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原文：Learning Together While Designing: Does Group Size Make a Difference? 作者：Xornam S. Apedoe · Michelle R. Ellefson · Christian D. Schunn；譯者：Niki.編輯：爾瑞（圖片來源：百度圖片）

【推薦語】

當(dāng)被問到“在課堂中采用幾人小組效果最好”這一問題時(shí)，大多數(shù)人出于經(jīng)驗(yàn)或直覺，第一反應(yīng)可能是兩人或三人小組。事實(shí)上，這個(gè)問題并不簡單，涉及到課堂環(huán)境、班級(jí)類型、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)資源、師資、生源等因素。本文就是從這一看似簡單的問題出發(fā)，講事實(shí)，擺數(shù)據(jù)，探討最佳的一起學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)。

摘要：

隨著項(xiàng)目制學(xué)習(xí)在K-12科學(xué)課堂，特別是在化學(xué)課堂中的廣泛使用，教師們逐漸意識(shí)到采用實(shí)驗(yàn)來解決實(shí)際問題的重要性。然而能促進(jìn)學(xué)生個(gè)人表現(xiàn)的理想的小組大小是怎樣的？目前這個(gè)項(xiàng)目是為了評(píng)估在項(xiàng)目制學(xué)習(xí)中，小組大小如何影響學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)，以及學(xué)生如何將知識(shí)遷移到其他相關(guān)領(lǐng)域，提升跨學(xué)科能力。結(jié)果表明，特定條件（如高級(jí)班）與小組大?。ㄋ坪跏且环N表面特征）相互作用，會(huì)不同程度地影響學(xué)生學(xué)習(xí)的深度和水平，以及在該項(xiàng)目制學(xué)習(xí)單元外的知識(shí)遷移能力。

關(guān)鍵詞:

小組大小、項(xiàng)目制學(xué)習(xí)、高中化學(xué)、基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)、知識(shí)獲取、高中科學(xué)

介紹

由于化學(xué)復(fù)雜而抽象，在學(xué)校課程中對(duì)老師和學(xué)生都是一門很有挑戰(zhàn)性的學(xué)科。很大一部分學(xué)生對(duì)化學(xué)的理解難點(diǎn)源于符號(hào)層面的化學(xué)教學(xué)(Gabel 1999)。學(xué)生不僅難以理解化學(xué)中使用的符號(hào)，他們也缺少甚至根本沒有理解這些符號(hào)的動(dòng)力。Gabel(1999) 認(rèn)為，在化學(xué)課堂中融入動(dòng)手實(shí)踐任務(wù)是使符號(hào)變得更加有意義的一種方法，這也加強(qiáng)了同宏觀與微觀層面的聯(lián)系。

將動(dòng)手實(shí)踐融入課堂的方法之一就是使用項(xiàng)目制學(xué)習(xí)。由于大家對(duì)項(xiàng)目制學(xué)習(xí)有效性的熱情和信念多年來一直或增或減，這也導(dǎo)致只有少數(shù)教師堅(jiān)持采用這種方法(Barron et al. 1998)。然而，現(xiàn)有很強(qiáng)的證據(jù)表明，特別是在化學(xué)課程中(如Barak and Dori 2004; Schank and Kozma 2002)，項(xiàng)目制學(xué)習(xí)可以成功（如范德堡大學(xué)的認(rèn)知與技術(shù)小組(CTGV) 1994, 1997; Collins et al. 1991; Schauble et al. 1995）。

對(duì)于項(xiàng)目制學(xué)習(xí)的環(huán)境設(shè)計(jì)來說，影響學(xué)生學(xué)習(xí)成功的重要因素有很多，Krajcik et  al.  (1994) 確定了學(xué)生層面項(xiàng)目制教學(xué)的五個(gè)基本特征：（a）研究真實(shí)的問題，（b）開發(fā)一系列解決問題的產(chǎn)品，（c）參與研究，（d）與同齡人、老師和社群成員協(xié)作探究問題，（e）使用認(rèn)知工具。對(duì)教師來說，設(shè)定這些特征可能是一個(gè)挑戰(zhàn)，更不用說需要同時(shí)設(shè)定好每一特征 (Krajcik et al. 1994) 。而協(xié)作這一點(diǎn)對(duì)教師來說，尤為是一個(gè)挑戰(zhàn)。

協(xié)作是許多項(xiàng)目制學(xué)習(xí)的重要組成部分，它為學(xué)生提供了拓寬思路，分享想法和吸收他人專長的機(jī)會(huì)(Krajcik et al. 1994) 。所謂協(xié)作，并不是指讓學(xué)生一起努力完成指定的研究或任務(wù)(Marx et al. 1997) ，相反，協(xié)作是通過交換想法來建立共同的意義(Webb and Palincsar 1996) 。 因此，協(xié)作要求教師建立起來的課堂環(huán)境能讓學(xué)生對(duì)自己的任務(wù)負(fù)責(zé)，尊重對(duì)方的意見和想法，并互相交換想法，協(xié)商探討意義。

然而問題是，所有學(xué)生在參與協(xié)作時(shí)是否獲得了相同的學(xué)習(xí)成果。協(xié)作小組的大小，這似乎是一種表面特征，但可以影響到小組進(jìn)程和個(gè)人學(xué)習(xí)成果。協(xié)作小組的大小也引起了應(yīng)用和理論的關(guān)注。實(shí)際應(yīng)用層面，采用較小的分組（比如兩人組）而不是較大的分組（三個(gè)及以上學(xué)生），會(huì)讓教師們需要在課堂中監(jiān)督數(shù)量上更多的小組，這樣也可能會(huì)讓教師無法足夠支持到每個(gè)小組以及個(gè)別學(xué)生的學(xué)習(xí)。此外，在確定一位教師可以在課堂上監(jiān)督多少小組時(shí)，必須考慮班級(jí)管理相關(guān)的問題。確定協(xié)作學(xué)習(xí)小組的規(guī)模需要基于常規(guī)實(shí)踐的考慮，如教師支持，可用的學(xué)習(xí)資源，或特定小組大小的優(yōu)秀教學(xué)經(jīng)驗(yàn)報(bào)告(Lohman and Finkelstein 2000) 。

雖然有許多研究考察了小組大小對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)或成績的影響，但對(duì)于最佳的小組大小并沒有達(dá)成共識(shí)(Fuchs et al. 2000; Lohman and Finkelstein 2000; Wiley and Jensen 2006) 。社會(huì)認(rèn)知心理學(xué)的研究表明，兩人組和三人及以上的小組是不同的(Levine and More- land 2004; Wiley and Jensen 2006) 。據(jù)稱兩人組是最佳，因?yàn)槊總€(gè)學(xué)生會(huì)有更多的參與機(jī)會(huì)(Lohman and Finkelstein 2000) 。此外，兩人組中也沒有其他小組伙伴來分散學(xué)生思維(Dugosh et al. 2000) 。

相比之下，更大的小組（三人及以上學(xué)生）可能會(huì)包含更多的觀點(diǎn)，在論證和理由層面辯證性地評(píng)價(jià)多數(shù)人和少數(shù)人的陳述(Wiley and Jensen 2006) 。這也會(huì)帶來更多智力資本，多元的思想、經(jīng)驗(yàn)和觀點(diǎn)，讓所有小組成員更積極地參與其中(Lohman and Finkelstein 2000) 。

這些小組的組成，即高能力和低能力的學(xué)生，也可能會(huì)對(duì)小組進(jìn)程、個(gè)人與小組的學(xué)習(xí)成果有重大影響。過去證據(jù)(如Webb 1980; Lou et al. 1996) 支持使用混合能力小組，因?yàn)檫@對(duì)于低能力和高能力學(xué)習(xí)者都是有利的。兒童發(fā)展理論支持使用混合能力小組，因?yàn)楦吣芰W(xué)生可以促進(jìn)低能力學(xué)生的學(xué)習(xí)(Webb and Palincsar 1996) 。與通常觀點(diǎn)相反，高能力學(xué)生在這樣的小組并不會(huì)覺得難以忍受，往往他們會(huì)擔(dān)任起領(lǐng)導(dǎo)者和教學(xué)的角色，進(jìn)而提升學(xué)習(xí)表現(xiàn)(Webb 1982a, b; Webb and Palincsar 1996) 。

組建不同能力水平的協(xié)作小組，要求教師的課堂中有不同能力水平的學(xué)生。許多學(xué)校會(huì)根據(jù)學(xué)生的能力水平（一種被稱為追蹤的過程），即高能力（高級(jí)）或低能力（主流），進(jìn)行分班。結(jié)果許多課堂中學(xué)生能力水平差異不大，這阻礙了教師使用混合能力小組。

綜合考慮學(xué)生期望的學(xué)習(xí)深度（如自動(dòng)化技能還是更復(fù)雜的概念和推理）以及學(xué)生學(xué)習(xí)方法的深度（如，無遷移，或近遷移、遠(yuǎn)遷移方法）是非常重要的。例如，不成熟的想法可能會(huì)在近遷移或遠(yuǎn)遷移中顯露，較大的小組互動(dòng)就能對(duì)這些想法提出質(zhì)疑。相比之下，較大的小組也可能會(huì)更慢地覆蓋基礎(chǔ)層面學(xué)習(xí)，進(jìn)而導(dǎo)致對(duì)于剛學(xué)習(xí)內(nèi)容的學(xué)習(xí)表現(xiàn)上的退步。

關(guān)于小組學(xué)習(xí)的另一個(gè)重要概念是，通常小組成員的學(xué)習(xí)深度不同。考慮到之前知識(shí)儲(chǔ)備和認(rèn)知能力不同，除了學(xué)習(xí)給定材料的簡單個(gè)體能力差異外，這種不平等的學(xué)習(xí)可能是由一個(gè)或多個(gè)因素與小組大小相互作用所造成的：有的學(xué)生拒絕與團(tuán)隊(duì)成員分擔(dān)任務(wù)，有的學(xué)生讓其他團(tuán)隊(duì)成員完成大部分工作，有的學(xué)生將總的任務(wù)分成學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)不平等的子任務(wù)，或者將子任務(wù)分得很細(xì)而讓人失去了整體任務(wù)意識(shí)。當(dāng)前研究的焦點(diǎn)是小組大小對(duì)不平等學(xué)習(xí)的影響程度。

從現(xiàn)有資料來看，我們尚不清楚何種小組大小會(huì)讓整體的小組學(xué)習(xí)表現(xiàn)更好（兩人組，還是三/四人組），以及如何轉(zhuǎn)化為個(gè)人學(xué)習(xí)成果，特別是更基本和更高水平的知識(shí)獲取。對(duì)于協(xié)作學(xué)習(xí)，最常被推薦的是四人組，但我們也不清楚什么樣規(guī)模的小組最有利于學(xué)習(xí)(Webb and Palincsar 1996) 。另外，當(dāng)前證據(jù)并沒有提供有關(guān)學(xué)生水平（即高級(jí)與一般）如何與協(xié)作小組大小相互作用，從而影響個(gè)人學(xué)習(xí)表現(xiàn)的相關(guān)信息。少量研究通過控制小組大小，同時(shí)保證其他結(jié)構(gòu)性變量恒定并使用復(fù)雜的任務(wù)來測試小組大小對(duì)學(xué)生表現(xiàn)的影響 (Fuchs et al. 2000; Webb and Palincsar 1996) ，我們也希望在當(dāng)前的研究中做到這一點(diǎn)。具體而言，通過這項(xiàng)研究，我們?cè)噲D探討在使用項(xiàng)目制學(xué)習(xí)的化學(xué)課堂中，在什么樣的課程情況（高級(jí)班與平行班）以及怎樣的學(xué)習(xí)目標(biāo)（基礎(chǔ)與更高階的知識(shí)）下，哪個(gè)小組學(xué)習(xí)會(huì)表現(xiàn)得更好（兩人組，還是三/四人組）？

研究目標(biāo)

本研究的目的是探索采用項(xiàng)目制學(xué)習(xí)的化學(xué)課堂中，小組大小對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的影響。這項(xiàng)研究設(shè)定在高中化學(xué)課堂中，學(xué)生將參與到基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)這一特殊的項(xiàng)目制學(xué)習(xí)形式?；谠O(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)是一項(xiàng)旨在推動(dòng)學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)項(xiàng)目；要求學(xué)生使用并擴(kuò)展他們的科學(xué)和數(shù)學(xué)知識(shí)，利用現(xiàn)有資源開發(fā)出一套技術(shù)解決方案。主要研究問題是：小組大小如何影響學(xué)生個(gè)體的化學(xué)學(xué)習(xí)？我們通過觀察他們?cè)谠u(píng)估中的平均得分，試圖回答一個(gè)小組內(nèi)的學(xué)生個(gè)體如何學(xué)習(xí)。接下來，我們將探討這些小組如何作為一個(gè)整體來學(xué)習(xí)，并研究組內(nèi)不同的學(xué)習(xí)方法。需要注意的是，在真實(shí)課堂上進(jìn)行的項(xiàng)目制學(xué)習(xí)，通常涉及多種不同的教學(xué)和學(xué)習(xí)模式，從個(gè)人任務(wù)表到小組任務(wù)，到小組展示，到整個(gè)班級(jí)討論。因此，在項(xiàng)目制學(xué)習(xí)的小組大小研究中，自然會(huì)涉及到研究小組任務(wù)環(huán)境。

方法

設(shè)計(jì)

我們采用了前測-后測和準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，將學(xué)生分配到特定規(guī)模的小組。根據(jù)資料表明，大多數(shù)協(xié)作方法主張采用四人組（如Webb and Palinscar 1996），所以我們決定研究在兩人組與四人組之間的學(xué)習(xí)成果差異。我們平衡分配了參與這項(xiàng)研究的五位老師的小組大小。也就是說，對(duì)于每個(gè)講授多個(gè)課時(shí)的老師，每個(gè)課時(shí)被分配到特定規(guī)模的小組，即兩人組或四人組。此外，在不同類型的班級(jí)（即高級(jí)或平行班級(jí)），小組大小是“平衡的”，即如果一位老師教了兩個(gè)平行班，一個(gè)班級(jí)都是兩人組，而另一個(gè)班級(jí)都是四人組。偶爾由于實(shí)際的班級(jí)規(guī)模，一些小組由三名學(xué)生組成。三人小組與四人組合并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析1。

（1初步分析表明，三人小組與四人組之間沒有顯著差異。）

背景

這項(xiàng)研究設(shè)定在高中化學(xué)課堂中進(jìn)行，其學(xué)生參與到項(xiàng)目制學(xué)習(xí)課程單元——加熱/冷卻系統(tǒng)。加熱/冷卻系統(tǒng)采用工程設(shè)計(jì)方法，向高中學(xué)生教授原子間相互作用，反應(yīng)和能量交換變化等化學(xué)難點(diǎn)概念。在這個(gè)單元中，學(xué)生分組活動(dòng)，他們將經(jīng)歷整個(gè)設(shè)計(jì)過程，創(chuàng)建出一個(gè)依靠化學(xué)能量來滿足其生命需求的加熱/冷卻系統(tǒng)原型。這和工程設(shè)計(jì)人員所采用的過程類似。有關(guān)課程單元的詳細(xì)說明請(qǐng)參閱Apedoe et al. (2008) 。

該單元通過三個(gè)主要部分指導(dǎo)學(xué)生：規(guī)劃設(shè)計(jì)，子系統(tǒng)和展示設(shè)計(jì)。對(duì)于每一個(gè)子系統(tǒng)，學(xué)生都遵循從設(shè)計(jì)目標(biāo)到科學(xué)目標(biāo)，最終回到設(shè)計(jì)目標(biāo)的循環(huán)（見圖1）。在本文中，我們將這一循環(huán)稱為“學(xué)習(xí)循環(huán)”，它與Bransford及其同事開發(fā)的“遺留循環(huán)”相似（參見Brophy and Bransford 2001）。在單元中設(shè)置特定版本的學(xué)習(xí)周期，部分是為了整合小組活動(dòng)和全班討論的優(yōu)點(diǎn)。

每個(gè)學(xué)習(xí)循環(huán)通常需要5到8天才能完成，期間學(xué)生可以完成三次循環(huán)。整個(gè)周期貫穿了全班討論、小組活動(dòng)和個(gè)人活動(dòng)，從而讓學(xué)生最大限度地學(xué)習(xí)科學(xué)內(nèi)容、設(shè)計(jì)與科學(xué)過程，教師也會(huì)酌情直接指導(dǎo)以滿足特定學(xué)生需求。需要特別注意的一點(diǎn)是，學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)循環(huán)中的活動(dòng)，是從引出學(xué)生當(dāng)前掌握的想法和理解開始的。

在加熱/冷卻系統(tǒng)單元中的活動(dòng)類型需要個(gè)人、小組或整個(gè)班級(jí)努力完成。個(gè)人活動(dòng)包括：分析數(shù)據(jù)，繪制實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖，對(duì)反思提示作出回答。許多個(gè)人活動(dòng)還包括要求學(xué)生在小組內(nèi)或在整個(gè)班級(jí)中與同伴們分享自己的回答。

該單元的大部分活動(dòng)都是為小組活動(dòng)而設(shè)計(jì)。小組活動(dòng)包括：頭腦風(fēng)暴；修改和測試原型；用化學(xué)品和/或材料做實(shí)驗(yàn)；展示數(shù)據(jù)、結(jié)果或原型設(shè)計(jì)。該單元也為整個(gè)班級(jí)活動(dòng)提供了許多機(jī)會(huì)，主要是以討論形式碰撞想法和更廣泛的科學(xué)概念。表1是在學(xué)習(xí)循環(huán)的每個(gè)階段中最頻繁使用的活動(dòng)類型描述（如個(gè)人、小組或全班）。

參與者

教師

作為高中科學(xué)課堂教學(xué)的一部分，來自美國東北部某個(gè)大城市的教師受邀在他們的課堂中開展一個(gè)基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)單元，其中包括了圍繞基本教學(xué)法（如促進(jìn)小組活動(dòng)，帶領(lǐng)班級(jí)討論）和單元細(xì)節(jié)（如促進(jìn)具體課程）的專業(yè)學(xué)習(xí)（20小時(shí)）。專業(yè)學(xué)習(xí)的安排與單元活動(dòng)的實(shí)施相對(duì)應(yīng)（5次會(huì)議，每次4小時(shí)）。共有七位教師參加了專業(yè)學(xué)習(xí)會(huì)議并開展單元活動(dòng)，但只有五位教師參加了這項(xiàng)研究2。這五位教師來自兩個(gè)學(xué)區(qū)的四所學(xué)校，女教師4人，男教師1人，擁有6-17年教齡，他們都至少在兩節(jié)化學(xué)課或版塊中教授了該單元（見表2）。其中三位教師在基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)方面有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，開展過該單元前一個(gè)版本的教學(xué)。

（2 由于學(xué)校其他日程需要，2位教師未能完成該單元。）

學(xué)生

參與教師課程中的學(xué)生被認(rèn)為有資格加入到這項(xiàng)研究。參與學(xué)生來自城市高中，受過傳統(tǒng)低等教育的學(xué)生比例較低（見表3）。共有320名9-12年級(jí)的高中生參與了基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)單元，參與課程包括光譜科學(xué)、普通化學(xué)或高級(jí)化學(xué)。加入高級(jí)課程的學(xué)生是以學(xué)區(qū)確定的之前學(xué)校成績?yōu)榛鶞?zhǔn)。在所有課堂中，本課程是所有學(xué)生第一年學(xué)習(xí)的化學(xué)內(nèi)容。在城市學(xué)校中常見的情況是，在出勤率遠(yuǎn)低于100%的學(xué)校，有些學(xué)生在單元前或單元后的評(píng)估日缺勤。除去缺勤學(xué)生，共有271名學(xué)生完成了該單元以及單元前后的評(píng)估。從不同小組大小（v2 = 0.42）到不同班級(jí)類型（v2 = 0.66），缺勤率沒有顯著差別。

方法

為了明確小組大小是否影響化學(xué)學(xué)習(xí)，學(xué)生們完成了單元前后的書面評(píng)估。由于目前美國公立學(xué)校的所有測試都很難在教室中進(jìn)行較長的測試，所以這次評(píng)估相對(duì)較短（24道題）。這24道題目來自化學(xué)概念目錄 (CCI; Mulford 1996) 和美國化學(xué)學(xué)會(huì)高中化學(xué)測試題庫(ACS; Eubanks and Eubanks 1993) 。單元前后評(píng)估的問題是相同的（見附錄1參考）。

CCI是一種多項(xiàng)選擇的評(píng)估工具，包含非數(shù)學(xué)概念性問題來考察學(xué)生對(duì)化學(xué)概念的理解。許多問題涉及宏觀，微觀（微粒）和象征層面。從CCI選擇出來的問題將評(píng)估推理能力和一般的簡單概念。然而CCI包含許多艱深的話題，例如完成一個(gè)學(xué)期大學(xué)化學(xué)課程的學(xué)生在CCI (Division of Chemical Education 2008) 的平均測試分?jǐn)?shù)為50%。因此，這些問題對(duì)于高中學(xué)生來說可能是困難的，而且如果分?jǐn)?shù)太低可能會(huì)達(dá)到地板效應(yīng)，導(dǎo)致分析困難。 但是項(xiàng)目制學(xué)習(xí)本就應(yīng)該針對(duì)更深入的概念學(xué)習(xí)，所以研究學(xué)習(xí)中涵蓋這樣有難度的問題也很重要。

此外，基于與加熱/冷卻系統(tǒng)單元的關(guān)系，也從ACS測試題庫中選擇了事實(shí)選擇題。 ACS測試題庫是為高中教師提供第一年化學(xué)課程的評(píng)估而開發(fā)的，因此所選問題處于高中學(xué)生的正常難度水平。

利用項(xiàng)目反應(yīng)理論（Item Response Theory）來對(duì)評(píng)估問題進(jìn)行項(xiàng)目分析(Baker 2001) 。這些分析表明，在單元后評(píng)估中，其中六個(gè)項(xiàng)目大幅扭曲了兩個(gè)項(xiàng)目的特征曲線。這六個(gè)項(xiàng)目沒有顯示出特征性的S型反應(yīng)函數(shù)（即反應(yīng)曲線平坦），具有負(fù)面或正面困難的高分?jǐn)?shù)（即[±3]），并且具有負(fù)面識(shí)別或正面識(shí)別低分?jǐn)?shù)\ .30。 因此，這里報(bào)告中排除了這六項(xiàng)數(shù)據(jù)。但報(bào)告模式有全部的24項(xiàng)測試，剩下的18個(gè)項(xiàng)目平均難度為1.28（標(biāo)準(zhǔn)差=1.67），平均識(shí)別率為0.87（標(biāo)準(zhǔn)差= 0.34）。

評(píng)估問題按遷移程度分類（即無遷移，近或遠(yuǎn)遷移）。我們希望通過不同遷移程度的評(píng)估項(xiàng)目來回答這些問題，這將幫助我們更好地區(qū)分在不同班級(jí)（主流和高級(jí)）和小組大?。▋扇私M和四人組）中學(xué)生學(xué)習(xí)所需的深度和水平。單元中與直接教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的問題被歸為無遷移。近遷移問題不一定在單元中直接教授，但與單元內(nèi)容密切相關(guān)。例如，在某一單元中，學(xué)生學(xué)習(xí)到化學(xué)轉(zhuǎn)化涉及粒子間吸引力（結(jié)合），化學(xué)轉(zhuǎn)化過程中釋放或吸收能量取決于轉(zhuǎn)化過程中粒子的形狀和結(jié)構(gòu)。而在遷移評(píng)估中的一個(gè)題目是，“當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的氧氣燃燒時(shí)，能量被釋放。這種能源的來源是什么？”雖然燃燒反應(yīng)并沒有在單元中直接涉及，但這個(gè)問題的答案（“汽油分子中的化學(xué)鍵”）是學(xué)生可以通過使用關(guān)于化學(xué)鍵和化學(xué)轉(zhuǎn)化知識(shí)推理得出的。遠(yuǎn)遷移問題在單元教學(xué)中并無涉及，和單元內(nèi)容也沒有緊密聯(lián)系，但通過教材的推理，學(xué)生還是可以解決這些問題。例如，學(xué)生被問及“在化學(xué)反應(yīng)前后，下列哪一個(gè)必須是相同的？”答案（“涉及的所有物質(zhì)的質(zhì)量總和以及每種類型的原子數(shù)量”）是有關(guān)單元教學(xué)中沒有明確涉及到的質(zhì)量/物質(zhì)守恒定律。最后18個(gè)測試題包括了8個(gè)無遷移問題，6個(gè)近遷移問題和4個(gè)遠(yuǎn)遷移問題。

這18項(xiàng)測試題內(nèi)部一致性是合理的，Chronbach的alpha值前測結(jié)果為0.47，后測結(jié)果為0.58。有幾個(gè)重要因素影響了alpha水平：首先，地板效應(yīng)降低了前測alpha值。而由于在測試時(shí)學(xué)生還沒有接觸到這些信息，前測中的地板效應(yīng)是合理的。其次，在前測和后測中準(zhǔn)確率較低的遠(yuǎn)遷移題目也使得整體alpha值下降。 例如，在后測中，無遷移、近遷移和遠(yuǎn)遷移題的alpha值分別為0.40，0.40和0.23。最后，由于包含了多個(gè)化學(xué)概念，這一涉及各類遷移和化學(xué)課題的測試將得出中等的alpha值，這一數(shù)值結(jié)果也是可以接受的(Kline 2000) 。

程序

在加熱/冷卻系統(tǒng)單元開始之前，教師對(duì)班級(jí)學(xué)生進(jìn)行預(yù)先測試，并在接下來的6-8周內(nèi)完成了這一單元。 單元結(jié)束后，教師在課上進(jìn)行后測，并將完成的表格交給研究人員進(jìn)行評(píng)分。

結(jié)果與討論

成果的條件效應(yīng)

學(xué)生嵌套在教師組中。不是所有教師都帶兩類班級(jí)的學(xué)生。按照標(biāo)準(zhǔn)程序采用的無條件多級(jí)線性模型進(jìn)行的初步分析表明，教師組內(nèi)存在顯著差異(Wald Z = 11.54, p \ .001) ，但教師組之間差異不明顯(Wald Z = 1.32, p = .19)，這意味著教師組之間沒有系統(tǒng)性差異，方差分析（ANOVA）和協(xié)方差分析（ANCOVA）適合用于隨后分析，來評(píng)估教師組內(nèi)的條件性差異(Field 2009) 。

按照標(biāo)準(zhǔn)程序分析的多重效應(yīng)和相互作用表明 (Field 2009) ，來自271名學(xué)生的18項(xiàng)前測數(shù)據(jù)與小組大?。▋扇私M和三或四人組3）的方差分析（ANOVA）和班級(jí)類型（主流班與高級(jí)班）。為了說明前測中的個(gè)體差異，后測的數(shù)據(jù)將進(jìn)行協(xié)方差分析（ANCOVA），小組大小和班級(jí)類型作為主體因素，前測數(shù)據(jù)為協(xié)變量。 由于Cohen's d（1988）適用于比較兩種方法，將用來計(jì)算調(diào)整后的效應(yīng)變化（Field 2009）。頻譜科學(xué)和基礎(chǔ)化學(xué)課程被歸為主流課程，高級(jí)普通化學(xué)為高級(jí)課程。平均來看，學(xué)生們?cè)陬A(yù)測中的表現(xiàn)相對(duì)接近，但仍然存在顯著差異(M = .30, SD = .14) 。

（3這里將三人小組與四人組放到一起研究，可以讓小組中分配到盡可能多的不同能力的參與者。然而，我們通過其他方式分析，得到的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)與目前報(bào)告中的一致。更具體地說，當(dāng)分別分析三種不同規(guī)模的小組時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)協(xié)變量（即前測）是后測分?jǐn)?shù)的重要預(yù)測因素，而班級(jí)類型和小組大小對(duì)結(jié)果有著主要影響?；旧?，這些分析表明，在高級(jí)班或主流班中，三/四人組沒有什么差異；當(dāng)數(shù)據(jù)分析排除三人小組后，結(jié)果保持不變。）

盡管高級(jí)基礎(chǔ)化學(xué)課的學(xué)生在預(yù)測中得分較高，F(xiàn) (1, 267) = 16.01, p \ .0001, d = .57 ，但兩個(gè)小組間的差異不顯著，F(xiàn) (1, 267) = 3.19, p [.05, d = .39 。 總的來說，前測分?jǐn)?shù)與后測分?jǐn)?shù)相關(guān)性很強(qiáng)，F(xiàn) (1, 266) = 104.03, p \ .0001。即使在調(diào)整前測差異后，班級(jí)類型仍然對(duì)測試結(jié)果有影響，F(xiàn) (1,  266) = 42.93,  p \ .0001, d = .78（見表4）。高級(jí)班學(xué)生的后測分?jǐn)?shù)要高于主流班的學(xué)生（見附錄2 高級(jí)班與主流班的前測和后測分?jǐn)?shù)散點(diǎn)圖）。 在一個(gè)小的邊緣互動(dòng)中，F(xiàn) (1, 266) = 2.39, p = 0.12 ，這一結(jié)果將繼續(xù)被拆解研究，因?yàn)槠渖婕暗竭M(jìn)一步的交互遷移。

（4另外，我們分析了用前測和后測分?jǐn)?shù)重復(fù)測量的ANOVA以及不同分?jǐn)?shù)的ANOVA，其結(jié)果與不同類型的分析是一致的。我們?cè)诒疚奶峒癆NCOVA，是因?yàn)槠湓谶@一背景中最合適用于分，有效解釋了在前測中高級(jí)與主流小組之間的差異(Field, 2009) 。）

對(duì)每一種遷移，我們會(huì)就小組大小和/或班級(jí)類型是否影響這些子集問題的表現(xiàn)做額外分析。前測分?jǐn)?shù)對(duì)每一種遷移都是重要的協(xié)變量。正如人們所預(yù)料的那樣，遠(yuǎn)遷移項(xiàng)目表現(xiàn)最差，無遷移項(xiàng)目表現(xiàn)最好。另外，高級(jí)班的學(xué)生在三種遷移（無，近，遠(yuǎn)）中的表現(xiàn)均優(yōu)于主流班學(xué)生，即F無遷移 (1, 266) = 34.57, p \ .0001, d = .75; F近遷移 (1, 266) = 42.01, p \ .0001, d = .75;  F遠(yuǎn)遷移 (1,  266) = 7.64,  p \ .01,  d = .37 （見表5）。主流班中只有近遷移和遠(yuǎn)遷移的項(xiàng)目才會(huì)出現(xiàn)一些可能遮蔽小組大小影響的地板效應(yīng)問題。

小組大小沒有整體的影響，F(xiàn) (1, 266) \ 1，但在一些情況下還是有的。無遷移和遠(yuǎn)遷移在“小組大小x班級(jí)類型”中都沒有明顯的互動(dòng)，F(xiàn)無遷移（1,266）= 2.39，p = 0.12；F遠(yuǎn)遷移（1,266）= 1.92，p = 0.17。近遷移包含了一個(gè)額外的“小組大小x班級(jí)類型”互動(dòng)，F(xiàn)近遷移（1,266）= 9.27，p \ 0.01，并只在高級(jí)班中的兩人組與三/四人組中有差異 (M兩人組 = .46, M三/四人組 = .34, d = .63; 見圖2) 。而主流班中的學(xué)生恰恰相反，三/四人組中學(xué)生的表現(xiàn)略好于兩人組(M兩人組 = .21, M三/四人組  = .24, d = .15) 。但這一差異并不明顯。這些結(jié)果表明，高級(jí)班的兩人組學(xué)生最能將他們的知識(shí)做近遷移。相反地，小組大小差異對(duì)主流班影響并不大?？偟膩碚f，小組大小看下來只對(duì)高級(jí)班學(xué)生的近遷移問題上有影響。

因此，就兩人或三/四人組哪種小組學(xué)習(xí)表現(xiàn)更好這一問題，研究結(jié)果表明，當(dāng)不考慮課堂設(shè)置和跨類型學(xué)習(xí)時(shí)，無論小組大小如何，化學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)成果沒有總體性的差異。之前有研究（如Wiley和Jensen 2006）認(rèn)為三人小組比兩人組和個(gè)人學(xué)習(xí)效果更好，而這次的研究發(fā)現(xiàn)恰恰相反。此外，小組大小和班級(jí)類型之間甚至沒有相互作用。

但是，考慮到學(xué)習(xí)類型（基本知識(shí)和高級(jí)知識(shí)），我們發(fā)現(xiàn)問題在何種情況下是重要的。具體而言，高級(jí)班中的學(xué)生在子測試項(xiàng)目表現(xiàn)上存在差異。對(duì)于無遷移項(xiàng)目，由于學(xué)生可能通過在小組中的簡單觀察得到表面學(xué)習(xí)成果，所以我們不一定期望在表現(xiàn)上有什么變化。產(chǎn)生有效遷移需要足夠的學(xué)習(xí)程度(Bransford  and  Schwartz 1999) 。因此，盡管由于學(xué)生并沒有得到關(guān)于遷移的額外學(xué)習(xí)資源，我們?nèi)灶A(yù)期學(xué)生在近遷移測試項(xiàng)目中的表現(xiàn)會(huì)有所不同。事實(shí)上，近遷移項(xiàng)目確實(shí)顯示出一些小組大小的影響，特別是高級(jí)班中的兩人組表現(xiàn)要優(yōu)于三/四人組。相比之下，小組大小對(duì)主流班中的學(xué)生個(gè)體來說似乎并不是重要因素。如果有的話，那么這些結(jié)果表明，在近遷移項(xiàng)目中，主流班中較大的小組學(xué)生會(huì)比較小的小組學(xué)到更多。

學(xué)習(xí)的不平等

有許多因素可能會(huì)導(dǎo)致學(xué)習(xí)的差異性，包括不隨小組大小而變化的因素（如學(xué)生能力和知識(shí)儲(chǔ)備的差別），隨小組大小而變化的因素（如不平等的任務(wù)分配，不同任務(wù)中不一樣的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)）。為了了解小組之間的不平等學(xué)習(xí)情況，我們根據(jù)化學(xué)評(píng)估的前測和后測分?jǐn)?shù)，將學(xué)生分為“弱學(xué)習(xí)者”和“強(qiáng)學(xué)習(xí)者”。如果學(xué)生分?jǐn)?shù)在最低四分位，他們被歸為“弱學(xué)習(xí)者”；如果學(xué)生分?jǐn)?shù)在在最高四分位，則為“強(qiáng)學(xué)習(xí)者”。從所有樣本學(xué)生中，29%為“弱學(xué)習(xí)者”，26%為“強(qiáng)學(xué)習(xí)者”。在高級(jí)班中，20%的學(xué)生為“弱學(xué)習(xí)者”，37%為“強(qiáng)學(xué)習(xí)者”，而在主流班，分別為34%和19%。如果小組中一名學(xué)生是“弱學(xué)習(xí)者”，則小組另一名學(xué)生將被視為“強(qiáng)學(xué)習(xí)者”，那么這樣的小組也將歸為不平等學(xué)習(xí)小組。由于存在一些僅反映學(xué)生預(yù)備知識(shí)和能力等個(gè)體差異的最弱學(xué)習(xí)者/學(xué)習(xí)小組的組合，這種方法可能會(huì)高估了由群體效應(yīng)而導(dǎo)致的不平等學(xué)習(xí)小組比例。但是，由于我們只對(duì)各種條件下的相對(duì)差異感興趣，這種高估差異可以忽略。圖3表明了不平等的學(xué)習(xí)小組比例。

圖3. 在不同小組大小和班級(jí)類型中，不平等的學(xué)習(xí)小組比例

在高級(jí)班中，46%的三/四人組和10%的兩人組被認(rèn)為是不平等學(xué)習(xí)小組；統(tǒng)計(jì)意義上的差異（p = 0.01）使用雙尾Fisher精確測試。Fisher精確測試適用于這種情況，因?yàn)樗梢栽u(píng)估兩個(gè)小數(shù)據(jù)集（即小組數(shù)量）的頻率是否不同(Field 2009) 。相較之下，在主流班級(jí)中，只有16%的三/四人組和31%的兩人組是不平等學(xué)習(xí)小組(p = 0.28，雙尾Fisher精確測試）。

這些結(jié)果表明，高級(jí)班較大小組中的學(xué)生可能難以分擔(dān)智力任務(wù)，但在兩人組中可行。這在一定程度也解釋了為什么在高級(jí)班中兩人組比三/四人組學(xué)得更多。高級(jí)班學(xué)生可能更喜歡單獨(dú)學(xué)習(xí)，因此難以在更大的群組中學(xué)習(xí)?；蛘呤?，群體惰化現(xiàn)象起到了一定作用，即當(dāng)個(gè)人參與集體工作而非單獨(dú)工作時(shí)，其工作動(dòng)力或努力程度就會(huì)降低(Karau and Williams 1993) 。

相比之下，學(xué)習(xí)不平等的分析結(jié)果表明，主流班學(xué)生的知識(shí)獲得并不取決于小組大小，但是較大的小組并不經(jīng)常表現(xiàn)出小組內(nèi)學(xué)習(xí)不平等的情況。也許主流班的學(xué)生與高級(jí)班不同，他們能更有效地分配智力任務(wù)，并從更大的群體中受益，包括更多元的觀點(diǎn)。

教師反饋

在單元后的調(diào)查中，參與教師被問及如下問題：“如果你在班上采用了不同大小的小組（如兩人組和四人組），那么你的反饋如何？”5位教師的回應(yīng)是，絕大多數(shù)人贊成較小的小組（如兩人或三人組），而不是較大的小組（如四人組）。一位老師認(rèn)為四人小組是沒有成效的，“兩人組的表現(xiàn)要比四人組好。四人組總有人無事可做或不做任何事，班上太多這樣的學(xué)生?！倍硪晃焕蠋熣J(rèn)為，是低出勤率遮蔽了采用小分組的潛在好處：

我認(rèn)為如果沒有這樣的出勤問題，學(xué)生會(huì)在單元學(xué)習(xí)中學(xué)到更多，尤其當(dāng)采用兩人小組。而其中一位學(xué)習(xí)伙伴缺勤時(shí)，我不得不重新安排小組。

剩下的兩位老師也同意這一點(diǎn)，即采用兩人小組時(shí)學(xué)生缺勤可能是一個(gè)問題，并建議三人小組是最理想的，“三人組效果最好。小組四個(gè)人太多了，往往四人中有兩個(gè)不做事。如果沒有缺勤情況，兩人小組也是可行的。”

結(jié)論與建議

在教師將學(xué)生分配到協(xié)作學(xué)習(xí)小組時(shí)需要考慮多種因素，而小組大小可能是其中最重要的一個(gè)因素。課堂中協(xié)作小組的大小不應(yīng)僅僅基于實(shí)際考慮（如教師支持；可用的學(xué)習(xí)資源），也應(yīng)當(dāng)從研究中吸取經(jīng)驗(yàn)。 雖然之前的研究沒有就學(xué)生個(gè)人學(xué)習(xí)的最佳群體大小達(dá)成共識(shí)，但我們的研究就兩人組或三/四人組，在何種情況（高級(jí)班和主流班）下，哪種學(xué)習(xí)（基本知識(shí)和高級(jí)知識(shí)）的學(xué)習(xí)表現(xiàn)更好這些問題，提供了一些洞察。

需要指出一些我們研究中的局限，一是將知識(shí)獲取作為確定最佳群體大小的唯一考量。雖然知識(shí)內(nèi)容的獲取很重要，但其他認(rèn)知技能（例如解決問題或團(tuán)隊(duì)合作技能）同樣是有價(jià)值的。未來的研究可能會(huì)考察群體大小對(duì)這些更基礎(chǔ)的認(rèn)知技能的影響。

另一個(gè)局限是，在這一初次研究群體大小與群體學(xué)習(xí)能力的項(xiàng)目中，高級(jí)班的學(xué)生要比主流班少，這一樣本代表了研究所涉及的學(xué)校主流班和高級(jí)班學(xué)生比例。作為這類研究首個(gè)項(xiàng)目，研究結(jié)果是重要的，但仍然需要收集更多的證據(jù)才能得出強(qiáng)有力的結(jié)論。

與前面的觀點(diǎn)類似，未來研究工作應(yīng)該更直接地探討三/四人組之間是否存在差異。雖然對(duì)這些數(shù)據(jù)的進(jìn)一步分析表明，三人組和四人組之間沒有顯著差異（見腳注3），但更直接地探討這一想法會(huì)是有趣的。

盡管存在這些局限性，但我們的研究結(jié)果是首次表明，在考慮如何構(gòu)建協(xié)作學(xué)習(xí)小組時(shí)，不能孤立地考慮小組大小。當(dāng)確定學(xué)生學(xué)習(xí)最佳的群體大小時(shí)，還必須考慮班級(jí)類型（如主流班與高級(jí)班），以及所期望的知識(shí)類型（基礎(chǔ)知識(shí)與高級(jí)知識(shí)）。如果學(xué)習(xí)目標(biāo)是基礎(chǔ)知識(shí)（即不需要遷移），那么小組大小可能并不重要。而如果是高級(jí)知識(shí)（即需要近轉(zhuǎn)移），那么采用三/四人組的主流班學(xué)生可能受益最多，高級(jí)班學(xué)生則最好采用兩人組。未來高級(jí)課堂研究可能涵蓋將個(gè)人學(xué)習(xí)條件與各種群體大小進(jìn)行比較，也可能會(huì)考察這些研究發(fā)現(xiàn)是否適用于不同的化學(xué)內(nèi)容，以及不同的科學(xué)學(xué)科。

總之，研究人員進(jìn)行融合理論與實(shí)際問題的研究是非常重要的。隨著越來越多項(xiàng)目制學(xué)習(xí)方法在K-12科學(xué)課堂中的應(yīng)用，教師將會(huì)提出一些實(shí)際問題，了解安排學(xué)生協(xié)作小組時(shí)需要考慮哪些因素就是其中一個(gè)。我們的研究表明，特定條件（如高級(jí)班）與群體大?。ㄋ坪跏且环N表面特征）會(huì)在不同程度上影響學(xué)生的學(xué)習(xí)深度和學(xué)習(xí)水平。

【總結(jié)】

文章最吸引我的一點(diǎn)是，從一個(gè)看似細(xì)小又容易忽視的教學(xué)問題（即“在課堂中采用幾人小組效果最好”）出發(fā)，融合理論與實(shí)際情況，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目刂谱兞繙y試、數(shù)據(jù)分析等，從班級(jí)類型、教學(xué)內(nèi)容、師資等因素進(jìn)行分析，探討最佳的一起學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)。雖然這一研究仍存在成果考量參考、學(xué)生個(gè)人情況等局限，但同樣對(duì)教學(xué)實(shí)踐有啟發(fā)意義。從更大的層面看，我們?cè)诮逃芯恐校刃枰茖W(xué)思維，也需要人文思維，融合定量與定性研究方法，來探討學(xué)習(xí)方式及差異、教學(xué)設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)效果等問題。教育問題，并不存在一勞永逸的唯一最優(yōu)解。因?yàn)?，教育就?yīng)當(dāng)是從人出發(fā)，再回到人。

【教育詞匯】

1.項(xiàng)目制學(xué)習(xí)Project-based learning，是一種以學(xué)生為中心的教學(xué)方法，也是一種動(dòng)態(tài)的課堂教學(xué)方式，相信學(xué)生通過積極探索現(xiàn)實(shí)世界的問題和挑戰(zhàn)來獲得更深層次的知識(shí)。學(xué)生通過較長時(shí)間的學(xué)習(xí)來了解一個(gè)主題，調(diào)查和回應(yīng)復(fù)雜的問題和挑戰(zhàn)，PBL與紙上學(xué)習(xí)，死記硬背或老師主導(dǎo)的傳統(tǒng)教學(xué)形成鮮明對(duì)比，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)和探究式學(xué)習(xí)。

參考來源：Buck Institute for Educaion; Wikipedia

2.基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)Design-based learning，是將設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)過程融入課堂中，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性解決問題的能力，并通過參與現(xiàn)實(shí)世界的跨學(xué)科挑戰(zhàn)來學(xué)習(xí)課程內(nèi)容。在許多學(xué)科中都有基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)環(huán)境，包括傳統(tǒng)上與設(shè)計(jì)有關(guān)的學(xué)科（如藝術(shù)、建筑、工程、平面設(shè)計(jì)等）以及其他通常不被認(rèn)為與設(shè)計(jì)有關(guān)的學(xué)科（如商科、科學(xué)、人文等學(xué)科）。基于設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，與項(xiàng)目制學(xué)習(xí)和基于問題的學(xué)習(xí)都被用來教授所謂“21世紀(jì)所需的技能”（如溝通、協(xié)作技能），促進(jìn)學(xué)生更深入的學(xué)習(xí)。

參考來源：teachwithdesign.com; Wikipedia

3.ANCOVA，計(jì)量術(shù)語，意為協(xié)方差分析(analysis of covariance)，是將方差分析(ANOVA)和回歸混合的一般線性模型。在ANCOVA模型中，同時(shí)包含定性和定量的解釋變量。

參考來源：Wikipedia

注：這里解釋ANOVA&ANCOVA，是希望強(qiáng)調(diào)本文融合了定性和定量，理論與實(shí)際的研究方法和理念。

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