个性化学习
个性化资源的设计与推送依赖于学生的认知起点分析。为了实现认知起点测查自动化，并基于测查结果推送个性化学习资源，禹舜尧选取高中信息科技中“字符编码”为内容，以概念转变为切入点，基于个性化学习设计的需求开发学习支持系统，并应用该系统实现了个性化学习[36]。系统支持的个性化学习过程如下：首先，通过系统测查学生的概念偏差类型；其次，根据偏差类型推送与之对应的学习任务单，该任务单承载着个性化学习资源；最后，学生基于学习任务单开展个性化学习。该研究开发的学习支持系统的结构较为完善，具有认知诊断和资源推送两个功能，系统的应用有效解决了以往研究中教学过程割裂的问题。研究证明了从认知起点切入，借助于个性化学习支持系统可以实现学习者的个性化学习，促进学习者概念转变、提高学习者的学业水平。