学习科学与技术：人是如何学习的

第三单元人是如何学习的学习目标*****第一节专家与新手的差异感觉与知觉有何区别？1996年，乌克兰，尼兹尼克1969年，印度首位男子特级大师，阿南德1776120719419112001试一试，快速记住这串数字！1776美国独立战争12071941珍珠港事件9112001911事件1.1专家与新手专家就是指在特定领域中具有广泛专业知识，能够有效地思考和解决该领域问题的人。（对于专业知识的了解十分重要，能够使人洞察思维和问题解决的本质）新手与专家相对而言，指刚涉足某个领域，对该领域的知识不甚了解或有一定了解但未达到专家水平的人。1.2专家与新手的差异国际象棋大师A级棋手（非大师很优秀）新手棋子复位能力象棋大师与新手在棋子复位中表现出何种差异？？差异1：对专业知识感知和理解水平、模式识别的差异差异3：迅速灵活地提取应用相关信息能力的差异差异2：对专业知识记忆表征、思维加工和深度解读能力的差异差异1：感知和理解水平、模式识别专家能够识别新手注意不到的特征和模式，新手由于经验缺乏，缺少层次分明、组织经验完备的象棋套路结构而无法注意到有意义的信息模块。给专家教师和新手教师播放一节录像课，实验由三幕构成，分别呈现整个教室左、中、右同时发生的情况。上课期间要求专家教师和新手教师大声谈论他们所目睹的事情，随后向他们提一些有关课堂事件的问题要求回答。总的说来，专家与新手教师的关注和理解大相径庭。专家能够识别新手没有注意到的特征和模式，对改进教学具有重要的潜在意义。观看课文、幻灯片和录像带时，新手注意到的信息与专家教师差别很大，他们应当学会如何进行观察。感觉与知觉有何区别？•感觉和知觉的区别1.感觉是介于心理和生理之间的活动，是以生理作用为基础的简单的心理过程，而知觉则是纯粹的心理活动，加入了个体主观因素的复杂的心理过程。2.感觉是个体共有的普遍现象，而知觉则具有个别差异，如相同的刺激可以引起相同的感觉，但却会引起不同的知觉。3.分析器是产生感觉、知觉的生理基础，感觉是单一分析器活动的结果，反映的是客观事物的个别属性，而知觉则是多种分析器协同活动的结果，反映客观事物的许多属性。4.经验在感觉与知觉活动中所起的作用不同，人的感觉有无经验均能产生，经验可使感受性更加敏锐，但知觉的产生离不开经验，它更多依赖于个体的知识经验和个性特点。二、感觉和知觉的联系1、两者都是人脑对直接作用于感官的刺激物的反映，同属于感性认识阶段。2、感觉与知觉之间是连续的，知觉的产生必须以各种形式的感觉存在为前提。感觉是知觉的有机组成部分，是知觉的基础，知觉则是感觉的深入和发展。3、感觉和知觉是同时进行的，在现实生活中人很少有孤立的感觉存在，通常两者是融为一体的，合称为感知觉。在心理学中只是为了研究的需要，才把感觉从知觉中区分出来加以讨论。差异2：记忆表征、思维加工、深度解读能力专家关于一定领域内的专业知识已经在头脑内建立起了高度抽象与概括的知识网络，因此能够对新知识与信息进行辨别、推理、评价，从而从更高层次进行概括。因而，可以说专家头脑关于此部分专业知识的认知结构较系统、完善，且知识的概括性程度较高。新手组织知识的方式则是一些相对较小的、分离的、概括度不高的知识单元，往往围绕细枝末节或具体的情境去组织信息，所以认知加工的负担会比较重。差异2：记忆表征、思维加工、深度解读能力记忆表征方式：层次网络模型即将知识按网络形式分层次存储，便于进行信息提取。在一个物理学的例子中，要求专家和具有潜能的初学者比如大学生口头描述他们用以解决物理问题的方法。专家常常提到能够用来解决问题的主要原理或定律，为什么定律用于该问题和应用定律的理据。而初学者极少能用到物理学上的主要原理和定律，而是非常典型地描述他们所应用的等式和等式运算的方法。所以专家，围绕物理学的大观点思考问题，如牛顿的第二定律及应用，而新手则倾向于把物理问题的解决知觉为记忆、回忆和求解的公式运算。例：新手与专家对斜面图的网络表征差异3：提取应用信息能力专家不但能够感知知识、表征加工知识，同时能够熟练提取与具体任务相关的知识，因为专家的知识是条件化的，专家的知识库中含有大量的产生式系统。在提取产生式规则时，专家可以自动把图式或表征应用到适合的情境之中去解决问题，自动在工作记忆中提取相关信息和执行一系列认知操作。产生式系统利用其进行信息加工，在一个系统中，一个条件系列产生一个活动系列，即（C-A）。差异3：提取应用信息能力词义理解有困难的新手读者很难把注意力集中到阅读的内容上专家专业知识+解决问题六原则：1.识别有意义的模式2.深度理解大观点组织3.知识并非孤立，而是高度条件化4.能灵活提取重要内容5.不保证能教导他人6.适应性专长探究式学习知识识别知识组织知识提取专家专业知识+解决问题六原则：1.识别有意义的模式2.深度理解大观点组织3.知识并非孤立，而是高度条件化4.能灵活提取重要内容5.不保证能教导他人6.适应性专长探究式学习知识识别知识组织知识提取专家专业知识+解决问题六原则：1.识别有意义的模式2.深度理解大观点组织3.知识并非孤立，而是高度条件化4.能灵活提取重要内容5.不保证能教导他人6.适应性专长探究式学习知识识别知识组织知识提取专家专业知识+解决问题六原则：1.识别有意义的模式2.深度理解大观点组织3.知识并非孤立，而是高度条件化4.能灵活提取重要内容5.不保证能教导他人6.适应性专长探究式学习知识识别知识组织知识提取构建起理论框架专家专业知识+解决问题六原则：1.识别有意义的模式2.深度理解大观点组织3.知识并非孤立，而是高度条件化4.能灵活提取重要内容5.不保证能教导他人6.适应性专长探究式学习知识识别知识组织知识提取惰性知识激活例：解题步骤、锯木头专家专业知识+解决问题六原则：1.识别有意义的模式2.深度理解大观点组织3.知识并非孤立，而是高度条件化4.能灵活提取重要内容5.不保证能教导他人6.适应性专长探究式学习知识识别知识组织知识提取数学，物理学，美学？圆周运动，需要向心力，向心力由摩擦力来提供，如果不倾斜，重力和摩擦力持平就会产生力矩从而使人倾倒，因而需要进行倾斜。专家专业知识+解决问题六原则：1.识别有意义的模式2.深度理解大观点组织3.知识并非孤立，而是高度条件化4.能灵活提取重要内容5.不保证能教导他人6.适应性专长探究式学习知识识别知识组织知识提取忘记作为新手如何构建知识3*5最近发展区班级授课制限制启示：自己做自己的老师主动反思、总结、探讨、追求专家专业知识+解决问题六原则：1.识别有意义的模式2.深度理解大观点组织3.知识并非孤立，而是高度条件化4.能灵活提取重要内容5.不保证能教导他人6.适应性专长探究式学习知识识别知识组织知识提取常规型专家：发展一组核心能力，并且以越来越高的效率将其应用于他们的全部生活中；适应型专家：则倾向于不断进化、拓展他们的核心能力，拓展专业知识的广度和深度来迎合需求和兴趣的增长，这就常常要求他们探索新的领域，做一个明智的新手，为获取新知识而从头开始努力。“常规性专长”（routineexpertise）“适应性专长”（adaptiveexpertise）例1：日本寿司专家例2：哈姆雷特教学第二节感觉与记忆外部信息感觉与记忆学习活动接受外部信息的入口，学习活动的起点外部信息基本框架2.4学习与记忆策略2.3脑科学2.1认知科学的信息加工理论2.2加涅的信息加工理论心理基础生理基础2.1认知科学的信息加工理论20世纪世界科学标志性的新兴研究门类，它作为探究人脑或心智工作机制的前沿性尖端学科，已经引起了全世界科学家们的广泛关注。最初分散于一些各自分离的学科之中，如心理学、哲学、神经科学、计算机科学、语言学、人类学等等，60年代以后获得较大发展。虽是一门年轻的学科，但却为揭示人脑的工作机制这一最大的宇宙之谜作出了不可磨灭的贡献。现已成为世界公认的现代四大前沿基础科学之一。（纳米技术、生物科技、信息科技）认知科学2.1认知科学的信息加工理论认知科学国际公认的认知科学学科结构图认知心理学是认知科学的重要理论基础，在20实际40年代，艾伦.纽厄尔和西蒙将人脑比作计算机的信息加工系统，包括输入、加工和输出。50年代后期，两人召开了几次关于信息加工和问题解决的会议，宣传了信息加工心理学的基本思想。这种观点迅速发展，1967年奈瑟的《认知心理学》问世标志着信息加工心理学的成熟，并成为当时的主流观点。赫伯特.西蒙：现实生活中作为管理者或决策者的人是介于完全理性与非理性之间的“有限理性”的“管理人”。插曲：认知科学的认知心理学基础2.1认知科学的信息加工理论干认知科学（DryCognitiveScience,DCS）“认知科学”一词于1973年由朗盖特•系金斯开始使用，20世纪70年代后期才逐渐流行。湿认知科学(WetCognitiveScience,WCS)2.1认知科学的信息加工理论在计算机内部，晶体管的不同状态代表着不同的图像或声音，计算机程序对被储存的模式进行加工处理。这个过程正如把一张图片扫描入计算机，然后使用一个类似PS软件对图像进行处理。脑内神经细胞与计算机晶体管作用相似，映入眼睛的图像被转换成为神经冲动模式，视觉系统对模式进行处理。神经模式仅简单地对应着外界事物的特征，而认知过程如观察和思考反映了操作处理这些符号的计算程序。干认知科学2.1认知科学的信息加工理论湿认知科学对真正的脑进行电刺激或化学刺激的效应，观察脑损伤的影响，或者记录正在进行各种信息处理作业的受试者脑活动。对感觉和记忆等信息加工过程的解读2.1认知科学的信息加工理论1.感觉的单向性和选择性2.知觉记忆的整体性和内在结构3.认识中如何再现客体（表征）4.以符号为工具进行的思维2.1认知科学的信息加工理论1.感觉的单向性和选择性感觉器官所能接受的信息是有限的，只有少数信息能够引起中枢神经系统的活动，是人脑对输入信息的过滤功能，因此往往会出现视而不见、听而不闻的现象，这种过滤功能方便人类排除无关信息的干扰促进对信息的有效加工。信息的选择与人的目的、兴趣和情感有关，同时还具有迅速转移机制，将认识活动与满足生理需要及其他迫切需求联系起来。SelectiveattentionTest2.1认知科学的信息加工理论2.知觉记忆的整体性和内在结构2.1认知科学的信息加工理论2.知觉记忆的整体性和内在结构短期记忆长期记忆工作记忆前额叶特点：输入迅速、容量小、保持时间短以视觉形式保存25-50毫秒，以听觉形式保存2-3秒。左颞叶特点：信息输入慢（8秒输入一个组块）、检索快、容量无限专家长期记忆中的知识结构：知识量大、组块内容多、结构复杂知识内容（包括图式、框架在内的知识结构）知识内容的联系方式（方法、步骤、程序）扩散激活理论强化两种遗忘1.消失2.丢失检索信息新手在复位棋局时，其短期记忆中的组块是一个个孤立的棋子；国际象棋大师不是记单个棋子，而是记忆和复现他非常熟悉的棋局变化的组块模式（这可以从长期记忆中轻松地调出）。当棋子布局的内在规律被打乱后，呈现在象棋大师面前的不再是他所熟悉的棋局组块，而是没有任何内在联系的一个个孤立的棋子，大师因此也只能应用和新手同样的方式来记忆和复位棋局。2.1认知科学的信息加工理论2.知觉记忆的整体性和内在结构2.1认知科学的信息加工理论3.认识中如何再现客体（表征）表征（Representation）表象用形象显示表述用语言、概念、词显示头脑中对客体的反应认知包括两种类型2.1认知科学的信息加工理论4.以符号为工具进行的思维辨认各种复杂的符号是人类认识所特有的能动性。人要对大量信息进行抽象概括，就必须运用语言、概念、符号等思维工具，才能从现象深入到同类事物的本质，也才能在记忆中存储。认知主义学习理论早期认知理论:格式塔学派皮亚杰的认知发展理论（日内瓦学派）维果斯基的文化历史发展理论布鲁纳的认知结构学习理论奥苏贝尔的认知同化理论加涅的信息加工理论建构主义理论基础狭义的认知心理学：信息加工理论2.2加涅的信息加工理论纽厄尔、西蒙的信息加工理论2.2加涅的信息加工理论加涅的信息加工模型2