剑桥学习科学手册--第一部分（何亚会）

汇报人 何亚会2015年9月29日 2015年10月13日 读书汇报 剑桥学习科学手册 主要研究领域 创造力 协作和学习 R 基思 索耶 R KeithSawyer 华盛顿大学圣路易斯分校教育学副教授 在芝加哥大学获得了心理学博士学位 在麻省理工学院获得了计算机科学理学士 主编 R 基思 索耶 2 3 发现自身的研究与学习科学的关系 了解如何参与到未来学校的建设中 明白为什么有许多人在科学 技术 国际关系 经济以及其他基于知识的学科方面信息如此匮乏 理解当前的课程 教师培训项目 标准化测试 并展望未来 引导学校教育走向21世纪 对学校教育有全方面的了解 在课堂教学中更有效率 4 产生 研究目标 研究范畴 概念界定 1 2 3 4 学习科学 概念界定 研究目标 研究范畴 2 3 4 1 产生 2 概念界定 研究目标 3 5 带领读者了解在整个学习科学领域最具影响力的思想和理念 理论基础 理论基础 1 方法论 2 知识的本质 3 可视化知识 4 共同学习 5 学习环境 6 剑桥学习科学手册 6 描述了学习科学用来研究和设计新的学习环境的独特研究方法 方法论 理论基础 1 方法论 2 知识的本质 3 可视化知识 4 共同学习 5 学习环境 6 剑桥学习科学手册 7 呈现了对深层知识的研究 并且这些深层知识是支持专家行为的 知识的本质 理论基础 1 方法论 2 知识的本质 3 可视化知识 4 共同学习 5 学习环境 6 剑桥学习科学手册 8 展示了学习科学家们将如何利用这些关于知识本质的新发现来设计课堂活动 可视化知识 9 强调了协作在学习中所扮演的重要角色 共同学习 理论基础 1 方法论 2 知识的本质 3 可视化知识 4 共同学习 5 学习环境 6 剑桥学习科学手册 10 解决在教育改革中所面临的现实问题 教师专业发展 学生人人平等 从学校乃至整个国家推广教育革新等问题 学习环境 理论基础 1 方法论 2 知识的本质 3 可视化知识 4 共同学习 5 学习环境 6 剑桥学习科学手册 11 目 录 CONTENTS 导言 学习的新科学 Part1 跨学科的学习科学的基础和机遇 Part2 建构主义 Part3 认知学徒制 Part4 认知导师 技术将学习科学带进课堂 Part5 活动中的学习 Part6 知识建构 理论 教学和技术 Part7 12 为什么学习科学不仅对教育重要而且对整个社会也很重要 13 14 15 教育的目的 知识的性质 16 17 学习科学的基础 建构主义 社会文化研究 教育技术 学科知识研究 认知科学 解释学生通过听教师讲授和阅读课本不能深层学习的原因 融合了心理活动实验研究 传统的认知心理学 与计算机建模 传统的人工智能科学 的综合学科 计算机的可视化功能和处理能力能够支持深层学习行为 认知行为是在一个由工具 机器 合作者 伙伴等组成的复杂环境中发生的 科学知识是情境性的 实践性的 通过协作产生的 18 19 认知科学 1 2 3 4 5 智力活动是基于表征的表 征是指概念 信念 事实 模式等知识结构 专家 熟练者 者的专门知识是基于丰富的表征结构 程序性知识和计划 学习就是通过使新手掌握专家那样的反思能力 从而将新手转变为专家 取决于人的心理所具有的问题空间辩证 被看作是在问题空间中进行搜索 直到达到目标状态的过程 儿童思维和成年人思维存在区别 发展心理学 表征 专家的认知基础 反思 问题解决 思维 学习中的过程 关键问题 关注焦点 在一个学习环境中正在发生什么 学习环境是如何提高学生的学习绩效的 02 01 20 学习中的过程 原有知识的利用 从新手到专家的转变 学习是如何发生的 新手是怎样思考的 有哪些迷思概念 设计课程 通过有效途径将迷思概念转为专家概念 学习总是在原有知识背景下发生的 学生进入课堂时 是带着对现实世界各种各样的半成型的观点和迷思概念 21 学习中的过程 促进更好的学习 01 02 03 04 22 01 ONE 1 学习科学领域最具影响力的思想和理念有哪些 2 基于这些思想理念设计了何种学习环境 23 24 内隐学习与大脑 25 内隐学习与大脑 认知科学被纳入学习科学的原因 26 内隐学习与大脑 脑科学研究发现 严格的学习关键期假设不存在 学习关键期依赖于时间和经验 大脑具有可塑性 27 PK 正式学习 非正式学习 信奉普适的行为价值 准则和标准 教育和学习的主要媒体是语言 教和学的发生脱离境脉 是个人取向的 学习目标的设定取决于个体本身 教育和学习的主要媒体是建模和观察 模仿的灵敏知觉 包括情感和智力融合 情感和认知的投入紧密结合在一起 28 29 整合正式学习和非正式学习的设计 教育心理学研究 利用学习科学来创建学习环境 并研究这些学习环境设计的效果如何推动理论的发展 适应性专门知识 支持持续学习 即兴创作和自主扩充的专业知识 走向协同的学习科学 30 31 建构主义 建构主义是一种关于知识和学习的理论 强调学习者的主动性 认为学习是学习者基于原有的知识经验生成意义 建构理解的过程 而这一过程常常是在社会文化互动中完成的 建构主义 结构主义 33 建构主义主要观点 34 建构主义溯源 Logo程序设计语言 学习者和计算机的互动方式 可以帮助儿童学会学习 学会思考 元认知 Logo的小海龟能够作为正规数学的首选替代物来帮助儿童学习数学 35 建构主义溯源 Logo程序设计语言 36 建构主义思想 知识建构与学习文化 学习过程中在已有的心智实体和以微妙方式脱离意识控制而出视的新心智实体之间建立联系的有意实践 社会境脉如何提供机会帮助学习者对正在学习的知识建立连结 通过提高学习环境的连结性 通过改进学习文化而非个体来促进学习 37 Logo微世界与建构组件 把文化 特定的学科知识 和个体 允许个体表达自己的观点 组合到一起 形成建构主义中最普遍的教育软件 38 学习导向的软件设计 一种建构主义学习环境 39 如何设计教学软件帮助低年级的学生学习分数 01 学生在笔记本上写下软件和教学的设计方案 02 在班上讨论分数的表征形式 03 邀请部分目标用户试用以获得反馈 04 在教师的引导下对软件进行评论 学习导向的软件设计 一种建构主义学习环境 40 01 学生在笔记本上写下软件和教学的设计方案 02 在班上讨论分数的表征形式 03 邀请部分目标用户试用以获得反馈 04 在教师的引导下对软件进行评论 如何设计教学软件帮助低年级的学生学习分数 认知学徒制主要针对教学过程 这一过程中专家通常是处理复杂任务的 认知 强调关注认知技能和认知过程 而不是现实技能和现实过程 41 42 基于认知学徒制的学习环境 43 44 认知学徒制研究中的主题 45 46 47 ACT R理论 可以用 是什么 来回答的知识 比如北京是中国首都 法国是欧洲的一个国家 陈述性知识 程序性知识是指 如何做某事 比如如何在开车时换挡 如何自由运用数学公式正确解题 程序性知识 知识 ACT R理论认为任何知识的习得都是始于陈述性阶段 经过一段时间的程序化过程以及长期的协调过程 最终过渡到程序性阶段 监控学生的学习 并且选择问题解决的活动 这些活动涉及学生个体能力范围内的知识目标 工作任务二 B 工作任务一 A 监控学生行为表现 并且当个体学生需要时提供特定情境的指导 48 49 认知导师的工作 用领域知识解决问题并且进行推理 了解学生的典型迷思概念 相关的非正式知识和学习轨迹 逐步跟踪学生的推理过程 并且熟悉学生何时何地地暴露出对知识或理解的缺乏 当学生需要时 结合情境给他们提供适当的脚手架 反馈和帮助 对学生进行持续的需求评价 并在其个别需求的基础上开展教学 50 教学设计原则 以生产式规则集的形式展现学生的能力在问题 解决的情境中提供指导在问题解决之前传达目标结构促进对问题解决知识的正确 总体的理解将学习外部的工作记忆负荷减弱到最低程度对与预期绩效模型相关的错误提供及时反馈 51 以生产式规则集的形式展现学生的能力 52 ACT R理论 教学设计者在分析的基础上进行设计 且这种分析不是关注领域内容的分析 而是关注学生对内容进行思考的方式 在问题 解决的情境中提供指导 53 ACT R理论 人们通过做来学习 决定学生获得什么知识的关键不在于提供给他们的信息或教学活动 而在于他们在这些信息和活动中是如何体验和参与的 在问题解决之前传达目标结构 54 ACT R理论 目标结构脚手架可以加速问题的解决帮助信息可以用来传达问题的潜在目标结构 促进对问题解决知识的正确 总体的理解 55 ACT R理论 在学习问题解决的过程中 学生们在对问题解决活动及实例进行理解或编码的基础上建构产生式规则 而这些编码通常与专家的不同 将学习外部的工作记忆负荷减弱到最低程度 56 ACT R理论 复杂问题解决中所存在的错误可能来源于工作记忆区信息的丢失 并且高度的工作记忆负荷或者 认知负荷 可能会妨碍学习 对与预期绩效模型相关的错误提供及时反馈 57 ACT R理论 及时反馈不仅可以使学习更有效率 而且有激发学生动机的作用 58 个体认知取向 交互取向 关注信息结构及过程解释认知时采用过程的模型 认为个体利用模型来建构 存储 重新获得与修正信息模式 围绕概念结构设计课程研究关注参与者的信息结构 包括参与者已有的以及在活动参与过程中利用情境建构起来的结构 关注参与结构与过程 关注人们在物质系统和技术系统的帮助下 如何按照计划与对方交谈 如何评价 如何协调彼此的交互作用为学生学习制订的目标可以依据专业学者的实践来获得关注群体中的个体在其环境中与物质系统及信息系统发生互动时的协作模式 在认知分析中运用交互 在交互分析中包含信息结构 59 情境化视角概述 学习环境是活动系统 学习者在活动系统中与环境中的其他人 以及物质 信息与概念资源相互作用 整合认知科学和交互研究 并汲取两者的长处 以期能够更好地理解学习是怎样发生的以及如何设计学习环境 60 PK 个体认知取向 情境化取向 61 62 实例 为四个要在南极洲上生活两年的科学家设计生活住处 ArchiTech 设计程序 计算设计建筑物的所有开销对建筑物进行设计供热的每月开销 找出最佳的隔热效果值 称为 R值 保持他们原来对建造设计和温度的设想针对不同的R值 用程序计算各种建造方案和每月供热的总开销制作一份有关隔热效果值的表格分析表格中连续的行 注意建造费用的增加数量 观察随着R值得增加 每月的供热费用降低了多少发现R 20 开销最低 63 实例分析 信息的符号结构 在会话中建构的信息符号结构包括学生表格中的信息结构 64 知识建构 理论 教学和技术 65 学习者或探究者到知识建构社区成员这一转变中隐含的主题 知识进步作为共同体而不是个人的成果知识进步是观念的更新知晓与了解的比较合作解决问题的方式是会话而不是争论建设性的使用权威信息理解是一个认知突现的过程 知识建构 理论 教学和技术 66 知识建构 理论 教学和技术 主题一共同体知识增长 知识创新工作可以真实地发生在教学中 知识创新工作不是效仿学者或设计师的工作 而是实质性地在课堂 社区以及更大的社会情境中推进知识创新活动 67 知识建构 理论 教学和技术 主题二观念更新 知识进步是观念的更新 向真理逼近 而不是通向正确或者合理的信念的过程 68 知识建构 理论 教学和技术 主题三知晓与了解 知晓包括显性知识和没有直接表述而需要推断的隐性知识 是一个比程序性知识更宽泛的概念 了解等同于陈述性知识 69 知识建构 理论 教学和技术 主题四知识建构话语 致力于取得进步寻求共同的理解拓展彼此接受的事实基础 知识建构中话语的目标是知识状态的进步 及观念的更新 70 知识建构 理论 教学和技术 主题五权威信息 不同种类的信息 无论是一手还是二手的 只要对知识建构有用 便有价值 信息的重要性随任务而定 71 知识建构 理论 教学和技术 主题六突现的理解 理解是一个认知突现的过程 所有的理解都是创造 创造即出现 突现是指在复杂系统的自组织过程中涌现出新的 和谐的结构 类型和性质 杰菲里 戈尔德斯坦因 72 知识建构