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人是如何学习的 大脑 心理 经验及学校 1 Part01 Part02 Contents 目录 P01 导论 学习者与学习 P02 焦点 人 学校和学习的潜能 专家与新手的差异 学习科学的发展 学习与迁移 儿童是怎样学习的 心理与大脑 2 关注与人类学习的研究 包括来自神经科学的新进展 重视对设计正规教学环境有启发意义的学习研究 强调有助于所有个体充分发挥个人潜能的可能性研究 Part1 Part2 Part3 第一部分 焦点 人 学校和学习的潜能 3 学习科学的发展 19世纪后期 人们尝试通过内省法可以反映出思维过程 并对人类的意识进行精确的分析 20世纪 行为主义出现 行为主义者把学习的概念界定为刺激和反应之间形成的连接 由于他们把目光仅仅放在刺激条件以及与这些刺激条件相联系的行为身上 行为主义也没有得到进一步的发展 1950年之后 在对人类以及其生存环境进行充分认识以后 一个新领域 认知科学出现了 认知科学主要从多学科的视点来研究学习问题 并且运用一些新的实验工具 新的方法论以及新的理论假设 能够检验理论而不是仅仅对思维和学习进行简单的推测 4 学习科学的发展 行为主义者把学习的概念界定为刺激和反应之间形成的连接 学习的动机被认为主要由内驱力 如 饥饿 和外部的力量 如 奖励和惩罚 来驱动 桑代克将饥饿的猫禁闭于迷笼之内 饥饿的猫第一次被关进迷笼时 开始盲目地乱撞乱叫 东抓西咬 经过一段时间后 它可能做对了打开迷笼门的动作 逃出笼外 桑代克重新将猫再关入笼内 并记录每次从实验开始到猫做出打开笼门的正确动作所用的时间 经过上述多次重复实验 桑代克得出猫的学习曲线 该曲线表明猫逃脱迷笼潜伏期与实验次数的关系 桑代克认为猫是在进行 尝试错误 的学习 经过多次的尝试错误 饿猫学会了打开笼门的动作 5 学习科学的发展的特点 理解性学习 1 已有的知识 2 主动学习 3 学习过程的本质是理解的探索和发展 而不是事实内容的记忆和积累 因此关注学生学习的过程 促进深层的理解是很重要的一个步骤 强调在原有理解的基础上 运用基本知识和学科原理框架对新经验和新知识建构新的理解 既需要个体认知 也需要小组的协作 它是个体心智运作和社会文化中介的多元化意义建构的过程 关注过程的学习 重在获得对学科核心概念和原理的深层理解 是一种有效学习 也是有意义学习 1 理解性学习研究重点在于使学习者应变成问题的解决者 创造性的思维者 要能看到正在学习的知识的多重可能性 要学会如何操作自己的知识 6 学习科学的发展的特点 理解性学习 1 已有的知识 2 主动学习 3 人们基于他们原有的知识建构新的知识以及对新知识的理解 学生的学习是以原有的经验为基础的 教师应该注意这些经验中的错误经验 不完整经验 天真经验对学习的影响 2 7 学习科学的发展的特点 理解性学习 1 已有的知识 2 主动学习 3 有一条鱼 他很想了解陆地上的事 却因为只能在水中呼吸而无法实现 他与小蝌蚪交上了朋友 在小蝌蚪长成青蛙之后 便跳上陆地 几周后 青蛙回到池塘 向鱼汇报了他所看见的 青蛙描述了陆地上的各种东西 鸟 牛和人 鱼根据青蛙对每一样东西的描述做了想象中的表征 每一样东西都带有鱼的形状 只是根据青蛙的描述稍作调整 人被想象成用鱼尾巴走路的鱼 鸟是长着翅膀的鱼 奶牛是长着乳房的鱼 2 人们基于自己已有的知识建构新的知识中 创造性的机遇和危险并存 8 学习科学的发展的特点 理解性学习 1 已有的知识 2 主动学习 3 在新的学习科学中 人们对学习的自我调整能力得到重视 即学习者对知识的理解越来越被看重 学习是一个主动参与的过程 元认知 指人们在不同任务中预测自己行为结果的能力 例如 他们怎样更好地记住各种不同的刺激 以及对自己理解和掌握的当前水平的监控能力 3 9 教学的含义 教师必须抽取前拥理解并与学生带来的前拥理解打交道 教师深度地教授一些学科知识 提供相同的概念在其中运作的许多范例和提供事实性知识的基础 元认知技能的教学应该整合到各种学科领域的课程中 10 01 学校与课堂必须是学习者中心的 02 为了提供知识中心的课堂环境 必须关注教什么 为什么教和掌握什么能力 03 设计用来将学生的思维呈现给教师和学生的持续评价是很重要的 04 学习以基本的方式受发生于其中的情境的影响 设计课堂环境 11 第二部分 专家与新手的差异 01 02 差异不仅在一般的记忆力 能力以及策略应用能力体现出来的 专家与新手的差异体现在他们拥有丰富的知识 影响专家关注的事物以及专家组织 观察 理解 组织信息的方式 随即影响他们解决 记忆 推理问题的能力 专家是指在特定领域中具有专业知识的人 他们能够有效地思考该领域的问题 12 专家与新手的差异 有意义的信息模式 知识的组织 情景与知识提取 顺畅提L 专家与教学 适应性的专门知识 在相同的情境中 新手与专家注意到的信息有很大的差别 专家能够识别新手没有注意到的特征以及模式 新手在通往成为专家的路上 需要学会观察 例如 电子技术员只要观看几秒钟就能再现大部分复杂的电路图 而新手则办不到 13 专家与新手的差异 有意义的信息模式 知识的组织 情景与知识提取 顺畅提取 专家与教学 适应性的专门知识 专家的知识不仅仅是对相关领域的事实以及公式的罗列 他是围绕核心概念或者 大观点 组织的 新手在思考问题时 是根据问题的表面特征对问题进行分类的 而专家则是根据问题所涉及到的原理对问题进行分类的 14 专家与新手的差异 有意义的信息模式 知识的组织 情景与知识提取 顺畅提取 专家与教学 适应性的专门知识 专家 新手 在表征斜面图式方面 新手的图式主要涵盖斜面的表面特征 相反 专家的图式直接把斜面的概念与物理法则和法则应用的条件联系起来 15 专家与新手的差异 有意义的信息模式 知识的组织 情景与知识提取 顺畅提取 专家与教学 适应性的专门知识 专家的知识是 条件化的 它包括对有用的情景的具体要求 条件化知识的概念对课程设计 教学和有效学习评估的实施有启示意义 帮助学生掌握适用条件的方法之一就是让学生去解决应用题 这需要恰到好处的概念和规则 例如 能解释每个谚语的含义不能说明学生知道每个谚语的使用条件 这就需要人们了解使用这些谚语的时间和原因 16 专家与新手的差异 有意义的信息模式 知识的组织 情景与知识提取 顺畅提取 专家与教学 适应性的专门知识 人们提取相关知识的能力差异表现为费力 顺畅 和自动化 自动化和顺畅提取是专业知识的重要特征 顺畅提取不意味着专家总是比新手更快的完成一项任务 因为专家试图理解问题而非立即跳到解决问题的策略上 他们有时耗时要比新手多 但是 在问题解决的整个过程中 对专家来说 还包括一些子过程 即从顺畅到自动化的过程 例如 学开车便是顺畅和自动化的一个例子 初学开车时 新手不可能做到边开车边谈话 有了经验之后 就很容易做到这一点 17 专家与新手的差异 有意义的信息模式 知识的组织 情景与知识提取 顺畅提取 专家与教学 适应性的专门知识 专家虽然具备了某一领域的专业知识 但是有可能不懂得如何把这些知识交给其他人 因为许多专家忘却了学生学习的难易程度 对某一学科专业知识所需的内容知识 必须有别于有效的教学所需的教育教学知识 所以教师必须拥有一些能帮助学生克服困难的潜在策略 18 专家与新手的差异 有意义的信息模式 知识的组织 情景与知识提取 顺畅提取 专家与教学 适应性的专门知识 对教育工作者来说 重要的问题是在帮助人们对新情景保持弹性和适应性方面 某些知识的组织形式是否比其他的更佳 而适应性专业知识的概念为成功的学习提供了一个重要的模式 适应性专家能够弹性处理新情景并成为终身学习者 他们不但应用他们所学到的 还运用元认知不断挑战他们现有的专业知识水平 并且设法超越它 19 学习与迁移 迁移的定义 把一个情境中学习的东西迁移到新情境中的能力 迁移对评估学习质量具有重要的作用 过度情景化的知识不利于迁移 而知识的抽象表征有助于促进迁移 所有的学习包含了先前学习的迁移 初始学习对迁移说是必要的 同时对学习经验相当程度的熟悉有助于迁移 迁移是主动的动态的过程 20 学习与迁移 促进初始学习的因素 理解与记忆 学习时间 超过 任务所规定的时间 学习动机 迁移受理解性学习的程度的影响 而非靠记忆事实或墨守成规 21 学习与迁移 促进初始学习的因素 理解与记忆 学习时间 超过 任务所规定的时间 学习动机 22 学习与迁移 促进初始学习的因素 理解与记忆 学习时间 超过 任务所规定的时间 学习动机 学习复杂学科所需要的时间是很必要的 在所有的学习领域中 专业知识的发展与时间的主要投入密切相关 学习材料所用的时间大至与被学材料的数量成正比 即使一个人看上去像天才 想要拓展专业知识亦需要大量的训练 23 学习与迁移 促进初始学习的因素 理解与记忆 学习时间 超过 任务所规定的时间 学习动机 不同的使用时间方法所产生的学习和迁移效果是不一样的 对于何时 何地和如何运用所学知识的理解可通过 反例 的运用而增强 适当安排一些反例能帮助人们注意先前没有注意的新特征 了解哪些特征与某些特定概念相关或无关 所以 恰当的反例不仅可用于知觉学习 还可用于概念学习 24 学习与迁移 促进初始学习的因素 理解与记忆 学习时间 超过 任务所规定的时间 学习动机 动机影响到人们愿意投入学习的时间 人具有发展能力和解决问题的动机 然而 为了诱发和维持动机 挑战的难度必须适中 此外 在面对困难时 学习者的学习坚持性主要受其 行为定向 和 学习定向 的严重影响 行为定向的学生喜欢对出错的焦虑远胜于学习 学习定向的学生喜欢新的挑战 社交机会也会影响到动机 人们想要对别人做些有益的事情的想法尤其能激发人的动机 在看到他们所学习东西的用途以及发现他们能用信息影响别人 尤其是地方社群时 所有年龄的学习者都具有较强的学习动机 25 学习与迁移 影响迁移的其他的因素 情景 初始学习的情境会影响到迁移 人们在一种情境中学习到的知识有可能不能迁移到其他的情境中 尤其是在知识是在单一的情境中学习的 例如 一位家庭主妇无法用纸和笔来计算数学问题 但在超市里计算买最合算的货物却得心应手 26 学习与迁移 影响迁移的其他的因素 问题的表征 情景 通过教学帮助学生在更高的抽象层面上表征问题 也可以提高迁移能力 例如 为复杂问题创造一个具体的经商计划 学生开始不会意识到该计划应付 固定价格 的情景非常见效 27 学习与迁移 影响迁移的其他的因素 学习与迁移条件的关系 情景 问题的表征 迁移体现了学习内容和测试内容之间的一种函数关系 许多理论表明 迁移量是原来学习领域和新领域之间重叠部分的函数 对重叠部分的测量需要一套理论 即知识是如何表征的以及如何形成跨领域概念对应的理论 如何鉴别刚孵化出来的小鸡的性别 比德曼和希夫拉发现 用20分钟时间教新手抽象的原理能极大地提高他们的鉴别力 28 学习与迁移 影响迁移的其他的因素 学习与迁移条件的关系 情景 问题的表征 正迁移方法与负迁移方法 迁移是一个动态的过程 一个要求学习者积极参与选择和评估策略 思考资源和接受反馈的过程 较为理想的是 不需要有任何提示 个人能自发地迁移合适的知识 然而 有时提示是必要的 提示也能极大地促进迁移 29 学习与迁移 影响迁移的其他的因素 学习与迁移条件的关系 情景 问题的表征 迁移与元认知 正迁移方法与负迁移方法 教学上采用元认识的方法能够增加学生迁移新情境的程度而无需借助明显的提示 能够帮助学生充分意识到自己的角色 例如 一个写作教学程序促进方案 这种方案提示学习者采用对复杂的写作策略的元认知活动 学生轮流向小组表达自己的观点 详细说明在写作时如何应用提示 这种方案涉及建模 搭架和交互式教学设计 目的帮助学生在合作的情境中外化心理过程 30 学习与迁移 学习是基于原有经验的迁移 在原有知识上的建构 概念理解的变化 迁移与文化实践 儿童早期的知识说明 帮助学生利用相关知识作为迁移的基础是十分收益的 现有的知识也能成为学习新信息的障碍 教师必须设法让学生的思维变得直观 寻找方法帮助他们更改错误的概念 形成新的概念 先前的知识以个人特有的经验为基础 也包括学习者作为社会角色而习得的知识 31 学习与迁移 学校与日常生活之间的迁移 3 1 2 学校常常强调抽象推理而日常场景经常应用情景化的推理 学校环境相对其他环境更重视个体的表现 相对于学校环境的 脑力劳动 日常场景大量运用工具去解决问题 学校教育的最终目的是要帮助学生把从学校学习的知识迁移到家庭 社区和工作场所中 学校与日常场景的反差主要表现在以下几个方面 32 儿童是怎样学习的 婴儿的能力 在传统的观念里 婴儿是一样白纸 但是通过现在的研究发现 婴儿是具有能力的 他们是主动的 自我概念发展的个体 在研究幼儿发展迅速的方面包括 1 学习某事而非别的事情的倾向2 幼儿身上有未被发现的策略性能力以及认知性能力3 心理的变化4 儿童处于共同体之中 身边的人以及技术等等都可以作为向导 33 儿童是怎样学习的 特惠领域的早期能力 生物因果关系 早期的数字概念 早期对语言的关注 3 4个月的婴儿开始拥有有用知识 他们明白物体需要支撑才不至于倒塌 静止物体与运动物体接触可产生位移 无生命物体需要外力作用才能运动 测试婴儿对可能和不可能物质事件的理解力 物理概念 34 儿童是怎样学习的 特惠领域的早期能力 物理概念 早期的数字概念 早期对语言的关注 在过去的30年间 人们已掌握了大量的生物因果关系的初始概念 在此重点强调有生命和无生命物体的差异 对无生命与有生命的差异 婴儿区分的很快 正如所见 他们知道无生命物体需要推拉或施以外力才能运动 6个月的婴儿能够区别有生命与无生命的运动 斯佩克证明了 如果两个人走得很近 然后一前一后没有接触的前行 7个月的婴儿并没有显示出惊讶的样子 但如果两个像人一般大的无生命物体放在一起 然后无接触的运动 他们会感到困惑 生物因果关系 35 儿童是怎样学习的 特惠领域的早期能力 物理概念 生物因果关系 早期对语言的关注 越来越多的证据表明 人的心理具有一种默会能力 这种能力有利于人们注意和表征视觉序列物品数目 击鼓次序 玩具小兔的跳跃 在序列中表征的数字价值等 但这并不说明儿童在入学前已拥有一些数学知识就不需要细心学习了 早期对数字的理解有利于他们进入学校后进行数字概念学习 早期的数字概念 36 儿童是怎样学习的 特惠领域的早期能力 物理概念 生物因果关系 早期的数字概念 早期对语言的关注 婴儿具备学习语言的机制 他们从早期开始便形成了他们的语言环境知识 应用一些具体的机制引导语言发展 婴儿把意义与语言功能归结为词语 随着时间的推移 幼儿留意周围的人所讲的语言 如 被人的面容所吸引 常观看说话人的嘴唇 可能会察觉到声音同步与口形的不同步的差异 语言发展的研究表明儿童的生理能力由环境驱动 这些生理基础使儿童在大约3岁时便能流利的使用语言 但如果他们不是处在语言使用的环境中 他们是不可能发展这种能力的 37 儿童是怎样学习的 学习和元认知策略 学习策略很重要 事实上 儿童能够通过纯粹的意愿和努力学会任何东西 但当儿童被要求学习他并不具优势的领域时则需要具备有目的学习的策略 元认识包括自我调整 安排自己学习的能力 制定计划 监控成功 如果有需要修正错误 反思自己的表现 元认知是逐步习得的 它有赖于知识与经验 38 儿童既是问题解决者 又是问题制造者 generators 他们试图解决出现的问题 他们寻求新的挑战 在遇到失败时他们提炼并改进自己的问题解决策略 而在成功的基础上建立新的策略 他们之所以能坚持下来是因为凭借自己的力量所获得的成功和理解在激励着他们 成人帮助儿童在新的情境与熟悉的情境之间建立联系 儿童的好奇心和坚持性得到成人的支持和帮助 他们指导儿童注意力 组织儿童经验 支持儿童学习努力以及控制儿童所学信息复杂程度和难度 儿童的智力观和学习观 学习和理解的动机 39 心理与大脑 神经科学发