科学学习心理学

1、第一章：学习的概述第一节：学习的本质1.加涅：不能够归结为成熟过程的、持续的个人倾向与能力的变化。一、学习的概念2.大多数学者认可的定义：学习是由经验引起的个人倾向或能力的相对持久的变化。3.学习定义涉及三个方面的内容：（1）由经验引起，因而不是成熟和遗传。（2）相对持久。要观察学习是否发生，不是看当时的结果，而是一段时间的结果。（3）“个人的能力”指的是知识和技能。“个人的倾向”指的是态废、兴趣和价值观。指学习结果而非过程。二、学习的本质1、生理学立场：巴普洛夫将神经元的联系的形成作为学习发生2.联想主义学派：学习所获得的是对某一刺激进行某一反应的倾向3.认知主义:一、学习的分类1.加涅：信

2、号学习、刺激-反应学习、连锁学习、辨别学习、概念学习、规则学习和问题解决学习。2.我国心理学家潘菽：知识学习、技能技巧学习、思维学习、道德品质和行为习惯学习。3.日本上代晃：技能学习、思维学习、言语学习和社会学习。 1.根据学习内容：化学知识学习（化学概念、化学观念、原理、化学方法知识）；化学技能学习（语言技能、计算技能、实验技能、心智技能）；化学能力（观察能力、实验能力、思维能力、自学能力、问题解决能力）；情感态度和习惯学习（品德、兴趣和情感学习、意志、态度和习惯学习2.根据学习者认知形成的方式：接受学习和发现学习、探究教学接受学习是指学习内容以定论的方式传授给学习者，学习者不需要任何独立发

3、现。发现学习：由学习者自己发现学习内容。探究学习：指学生在教师的组织引导下，针对有探究价值的问题，主动获取证据、进行假设、检验和交流，从而逐步理解科学的本质和价值，发展自身科学素养的一系列活动。 一、学习的内部条件1.学习者原有的知识基础2.学习者的动机3.学习者的学习策略 学习材料本身具有逻辑意义 应以多种媒体形式呈现学习材料 支持性的社会文化环境第一节：行为主义学习理论一、桑代克1、桑代克：试误学习理论 学习就是形成联接：刺激与反应的联接 学习的三定律：准备律；效果律；练习律 效果律：针对刺激的反应因奖赏而增强，因惩罚而消弱。 知道了反应就可以推测刺激，知道了刺激就可以推测反应 学习律：频

4、因律；近因律 两种学习：应答性反应和操作性反应 应答性反应：指对刺激做出的不由自主的行为。操作性反应：是指有机体主动做出并能作用于环境的行为。 如果一种反应不管有没有引起这种反应的刺激一之后伴随一种强化物，那么，在类似环境里发生这种反应的概率就增加。S-R-S 强化的类型：正强化和负强化 负强化和惩罚负强化：指移除令有机体厌恶的刺激来增强反应。一、布鲁纳的认知结构学习理论1.认知结构：认知结构是学习者头脑中的知识结构, 即知识结构通过内化在学习者头脑中所形成的观念的内容和组织。2.知识结构：知识结构就是学科知识的内部联系和规律, 即学科的基本概念、公理、定理、方法相互渗透互相关联而形成的梯级结

5、构和网络结构。3.关系：认知结构= 知识结构+ 主体人的主观能动性 ( 或: 知识结构 内化 认知结构) 任何学科都可以用理智上忠实的形式教给任何年龄阶段的任何儿童。 理智上忠实的形式是指适合于学生认知发展水平的学科的基本结构，或基本概念和基本原理。 强调掌握基本结构而远远胜于掌握知识本身。 学科结构主义的实质就是要求知识结构与认知结构的统一 发现法 深入了解学生原有的认知结构状况 选取合理的知识，既联系性强的知识。 注重认知结构的整体性（一）几种类型学习的区分1.接受学习和发现学习2.意义学习和机械学习 (1)学生表现出一种意义学习的心向，即表现出一种在新学的内容与自己已有的知识之间建立联系

6、的倾向。(2)学习内容对学生具有潜在意义，即能够与学生已有的知识结构联系起来。有意义学习过程的实质, 就是符号所代表的新知识与学习者认知结构中已有的适当观念建立非人为的和实质性的联系 实际上是指教师在教授新教材之前，给学生一种引导性材料，它要比新教材更加抽象、概括和综合，并能清晰地反映认知结构中原有的观念和新的学习任务的联系。 化学: 化学反应原理( 人教版, 2004 年5 月第1 版) 在讲述盖斯定律化学反应的反应热只与反应体系的始态与终态有关之前, 以说明性先行组织者的形式, 在教材正文的侧边附加意欲通过山的高度与上山的途径无关。 先行组织者的合理性 先行组织者的条理性一、情境的含义及分

7、类 （一）情境含义：情境既是问题的物理结构与概念结构，也是活动的意向与问题嵌入其中的社会环境。 从发生的方式和场所看“ 情境可分为物理情境、社会情境和心理情境。 从客观真实性来看“情境可分为真实情境、模拟情境和虚拟情境 真 就是使学习发生在与现实情景相类似的情境中“以解决现实生活中遇到的问题为目标；学习的内容要选择真实性任务”不能对其作简单化的处理“使其远离现实的问题情境；学习过程与现实问题的解决过程相类似，所需要的工具往往隐含于情境当中；教师并不是将提前准备好的内容教给学生，而是在课堂上展示出与现实中专家解决问题相类似的探索过程，提供解决问题的原型，并指导学生的探索；学习活动的评估是与学习过

8、程同时进行的。在学习中对具体问题的解决过程本身就反映了学习的效果 提供能反映知识在真实运用中的真实情境 提供真实的活动 提供专家作业和过程模式化的通路 提供多样化的角色和问题情境 支持知识的合作建构 在临界时刻提供指导和支撑，即搭建支架 促进反思，以便有可能形成抽象 促进清晰表达，以便使缄默知识成为清晰的知 识 在完成任务时，提供对学习的整体评价 抛锚学习：抛锚学习策略中(锚) 指的是包含某种问题或任务的真实情境。基本环节： 创设情境 确定问题自主学习合作学习效果评价一、化学事实性知识的含义和作用（一）含义：化学事实性知识是指那些反映物质的性质、制法和用途等元素化合物知识以及化学与社会、生产和

9、生活实际密切联系的知识。第一节：第一节：1.抽象概括水平低2.化学事实性知识内容广泛,零散庞杂，具有孤立性。 与生活联系密切 化学事实性知识是学习其他化学知识的基础 割裂知识间的联系 缺乏三重表征 1、多种感观协同记忆策略 2.联系-预测 3.知识结构化策略 学生走进化学课堂的时候是一张白纸吗？ 教师真的把化学概念教给学生了吗？学生真的理解科学概念了吗？ 学生原有的“前概念”、“迷思概念”、“相异概念”如何影响了他们的科学学习？你认为冬天地球离太阳较你认为冬天地球离太阳较近近, , 还是夏天地球离太阳还是夏天地球离太阳较近较近, , 为什么为什么? ”? ” 我认为夏天地球离太阳较近, 这就导

10、致地球在夏天接收到较多的阳光照射, 因而我们觉得较热。” 太阳离地球最远的一天是7 月4 日左右, 而离地球最近的一天是1 月4 日左右A 我如果一只脚站在磅秤上，重量会减少。B 你的脚向下用力了，所以你会更重。C 我想如果你同时站在两个磅秤上，你的重量会减少。D 我觉得你一只脚站在磅秤上并不会让你的重量有什么变化。“我同意粉红色女孩的意见。一只脚站不会让男孩的体重有什么变化。”“为什么为什么?” “一只脚站不会有什么两样，他的重量还是那么多。”“真的吗？但他的左手和左脚没有放在磅秤真的吗？但他的左手和左脚没有放在磅秤上啊。上啊。”“是的，我知道。但是他的重量会传递到身体的右边。” “真的吗？

11、但他的左手和左脚没有放在磅秤真的吗？但他的左手和左脚没有放在磅秤上啊。上啊。”“是的，我知道。但是他的重量会传递到身体的右边。” “你是说他的重量可以传递到在磅秤上的那一你是说他的重量可以传递到在磅秤上的那一部分，所以他的左手和左脚也是有重量的？部分，所以他的左手和左脚也是有重量的？” 是的，他身体的血液会流到磅秤上的那一半。“你是说他的重量可以传递到在磅秤上的那一你是说他的重量可以传递到在磅秤上的那一部分，所以他的左手和左脚也是有重量的？部分，所以他的左手和左脚也是有重量的？” 是的，他身体的血液会流到真磅秤上的那一半。 前科学概念 迷思概念 相异构想（一）几种概念介绍1994年，德国基尔大

12、学科学教育研究所（IPN)杜伊特（R. Duit)教授提出，在学生接受正式教育前就已经持有了某些概念，这些概念分为错误概念和前概念.其中错误概念指学生在先前的正式教学中形成的错误概念；而前概念是指源于日常生活中的非正式经验的概念，也称为日常概念。 定义：个体在未接受正式的科学概念之前，对日常生活中所感知的现象，通过长期的经验积累与辨别式学习而形成的对事物的非本质认识。 misconception指的是学生在接受新的知识的过程中，原有的知识架构和新知识发生冲突，而在认知上产生了偏差，对科学的概念在理解过程中出现了混乱甚至错误。 迷思概念产生的根源是学生原有的知识架构和认识方式，产生的时间是在接受

13、新知识的过程中，产生的结果是学习产生了偏差，对概念的理解产生了错误。 如学生通常都会认为当可逆反应的化学方程式两边的物质的浓度相等的时候就达到了化学平衡。这是错误的。解释平衡的时候，当正、逆反应速率相同的时候建立了动态的平衡，物质的浓度不再发生变化。这就导致了有可能在解释的时候说成在平衡中反应物和生成物的浓度相同。 “相异概念”（alternat ive concept ions）是指与科学概念相悖的概念，即错误概念。 有学者认为，学习者持有的相异构想是有一定的理性基础的，应该给予尊重 学生的前科学概念不是孤立存在的, 而是植根于个体的经验背景之中。 学生日常生活中形成的一些概念, 对他们来说

14、似乎能够成功解释一定范围内的经验。Reif（1987）认为学生在学习科学概念时发生的概念错误是由于日常生活对概念理解的要求和对科学概念理解的要求不一致引起的。 由表面现象的观察所得到的经验与科学知识不一致 生活中的概念和科学上的概念纠缠不清 经验性 广泛性 差异性差异性 顽固性 隐蔽性 来源于日常直觉经验与观察 进行不当的类比 知识的负迁移 教学误导 大众传媒误导1.对科学学习的积极意义（作为学习资源）2.前概念阻碍对科学概念的学习科学教育：有意义的学习是科学概念取代前概念，是新经验对已有经验的改造和重构。两种观点：已有概念，探究的坚实基础已有概念，探究的坚实基础 奥苏贝尔在奥苏贝尔在教育心理

15、学：一种认知观教育心理学：一种认知观的扉页上写的扉页上写道：道：“如果我不得不把教育心理学的所有内容简约成一条如果我不得不把教育心理学的所有内容简约成一条原理的话，我会说：影响学习的最重要的内容是学生已知原理的话，我会说：影响学习的最重要的内容是学生已知的内容。弄清了这一点后，再进行相应的教学的内容。弄清了这一点后，再进行相应的教学”。 凯瑞认为，学生是以自己的经验为基础来建构现实的，凯瑞认为，学生是以自己的经验为基础来建构现实的，在接受正式的科学教育前，学生已经积累了丰富的自然科在接受正式的科学教育前，学生已经积累了丰富的自然科学现象观察和过程体验，并由此产生学现象观察和过程体验，并由此产生

16、“似理论般似理论般”的概念的概念雏形，这种相对原始、不够精确的初始概念就叫做前概念雏形，这种相对原始、不够精确的初始概念就叫做前概念,也有学者称之为私人概念、朴素概念、另有概念、迷思概也有学者称之为私人概念、朴素概念、另有概念、迷思概念念（一）理论基础1.建构主义学习理论（1）皮亚杰的认知建构主义理论。观点：知识既不是客观的东西，也不是主观的，是个体在与环境交互作用过程中逐渐建构的结果。 图式是指个体对世界的知觉、理解和思考的方式。也就是认知结构 同化指有机体把外部要素整合进自己结构中的过程。个体在感受到刺激时，把它们纳入头脑中原有的因式之内，使其成为自身的一部分 顺应当个体遇到不能用原有图式

17、来同化新的刺激时，便要对原有图式加以修改或重建，以适应环境。 平衡是指个体通过自我调节机制使认知发展从一个平衡状态向另一种较高平衡状态过渡的过程。 认知冲突是个体意识到自己的认知结构和环境（或外部信息）之间或认知结构中不同的成分之间存在着不一致的一种认知状态。是个体已有观点与新的问题情境相互矛盾而产生的一种心理不平衡。当个体不能通过同化的方式处理面临的刺激情境或问题情境时，认知冲突就出现了。 知识建构的社会性知识是在人与人之间的互动过程中形成的知识的建构不仅仅是一个心理过程，而且是一个社会过程，其中包含有合作、沟通、协商、争论、妥协、折中、共识等。文化和社会情境在知识建构中起着巨大作用。知识建

18、构的辩证性学习者原有的知识和经验既是进行意义建构的前提，又是不能自由选择如何建构的限制性因素。师生之间、学生之间通对话交流来建构知识个人知识和公共知识是同等重要的，应平等对待。 科学学习就是学生原有概念的改变、发展和重建过程, 就是学习者的前科学概念向科学概念的转变过程。 学习者对当前的概念产生不满 新概念的可理解性 新概念的合理性 新概念的有效性 只有感到自己的某个概念失去了作用，他才可能改变原概念，甚至即使他看到了原来概念的不足，也会尽力作小的调整。个体面对原来的概念所无法解释的事实（反例），从而引发认知冲突，这可以有效地导致对原有概念的不满。 学习者需要懂得新概念的真正含义，而不仅仅是字

19、面的理解，他需要把各个片段联系起来，建立整体一致的表征。 个体需要看到新概念是合理的，而这需要新概念与个体所接受的其他概念、信念相互一致，而不是相互冲突，他们可以一起被重新整合。这种一致包括：与自己的认识论信念的一致;与自己其他理论知识或知识的一致；与自己的经验一致；与自己的直觉一致等。个体看到了新概念的合理性，意味着他相信新概念是真实的。 个体应看到型概念对自己的价值，它能解决其他途径所难以解决的问题，并且能像个体展示出新的可能和方向，具有启发意义。有效性意味着个体把它看做是解释某问题的更好的途径。概念的可理解性、合理性和有效性之间密切相关，其严格程度逐级上升，人对概念有一定的理解是看到概念

20、的合理性的前提，而看到概念的合理性又是意识到其有效性的前提。 元认知是主体对自己的认知过程、结果和与之相关的活动的认识。 元认知知识、元认知体验和元认知监控 促进学生概念转变的教学由四个阶段组成: ( 1) 预备阶段: 教师要理解科学家、学生以及自己对新概念的观点; ( 2) 关键阶段:创设情境, 最好是真实的生活情境, 促使学生理解新概念; ( 3) 质疑阶段: 鼓励学生阐明自己的观点,让学生相互质疑和辩护; ( 4) 应用阶段: 提供各种情境让学生运用新概念1、三重表征的方法Andrs Raviolo以AgCl在水中的沉淀溶解平衡问题为主题， 让学生分别对其进行宏观现象描述、运用符号表示反

21、应过程及用平面图画对溶液中物质种类、数量进行微观表征， 通过对学生所给出的答案的分析， 找出了学生在微观描述、应用化学符号、宏观表征等三个方面的一些错误认识。 Poliana F16via Maia和RosOria Justil9J运用让学生主动构建模型的方法在一个常规的课堂中对1415岁的学生进行化学平衡的教学。教师首先让学生观察宏观实验然后逐步让学生通过用橡皮泥、木棒等实体工具进行有关N204 (g)一2NO2：(g)等可逆反应中的化学平衡概念的学习。从对课堂的录像视频中分析。发现此法对化学平衡的概念教学有促进作用。且教师的活动对学生的建模学习过程有很大的影 响。 揭示学生的前科学概念 引

22、发学生认知冲突 提供认知顺应条件 认知冲突是个体意识到自己的认知结构和环境（或外部信息）之间或认知结构中不同的成分之间存在着不一致的一种认知状态。是个体已有观点与新的问题情境相互矛盾而产生的一种心理不平衡。当个体不能通过同化的方式处理面临的刺激情境或问题情境时，认知冲突就出现了。 学生在电解质这一节内容学习中，常有“难溶物质为弱电解质”的相异构想。究其原因，是因为学生认为在水溶液中只部分电离的为弱电解质，难溶物质因为很难溶解，肯定无法全部电离，因而是弱电解质。学生存在这样的相异构想具有隐蔽性，在学习新课的时候并没有暴露出来，为了转化学生的认识，我们在教学中釆用认知冲突的策略。揭示学生迷思概念

23、我们知道氯化银在水中的溶解度很低，请同学们思考氯化银是不是电解质。 【学生回答】是，因为它在路融状态下能够导电。 【设疑】那氯化银是弱电解质还是强电解质？并说明支持自己观点的理由。 【学生讨论】有的学生认为它是弱电解质（占多数)，有的则认为它是强电解质(占少数)。故氯化银为强电解质。 观点一：氯化银为弱电解质；支持理由：氯化银难溶于水，故不可能完全电离。为弱电解质；氯化银的溶解度很低，其形成的溶液导电能力必定很弱。 观点二：氯化银为强电解质；支持理由：强电解质包括强酸、强碱和大多数盐，故氯化银为强电解质。 不同观点的学生各持己见，展开激烈争辩，达到了引发认知冲突的目的。 提问：请同学们列举在水

24、中溶解度大的化合物。(限定在这一节内容涉及的物质） 学生回答：酒精、蔗糖、氯化钠、氯化氢、醋酸等 引导：按照我们在电解质这一节所学的概念对它们进行分类 学生回答：非电解质有：酒精、蔗糖；强电解质有：氯化纳、氯化氢；弱电解质有：醋酸。电解质有：氯化钠、氯化氢、醋酸； 讲解：可见溶解度高的化合物不一定是强电解质，溶解度的高低和电解质的强弱没有直接关联。 多媒体演示：播放氯化银在水中电离的动画。 学生观察：氯化银在水中溶解的部分是完全电离的 讲解：氯化银虽然其在水中溶解度极低，但是它溶解的部分是完全电离的，所以氯化银属于强电解质。 3、PEODE （predict-explain- observe-

25、discuss-explain）策略 预测：现有两支相同的试管甲和乙，甲试管中放入已去除氧化膜的铝片，乙试管中放入铜片。根据你学过的金属和酸的性质，预测将浓硝酸分别加入到两支试管中可能产生的现象；如果都反应，哪支试管中的反应程度较剧烈？说出预测的理由。“浓硝酸的性质”的教学案例 学生预测 学生的预测主要有以下三种情况：甲试管中的铝片逐渐溶解，反应剧烈，产生气泡，而乙试管中没有现象；两支试管中金属都溶解，均有气泡产生；甲试管中的反应更剧烈一些；两支试管中都没有明显现象。 学生解释 预测的解释：因为硝酸具有酸的通性。在金属活动性顺序表中，铝排在氢之前，铜排在氢之后，所以只有甲试管中的铝片可以置换出

26、H2；预测的解释：初中老师提过，硝酸可以和很多不活泼的金属反应，只是不产生氢气。又因为铝比铜活泼，所以甲试管中反应更剧烈些；预测的解释：我记得好像浓硝酸可以储存在铝桶里，所以铝应该不会和浓硝酸反应；铜在金属活动性顺序表中排在氢之后，当然不会和硝酸反应。 实验演示 演示了上述实验。 教师要求学生根据观察到的现象进行讨论，并鼓励学生积极发言。经过讨论, 学生从已学过的铜可以和浓硫酸反应的事实推测：浓硝酸也可能具有强氧化性；通过查阅教材，他们了解到浓硝酸常温下使铝钝化的原因。通过思维交流和碰撞，大部分学生能从气体的颜色和元素种类去推测红棕色的气体不是无色的氢气、氧气、氮气或氨气，而可能是含氮元素的某

27、种化合物。 教师解释 硝酸是一种氧化性很强的酸，能与除金、铂等少数金属以外的金属反应。但常温下，铝遇到浓硝酸时会在表面生成致密的氧化膜而发生钝化，从而阻止内部金属进一步发生反应。 创设靶例 创设锚例 建立类比 提供架桥 不能只看到概念内容的改变而忽视了学习者认识方法方面的改变。 不能用纯认知的观点来解释概念转变过程，还应该看到动机、态度的影响。 概念的转变并不一定是一步完成的，最初的概念与科学概念之间有一段过渡，这个过程是渐进的，有时两种概念同时在使用，或者是把原有概念和科学概念揉和成新的混合概念。 一、科学技能性知识的类型 化学用语 化学实验技能 化学计算技能 获得有关知识和形成定向映象阶段

28、。 练习和初步形成阶段。（过度练习） 联系阶段 应用和熟练 多重联系 练习-反馈 可视化策略一、态度影响个体对一类人、客体或事件的行为选择的一种习得性内部状态第一节：教学设计概述一、教学设计含义1.教学设计：是一种用以开发学习经验和学习环境的技术，这些学习经验和环境有利于学生获得特定的知识技能。教学设计是一种将不同学习策略整合进教学经验的一门技术，利用这些教学经验可以使得知识技能的获得更有效率、更有效果和更吸引人。1、系统理论：集合性、整体性、相关性、目的性、环境适应性、反馈性。2、学习理论3、教学理论4、传播学理论1、设计准备阶段l各种教学理论的选择和掌握、综合和决各种教学理论的选择和掌握、综合和决策l教学对象的调查与分析 l教学任务分析 l教学内容选择与分析l教学条件和教学资源的调查与分析 定义定义:教学目标教学目标描述的是教师预期通过教学活动使学生发生的变化，它是用学生的行为方式来描述的 学习主体（学生）的活动内容和方式的设计。 施教主体（教师）教和导的设计 教学情境的设计6、设计整合，应用和反馈环节、设计整合，应用和反馈环节7、教学设计总成 一、建构主