化学学习论第四讲 建构主义心理学与化学学习

时间：20世纪80年代末期创始人：让.皮亚杰(J.Piaget)、杜威(JohnDewey)主要人物：皮亚杰(J.Piaget)、科恩伯格(O.Kernberg)、斯滕伯格(R.J.sternberg)、卡茨(D.Katz)、维果斯基(Vogotsgy)、乔纳森（Jonassen）

建构主义学习理论与化学学习建构主义学习理论

建构主义学习理论认为学习是在一定的情境和社会文化背景下，借助其他人的帮助即通过人际间的协作活动而实现的意义建构过程。建构主义学习理论认为情境、协作、会话、意义建构是学习环境中的四要素。建构主义学习环境四大要素：情境：与学习主题的基本内容相关和现实情况基本一致或相类似的情景和环境，它提供给学生为理解主题所需要的经验；协作：发生在学习过程始终的师生之间、生生之间、学生与与媒体之间的友好、平等的支援和帮助；会话：在个人自主学习的基础上，小组成员之间的讨论与商榷；意义建构：是学习过程的终极目标，所要建构的意义是指知识或学习主题的意义，即事物的性质、规律以及事物之间的内在联系。

理解依赖于个人经验，即由于人们对于世界的经验各不相同，人们对于世界的看法也必然会各不相同。知识是个体与外部环境交互作用的结果，人们对事物的理解与个体的先前经验有关，因而对知识正误的判断只能是相对的；知识不是通过教师传授得到，而是学习者在与情境的交互作用过程中自行建构的，因而学生应该处于中心地位，教师是学习的帮助者。因而建构主义的学习理论强调“知识建构”。（1）学习的条件建构主义认为，学习者内部的知识经验、真实情境等因素是影响学习的重要条件。（2）学习的过程建构主义认为，学习是学习者主动建构内部心理表征的过程。（3）学习的结果建构主义认为，学习的结果是学习者形成自己独特的认知结构。项目代表人物主要观点关键词哲学背景Kant主体不能直接通向外部，要通过内部构建和组织经验去发展知识经验Vico人们只能清晰地理解自己建构的一切塑造Dewey经验的中心是主体在有目的选择对象基础的主观改造。行动、探索心理学基础认知发展论Piaget学习是（儿童）自身进行探索、建构和发现的过程。同化、顺应社会文化观和最近发展区Vygotshian人特有的心理结构必须在人的外部活动中形成，并内化成人的内部心理过程的结构；从现有发展水平到最近发展区最近发展区认知结构论Brunner学习是学生内部因素相互作用和驱动的知识建构过程意义的建构建构主义的分类社会性建构主义激进建构主义社会文化认知社会性建构论信息加工的建构主义控制论的观点建构主义理论的主要流派建构主义的知识观知识观：建构主义者（特别是其中的激进者）一般强调，知识并不是对现实的准确表征，它只是一种解释、一种假设，它并不是问题的最终答案，相反，它会随着人类的进步而不断地被革命掉，并随之出现新的假设；而且，知识并不能精确地概括世界的法则。另外，建构主义认为，知识不可能以实体的形式存在于具体个体之外。建构主义的学生观首先，建构主义强调学生经验世界的丰富性，强调儿童的巨大潜能。其次，建构主义者强调学生经验世界的差异性。教学要把儿童现有的知识经验作为新知识的生长点，引导儿童从原有的知识经验中“生长”出新的知识经验。教学不是知识的传递，而是知识的处理和转换。学习者的差异本身构成了一种宝贵的学习资源。

建构主义学习理论之皮亚杰

皮亚杰(JeanPiaget，1896～1980)，最著名的发展心理学家之一，生于瑞士纳沙特尔。发生认识论的提出者，日内瓦学派的创始人，“对人类影响最大的三位心理学家”之一。皮亚杰和同事英海尔德(B•Inhelder)、辛克莱、伦堡希等人组成了以他为代表的“日内瓦学派”。该学派的研究方法为临床法，即从整体出发，研究儿童。被誉为心理学界的“莎士比亚”学术背景：生物学皮亚杰早年学习生物学，1915年和1918年分别在瑞士纳沙特尔大学或生物学学士和博士学位。其毕生的工作就是试图用生物学观点来解释认识论问题。学术兴趣：（1）生物学——心理学——认识论（2）生物学、认识论、物理学、数学、心理学、控制论等学科的交叉。一、皮亚杰基本观点

1、知识观皮亚杰认为,知识既不起源于主体,也不起源于客体,知识起源于主客体之间的相互作用,这种作用发生在主体和客体之间,因而同时既包含主体又包含客体。皮亚杰强调客体作为认识对象的客观实在性,他指出:“可以肯定,在被发现之前,客体就存在,客观的结构本身也存在着。”再次,客体是被主体建构的。所谓客体是被主体建构的就是主体把“运演结构运用到客体身上,并把运演结构作为使我们能达到客体的那种同化过程的架构”。也就是说,客体只有经过主体认知结构的加工改造后,才能被主体所认识和利用,而客体在什么程度上被认识和利用,完全取决于主体有什么样的认知图式。最后,客体是认识的极限。2、认识论

皮亚杰是从儿童思维的发展开始提出了认识论，在儿童思维的发展过程中，它所提出的发生认识论的两个重要的思想是“相互作用论”和“建构论”。3、关于化学学习（1）化学知识：化学知识是化学家和客体相互作用的结晶。化学知识在一定程度上受到了化学家的塑造。

贝采里乌斯认为有机物只能来自有机体，人工不能合成，维勒来自1833年宴会的研究杜马罗朗李比希贝采里乌斯维勒（电化二元论）爱因斯坦——上帝不会掷骰子查德威克发现中子马赫、奥斯特瓦尔德贝采里乌斯：1827年48岁时“拘泥于一种见解，常使人完全坚持其正确，它掩盖了缺陷，并使我们不能接受与它相反的证据”（C.肖莱马著，潘吉星译.《有机化学的产生和发展》，P35,1978）（2）化学学习：化学学习不是教师将化学知识传递给学生的,而是教师帮助学生建构自己化学知识的过程,学习者不是被动的信息吸收者,相反,他要主动地建构信息的意义,这种建构不可能由其他人代替。化学学习并不简单是化学知识的积累,它同时包含由于新、旧经验的冲突而引发的观念转变和结构重组,化学学习过程并不简单的知识的输人、存储和提取,而是新旧经验之间的双向的相互作用过程。二、认知发展理论1、认知发展的基本过程

①图式（schema）：图式是指“动作的结构或组织，这些动作在同样或类似的环境中由于重复引起迁移或概括。”其分为初始图式、初级图式、高级图式等。图式是指一个有组织、可重复的行为模式或心理结构，是一种认知结构的单元。一个人的全部图式对组成一个人的认知结构。

在皮亚杰看来，图式是主体内部的一种动态的、可变的认知结构。他反对行为主义S→R公式，提出S→（AT）→R的公式，即一定的刺激（S）被个体同化（A）于认知结构（T）之中，才能作出反应（R）。个体所以能对各种刺激作出这样那样的反应，是由于个体具有能够同化这些刺激的某种图式。这种图式在认识过程中发挥着不可替代的重要作用，即能过滤、筛选、整理外界刺激，使之成为有条理的整体性认识，从而建立新的图式。图式主要特点：1、图式一旦形成，具有相当的稳定性。2、图式决定着人做信息选择时相应的内容和倾向偏好。3、可引起新信息的加工。在原来图示的基础上，新的内容会被添加更新，形成新的认识。4、可以预测事件的发展。②同化(assimilation)：在认知发展理论中，同化是指个体对刺激输入的过滤或改变的过程。也就是说，个体在感受到刺激时，把它们纳入头脑中原有的图式之内，使其成为自身的一部分，就像消化系统将营养物吸收一样。

【案例讨论】

在二氧化碳的教材中，开头即是“二氧化碳的物理性质”。运用同化说，则可以从学生已学过的“氢气的物理性质”，“氧气的物理性质”中的有关颜色、气味、状态等常规的、直观的一些知识以及与空气相比较得出的密度大小，再与其分子式量相比较得出的密度大小的规律是一致的。在其知识结构中提取有关内容，以此来固定学生对二氧化碳是无色无味的气体、比空气重的这一知识。③顺应(accommodation)：顺应是指有机体调节自己内部结构以适应特定刺激情境的过程。顺化是与同化伴随而行的。当个体遇到不能用原有图式来同化新的刺激时，便要对原有图式加以修改或重建，以适应环境，这就是顺化的过程。

【案例讨论】

学生高一学习完无机化学在高二学习有机化学，刚开始学习有机化学对于学生来说是完全新的知识，学生必须调整自己的认知来接受有机化学。这个例子就是顺应。④平衡(equilibration)

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。平衡过程是皮亚杰认知发展结构理论的核心之一。认知个体就是通过同化与顺应这两种形式来达到与周围环境的平衡：当儿童能用现有图式去同化新刺激时，他是处于一种平衡的认知状态；而当现有图式不能同化新刺激时，平衡即被破坏，而修改或创造新图式（即顺应）的过程就是寻找新的平衡的过程。2、化学学习的过程化学学习过程完全遵循皮亚杰的认知规律。学生在学有机物时，当学生学完烃时，产生了新的图式，而当开始学习烃的衍生物时学生试图将新知识纳入原有的图式中即同化，如果成功了,便丰富了原有的图式；若同化过程没有成功学生便试图改变原有的图式，建立新的图式，以便能够收纳新事物或新过程即顺应。从烃到烃的衍生物学习既有同化又有顺应。概念转变20世纪70年代以来，国内外学者在研究学生概念学习时使用了各种不同的术语，其中比较重要的术语主要有“前科学概念（pre—scientificconception）”、“前概念(preconception)”、“日常概念(commonconception)”、“迷思概念（错误概念）(misconception)（如MeDermoti,1984）”、“儿童的科学(childrenˊsscience)”、“教学前概念（preinsrructional）”、“模糊概念（fuzzyconception）”、“相异概念(alternativeconception)(如Viennot,1979)”、“幼稚概念(naïvechange)(如Resnick,1983)”、“直觉概念(intuitiveconception)(如Burbules&Linn,1988)”、“概念框架(conceptualframework)”“科学概念（scientificconception）”等，这些术语既相互联系，又有区别。前概念具有以下特点：（1）广泛性，（2）顽固性（3）负迁移性（4）层次复杂性（5）反复性。错误概念的核心特点有（1）是学生头脑中强烈具有的一种稳定的认知结构；（2）不同于专家的概念；（3）会对学生如何理解自然现象并作出科学的解释产生重要影响；（4）必须被克服、避免或消除，以使学生接受科学的理解。错误概念往往不单单是由于理解偏差或遗忘而造成的错误，它常常与日常直觉经验相联系，植根于一个与科学理论不相容的概念体系。常见前概念举隅物质的燃烧一定要在空气中才能进行；催化剂一定是能加快反应速率；

“糖类”一定是甜的；

“平衡”既是静止；氧化还原反应是有氧参加的反应粒子都是实心球体金属硬度都比较高

pH小于7的是酸溶液，大于7的是碱溶液

盐溶液是中性的

中学生化学前概念的形成途径（1）先入为主的日常生活经验。学生在日常生活中，已从大量的化学现象中获得了不少化学方面的感性知识，积累了许多生活经验，但这些凭直观感觉学习到的东西不一定都是正确的。如燃烧（2）旧有概念的局限。

根据心理学原理我们知道，认识过程同个体的生理和心理发展过程是有很强的相关性的，个体在认识事物的过程中也是有阶段性，学生学习化学概念也是一个渐进的、递进式的过程。

例如，对"氧化还原反应"概念的学习，初中阶段的外延比高中阶段的外延要小的多。物质能量方向、速率、限度类型化学反应原子的重新组合感受到反应有快慢感受到反应中有吸热、放热现象基本反应类型初中反应历程基元反应

理性分析化学反应的方向、快慢和限度化学能热能（定量计算）电能（理性分析）更加本质的认识氧化还原反应、离子反应选修必修旧键的断裂新键的生成感性认识化学反应的快慢和限度氧化还原反应的实质感性认识离子反应化学能热能（定性认识）电能（感性认识）（3）由语词带来的曲解学生常用在生活中形成的对语词的理解来理解化学概念，并由此产生对化学概念的曲解。例如，“催化”就是“促进”，因而认为在化学反应中加入“催化剂”就一定会加快反应速率。再例如，“溶液”概念中的每一个字都带三点水，因此学生会认为“溶液”就是液态的等等（4）进行不当的类比。类比是推理的一种重要方式，是人们认识新事物或做出新发现的重要思维形式。但类比的结果是否正确，还需要经过实践检验。学生在学习一些化学概念时，运用类比思维可得到很大帮助，但有时用其它概念来类比推理一些化学概念时，会导致错误的结论。

例如有的学生在学习了酸具有酸的通性、碱具有碱的通性后就会认为盐具有盐的通性。概念转变的途径概念转变：个体原有的某种知识经验由于受到与此不一致的新经验的影响而发生的重大改变.

概念转变发生的条件：（1）对现有概念的不满。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。（2）新概念的可理解性（intelligibility）。（3）新概念的合理性（plausibility）。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它概念、信念相互一致，而不是相互冲突，它们可以一起被重新整合。（4）新概念的有效性（fruitfulness）。个体应看到新概念对自己的价值，它能解决其它途径所难以解决的问题，并且能向个体展示出新的可能和方向，具有启发意义。

转变途径：认知冲突（cognitionconflict）概念图3、认知发展的阶段（1）基本理论

Piaget’sstagesofcognitiondevelopmentFormaloperationalConcreteoperationalPre-operationalSensorimotor11~14years7~11years2~7years0~2yearsChilddealwiththeenvironmentatperceptuallevelChildisabletorepresentobjectsandrelatethemtooneanotherthroughuseoflanguageandothersymbolChilddevelopslogicalstructurestodealwithchangingobjectsinthephysicalworldChildiscapableofhypothetic-deductivereasoningandabstractthought皮亚杰把认知发展分为以下四个阶段：①感知运动阶段：0～2岁。图式功能特征：凭感觉与动作以发挥其图式功能；由本能性的反射动作到目的性的活动；对物体认识具有物体恒存性概念。②前运算阶段：2～7岁。图式功能特征：能使用语言表达概念，但有自我中心倾向；能使用符号代表实物；能思维但不合逻辑，不能见及事物的全面。③具体运算阶段：7～11岁。图式功能特征：能根据具体经验思维解决问题；能理解可逆性的道理；能理解守恒的道理。皮亚杰认为，7～8岁这个年龄一般是儿童概念性工具的发展的一个决定性转折点。这一阶段儿童的知识可以做出一定程度的推论。④形式运算阶段：1岁以上。图式功能特征；能抽象思维；能按假设验证的科学法则解决问题；能按形式逻辑的法则思考问题。皮亚杰认为最高级的思维形式便是形式运算。形式运算的主要特征是它们有能力将形式与内容分开，用运算符号来替代其它东西。客观主义的教育理念：知识灌输

IV人本主义学习理论与化学学习创建时间：20世纪50年代代表人物：马斯洛、罗杰斯马斯洛人本主义二十世纪二三十年代早期的理论准备系统讨论人本主义心理学的代表作发表20世纪60年代正式产生，被称为“第三势力（思潮）”1967年，马斯洛当选为美国心理学会主席，标志着人本主义理论已被众人接受。我喜欢不断的开垦荒地，而不是从旁边走开，我喜欢发现，而不是去改进。

---马斯洛爱与归属的需求

生理的需要安全的需要五级需要层次理论尊重的需要自我实现的需要人本主义学习理论对其他理论的驳斥精神分析心理学为不正常人的心理学行为主义是低级动物和婴幼儿的心理学。认知学习理论将儿童的大脑视为信息加工系统，所描述的学习是一种“颈部以上的学习”（重视左脑开发，忽视右脑效应），把身心劈开了，学生虽人在教室，心却在教室之外。马斯洛关注心理健康的人，认为人有积极向上的潜能和能力，可以形成一个良好的人格结构。马斯洛的研究对象全部是正常的、最健康、最优秀的人。他用积极的、乐观向上的语言，描述了人格中的积极层面，他的一生用了大部分时间，了解心理学如何能够促进人的快乐和健康。“弗洛伊德提供了心理病态的一半，而我们必须补上健康的另一半。”罗杰斯的观点

（1）主张以学习者为中心

罗杰斯认为学习者具有求知向上的潜在能力，应把他们看成是“人”，而不是“较大的白鼠”（行为主义观点）与“较慢的计算机”（认知心理学的观点）。因而学校和教师必须尊重学习者，把他们视为学习活动的主体。（2）强调有意义学习或经验学习是最重要的学习，有意义学习是学生的认识、情感，乃至整个身心都参与的一种学习，而不是单纯只有认识的一种学习。应给学生充分的自由，根据其兴趣、爱好的以及自我理想选择有关学习内容，这样学得容易，便于学得容易，便于保持。（3）学习者的意愿、态度、情感和价值观是影响其学习的主要因素（4）教师是学生学习的促进者（5）最有用的学习是学会如何进行学习

罗杰斯强调学生参与学习过程，在“做”中学。人本主义学习理论（1）学习的条件

学生要实现有意义学习，必须依靠一定的条件，这个条件就是教师要营造一种自由、民主、和谐融洽的充满着关爱与真诚的学习氛围。（2）学习的过程

人本主义学习理论认为，学习的过程就是学生在一定条件下，自我挖掘其潜能，进行自我实现的过程。（3）学习的结果关于学习的结果，人本主义心理学既反对行为主义关于形成一定刺激与反应联结的观点，也不同意认知学派关于构建认知结构的主张；而是认为学习的结果是使学生成为一个完善的人，一个充分起作用的人，使学生整体人格得到发展。

认为：应