1、本文以當今時代給人類帶來的未來和文化沖擊為基本視點，指出了變革已經構成當今人類生活的一部分，幾乎每個人都無法置身于變革行動之外。變革意味著切實改變與革命，是新范式的創(chuàng)造、形塑及其主導地位的促成過程，而不是對舊有范式的修理或裝飾。變革者的核心工作是“通過設計而創(chuàng)造未來”。 當前，正處在變革行動之中的科學教育，遭遇的主要問題和挑戰(zhàn)是：變革者如何在實踐中形塑關于變革的信念和智慧；培育學生科學素養(yǎng)的基本條件、過程和策略是什么；如何切實、

2、有效地使科學課堂從封閉性轉向開放性。 鑒于科學教育變革行動的方方面面都聚焦于科學學習與知識創(chuàng)新之上，要解決和應對科學教育變革行動中的各種問題與挑戰(zhàn)，我們必須從學習與知識創(chuàng)新的視角，全面審視科學學習的復雜性。為此，我們從知識及其轉化的復雜性、科學知識社會學、復雜理論、意義建構和社會-文化實踐等多維視角分別對科學學習的復雜性進行探析，進而界定了科學學習復雜性的10個關鍵特征：實踐性、境脈性、協(xié)商性、親歷性、默會性、自組性、自穩(wěn)性、協(xié)

3、同性、多產性和對稱性。據(jù)此，我們進一步構建了反映復雜學習系統(tǒng)原型性態(tài)的結構框架，為科學教育中的復雜學習環(huán)境設計提供理論支撐。 論文認為，科學教育中的復雜學習環(huán)境設計可以有效地將課程設計、教學設計、評估設計和學習技術設計融為一體，從而避免了關于課程、教學、評估、學習技術和學習的思想與方法在分離式設計流程中的遺漏、走樣或相互沖突。因此，科學復雜學習環(huán)境設計的指導思想是：設計者即學習者；設計過程即基于結構不良問題的復雜學習過程；將現(xiàn)代

4、信息技術整合于設計-學習之中：“基于設計的學習”模型可作為對學習者復雜學習活動過程的描述與解釋框架。在此基礎上，我們構建了科學復雜學習環(huán)境設計的過程、性態(tài)和技術路徑等反思與評價體系，并分析了與之相關的科學課程與教材設計，以網(wǎng)絡為中介的復雜學習平臺設計、知識整合平臺設計和學習技術與課程開發(fā)實踐共同體設計，以及基于深度學習與項目研究的復雜學習者等案例。為科學教育工作者或研究者在案例分析的基礎上進行復雜學習環(huán)境設計提供支撐。 基于上述

5、研究工作，本文形成了如下研究結論： 1、人類的知識創(chuàng)新和學習方式創(chuàng)新原本就是各種復雜學習系統(tǒng)的整體涌現(xiàn)。那些把復雜學習系統(tǒng)簡化為顯性知識的單向傳輸和強化訓練的教育方式，在很大程度上屏蔽或消解了學習者的個性和創(chuàng)造潛力。 2、我們可以從多維度來界定“什么是復雜學習”：·從系統(tǒng)進化的角度來看，復雜學習是指構成系統(tǒng)的行為主體(agents)有目的地、創(chuàng)造性地應對來自環(huán)境變化的挑戰(zhàn)的過程中所表現(xiàn)出來的基本學習方式，這種學習方式是學

6、習系統(tǒng)中共享格式和個體格式的交叉復制與建構創(chuàng)生的過程。 ·從生命進化的視角看，復雜學習是自然生態(tài)系統(tǒng)中具有學習能力的高級動物(如鳥類、獸類等)在應對種群競爭、食物緊缺、氣候環(huán)境惡化等多種生態(tài)問題時，經過長期的試探而創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)多種合適的生存格式，并在遺傳進化中通過交叉復雜(雙性繁殖)而將這種生存格式部分或全部地保留下來的過程。 ·從人類基于腦的學習的視角看，復雜學習是學習者浸潤于人類創(chuàng)造的語言、文化與價值中，調動大腦的自

7、我意識、信息加工等多種功能區(qū)，基于創(chuàng)造性想象力，有意識地協(xié)調和控制自身行為的過程。 ·從人類學習的認知心理過程看，復雜學習意味著學習者應對問題與挑戰(zhàn)時，積極地調用自身已有的多種認知格式，通過同化一順化等心理加工過程，構建理解事物、解決問題的新格式，其實質上是學習者內部認知結構的擴大、重組和整合過程。 ·從學習的社會建構過程看，復雜學習發(fā)生在行為主體的“最近發(fā)展區(qū)”之中，通過成人與兒童、能力更高者與初學者、專家與新手之間的

8、合作與對話，將彼此的“情境定義”進行協(xié)商、整合而生成“主體間的情境定義”，這種主體間的情境定義是指導學習者解決問題和應對挑戰(zhàn)的基礎。這一過程可以看作是基于協(xié)商的“情境定義”建構過程。 ·從人類文化進化的視角看，復雜學習是一新型文化創(chuàng)新的過程，它經歷文化范式的形成、擴張和守護等階段。 ·從人類實踐或游戲的視角看，復雜學習是通過對社會或游戲基本規(guī)則的創(chuàng)造性利用，生成融集實踐者智慧的“構成性產品”的過程。 3、復雜學習