《人是如何学习的 大脑、心理、经验及学校》.doc

人是如何学习的 大脑、心理、经验及学校人是如何学习的:大脑、心理、经验及学校全书概要 2011年10月20日人是如何学习的：大脑、心理、经验及学校 全书概要 学习是人类一项基本的、习得性的功能。比起其他生物来说，人生来就是一个灵活的学习者、主动获取知识和技能的行动者。人学到的很多东西并不是从正规的教学中得到的而是通过高度系统的有组织的信息系统学来的阅读、数学、科学、文学以及一个社会的历史需要接受正规训练，通常这种训练在学校中进行。随着时间的推移，科学、数学和历史知识不断增长内容越来越复杂.这给学习带来了新的问题。学校中所教知识的价值在应用到学校以外的情境中时其适用性开始受到质疑。 科学现在对学习过程以及能力表现的发展提出了新的概念。新近的研究使我们能够深入理解人在从事问题解决任务中的复杂推理和行为表现以及在核心学科学习过程中人是如何获得技能和理解的。本书呈现出对学习原理的一个当代的解释，这个概要对新的学习科学做一次总括性的回顾。 改变学习概念的五大主题 在过去的30年中有关学习的研究在五大领域中产生了新的学习概念。作为对人类学习新的类型的积累结果，有效学习的观念发生了变化，教学的重心已从勘奋操练和练习转向学生的理解和对知识的运用上。 1.记忆与知识的结构 记忆不再被看作是简单的联想.事实表明结构不仅包含知识.也涉及到意义。知道学习者是如何组织信息结构的，这特别有利于人们理解隐含于有效理解和思维的条理化的知识的性质。 2.问题解决与推理的分析 当代最具影响的学习理论之一是对专家学习者的基本研究。学习理论现在能够解释学习者是如何获得寻找间题空间的技能的，以及在很多向题解决情境中他们又是如何使用这些一般策略的。新手学习者学到的问题解决技能与熟练掌握特定专业领域的专家的专业技能之间有明显的区别。 3.早期基础 运用创造性的评价方法研究婴儿在控制情境中的反应揭示了早期学习的发展。对婴儿和幼儿的科学研究显示儿童的(先天)学习素质和后天出现的组织和协调信息、做出推论、发现问题解决策略的能力之间的关系。因此，教育者们正在重新思考儿童入学时就具有的能力和技能对学校学习的有利的影响。 4.元认知过程与自我调节能力 个体能够学会控制自己的行为，这些控制活动促使自我监控和对个体行为的总体控制。这些活动有这样一些策略:预测结果、事先计划、分配个体的时间、向自己做解释以便提高理解、记住并充分把握失败的原因、激活背景知识。 5.文化体验与社区(共同体)参与 参与社会实践是学习的一和基本形式。学习包含了与已有资源、约束、限制、可能性等保持一致，这些都存在于共同体的实践之中。学习得到社会标准的刺激，在其中寻求理解的价值。早期学习通过成人和儿童共同参与的活动得益于家庭环境和社会环境的支持，这些活动为婴幼儿提供了文化标准和规范的解释与结构，而这一过程早在儿童进入学校前就已发生。 专家行为 所谓专家就是那些掌握了特殊方法进行有效思维和推理的人。理解专家的专业知识非常重要因为这使我们能够洞察思维和问题解决的本质。专家与新手的差异不仅仅表现在一般能力(如记忆力或智力)上，也不是一般策略应用的差别。相反专家获得了广泛的知识，这些知识影响他们所关注的事物，影响到他们在环境中如何组织、表征和理解信息，这反过来又影响他们记忆、推理和解决问题的能力。 一些重要的发现来自于人们对一些专业领域的专业人员的研究，这些专业领域有国际象棋、物理、数学、电子、历史。这些研究的重要之处不在于我们期望所有的学生都成为这些或其他领域的专家，而在于研究显示所有的成功学习都有相似之处。 关键性的结论: .专家能识别新手注意不到的信息特征和有意义的信息模式。 .专家获得大量的内容知识，这些知识的组织方式反映专家对学科的理解深度。 .专家的知识不能简化为一些孤立的事实或命题，而应反映应用的情境，也就是说，它们是“条件化”的。 .专家能够毫不费力地从自己的知识中灵活地提取重要内容。 .尽管专家谙熟自己的学科，但这不能保证他们会教导他人。 .专家应付新情景的方法灵活多样。 学习的迁移 有效学习的另一个方面是其耐久性一种学习对其他类型的学习或行为是否具有长期酌影响呢?我们可以从大量的学习迁移研究文献牛综合出学习科学的一些新的观点。 关键性的结论: .知识和技能必须拓展到最初学习时狭窄的情境以外。比如，学会在学校解一道数学题也许不能迁移到在其他情境下解决数学问题; .学习者最起码要知道所学知识什么时候能够被运用运用的条件是什么。知识不能迁移在很大程度上是因为学习者缺乏这类有条件的知识: .学习必须有概括化的原理作指南，以扩大知识运用范围。靠死记硬背得来的知识很少能被迁移，学习者只有在扛道并理解知识背后隐含的原理时迁移才能发生，因为原理能够用来解决新情景中的问题; .如果学习者具备概念性知识，他们独立学习就容易。对儿童概念形成和概念发展的研究显示学习者在问题的心理表征方面所起的作用，包括一个问题与另一个问题异同程度，对一个句题总体结构的组成部分之间整体与部分关系的理解等。 .当学习者意识到他们自己是学习者和思考者时他们的学习最成功。一个学习者意识到自己是学习者、意识到评价策略的作用，这便能使他的学习始终指向学习任务或者有助于学习者不断询问自己是否理解。学习者能够成为独立的善于保持学习的学习者本质上来说，这就是人是怎样成为终身学习者的。 儿童学习者 虽然有众多的各个年龄层次的学习者，但儿童在很多方面区别于成人学习者。对幼儿的研究为我们打开了了解学习发展的一扇窗户，这些研究还显示学习随着时间的推移所呈现的动态图景。最新的对婴儿认知和幼儿怎样建立早期学习素质倾向的理解也提出一些让幼川顺利过渡到正规学习情境的途径。 关键性发现: .人具有学习特定领域(知识)的先天素质，幼儿主动地探究他们的世界。在特殊领域，比如生物学和物理学的因果关系、数、语言等，婴儿和幼儿具有极强的好学易学的先天素质。这些对学习的偏爱(biases)有利于早期学习或使之成为可能，也为低龄学校教育铺平道路。 .儿童缺乏知识和经验，但并不缺乏推理能力。虽然幼儿经验不足，他们却毫不费力地用他们所具有的知识进行推理。 .早慧的知识可以起动学习过程，但由于有限的经验和逻辑思维系统的不完善，儿童的知识包含错误概念。错误信息能够妨碍学校学习，教师需要知道儿童的背景知识是如何影响他们的理解的。教师知道这一点会帮助教师预见儿童的疑惑并辨别儿童为什么在掌握新观点时会有困难。 .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。 .儿童需要理解学习的含义、作为学习者他们本人的身份、怎样作计划、进行监控和复习，需要反思他们自己和别人的学习，学会自己决定是否理解。这些元认知技能为学习提供了策略性的能力。 .儿童既是问题解决者，又是问题制造者(enert0rs。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已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景之间建立联系。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。 所以，儿童显示出的能力是在他们与环境的经验中和与照顾他们的成人接触中形成的。发展的过程包含了儿童早期能力和环境支持之间的相互作用加强了相应的能力，削弱了与儿童所处的群体较少相关的一些早斯能力。儿童的学习受到来自生物的和生态的两方面的促进和调节，学习引起发展。 儿童心理与大脑的平衡发展 神经科学发展证实了很多理论假设，包括发展过程中的早期经验的重要作用。对于新的学习科学米说，它的新颖之处，因此也是重要的，就是它吸纳了很多科学领域的重要观点和例证。比如说发展心理学、认知心理学和神经科学，仅仅这三门科学，己经为学习科学提供了大量的例证。有关学习和发展的详细研究汇聚一起便形成了一个关于智力发展的较为完整的图式。神经科学对学习机制所作的澄清加速了非浸入性(non-invasive)成像技术的出现，比如正电子放射X线断层摄影术(PET)、功能性磁共振成像术(FMRI)等。这些技术使得研究者们能够直接观察人类学习的功能。 关键性的发现是在修正大脑结林建立心理结构的过程中经验起着重要的作用:发展不仅仅是以前程序化(preprogrammed)的模式展现。有些支配学习的规则已被揭示。其中一个最简单的规则是实践增强学习。在复杂环境中经验的多少与大脑结构改变的程度有很大的相关。 关键性的结论: .学习改变大脑的生理结构; .结构的变化改变大脑的组织功能，换句活说，学习组织和重组大脑; .大脑的不同区域可能在不同的时间进行学习。 学习环境设计 理论物理学并没有规定如何设计一座桥梁，但可以肯定的是理论物理包含了成功设计一座桥梁的原理。同样，学习理论没有提供设计有效学习环境的简单处方，但学习理论却包含了设计原理。新的研究对学习环境设计提出了重要的问题这些问题意味着人们需要重新考虑教什么，怎样教以及怎样评价学习。 现代学习理论欲基本原则是，不同类型生学习目标要求用不同的方法教学;新的教育目标要求改变学习机会。学习环境设计与很多问题联系在一起，尤其是学习过程的重要性、学习迁移、能力表现等。这些过程反过来又受以学生中心、知识中心、评价中心和共同体中心学习环境的程度的影响。 关键性的结论: .学习者中心环境 有效教学开始于学习者带人教学环境的已有知识，包括文化实践和信仰，还有学科内容知识。学习环境以学习者为中心的程度是与表现学习者用他们目前知识建构新知识的程度相一致的，他们目前所知道和相信的知识影响他们对新的信息的解释。有时候学习者的当前知识支持新的学习，有时候当前知识却阻碍新知识的学习。 人们也许获得了知识，但是却不能在特定的环境中有效地激活所学知识。学习者中心环境试图帮助学生把他们的先前知识和当前的学习任务联系起来。家长们尤其擅长帮助自己的孩子做这样的联系。教师们的处境较为艰难，因为他们不能和所有的学生有共同的生活经验，因此他们必须去了解每一位学生的特殊兴趣和强弱。 .知识中心环境 思维与解决问题的能力要求知识的提取和运用变得容易。强调知识中心的教学引起一些质疑，比如教学聚焦于帮助学生使用他们当前知识和技能的方法的程度。有关早期学习的新知识显示低年级学生比我们以前所认为的更能够掌握较为复杂的概念。但是，这些概念必须以恰当的适合学生发展的方法把学生的学习与当前理解联系起来。对学习环境的知识中心观点强调了课程设计的重要性。在多大程度上它们能够帮助学生在理解的基础上学习而不是促使学生获得彼此不相联系的事实和技能呢，“一英里宽一英寸深”的课程有这样的风险，即学生学到的知识可能是孤立的、彼此间无联系的。 .评价支持学习 评价问题也代表了看待学习环境设计的重要视角。反馈对学习来说是基本的，但是课堂上的反馈并不常见。学生的测验和论文可能得到分数评定，但这是发生在学习结束时的终结性评价。还需要形成性评价，为学生提供机会修改和改进思维和理解的质量。评价必须能够反映学习目标用以详细说明各种各样的学习环境。如果目标是加强对知识的理解和应用，仅提供对事实和公式的记忆的评价是不够的。 .共同体中心环境 第四个有关学习环境的重要视野是他们促进理解共同体意义的程度。学生、教师和其他参与者分享同样的标准，使学习有价值、有高的标准。这样的标准提高人们互动、接受反馈、学习的机会和动机。当人们注意到学生在学校度过的时间比起在其他环境中度过的时间相对少时，共同体的重要性就格外的明显。家庭、社区中心、校外俱乐部的活动对学生的学业成绩就有重要的影响。 有效教学 各类专业知识都不仅仅是一般的问题解决技能，还要求有组织有序的概念知识和探究过程。各种各样的学科以不同的形式和方法组织起来，都有其各自的探究方法。比如，支持历史命题的证据和支持数学推导的证据就是不同的，两者又都不同于检验一项科学理论的证据。 关键性的结论: .有效教学的教师需要“教育教学知识”（pedagogical content knowledge）即有关如何教好特定学科的知识，而这又区别于一般教学方法的知识。 .专家型教师了解他们所教学科的结构，他们以这种结构作为认知路标来指导学生的作业，来评价学生的进步，在亚等讨论的课堂教学生活中向学生提问题。 简言之，教师的学科知识和教育教学知识是相互作用的。学科知识结构本身并不能引导教师。专家教师对学科中那些要求学生掌握的知识中特别难和特别易的知识很敏感。强调教师的学科知识和教育教学知识相互作用的观点和平常有关教师为了设计有效教学环境的一般错误概念有直接的冲突。这些错误概念是教学仅仅包含一些一般生方法，一个好教师能够教好任何一门学科，学科知识本身就已足够。 把教师的学习作为一个课题来研究相对来说还较为新鲜，因此，这方面的信息很有限。然而，现已存在的研究一般来说是以丰富的个案研究为形式能，这些研究为我们提供了重要的信息，说明什么类型的学习机会是教师在改变其教学实践时所需要的。 关键性的发现: .当我们从学习者中心、知识中心、评价中心、共同体中心的角度夹审视教师学习时，教师的学习机会就显得极为不足。职前的教师培训在提供给教师学会理解和为理解而教方面是不成劝的。 .教师成功的学习要求有连续性，要求从职前教育到上岗初期的导师制教学实践、再到发展终身专业的学习机会要有持续的过程和一致的安排。创造这样的机会是我们面临的主要的挑战。 新技术 新技术的一些特点与新的学习科学的原理是一致。 关键性的结论: .由于很多新技术是互动的，现在为学生创造一种能够在做中学，能够及时得到反馈、以及不断地提炼自己的理解，建立新知识的环境变得较为容易。 .技术能够帮助人们把那些难以理解的概念可视化，比如区别热和温度。学生们能够用类似于在学校之外环境中使用的工具的可视化建模软件提高他们对概念的理解以及从学校环境迁移到非学咬情境的可能性。 .新技术为我们打通了通向巨大的信息源的通道，包括数字图书馆、可分析的真实世界数据以及连接其他能够提供信息、反馈和灵感的人。所有这些都能加强教师、管理人员还有学生的学习。 新技术可以以多种方式帮助我们创建这样的环境，既为教师，也为教师所教的学生。但是，在考虑如何使教师更有效地运用新技术方面又出新了很多问题。有关学习过程教师们需要了解些什么。有关技术本身教师需要了解些什么?什么样的培训在帮助教师使用高质量的教学程序方面最有效，已开发出来的基于对学习原理有充分理解的好的教育软件、教师支持工具还没有达到标准。 为了未来的研究 对于极端分权的美国教育体制来说，要将新的方法与教和学连接起来仍然需要一定的努力和时间。通过我们的研究结论，我们提出一些建议以开始这方面的研究进程。如果要作为一项研究课题来实施，这个课题必须对教育有最大的潜在影响，使得教育研究成为一门综合性的科学。 学习科学的研究基础 .本委员会建议设立认知、学习、教学方面的基础研究项目。 我们的研究报告已经表明为以下课题研究的投入是有回报的:学习者先前知识在获得新信息时所起的基础作用;学习的可塑性和适应性、社会和文化情境对学习的重要性;理解学习迁移条件;一门学科的组织结构如何影响学习;时间、熟悉程度、探索怎样影响学习的流畅性;还有其他很多课题。虽然这些领域已经产生出大量的使人印象深刻的研究发现，但是、研究还需要继续下去。研究框架在早期研究的基础上建构起来，我们仍需要提供更详细的研究来促进学习科学的发展，使原理更为精练。 .本委员会建议在新出现的领域建立研究项目，包括技术、神经认知、中介学习的社会文化因素。对于学习与学习环境、教与学之间的相互关系也需要做进一步的研究。 这项研究应在目前发现的基础上，研究儿童在碰到新信息时是如何应用他们的能力的;研究早期能力与后来学校学习的关系;研究为知识提供支架的经验和条件;研究新技术工具对表征系统的挑战，比如视觉认知以及其他类型的象征性思维。 .本委员会建议进行旨在改进和实现形成性评价的新的评价研究。 教师们需要各种各样的支持和学习机会以使他们的课堂评价支持学习。这方面的研究课题有:一个教师如何使用评价?教师需要什么样的技能使他们能够运用形成性评价改进他们的教学夕教师需要什么样的支持来学习和采用创新性的评价过程? 科学学习的基础 木委员会举办了一次儿童认知开发和认知科学研究近年来对科学教学的影响的研讨会。研讨会探索了新的研究发现能够促进科学和数学学习方向的方法和途径。 关键性的问题: .这个领域怎样能够按比例提高成功地展示基于研究的课程，以便课程在不同类型的教师的指导下在许多变化多端的环境中得以实施? .在真实环境中，哪些因素影响研究知识向有效教学方法的转换? .对科学教育起作用的策略也能够改善其他专业领域的教学吗? .怎样帮助学龄前儿童发展表征结构以便在入学早期和后期学习之间搭起一座桥梁而不是挖一条鸿沟? .怎样组织合作学习环境以抵制社会陈规陋习并开发多样性作为学习的积极资源? .哪些评价类型能够有效的测量新类型的科学学习? .在课堂教学中建构主义的课程特点和其他社会因素怎样相互作用? .新技术对学习成绩有什么样的影响? 学习科学的方法论 与学习科学有关的研究领域很广，包括认知发展、认知科学、发展心理学、神经科学、人类学、社会心理学、社会学、跨文化研究等，学科学习领域研究有科学、数学、历史等，有效教学方面的研究有教育学、学习环境设计。评价学习，追踪学习的成长需要新技术，而不仅仅是课程事实。开发有效研究方法对这么广泛的学科研究尤其重要。 .本委员会建议政府机构和研究基金组织开发一些原创性的特别是以加强学习科学方法论基础为目的的支持性机制。这样的机制应该包含跨领域间的合作、实习制度(internships)、访问学者项目、用跨学科方法培训初级学者(junior scholar)，还有其他一些培养合作学习的程序、升发能够促进在学习科学领域更为严格进行调查研究的新方法。 .本委员会建议开发新的发展性和标准化的测量与方法。研究应该在各种人群中进行并且验证，应该发展出新的统计技术来分析学习的复杂系统，应该开发出新的质化测量技术。 .本委员会建议新的研究应致力于在学习科学中将量化研究方法与质化研究方法进行全面的整合。 学习科学研究中的合作 本书强调影响学习者的知识的广度和多学科合作研究直接结果的重要进展。这种合作对学习科学的进一步发展来说是至关重要的。 .本委员会建议政府机峋和研究基金组织明确地支持学习科学领域多学科间的合作，这种合作应该包含教师。 学习研究领域需要将相关领域多学科的合作整合在一起，要达到这个目标，需要建立有利于学生和科学家一道工作的跨学科培训的机制，以培养新一代学习科学工作者(learning scientists)。很重要的一点是扩展研究范围，使基础研究者们和教育研究者们能够在基础与应用问题方面一道工作，促使教师和研究者们合作研究。神经科