化学学习论-第三讲认知主义心理学与化学学习

1、认知主义学习理论之布鲁纳认知主义学习理论之布鲁纳布鲁纳的知识观（1）知识总是有结构的，并通过一定的结构而存在。知识就是“我们构造起来的一种模式，它使得经验里的规律性具有了意义和结构”。知识是人们赋予经验中的规律性，并以意义的结构而构造起来的模式，他主张以“结构”的框架去处理大量的信息。（2）布鲁纳强调知识的客观性、简约性、概括性、结构性。认为学科内容应是概念、命题、基本原理及其彼此的联系，认为每一学科都有自己的知识结构。按布鲁纳的意见，知识结构的特点可以用三种方式来概括：一是“再现形式”，指知识结构的再现形式可以在动作、图像和符号这三种中选择；二是“经济原则”，指把一门学科中多样化知识加以合理

2、简约；三是“有效力量”，指产生新的命题和增强知识的可操作性等各种力量。 （3）只有掌握了学科的基本结构即基本原理，才能深刻地理解这门学科；只有把具体的事物放到知识结构里，才容易记忆和便于运用；只有掌握了基本结构，才能举一反三，有助于理解其他类似的事物。在这里，所谓学科的基本结构，不仅是指掌握某一学科领域中科学知识体系的基本概念、基本原理以及它们之间的相互关联性，而且指掌握该门学科的态度和方法。他还说：“与其说使学生掌握学科的基本事实和技巧，不如说是传播和学习基本结构。”（4）布鲁纳认为学习学科知识的最终目的是学习处于知识结构最上层的概念、规则，这样才会出现学习的迁移，才能够顺利解决问题。“现行

3、的极其繁杂的学科内容，可以把它精简为一组简单的命题，成为更经济、更富活力的东西。亦即可以结构化。”好的学科知识结构是“学习者不仅可以简单地、明确地把握学习内容，而且可以发挥迁移力，对有关联的未知的事物迅速地作出预测。”这种知识结构的构成原则是：纵向上，从个别到一般，横向上，综合贯通。（1）学习的实质是一个人把同类事物联系起来，并把他们组织成赋予它们意义的结构的过程。学习就是认知结构的组织和再组织，知识的学习就是学生在头脑中形成各学科知识的知识结构。布鲁纳的学习观（2）学习包括获得、转化和评价三个过程。新知识的获得是与已有知识经验、认知结构发生联系的过程，是主动认识、理解的过程。转化是对新知识的

4、进一步分析和概括，使之转化为另一种形式，以适应新的任务，并获得更多和更深刻的知识。评价是对知识转化的一种检查，通过评价可以核对我们处理知识的方法是否适合新的任务，或者运用得是否正确。 （3）学习的过程就是一个探索知识的过程，学生的学习应是主动发现的过程，而不是被动接受知识。他要求学生在学习过程中，利用教师或教材提供的材料，像科学家那样思考，亲自去发现问题、提出假设、检验假设、得出结论和规律，成为一个“发现者”。（4）学生在掌握学科的基本结构的同时，还要掌握学习该学科的基本方法，其中发现的方法和发现的态度是最为重要的。由学生自己通过实验、观察、思考、问答、讨论等，去探索和解决所提出的问题，得出应

5、有的结论，从而使学生成为知识的探索者和发现者。布鲁纳（19152004 ）是美国著名的教育心理学家、哈佛大学教授。他于1960年创建了哈佛大学认知研究中心，任中心主任；19621964年间任白宫教育委员会委员。主要著作有教育过程、思维的研究、认知心理学、发现的行为。发现学习的局限性发现学习的局限性对全部的学习进行发现是有困难的，接受学习是必要。因重视学习者的探究活动，常伴随尝试错误。因此，比教师讲解式的学习费时，并易出现错误。对学习动机差，解决问题的积极性和忍耐性差的学生不适合。 认知主义学习理论之奥苏贝尔认知主义学习理论之奥苏贝尔奥苏伯尔（19182008）是美国纽约州立大学研究院的教育心理

6、学教授。主要关注学校学习理论的研究，同时在理论医学、临床医学等领域也有研究。1976年获得美国心理学会颁发的桑代克教育心理学奖。主要著作有意义言语学习心理学、教育心理学：一种认知的观点、学校学习：教育心理学导论。 奥苏贝尔认为，传统的教育心理学所研究的动物和人类的机械学习对学校学习没有多少实际价值，而他的有意义学习理论则主要关心发生在课堂的学习。 “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：影响学习最重要的因素是：学生已知的内容。弄清了这一点后，进行相应的教学。”学习的分类（一）根据学习的性质，把学习分为意义学习和机械学习意义学习的心理机制是同化，学生能否习得新信息，主要取

7、决于他们认知结构中是否有有关概念和新概念之间的相互作用；机械学习的心理机制是联想，它依赖刺激反应的接近、重复和强化而实现。 （二）根据学习的方式，把学习分为接受学习和发现学习1、接受学习，学习的主要内容基本上是以定论的形式传授给学生的；2、发现学习，学习的主要内容是由学生自己去探索发现的，而不是接受现成的结论。奥苏贝尔的学习观：认知奥苏贝尔的学习观：认知同化论同化论（一）意义学习（二）意义学习的类型（三）意义学习的心理机制：同化论1、有意义学习的含义：有意义学习过程的实质是指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实质性和非任意的联系的过程。 所谓实质性联系，非字面性联系，指新的

8、符号或符号代表的观念与学习者认知结构中已有的表象、已经有意义的符号、概念或命题建立有效联系。 所谓非任意的联系，即新知识与认知结构中有关观念存在某种合理的或逻辑基础上的联系。2、有意义学习的条件(1)学习材料的逻辑意义 （外）(2)学习者的有意义学习的心向 （态度）(3)学习者的认知结构变量 （认知）可利用性 分化程度 起固定作用观念的稳定性和清晰性 3、认知结构在有意义学习和讲授教学中的作用 认知结构：指学生现有知识的数量、清晰度和组织方式，它是由学生眼下能回想出的事实、概念、命题、理论等构成。安排学习内容时应注意：先传授概括性和说服性的概念和原理 注意渐进性 4 4、有意义学习的心理机制：

9、同化、有意义学习的心理机制：同化（1）有意义获得的同化模式同化：个体把客体纳入已有的图式之中顺应：个体因环境作用而引起的原有图式的变化，以适应外界环境的过程。同化论的核心是相互作用观。 其结果是新旧意义同化，新知识获得意义，原有认知结构发生改组。（2 2）意义保持和遗忘的同化机制）意义保持和遗忘的同化机制完整的有意义学习过程的三阶段：习得：新知识的意义的获得。保持：新意义的保持&遗忘性同化的出现。再现：新的意义从同化它的原有观念中分离。有意义遗忘的基本规律： 从新的不稳定和不清晰的意义向认知结构中旧的稳定和清晰的观念还原； 从比较具体的概括意义向较高级的概括意义还原。 若要使习得新知识

10、后一直保持下去，就要有一个连续同化的过程。5.有意义学习的类型 为了探究有意义学习的过程和有意义学习材料同化的过程，奥苏贝尔考察了一套有层次组织的学习，并把有意义学习分为以下四种类型：（1）表征学习 (representational learning)（2）概念学习 (concept learning)（3）命题学习 (proposition learning)（4）发现学习 (discovery learning)表征学习与化学用语学习策略表征学习与化学用语学习策略1、表征学习 表征学习是学习单个符号或一组符号的意义，最为典型的是词汇学习，对于化学而言，主要是化学用语和化学词汇的学习。对学

11、生说来，最主要的任务之一是学习各种符号的意义。学生最初学到的符号，是家长及老师对他们所讲的词汇。在化学教学中，学生所学到的符号主要是化学用语。【教学反思教学反思】 初中化学教学中，由于学生刚接触新知识，教师需要多建立化学物质与化学用语之间初中化学教学中，由于学生刚接触新知识，教师需要多建立化学物质与化学用语之间的联系。的联系。 2、化学用语的三重表征 化学用语是用来表示物质的组成、结构、变化规律的化学符号及术语，是对化学现象的一种本质抽象。化学用语作为一种抽象的符号，它本身承载了多种意义，它反映了化学学科特有的思维方式，是化学学习的重要工具。 初中阶段学生需要掌握的化学用语主要包括元素符号、化

12、学式和化学方程式等。但面对纷繁复杂的化学用语，学生只是将化学用语当作孤立的符号去机械记忆，久而久之便对化学学习失去了兴趣。根据奥苏贝尔的表征学习理论。只有在头脑中对化学用语形成宏观、微观和符号的三重表征，才能够灵活地提取和运用有关化学用语去分析和解决实际问题。 化学学习中的三重表征，就是指从宏观、微观和符号三种表征水平上认识和理解化学知识，并建立三者间的有机联系。 【案例讨论】 在加热水，使水沸腾蒸发，水变少这一水的物质状态变化的过程中，学生是这样建立起三重表征关系的。 1、宏观-图像(冒出的水蒸气)、声音(加热水的声音)、情景的(水变少)； 2、微观-语义(分子作无规则运动)、概念(水分子吸

13、热)； 3、化学符号-H2O(l)H2O(g)这个水状态变化的符号方程式； 通过这三重表征在学生头脑中融合后，完成了关于“水”这一物质从液体变为气体的状态变化和从宏观到微观、再到符号的抽象过程。 【教学反思】 在学习化学方程式的含义时，结合化学反应时的现象，对于识记化学方程式、理解其意义也能起到促进作用。 在描述物质反应时，配上文字表达式和化学方程式，将它们与实验现象结合起来，丰富联想的线索，减少机械记忆，增强意义识一记，效果较好。 【案例讨论】 在讲解氧气和木炭的反应的时。可以这样让学生建立起三重表征： 宏观-木炭是黑色固体，用坩埚钳夹住木炭伸入氧气瓶中没有发生变化，点燃的木炭在空气中发出红

14、光，在纯净的氧气燃烧发出白光，生成物是气体。倒入澄清的石灰水后石灰水变浑浊。这个反应的文字表达式。 微观-氧气是由两个氧原子构成的，二氧化碳是由一个碳原子和两个氧原子构成的。反应的实质是旧键断裂、新键形成； 化学符号-反应方程式C+O2=CO2；概念学习与化学概念的学习策略概念学习与化学概念的学习策略 概念学习，实质上是掌握同类事物的共同的关键特征。 概念具有逻辑的和心理的意义。 概念的逻辑意义是指在某一领域中因具有共同特征而被组织在一起的特定事物。比如，“化合物”这一概念是指与有两种或两种以上元素组成的物质，它与单质有显著差异。当给出它几种物质如Na、Na2O、H2、HD他们就能分辩出哪些是

15、单质，哪些是化合物了。学生一旦掌握了某一概念的关键属性，即区分某一类别与其他类别的一组特征，就能确定他所见到的东西是否属于这一概念。 概念的心理意义是指唤起学习者独特的个人的情感和态度反应及心理认同感。 奥苏贝尔认为，概念学习可以分为概念形成和概念同化两个阶段： 1.概念形成 概念形成是指从大量同类事物的不同例证中发现同类关键特征的学习。属于发现学习，由于概念形成具有直观性和具体性，适用于低年级的学生和成人学习的初级阶段。因此在化学教学的初级阶段，也就是说在义务教育阶段化学概念教学应主要以概念形成为主。 概念形成具有以下几个阶段：尽量收集与所学知识有关的事实剔除无关特征，抽出本质属性建立概念，

16、将概念推广到同类事物中去将新概念与原先学过的概念分化将新概念固定到原有知识结构的适当位置中去。 我们在化学概念教学中应该遵循概念形成的5个阶段。 【案例讨论】溶液的概念 首先，将氯化钠、蔗糖、泥沙、植物油放入水中观察。然后从4中混合物中由于分散粒不同而呈现不同的外观。得出将外观、均一、稳定性作为溶液的关键特征。得出溶液是至少两种物质组成的均匀、稳定的混合物。如盐酸、石灰水、稀硫酸、硫酸铜溶液。最后强调溶液属于混合物，但混合物不一定都是溶液。 2.概念同化 概念同化是以定义的方式直接向学习者呈现，学习者利用认知结构中原有的有关概念来理解新概念，属于接受学习。利用概念同化形成的概念更为清晰，精确。

17、 概念同化具有以下几个阶段： 搞清与新概念的旧概念的意义 搞清几个概念联合意义 建立新概念 将新概念与原有概念加以区别分化 将新概念固定在原有知识结构的适当位置。 学生在概念学习中的主要问题是要找出他所面对的一类物体的关键属性。显然，学生所发现的关键属性(他自己赋予某一概念的心理意义)，与作为概念的定义(逻辑意义)的关键属性之间可能会有相当大的差异。 【案例讨论案例讨论】 在电解质的教学中，教师反复强调，“电解质是指在熔融状态下或在水溶液中能导电的化合物”。学生对这句话可以说是“滚瓜烂熟”了，但在解决具体问题时，还是用原有的错误概念解释，把铁、氯气或二氧化碳等当作电解质看待。 又如，“催化”这

18、个词从字面意思很容易使人认为只是加快反应速度， 而导致“对催化剂”概念的片面理解，难以理解其真正的涵义。学生的这类反应，取决于他们对这类物体的特定经验也就是概念获得的心理意义。这便是出现上述案例中对概念理解偏差的原因。命题学习命题学习 命题是以句子的形式来表述的。当学生有意义地学习命题时，所学习的句子与学生认知结构中已有概念会建立起联系。奥苏贝尔认为，新学习的命题与学生已有命题之间的关系有以下三种类型：下位关系、上位关系、组合关系 1.下位关系 这是新教材与学生已有观念之间最普遍的一种关系，即新学习的内容类属于学生认知结构中已有的、包摄性较广的观念。 2.上位关系 当学生学习一种包摄性较广，可以把一系列已有