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关键词：专业认知特征;师范生;小学教育;认知网络分析;教育理念
一、引言
师范生的专业知识储备是其走上专业化道路的重要基础。搭建完整的专业认知结构、夯实专业技术能力是师范教育的关键任务。在传统教学中，对师范生的认知内容与认知能力的评估主要通过纸笔考试或者是实习实践的方式进行。但是纸笔考试往往局限于教学知识点，无法完整地考察学生认知结构的完整性;而实习实践虽然能够比较全面地反应学生的知识应用情况，但是却过于偏向整合，无法细致地鉴别学生的认知内容与认知技能的优势与短板。
学习分析技术提升了对学习者知识建构过程、学习特征模式等方面的探查能力。但大多数学习分析方法利用学习管理系统内置的预设模型对数据进行研究，难以全面、动态地揭示研究对象的认知结构[1]。例如，社会网络分析的呈现形式虽然为网络结构，但其更善于把握个体而非认知元素间的关系;滞后序列分析法可用于探索知识建构过程，但却主要站在行为视角而非认知视角。因此，需要借助新型的分析方法来完成对师范生认知结构特征的评价。
认知网络分析（Epistemic Network Analysis，简称ENA）是一种以认知框架理论为基础，通过建构网络模型对学习者个体和群体认知元素间的网络关系进行可视化表征和分析的方法。认知网络结构图可以清晰地呈现学习者的认知网络结构特征，不同群体的网络结构差异等，能够对学习者的认知状态进行比较深入的刻画。
目前，认知网络分析的相关研究还刚刚起步，针对师范生所进行的研究仍比较鲜见。据此，本研究以此为研究方法，探究师范生专业认知结构的特征。以期为师范生的培养效果提供实证证据和改进建议。
二、文献综述
（一）小学教育师范生专业认知特征
教师的专业认知涉及对學科知识、学习者特征以及教学策略等多方面的理解与掌握[2]，是其在学习与工作过程中通过长期积累、实践与反思而得来的综合思想[3]。对于教师专业知识的划分，以舒尔曼的7类知识最为经典[4]。舒尔曼指出教师应该具备内容知识、一般教学法知识、课程知识、学科教学知识、学习者及其特征的知识、学习环境的知识以及教育目标、目的、价值、教育的哲学和历史基础的知识等。
在舒尔曼所定义的教师专业知识的基础之上，针对小学教育的学段特点、学生特点，不少研究对小学教育专业师范生在专业认知上的培养进行了更细致的讨论。小学生心理活动以不随意性为主、自控能力较差、缺乏一贯性等特点都表明其在生理和心理层面上尚未成熟。这就要求小学教育专业师范生自身需要树立不断进步的儿童观，遵循小学生身心发展特点和教育教学规律，提供适合的教育，促进小学生生动活泼学习和健康快乐成长。以“儿童教育”为本位的观念凸显了对儿童生命成长需要的关注，是小学教育师范生所必须具备的专业认知[5]。对于小学教育的课程内容和教学知识，目前学者们强调综合性专业知识结构与学科文化基础的塑造[6]。传统师范院校的专业设置往往与学科课程直接相关，而小学教育专业则跳脱出专门学科的培养框架，跨学科教学的趋势明显。这既是基于小学生认知与心理发展特征的需要，又与基础教育新课程改革中“改变课程结构过于强调学科本位、科目过多和缺乏整合的现状”的目标相契合。因此，小学教育专业师范生需要具备复合的知识结构，能够适应小学综合性教学的需要。另外，小学生年龄尚幼，正处于身心迅速发展且极具可塑性的阶段，小学教师不仅有传授知识的义务，更有帮助儿童养成良好品德与习惯的责任。有学者将这一阶段教学教育的主要特性归结于养成性，认为当代小学教育要把握儿童成长方向，还要帮助儿童学会学习，培养其终身学习的意识与能力[7]。
认知技能与学习时的阅读、理解、思考、解决问题等过程息息相关，对于个体知识的获得、细化与发展发挥着重要的作用。例如，有学者就提出将认知技能作为理解英语专业教师教学思辨能力的维度之一[8]。当前的对于教师认知的研究大多仍停留在认知内容的范畴里，而对师范生专业认知特征的探索还应包括知识构建与表达过程中所依仗的认知技能。双维结构模型[9]和修订版布鲁姆教育目标分类理论[10]是国内外有关于思辨认知能力理论框架的典型代表，前者认为认知技能包括阐释、分析、评价、推理、解释和自我调节六个部分，后者则将认知过程维度划分为记忆、理解、应用、分析、评价、创造六个层次。
通过文献调研我们也发现，现有对师范生专业认知实然状态的研究大多通过编制试题、发放问卷等形式，对师范生的教学认知能力或教学知识掌握状况做出评估[11]。虽然此类研究能够借助分值比较师范生在各个时期各个维度专业认知能力发展水平的高低，但并未涉及到要素间的内在关联与结构。
（二）认知网络分析法
认知网络分析由Shaffer教授等人提出[12]，是一种通过对交互数据的定量分析来描述个体或群体认知框架模式的分析方法。ENA通过创建模型的方式来描述话语数据中概念的关联网络，从而记录特定领域中专业思维要素之间的联系和变化。
在具体操作上，ENA首先将内容相关的多行话语数据划分至同一节中，并为每个节构建一个邻接矩阵，以量化单个节内编码元素的共现情况。其次，根据分析单元将多个节对应的邻接矩阵进行累加以生成累积邻接矩阵，并将后者转换为高维空间的邻接向量。随后，对每个邻接向量进行归一化，以保证生成的网络模型不受每个分析单元内节的数量的影响。之后，通过奇异值分解的方法，旋转原始高维空间以达到降维并保留核心数据的目的。最后，ENA将直观地把网络节点表示在二维空间中，并以质心和节点间连线的方式表示每个分析单元的相对位置与认知网络结构，从而辅助研究者进行横向的组间对比与纵向的组内发展趋势研究。
在教育领域，ENA因其独特的可视化表征能力被广泛地应用于学习分析领域中，当前的学术研究主要集中在思维发展、学习评价、知识建构等方面。例如，有研究从反思类型与反思策略两方面入手，重点关注师范生教学反思能力的发展过程，以达成帮助师范生重新认识自我与改变自我的目的[13];有学者通过对学生递交的作业论文进行分析，帮助教师完成了对学习者的总结性评价，并比较了不同水平的学生进行学科学习时的认知差异，为下一步教师展开针对性的指导提供了有力支持[14];借助教学互动、协作学习等形式了解学生的知识建构过程也是认知网络分析在教育领域中的另一应用。吴忭等学者对协作编程过程中的讨论交流进行全程的音视频记录，采用类似于新手—专家的比较研究方法将学生群体分为高水平组和低水平组，以揭示两类学生在完成协作编程任务的不同阶段，计算思维能力各维度间的关联特征和发展轨迹的呈现特点[15]。 对于师范生专业认知的某一要素，如专业知识的掌握程度，传统纸笔测试的评价方式可以方便地做出研判，但一旦涉及到各要素间的结构特征，分数就会显得格外单薄，难以对其内在联系做出深入剖析。当前，现有研究主要采用问卷调查、专家访谈等研究方法，相比之下，认知网络分析法从师范生的话语内容出发，能够更全面地呈现师范生整体以及不同小组的专业认知图式和结构特征。
三、研究设计
（一）研究问题
为了解小学教育专业师范生在师范教育过程中所形成的专业认知结构特征，本研究采用认知网络分析法，研究问题将聚焦于以下两个方面：
问题一：师范生群体的专业认知結构存在何种特征？
问题二：不同性别与不同成绩水平的师范生在专业认知结构特征上有无差异，若有差异，体现在何处？
（二）数据收集与分析
本研究的参与者为150名小学教育专业的高年级本科生，均来自于某师范类院校。在2020年春季学期所开设的一门必修课中，学生被要求以“我的教育理念”为题，围绕美国学者帕克·帕尔默在《教学的勇气》中提醒教师的“我们需要教什么内容（What）？好的教学需要运用什么样的方法和技术（How）？我们的教学目的和最终目标是什么（Why）以及谁是教学的自我？自我品质如何形成或改变？——包括我与学生、我与教学内容、我与同事以及与我与周围世界产生联系的方式（Who）”等问题来撰写自己的教育理念。从师范生的职前学习历程来看，其所需具备的专业知识与专业素质种类多样[16]，而本次写作并非局限于对某一具体专业知识的考察，而是更具概括性、典型性和思考张力，给予了学生更大的阐述空间，使其能够更完整、清晰地展现自身对教育的认识，并从侧面反映出其在师范教育过程中的知识积累和逻辑思路。本文将之作为研究师范生专业认知结构特征的数据集。
在具体分析前，本文对原始数据进行预处理。首先，以句号、感叹号、省略号等代表一句话结束的符号作为文本拆分的间隔点，每两个间隔点之间的内容作为认知网络分析中的一条数据，总计获得1560条数据。其次，按照教师提出的4W原则，将每名师范生有关于What、How、Why、Who的回答内容分别设置为节（Stanza），保证同一节中的元素相互关联。
在完成数据收集与预处理后，具体编码过程由三位编码员协作完成。首先，三位编码员在编码框架的内容理解上进行确认，并开展了预编码。经SPSS24.0分析发现，预编码的Kappa系数大于0.7。为进一步提高编码一致性，编码员通过再一次的协商讨论找出预编码结果中存留的分歧以统一认知。随后，三人继续完成了余下的编码任务。
（三）编码框架
本研究对小学教育专业师范生的专业认知从认知内容与认知技能两个维度进行编码。在认知内容维度，选择采用了更具有小学教育专业特性，符合《小学教师专业标准（试行）》和新课程改革相关要求的3个维度，即以儿童性、综合性及教育性构建认知内容的编码框架，以此呼应“学生为本”“能力为重”“德育为先”等师范生所需的专业认知特征。
由于对认知技能如果采用双维结构模型或布鲁姆教育目标分类的6层次编码，会造成编码量过大而可获得的编码项相对较少的问题，在通览师范生的写作文本内容之后，本研究最终确定了阐释、运用、分析三个维度，以此构建师范生群体思维层次的认知网络。所选维度归属于学习者特征中的基础性与高阶认知特征[17]，既强调“阐释”与“运用”能力背后的基础性，又不失“分析”能力所注重的能动性。关于认知内容与认知技能框架的具体含义，如表1所示。
在实际编码过程中，本文将两个维度的编码项交叉结合起来，建构起一个3×3的师范生专业认知结构特征编码框架，共包含9个编码项，即儿童性—阐释、儿童性—运用、儿童性—分析、综合性—阐释、综合性—运用、综合性—分析、教育性—阐释、教育性—运用和教育性—分析。
四、研究结果
编码结束后，本研究首先对参与者们所完成的写作进行概览性的统计分析。随后，应用认知网络分析工具对文本进行深入挖掘，完成对以该师范类院校学生为代表的师范生群体以及不同组别师范生的专业认知结构特征的评估。
（一）师范生群体的专业认知结构特征
本研究首先对师范生群体写作文本中认知元素出现频率进行统计整理，所得统计分布表如表2所示。出现频率指某一编码项在所有数据行中出现的比例，取值范围为0%—100%。而由于一条数据有可能符合不止一个编码项的描述，因此，在统计分析时会出现总和大于100%的情况。
从认知技能的角度来看，在个人教育理念的表达上，师范生的阐释式表达（109.1%）与运用式表达（66.2%）所占总体比例高于分析式表达所占总体比例（59.2%）。这表明师范生更倾向于阐述教育概念、理论与观点或设法将其应用至教学生活中而非对其进行深度分解与剖析。从认知内容的角度来看，可以发现师范生群体对于综合性（ 8 4 . 2 % ）与儿童性（79.7%）方面的表达更突出，相比之下，对学生教育性（70.6%）的关注度则略逊一筹。而将认知技能与认知内容二者结合起来，可以发现，对于儿童性和综合性的相关言论，师范生群体以阐释式表达（37.4%与36.5%）为主，运用式表达（25.4%与27.8%）次之，分析式表达（16.9%与19.9%）则居于末位，这与认知技能总体比例对比中所得出的结论是一致的。而在发表与教育性相关的意见时，分析式表达（22.4%）则比运用式表达（13.0%）占比更高。此外，数据显示，师范生在儿童性和综合性的运用上更有心得，而对于如何将教育性的理念落实到实际教学中还存在一定困难。
根据文本的编码数据，师范生群体的认知网络图如图1所示。图中节点代表每个认知编码元素的位置，节点间的连线代表认知元素间的关联强度，其连线的粗细与所连接的两个认知元素间的共现频次相关。由图1可知，师范生群体在综合性—阐释和教育性—阐释、儿童性—阐释和儿童性—分析、儿童性—阐释和儿童性—运用等方面建立了更强的联系。 （二）不同性别师范生的专业认知结构特征差异
针对问题2，本文按照编码框架将不同性别师范生的编码结果导入至ENA在线分析工具后，生成如图2所示的两组群体各自的认知网络图。
为了从统计学意义上了解不同性别师范生专业认知网络结构特征的差异，本文通过双样本t检验分析X维度与Y维度的组间差异，结果如表3所示。
结果证明，男性师范生与女性师范生在X维度存在显著差异（p=0.00），而在Y维度不存在显著性差异。这说明，男性师范生更靠近X轴正方向上的认知元素节点，在儿童性—运用、教育性—分析、综合性—分析等要素之间建立了更紧密的联系。为进一步了解两个群体在专业认知网络结构的差异，本文对两组认知網络中相同位置的连线进行叠减，并将叠减后的结果连线归属于共现频次更多的群体。结果如图3所示，其中实线代表男性认知网络连线权重大于女性，反之则为虚线。
可以发现，两组师范生的强连接数量相差不大，但在强连接内容上则各有侧重。男性师范生在儿童性—运用与综合性—分析、综合性—运用与综合性—分析、儿童性—阐释与儿童性—分析之间有更强烈的联系，这说明这一系列的连接在他们专业认知结构特征中所占权重更高。而女性师范生则在综合性—运用与教育性—运用、综合性—阐释与教育性—阐释、儿童性—运用与教育性—运用之间的关联更加密切，这表明相关专业认知要素在教育理念的表述中被更多地同时提及。从认知内容的角度来看，不同性别师范生对儿童性、综合性和教育性都有所关注，所涉猎的认知内容的广度相差不多。但从认知技能的角度来看，男性师范生相对来说能够将阐释、运用和分析三种思维模式更灵活地结合在一起，女性师范生则更倾向于将单一的思维模式贯穿于整个表述中。
（三）不同成绩水平师范生的专业认知结构特征差异
为区分参与者们的成绩水平，本文选用期末成绩作为分组依据，原因在于，期末成绩是对日常讨论、课堂测验和作业的综合性打分和总结性评价，能够全方位、多角度的对学生专业知识与能力水平进行测评。由于存在同分现象，因此，两组师范生人数并非等分，其中，普通组70人，优秀组80人。最终，经ENA在线分析工具的绘制，不同成绩水平师范生的认知网络结构如图4所示。
从两组群体各自认知网络图可以发现，优秀组的质心向X轴左侧偏移，靠近综合性—阐释、综合性—运用、儿童性—分析等要素节点，这说明优秀组在表述时更倾向对这部分元素的表达。进一步对两组师范生的认知网络进行双样本t检验，可以得到两组群体的组间差异，结果如下页表4所示。
结果证明，普通组与优秀组在X维度存在显著差异（p=0.00），而在Y维度不存在显著性差异。为更清晰地看到两个群体在专业认知网络结构的差异，本文对两组认知网络图进行叠减，结果如图5所示，其中虚线代表普通组认知网络连线权重大于优秀组，反之则为实线。
可以发现，普通组师范生在专业认知元素的联系密度与强度上均与优秀组有一定差距。相比之下，优秀组的专业认知网络更加复杂与丰富，在综合性—运用与综合性—分析的二者关联上表现更为突出。
五、研究结论与建议
（一）结论
本研究以认知网络分析为研究方法，将小学教师专业标准和布鲁姆认知目标分类进行整合，形成了师范生认知内容和认识技能的分析框架，对某师范院校的150名小学教育专业（中文方向）的高年级本科生的认知结构进行了分析，得出的结论主要如下。
1.师范生专业认知结构发展不甚均衡
在认识内容维度，师范生群体对小学教育专业认知内容中的儿童性有更强的感知，对教育性的关注略显不足;在认知技能维度，他们的阐释能力较强，但运用与分析能力偏弱。
从认知网络图中可以发现，师范生在儿童性的有关节点间建立了更强的联系，即他们已经比较注意儿童年龄特点和身心发展规律，并注重以儿童的思维来思考教育活动。例如，有学生在分析自己教育理念时这样说道：“因为在学习儿童表达这门课的过程中，我知道成年人总是会不由自主地以自己的思维来界定儿童的思维，我们总是觉得我们很了解儿童，但其实这个站位就已经发生了错误，只有切实了解学生对于这门课的需要和心声，这个课才叫上的成功。”这正符合小学教育对于未来教师群体的期待。但认知元素统计分析表显示，与其他两个认知内容元素相比，师范生对于教育性的把握还稍有逊色。
从认知元素统计分析表可以看出，阐释式表达的占比明显高于运用式表达和分析式表达。这从一定程度上显示出师范生群体在表达教育理论和观点往往能侃侃而谈。但对于回答怎样将自身的教育观点贯彻到教育教学中，以及为什么要这样做的问题时，却存有缺憾。有学者列举了当前师范教育仍存在的各类问题，如高校重学术性而弱化师范性、教师科研脱离小学教育实际、面向小学的扎实的应用性研究较少等[18]。这从师范教育的制度层面解释了师范生实践能力欠缺的原因所在。
2.不同性别师范生在认知内容与技能上各有千秋
通过前文认知网络分析可以发现，师范生在认知内容和认知技能上存在显著的性别差异。在认知内容上，女性师范生能够在同一种认知技能模式下将不同的认知内容有机结合，例如，女性在阐释观点时，往往不是就某个方向做单一思考，而是会将教育性和综合性的观点联结起来讨论。此外，相较于女性师范生，男性往往不拘泥于某一种认知技能，其思维模式的转换更加灵活多样。
已有研究表明不同性别在情感、思维、认知、能力等方面的差异都会影响男女师范生的专业知识结构。通过对大学生性别角色量表的研究发现，男性化量表包括理性等因子，而女性化量表包含同理心、心细等因子，反映出“表达性”特质[19]。从情感因素看，女生情感较男生细腻，体验更为深刻和容易情绪化[20]。思维层次体现了思维的关联性和系统性，有研究发现男生在思维层次上的得分均高于女生。男性的思维更加严密，逻辑性更强可能使得他们在这方面表现出优势[21]。这与本研究得出的研究结论一致。男性师范生重视认知技能上的“广度”，倾向于将阐释、运用和分析三种思维模式更灵活地结合在一起，完成对教育问题“是什么”“为什么”到“怎么做”的全面分析;而女生则在认知内容层面表现得更为融会贯通，例如，认知网络结构差异图显示，女性师范生在儿童性—运用、综合性—运用和教育性—运用三个节点之间建立了密切的联系，对于如何将理念落实到实践中颇有心得。这种差异一方面受到不同性别的生理特征的影响，另一方面也受到社会角色期望等社会因素的影响。 3.优秀组师范生在认知结构的广度与深度上具备优势
从整体来看，优秀组师范生的强连接更加多元与丰富，反映了优秀组对专业认知的各个维度有更深刻的理解，在课程学习内容上具备更高的认知水平，这能够帮助教师在面对教学问题、需要做出决断时，思考更为全面。有学者以英语教师为例，表示不同水平教师群体的学科知识结构差异体现在知识的结构化程度上，其中，优秀教师对各知识元素间的关系掌握更丰富全面，而普通教师对于概念间的逻辑表达则不够清晰[22]。语文与英语同为语言类学科，二者间有很多相似之处，此类研究的结论共同说明了教师间的认知差异不仅在于知识数量的多寡，也在于认知结构的特征样态。
此外，优秀组在综合性—运用与综合性—分析二者的关联上更为明显。从认知内容上来看，优秀组在复合型知识结构、跨学科综合素养以及多样化教育教学方法等方面呈现出了显著优势。从认知技能上来看，优秀组在高阶思维层次上表现得也更加成熟。
（二）建议
基于本研究的主要结论，我们根据师范生专业认知结构特征的系统分析，为师范教育的改革提供如下建议。
1.注重以师德为本的养成教育，深化师范生对儿童生命特性的认知
教书与育人是教师教学工作中不可或缺的两部分。尤其对小学阶段来说，思想道德教育、习惯养成教育等更为重要。在师范培养过程中，不仅需要向师范生明确“德育为先”的教育原则，更需要强调身教胜于言教和为人师表的涵义，牢记小学教师应对学生起到的示范引领作用。从形式上，可以利用在线教育传播范围广、影响力大的特点，建设有别于传统课堂的线上思政课程资源体系。从内容上，可以把专业知识讲授与中国传统文化结合起来，提取后者中的思政育人要素与文化基因，将其“润物细无声”地融入到课堂教学中。此外，师范生对于儿童性的重视值得继续发扬。理解儿童性概念的基础在于理解儿童的身心特点，儿童的思维模式、情感世界、学习动机等方面都与成年人有很大的不同，这就要求小学教师形成以儿童为本位的教育观，针对儿童认知特点来针对性地组织教学，例如，站在儿童的立场上发掘教材中的童真童趣，组织丰富的课堂活动激发学生的学习兴趣等。
2.拓展师范教育实践课程的内容和形式，提升师范生的专业实践能力
高校的定位决定了其以学术为中心的教育方式，但小学教育专业的培养对象却需要有与小学生打成一片的能力。因此，对于高校教师来说，需要通过提升实践性课程的比例或增强教育学术类课程的实践性，完成对学生专业技能、专业素质、专业精神的训练，做到理论性与实用性兼而有之。一方面，在高等师范院校内部，可以通过经典的微格教學法，采用先说课后讲课的微格训练模式，能够很好地提高师范生的讲课技能，弥补其实际教学经验不足的劣势[23]。另一方面，优化实习实践基地的工作，建立高校与中小学协同育人机制，让教育实习真正成为提升师范生实践能力、培养师范生实践性知识的平台。
3.强化女性师范生思维结构的逻辑性，培养男性师范生对教育细节的捕捉能力
数据分析发现，男性与女性师范生在专业认知结构上呈现显著差异，这一结论得到了性别心理学理论的支持。基于此，本研究认为师范生的培养也应该做到“因性施教”，借助不同的教学策略来弥补因性别导致的专业知识发展不平衡的问题。对男性师范生来说，应加强对不同认知内容的关注，重视教学环节中可能出现的细节问题。同时，注重对女性师范生逻辑思维能力的培养，突破单一认知技能的桎梏，提高阐释、运用和分析三种思维能力灵活运用的能力。例如，多引导女性师范生围绕“提出问题—分析问题—解决问题”的逻辑线索，寻找适合的现实材料并有意识地运用适当的思维模式对自己的观点展开论证，培养其探索精神与理性思考能力。
4.从对综合性的运用与分析切入，提升师范生整体的专业能力素质
我们对优秀组与普通组师范生的比较分析发现，两个群体在认知网络结构中的一大差异就在于对知识与素质综合性的重视。因此，为了促进师范生群体专业能力素质的整体提升，师范教育不应只局限于学科专业类课程的讲授，也应涉及通识性跨学科课程，如文、史、哲类;科学、技术与社会类;科学应用发展类;教育思想与发展类等[24]，做到科学与人文，历史经典与前沿应用的交融。另外，在认知技能上，优秀组师范生在知识的运用与分析等两类高阶思维上表现突出。因此，师范生的培养不仅仅需要通过记忆与理解去学习事实性知识和完成简单任务，更需要学会分析、评价乃至创造，锻炼自身的批判性思维能力、知识迁移能力、问题解决能力等，这需要教师教育者对师范教育课程教学进行改革，关注师范生高阶思维能力的培养。
综上，从理论上，本研究从认知内容和认知技能两个角度对师范生专业认知结构进行了拆解和剖析，并进一步加深了对于师范生群体、不同性别与不同成绩水平的师范生在专业认知结构特征上的理解;从方法上，本研究借助认知网络分析法对师范生的写作文本内容展开编码并创建认知网络模型，以此将隐藏在文字背后的认知体系可视化地呈现出来，这可以帮助高校教师和师范生本人定位差距，明确后期教学工作和自我教育的重点与突破口。但本研究也存在两点不足：一是研究对象中男性师范生所占比例较少，这可能导致性别差异的研究结论存在误差;二是研究资料较为单一，目前所选用的文本只是可反映师范生专业认知结构的其中一种形式。后续研究将引入更为丰富的课堂资料，如师范生微格教学视频、反思日志等，并尝试结合其他学习分析的手段，如内容分析、聚类分析等，从更多维度探索师范生认知网络的群体特征与内部差异，为我国师范生的培养提供助力。
一、引言
师范生的专业知识储备是其走上专业化道路的重要基础。搭建完整的专业认知结构、夯实专业技术能力是师范教育的关键任务。在传统教学中，对师范生的认知内容与认知能力的评估主要通过纸笔考试或者是实习实践的方式进行。但是纸笔考试往往局限于教学知识点，无法完整地考察学生认知结构的完整性;而实习实践虽然能够比较全面地反应学生的知识应用情况，但是却过于偏向整合，无法细致地鉴别学生的认知内容与认知技能的优势与短板。
学习分析技术提升了对学习者知识建构过程、学习特征模式等方面的探查能力。但大多数学习分析方法利用学习管理系统内置的预设模型对数据进行研究，难以全面、动态地揭示研究对象的认知结构[1]。例如，社会网络分析的呈现形式虽然为网络结构，但其更善于把握个体而非认知元素间的关系;滞后序列分析法可用于探索知识建构过程，但却主要站在行为视角而非认知视角。因此，需要借助新型的分析方法来完成对师范生认知结构特征的评价。
认知网络分析（Epistemic Network Analysis，简称ENA）是一种以认知框架理论为基础，通过建构网络模型对学习者个体和群体认知元素间的网络关系进行可视化表征和分析的方法。认知网络结构图可以清晰地呈现学习者的认知网络结构特征，不同群体的网络结构差异等，能够对学习者的认知状态进行比较深入的刻画。
目前，认知网络分析的相关研究还刚刚起步，针对师范生所进行的研究仍比较鲜见。据此，本研究以此为研究方法，探究师范生专业认知结构的特征。以期为师范生的培养效果提供实证证据和改进建议。
二、文献综述
（一）小学教育师范生专业认知特征
教师的专业认知涉及对學科知识、学习者特征以及教学策略等多方面的理解与掌握[2]，是其在学习与工作过程中通过长期积累、实践与反思而得来的综合思想[3]。对于教师专业知识的划分，以舒尔曼的7类知识最为经典[4]。舒尔曼指出教师应该具备内容知识、一般教学法知识、课程知识、学科教学知识、学习者及其特征的知识、学习环境的知识以及教育目标、目的、价值、教育的哲学和历史基础的知识等。
在舒尔曼所定义的教师专业知识的基础之上，针对小学教育的学段特点、学生特点，不少研究对小学教育专业师范生在专业认知上的培养进行了更细致的讨论。小学生心理活动以不随意性为主、自控能力较差、缺乏一贯性等特点都表明其在生理和心理层面上尚未成熟。这就要求小学教育专业师范生自身需要树立不断进步的儿童观，遵循小学生身心发展特点和教育教学规律，提供适合的教育，促进小学生生动活泼学习和健康快乐成长。以“儿童教育”为本位的观念凸显了对儿童生命成长需要的关注，是小学教育师范生所必须具备的专业认知[5]。对于小学教育的课程内容和教学知识，目前学者们强调综合性专业知识结构与学科文化基础的塑造[6]。传统师范院校的专业设置往往与学科课程直接相关，而小学教育专业则跳脱出专门学科的培养框架，跨学科教学的趋势明显。这既是基于小学生认知与心理发展特征的需要，又与基础教育新课程改革中“改变课程结构过于强调学科本位、科目过多和缺乏整合的现状”的目标相契合。因此，小学教育专业师范生需要具备复合的知识结构，能够适应小学综合性教学的需要。另外，小学生年龄尚幼，正处于身心迅速发展且极具可塑性的阶段，小学教师不仅有传授知识的义务，更有帮助儿童养成良好品德与习惯的责任。有学者将这一阶段教学教育的主要特性归结于养成性，认为当代小学教育要把握儿童成长方向，还要帮助儿童学会学习，培养其终身学习的意识与能力[7]。
认知技能与学习时的阅读、理解、思考、解决问题等过程息息相关，对于个体知识的获得、细化与发展发挥着重要的作用。例如，有学者就提出将认知技能作为理解英语专业教师教学思辨能力的维度之一[8]。当前的对于教师认知的研究大多仍停留在认知内容的范畴里，而对师范生专业认知特征的探索还应包括知识构建与表达过程中所依仗的认知技能。双维结构模型[9]和修订版布鲁姆教育目标分类理论[10]是国内外有关于思辨认知能力理论框架的典型代表，前者认为认知技能包括阐释、分析、评价、推理、解释和自我调节六个部分，后者则将认知过程维度划分为记忆、理解、应用、分析、评价、创造六个层次。
通过文献调研我们也发现，现有对师范生专业认知实然状态的研究大多通过编制试题、发放问卷等形式，对师范生的教学认知能力或教学知识掌握状况做出评估[11]。虽然此类研究能够借助分值比较师范生在各个时期各个维度专业认知能力发展水平的高低，但并未涉及到要素间的内在关联与结构。
（二）认知网络分析法
认知网络分析由Shaffer教授等人提出[12]，是一种通过对交互数据的定量分析来描述个体或群体认知框架模式的分析方法。ENA通过创建模型的方式来描述话语数据中概念的关联网络，从而记录特定领域中专业思维要素之间的联系和变化。
在具体操作上，ENA首先将内容相关的多行话语数据划分至同一节中，并为每个节构建一个邻接矩阵，以量化单个节内编码元素的共现情况。其次，根据分析单元将多个节对应的邻接矩阵进行累加以生成累积邻接矩阵，并将后者转换为高维空间的邻接向量。随后，对每个邻接向量进行归一化，以保证生成的网络模型不受每个分析单元内节的数量的影响。之后，通过奇异值分解的方法，旋转原始高维空间以达到降维并保留核心数据的目的。最后，ENA将直观地把网络节点表示在二维空间中，并以质心和节点间连线的方式表示每个分析单元的相对位置与认知网络结构，从而辅助研究者进行横向的组间对比与纵向的组内发展趋势研究。
在教育领域，ENA因其独特的可视化表征能力被广泛地应用于学习分析领域中，当前的学术研究主要集中在思维发展、学习评价、知识建构等方面。例如，有研究从反思类型与反思策略两方面入手，重点关注师范生教学反思能力的发展过程，以达成帮助师范生重新认识自我与改变自我的目的[13];有学者通过对学生递交的作业论文进行分析，帮助教师完成了对学习者的总结性评价，并比较了不同水平的学生进行学科学习时的认知差异，为下一步教师展开针对性的指导提供了有力支持[14];借助教学互动、协作学习等形式了解学生的知识建构过程也是认知网络分析在教育领域中的另一应用。吴忭等学者对协作编程过程中的讨论交流进行全程的音视频记录，采用类似于新手—专家的比较研究方法将学生群体分为高水平组和低水平组，以揭示两类学生在完成协作编程任务的不同阶段，计算思维能力各维度间的关联特征和发展轨迹的呈现特点[15]。 对于师范生专业认知的某一要素，如专业知识的掌握程度，传统纸笔测试的评价方式可以方便地做出研判，但一旦涉及到各要素间的结构特征，分数就会显得格外单薄，难以对其内在联系做出深入剖析。当前，现有研究主要采用问卷调查、专家访谈等研究方法，相比之下，认知网络分析法从师范生的话语内容出发，能够更全面地呈现师范生整体以及不同小组的专业认知图式和结构特征。
三、研究设计
（一）研究问题
为了解小学教育专业师范生在师范教育过程中所形成的专业认知结构特征，本研究采用认知网络分析法，研究问题将聚焦于以下两个方面：
问题一：师范生群体的专业认知結构存在何种特征？
问题二：不同性别与不同成绩水平的师范生在专业认知结构特征上有无差异，若有差异，体现在何处？
（二）数据收集与分析
本研究的参与者为150名小学教育专业的高年级本科生，均来自于某师范类院校。在2020年春季学期所开设的一门必修课中，学生被要求以“我的教育理念”为题，围绕美国学者帕克·帕尔默在《教学的勇气》中提醒教师的“我们需要教什么内容（What）？好的教学需要运用什么样的方法和技术（How）？我们的教学目的和最终目标是什么（Why）以及谁是教学的自我？自我品质如何形成或改变？——包括我与学生、我与教学内容、我与同事以及与我与周围世界产生联系的方式（Who）”等问题来撰写自己的教育理念。从师范生的职前学习历程来看，其所需具备的专业知识与专业素质种类多样[16]，而本次写作并非局限于对某一具体专业知识的考察，而是更具概括性、典型性和思考张力，给予了学生更大的阐述空间，使其能够更完整、清晰地展现自身对教育的认识，并从侧面反映出其在师范教育过程中的知识积累和逻辑思路。本文将之作为研究师范生专业认知结构特征的数据集。
在具体分析前，本文对原始数据进行预处理。首先，以句号、感叹号、省略号等代表一句话结束的符号作为文本拆分的间隔点，每两个间隔点之间的内容作为认知网络分析中的一条数据，总计获得1560条数据。其次，按照教师提出的4W原则，将每名师范生有关于What、How、Why、Who的回答内容分别设置为节（Stanza），保证同一节中的元素相互关联。
在完成数据收集与预处理后，具体编码过程由三位编码员协作完成。首先，三位编码员在编码框架的内容理解上进行确认，并开展了预编码。经SPSS24.0分析发现，预编码的Kappa系数大于0.7。为进一步提高编码一致性，编码员通过再一次的协商讨论找出预编码结果中存留的分歧以统一认知。随后，三人继续完成了余下的编码任务。
（三）编码框架
本研究对小学教育专业师范生的专业认知从认知内容与认知技能两个维度进行编码。在认知内容维度，选择采用了更具有小学教育专业特性，符合《小学教师专业标准（试行）》和新课程改革相关要求的3个维度，即以儿童性、综合性及教育性构建认知内容的编码框架，以此呼应“学生为本”“能力为重”“德育为先”等师范生所需的专业认知特征。
由于对认知技能如果采用双维结构模型或布鲁姆教育目标分类的6层次编码，会造成编码量过大而可获得的编码项相对较少的问题，在通览师范生的写作文本内容之后，本研究最终确定了阐释、运用、分析三个维度，以此构建师范生群体思维层次的认知网络。所选维度归属于学习者特征中的基础性与高阶认知特征[17]，既强调“阐释”与“运用”能力背后的基础性，又不失“分析”能力所注重的能动性。关于认知内容与认知技能框架的具体含义，如表1所示。
在实际编码过程中，本文将两个维度的编码项交叉结合起来，建构起一个3×3的师范生专业认知结构特征编码框架，共包含9个编码项，即儿童性—阐释、儿童性—运用、儿童性—分析、综合性—阐释、综合性—运用、综合性—分析、教育性—阐释、教育性—运用和教育性—分析。
四、研究结果
编码结束后，本研究首先对参与者们所完成的写作进行概览性的统计分析。随后，应用认知网络分析工具对文本进行深入挖掘，完成对以该师范类院校学生为代表的师范生群体以及不同组别师范生的专业认知结构特征的评估。
（一）师范生群体的专业认知结构特征
本研究首先对师范生群体写作文本中认知元素出现频率进行统计整理，所得统计分布表如表2所示。出现频率指某一编码项在所有数据行中出现的比例，取值范围为0%—100%。而由于一条数据有可能符合不止一个编码项的描述，因此，在统计分析时会出现总和大于100%的情况。
从认知技能的角度来看，在个人教育理念的表达上，师范生的阐释式表达（109.1%）与运用式表达（66.2%）所占总体比例高于分析式表达所占总体比例（59.2%）。这表明师范生更倾向于阐述教育概念、理论与观点或设法将其应用至教学生活中而非对其进行深度分解与剖析。从认知内容的角度来看，可以发现师范生群体对于综合性（ 8 4 . 2 % ）与儿童性（79.7%）方面的表达更突出，相比之下，对学生教育性（70.6%）的关注度则略逊一筹。而将认知技能与认知内容二者结合起来，可以发现，对于儿童性和综合性的相关言论，师范生群体以阐释式表达（37.4%与36.5%）为主，运用式表达（25.4%与27.8%）次之，分析式表达（16.9%与19.9%）则居于末位，这与认知技能总体比例对比中所得出的结论是一致的。而在发表与教育性相关的意见时，分析式表达（22.4%）则比运用式表达（13.0%）占比更高。此外，数据显示，师范生在儿童性和综合性的运用上更有心得，而对于如何将教育性的理念落实到实际教学中还存在一定困难。
根据文本的编码数据，师范生群体的认知网络图如图1所示。图中节点代表每个认知编码元素的位置，节点间的连线代表认知元素间的关联强度，其连线的粗细与所连接的两个认知元素间的共现频次相关。由图1可知，师范生群体在综合性—阐释和教育性—阐释、儿童性—阐释和儿童性—分析、儿童性—阐释和儿童性—运用等方面建立了更强的联系。 （二）不同性别师范生的专业认知结构特征差异
针对问题2，本文按照编码框架将不同性别师范生的编码结果导入至ENA在线分析工具后，生成如图2所示的两组群体各自的认知网络图。
为了从统计学意义上了解不同性别师范生专业认知网络结构特征的差异，本文通过双样本t检验分析X维度与Y维度的组间差异，结果如表3所示。
结果证明，男性师范生与女性师范生在X维度存在显著差异（p=0.00），而在Y维度不存在显著性差异。这说明，男性师范生更靠近X轴正方向上的认知元素节点，在儿童性—运用、教育性—分析、综合性—分析等要素之间建立了更紧密的联系。为进一步了解两个群体在专业认知网络结构的差异，本文对两组认知網络中相同位置的连线进行叠减，并将叠减后的结果连线归属于共现频次更多的群体。结果如图3所示，其中实线代表男性认知网络连线权重大于女性，反之则为虚线。
可以发现，两组师范生的强连接数量相差不大，但在强连接内容上则各有侧重。男性师范生在儿童性—运用与综合性—分析、综合性—运用与综合性—分析、儿童性—阐释与儿童性—分析之间有更强烈的联系，这说明这一系列的连接在他们专业认知结构特征中所占权重更高。而女性师范生则在综合性—运用与教育性—运用、综合性—阐释与教育性—阐释、儿童性—运用与教育性—运用之间的关联更加密切，这表明相关专业认知要素在教育理念的表述中被更多地同时提及。从认知内容的角度来看，不同性别师范生对儿童性、综合性和教育性都有所关注，所涉猎的认知内容的广度相差不多。但从认知技能的角度来看，男性师范生相对来说能够将阐释、运用和分析三种思维模式更灵活地结合在一起，女性师范生则更倾向于将单一的思维模式贯穿于整个表述中。
（三）不同成绩水平师范生的专业认知结构特征差异
为区分参与者们的成绩水平，本文选用期末成绩作为分组依据，原因在于，期末成绩是对日常讨论、课堂测验和作业的综合性打分和总结性评价，能够全方位、多角度的对学生专业知识与能力水平进行测评。由于存在同分现象，因此，两组师范生人数并非等分，其中，普通组70人，优秀组80人。最终，经ENA在线分析工具的绘制，不同成绩水平师范生的认知网络结构如图4所示。
从两组群体各自认知网络图可以发现，优秀组的质心向X轴左侧偏移，靠近综合性—阐释、综合性—运用、儿童性—分析等要素节点，这说明优秀组在表述时更倾向对这部分元素的表达。进一步对两组师范生的认知网络进行双样本t检验，可以得到两组群体的组间差异，结果如下页表4所示。
结果证明，普通组与优秀组在X维度存在显著差异（p=0.00），而在Y维度不存在显著性差异。为更清晰地看到两个群体在专业认知网络结构的差异，本文对两组认知网络图进行叠减，结果如图5所示，其中虚线代表普通组认知网络连线权重大于优秀组，反之则为实线。
可以发现，普通组师范生在专业认知元素的联系密度与强度上均与优秀组有一定差距。相比之下，优秀组的专业认知网络更加复杂与丰富，在综合性—运用与综合性—分析的二者关联上表现更为突出。
五、研究结论与建议
（一）结论
本研究以认知网络分析为研究方法，将小学教师专业标准和布鲁姆认知目标分类进行整合，形成了师范生认知内容和认识技能的分析框架，对某师范院校的150名小学教育专业（中文方向）的高年级本科生的认知结构进行了分析，得出的结论主要如下。
1.师范生专业认知结构发展不甚均衡
在认识内容维度，师范生群体对小学教育专业认知内容中的儿童性有更强的感知，对教育性的关注略显不足;在认知技能维度，他们的阐释能力较强，但运用与分析能力偏弱。
从认知网络图中可以发现，师范生在儿童性的有关节点间建立了更强的联系，即他们已经比较注意儿童年龄特点和身心发展规律，并注重以儿童的思维来思考教育活动。例如，有学生在分析自己教育理念时这样说道：“因为在学习儿童表达这门课的过程中，我知道成年人总是会不由自主地以自己的思维来界定儿童的思维，我们总是觉得我们很了解儿童，但其实这个站位就已经发生了错误，只有切实了解学生对于这门课的需要和心声，这个课才叫上的成功。”这正符合小学教育对于未来教师群体的期待。但认知元素统计分析表显示，与其他两个认知内容元素相比，师范生对于教育性的把握还稍有逊色。
从认知元素统计分析表可以看出，阐释式表达的占比明显高于运用式表达和分析式表达。这从一定程度上显示出师范生群体在表达教育理论和观点往往能侃侃而谈。但对于回答怎样将自身的教育观点贯彻到教育教学中，以及为什么要这样做的问题时，却存有缺憾。有学者列举了当前师范教育仍存在的各类问题，如高校重学术性而弱化师范性、教师科研脱离小学教育实际、面向小学的扎实的应用性研究较少等[18]。这从师范教育的制度层面解释了师范生实践能力欠缺的原因所在。
2.不同性别师范生在认知内容与技能上各有千秋
通过前文认知网络分析可以发现，师范生在认知内容和认知技能上存在显著的性别差异。在认知内容上，女性师范生能够在同一种认知技能模式下将不同的认知内容有机结合，例如，女性在阐释观点时，往往不是就某个方向做单一思考，而是会将教育性和综合性的观点联结起来讨论。此外，相较于女性师范生，男性往往不拘泥于某一种认知技能，其思维模式的转换更加灵活多样。
已有研究表明不同性别在情感、思维、认知、能力等方面的差异都会影响男女师范生的专业知识结构。通过对大学生性别角色量表的研究发现，男性化量表包括理性等因子，而女性化量表包含同理心、心细等因子，反映出“表达性”特质[19]。从情感因素看，女生情感较男生细腻，体验更为深刻和容易情绪化[20]。思维层次体现了思维的关联性和系统性，有研究发现男生在思维层次上的得分均高于女生。男性的思维更加严密，逻辑性更强可能使得他们在这方面表现出优势[21]。这与本研究得出的研究结论一致。男性师范生重视认知技能上的“广度”，倾向于将阐释、运用和分析三种思维模式更灵活地结合在一起，完成对教育问题“是什么”“为什么”到“怎么做”的全面分析;而女生则在认知内容层面表现得更为融会贯通，例如，认知网络结构差异图显示，女性师范生在儿童性—运用、综合性—运用和教育性—运用三个节点之间建立了密切的联系，对于如何将理念落实到实践中颇有心得。这种差异一方面受到不同性别的生理特征的影响，另一方面也受到社会角色期望等社会因素的影响。 3.优秀组师范生在认知结构的广度与深度上具备优势
从整体来看，优秀组师范生的强连接更加多元与丰富，反映了优秀组对专业认知的各个维度有更深刻的理解，在课程学习内容上具备更高的认知水平，这能够帮助教师在面对教学问题、需要做出决断时，思考更为全面。有学者以英语教师为例，表示不同水平教师群体的学科知识结构差异体现在知识的结构化程度上，其中，优秀教师对各知识元素间的关系掌握更丰富全面，而普通教师对于概念间的逻辑表达则不够清晰[22]。语文与英语同为语言类学科，二者间有很多相似之处，此类研究的结论共同说明了教师间的认知差异不仅在于知识数量的多寡，也在于认知结构的特征样态。
此外，优秀组在综合性—运用与综合性—分析二者的关联上更为明显。从认知内容上来看，优秀组在复合型知识结构、跨学科综合素养以及多样化教育教学方法等方面呈现出了显著优势。从认知技能上来看，优秀组在高阶思维层次上表现得也更加成熟。
（二）建议
基于本研究的主要结论，我们根据师范生专业认知结构特征的系统分析，为师范教育的改革提供如下建议。
1.注重以师德为本的养成教育，深化师范生对儿童生命特性的认知
教书与育人是教师教学工作中不可或缺的两部分。尤其对小学阶段来说，思想道德教育、习惯养成教育等更为重要。在师范培养过程中，不仅需要向师范生明确“德育为先”的教育原则，更需要强调身教胜于言教和为人师表的涵义，牢记小学教师应对学生起到的示范引领作用。从形式上，可以利用在线教育传播范围广、影响力大的特点，建设有别于传统课堂的线上思政课程资源体系。从内容上，可以把专业知识讲授与中国传统文化结合起来，提取后者中的思政育人要素与文化基因，将其“润物细无声”地融入到课堂教学中。此外，师范生对于儿童性的重视值得继续发扬。理解儿童性概念的基础在于理解儿童的身心特点，儿童的思维模式、情感世界、学习动机等方面都与成年人有很大的不同，这就要求小学教师形成以儿童为本位的教育观，针对儿童认知特点来针对性地组织教学，例如，站在儿童的立场上发掘教材中的童真童趣，组织丰富的课堂活动激发学生的学习兴趣等。
2.拓展师范教育实践课程的内容和形式，提升师范生的专业实践能力
高校的定位决定了其以学术为中心的教育方式，但小学教育专业的培养对象却需要有与小学生打成一片的能力。因此，对于高校教师来说，需要通过提升实践性课程的比例或增强教育学术类课程的实践性，完成对学生专业技能、专业素质、专业精神的训练，做到理论性与实用性兼而有之。一方面，在高等师范院校内部，可以通过经典的微格教學法，采用先说课后讲课的微格训练模式，能够很好地提高师范生的讲课技能，弥补其实际教学经验不足的劣势[23]。另一方面，优化实习实践基地的工作，建立高校与中小学协同育人机制，让教育实习真正成为提升师范生实践能力、培养师范生实践性知识的平台。
3.强化女性师范生思维结构的逻辑性，培养男性师范生对教育细节的捕捉能力
数据分析发现，男性与女性师范生在专业认知结构上呈现显著差异，这一结论得到了性别心理学理论的支持。基于此，本研究认为师范生的培养也应该做到“因性施教”，借助不同的教学策略来弥补因性别导致的专业知识发展不平衡的问题。对男性师范生来说，应加强对不同认知内容的关注，重视教学环节中可能出现的细节问题。同时，注重对女性师范生逻辑思维能力的培养，突破单一认知技能的桎梏，提高阐释、运用和分析三种思维能力灵活运用的能力。例如，多引导女性师范生围绕“提出问题—分析问题—解决问题”的逻辑线索，寻找适合的现实材料并有意识地运用适当的思维模式对自己的观点展开论证，培养其探索精神与理性思考能力。
4.从对综合性的运用与分析切入，提升师范生整体的专业能力素质
我们对优秀组与普通组师范生的比较分析发现，两个群体在认知网络结构中的一大差异就在于对知识与素质综合性的重视。因此，为了促进师范生群体专业能力素质的整体提升，师范教育不应只局限于学科专业类课程的讲授，也应涉及通识性跨学科课程，如文、史、哲类;科学、技术与社会类;科学应用发展类;教育思想与发展类等[24]，做到科学与人文，历史经典与前沿应用的交融。另外，在认知技能上，优秀组师范生在知识的运用与分析等两类高阶思维上表现突出。因此，师范生的培养不仅仅需要通过记忆与理解去学习事实性知识和完成简单任务，更需要学会分析、评价乃至创造，锻炼自身的批判性思维能力、知识迁移能力、问题解决能力等，这需要教师教育者对师范教育课程教学进行改革，关注师范生高阶思维能力的培养。
综上，从理论上，本研究从认知内容和认知技能两个角度对师范生专业认知结构进行了拆解和剖析，并进一步加深了对于师范生群体、不同性别与不同成绩水平的师范生在专业认知结构特征上的理解;从方法上，本研究借助认知网络分析法对师范生的写作文本内容展开编码并创建认知网络模型，以此将隐藏在文字背后的认知体系可视化地呈现出来，这可以帮助高校教师和师范生本人定位差距，明确后期教学工作和自我教育的重点与突破口。但本研究也存在两点不足：一是研究对象中男性师范生所占比例较少，这可能导致性别差异的研究结论存在误差;二是研究资料较为单一，目前所选用的文本只是可反映师范生专业认知结构的其中一种形式。后续研究将引入更为丰富的课堂资料，如师范生微格教学视频、反思日志等，并尝试结合其他学习分析的手段，如内容分析、聚类分析等，从更多维度探索师范生认知网络的群体特征与内部差异，为我国师范生的培养提供助力。