第2章当代学习科学a

东北师范大学通识教育必修课

现代教育技术

第二章当代学习科学第二章当代学习科学一、信息时代学习科学的新进展二、学习科学主要理论流派三、学习方式变革四、新型学习模式与方法一、信息时代学习科学的新进展学习科学是一个研究教育学的跨学科领域。包括：认知科学、教育心理学、计算机科学、人类学、社会学、信息科学、神经科学、教育学、设计研究、教学设计等。学习科学研究各种情景下的学习：正式学习和非正式学习。学习科学研究的目标：为了更好地理解认知过程和社会化过程以产生最有效的学习；为了用学习科学的知识来重新设计我们的课堂和其他学习环境，从而使学习者能够更有效和深入地学习。学习科学的发展方向

“当今世界正面临着一场‘学习的革命’，我们将彻底改革几个世纪以来人们已经习以为常的、旧的、传统的教育观念和教学模式，创造出一种在真正意义上尊重人的主体性、激发人的创造性、相信并注意开发人的潜力、便于人与人交际与合作的崭新的教育观念和学习模式”。（高文教授）二、学习科学主要理论流派1.行为主义主要观点：行为主义的研究主题以简单的技能学习为主；实验对象多以动物为主；认为使用狗、猴子、老鼠、鸽子或人为研究对象，所得到的结果相同；学习材料本身是否有意义无关紧要；认为教学就是要控制学习的环境，以达到预期的结果；控制学习行为的主要措施是强化正确的反应。主要事例：桑代克迷箱。斯金纳教会了鸽子在玩具钢琴上用嘴啄出简单的曲子和模仿打乒乓球。华生说过：“给我一打健康的儿童和我所选择的特殊环境，那么我想把他们培养成什么人就培养成什么人——医生、艺术家、教师，甚至可以培养成乞丐和盗贼，不管它有什么样的才能和爱好、禀赋。”桑代克的试误学习理论斯金纳的操作学习理论斯金纳箱-强化理论

建立操作反应时，在有机体做出一个操作反应后，如果呈现某一后继的刺激物，有机体的操作反应概率增加，那么该刺激产生的作用称为正强化，该刺激物就是这一反应的正强化物；建立操作反应时，在有机体做出一个操作反应后，如果撤走某一刺激物，有机体的操作反应概率增加，那么该刺激产生的作用就是负强化，该刺激物就是这一反应的负强化物。强化:

对一种行为肯定或否定的结果，它至少在一定程度上会决定这种行为在今后是否会重复发生。

正强化和负强化

在人类学习中都是经常被应用的方法。比如给予微笑、赞扬、奖品，提供学生喜欢的活动等都可以对教师希望学生学会的某种行为或本领进行正强化，而收回批评、停止打骂、取消学生不感兴趣的活动等都是在对上述行为进行负强化。显然，斯金纳认为，负强化和惩罚是两个截然不同的概念，负强化会导致反应概率增高，而惩罚则导致反应概率的降低。斯金纳在对惩罚进行实验研究的基础上指出：一般而言，尽管惩罚在改变行为方面是一种有效的方法，但是它在塑造行为中的效果不如强化好，而且带有很多消极影响，应该有条件地使用惩罚。程序教学程序教学原理：采用连续刺激的方法，通过设计好程序不断强化形成最终行为目标。程序教学基本过程：解释—问题—解答—确认。程序教学的基本过程解释提问回答确认（刺激）（反应）（强化）正答错答上一步下一步程序教学的基本原则：1.小步原则即把学习内容按其内在逻辑关系分割成许多细小的单元，分割后的小单元按一定的逻辑关系排列起来，形成程序化教材或课件。学生的学习是由浅人深、由易到难、循序渐进地进行，这种学习方式称为小步子学习原则。小步子学习原则要求对学习内容分割适当，对单元划分的大小要由具体的教学内容和教学任务来确定（不是步子分割得越小越好，否则容易使学生厌倦，也不利于学生从整体上认识事物）。2.积极反应原则斯金纳认为，传统教学主要是教师传授知识，学生被动地接受知识，很少有机会对教师提出的每个问题都做出反应。要改变这种消极的学习，就要求对每一单元的学习内容，都让学生做出积极反应。使学生通过选择、填空和输入答案等方式做出反应，以保持积极的学习动机。3.及时强化原则当学生做出反应后，必须使他们知道其反应是否正确。要求对学生的反应给予“及时强化”或“及时确认”，特别要注意对学生所做出的正确反应给予及时强化，以提高其操作能力。4.自定步调原则在传统教学中学习的进度是一致的，这极大地限制了学生的自由发展。而为了让每个学生都能自由发展，必须由他们根据自己的特点自定学习进度和速度。学生在以适宜速度进行学习的同时，通过不停地强化得到了进一步学习的内动力。5.低错误率原则在教学中应由浅人深，由已知到未知，使学生每次都尽可能做出正确反应，将学习的错误率降到最低限度，提高学习效率。行为主义学习理论对教学的影响斯金纳用实验方法来解决教育问题。他发展出程序教学理论。他将教材分割成小框架、小步子，每个框架都有其独立的行为目标。学习者必须经过一定的学习程序，才能达成目标。强化连续出现可以导致行为重复发生。2.认知主义学习理论主要观点：认知主义探讨学习的角度与行为主义相反；认为学习是个体作用于环境，而不是环境引起人的行为；环境只是提供潜在的刺激，至于这些刺激是否受到注意或被加工，则取决于学习者内部的心理结构。主要流派：皮亚杰的认知结构理论、布鲁纳的认知发现学说、奥苏贝尔的认知同化理论、加涅的信息加工论。皮亚杰布鲁纳研究主题：有意义的学习探索式学习记忆方法…更关注人的心理活动奥苏贝尔：提出有意义的接受学习，强调学生将新知识与自身原有的知识结构建立联系的过程。需要先行组织者的教学策略。先行组织者是指一种引导性材料或一些学过的知识。3.建构主义学习理论知识建构（理解依赖于个人经验）源自德国Schwank教授奶牛?两只角黑斑块四蹄大乳房吃草鱼脑中的牛形象在客观上当然是错误的，但是对于鱼来说却是合理的，因为它根据从青蛙那里得到的关于牛的部分信息，从本体出发，将新信息与自己头脑中已有的知识相结合，构建出“鱼牛”形象，这体现了建构主义的一个重要结论：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个不同。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，而是学习者在情景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”。3.建构主义学习理论背景：20世纪80年代末期，许多美国学者开始认识到认知心理学的不足，认为只谈学习的心理过程，忽略社会、文化、历史背景，是与学习发生的实际情境不一致的，因为不同的学生有不同的体会。皮亚杰创立的发生认识论是建构主义思想的最主要的理论来源。皮亚杰基本观点：认为知识不是通过教师传授得到的，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式获得的。基本理念：情境是学习的一部分，脱离情境的学习是错误而缺乏成效的；学生是完整的个体，其主动探索及自我管理的能力，是影响学习成效的关键。建构主义在教学应用上的特色重视教学情境的设计。设计多维度的教学情境，使学习者能从各种角度去了解各种概念原则，进而发展问题解决、决策以及创新能力。强调学习者主动积极的角色。注重培养学生的自我管理技能，以激发学习时所必须的心理状态和先前知识。重视错误概念对学习的贡献。情境认知将目的、过程及方法视为一体，因此，即使是在学习过程中所产生的错误概念，对整体知识结构的建构也有正面的贡献。建构主义情境四大要素“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”：整个学习过程的最终目标。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。学习情境是泛指一切作用于学习主体，并能引起学生产生一定情感反映的客观环境。依据不同的标准，学习情境有不同的分类：依据情境呈现的内容来分：故事情境、问题情境、资源情境、虚拟实验情境等；依据情境的真实性来分：真实情景（工厂、野外等）、模拟真实情境（模拟法庭、情景剧等）、虚拟现实情境（虚拟实验、虚拟手术等）；依据情境所支持的学习来分：自主探究情境、合作学习情境等。基于建构主义理论的教学模式支架式教学抛锚式教学搭脚手架独立探索协作学习效果评价创设情境确定问题自主学习协作学习效果评价建构主义教学方法呈现基本情境随机进入学习思维发展训练小组协作学习学习效果评价随机进入教学基于建构主义理论的教学模式支架式教学：为学习者建构对知识理解提供一种概念框架。抛锚式教学：“锚”指一种真实的情境，教师重点设计锚，以便学生能够借助于各种资料去发现问题、形成问题、解决问题。随机进入教学：学习者可以随意通过不同途径、不同方式进入同样教学内容的学习，从而获得对同一事物或同一问题的多方面认识和理解。建构主义教学论对我国教学改革的启示“教师中心”转变为“学生中心”的教学模式。教师要转变教育观念，引导学生主动探究学习。建构主义与多媒体课件的设计。评价重心要落在学习的过程上。应更加关注学生学习的个性化特征。教师应提高个人素质，扮演好“协助者”角色。4.人本主义学习理论学习观：强调学习是一种在教师帮助下的自我激发、自我促进、自我评价的过程。教学观：强调学生的个性与创造性，以人为本，主张以学生为中心，学生主动参与。师生观：教师是学生学习的倡导者、辅助者、咨询者。学习评价观：要求学生要学会自我评价，不断自我完善，自我反省，自我评价中不断反思，使自身得到更大提高。创建时间：20世纪50年代代表人物：马斯洛、罗杰斯人本主义对教学的影响：人们具有解决自己的问题并在生活中作出有意义选择的潜能；以人为中心的咨询不是了解或劝告当事人做什么，而只是起一种促进者的作用，让人们去发现自己能做什么。教学中教师要扮演咨询者的角色，努力创造促进经验学习的课堂气氛，促进儿童自我指向的主动学习。5.多元智能理论多元智能理论--加德纳

数学逻辑智能身体运动智能人际关系智能自然观察者智能

语言文字智能视觉空间智能音乐旋律智能自我认知智能多元智能理论对教学的启示课程以培养学生多元智能为重要目标，以培养创新精神为重点。树立新的学生观。进行差异教学。树立多元多维评价三、学习方式变革自主学习与顺从学习探究学习与接受学习协作学习与个别学习1.自主学习与顺从学习顺从学习自主学习

(1)自主学习的概念(2)自主学习的特征(3)自主学习能力的培养顺从学习顺从学习的概念奥托·彼得斯教授1998顺从学习的缺点

传统教育中，教师以自我为中心，很少考虑到学生的感受，学生成了学习过程中的旁观者，丧失了学习的主动性。忽视学生的主体地位，造成学生被动，顺从学习是传统教育的一个弊端。这种缺乏主体意识的学习给教育带来了许多不良影响，因此以学生为主体的“自主学习”已经成为教育改革的核心。自主学习

自主学习的特征①自主性②独立性③能动性④个别性⑤相对性自主学习能力的培养

①教学观念的更新②建立民主和谐的师生关系，重视师生间情感沟通③激发和培养学生学习的兴趣④巧设情境，引导学生主体参与课堂教学活动⑤提高学生的自我效能感、成就感⑥引导学生积极思考2.探究学习与接受学习接受学习探究学习(1)探究学习的概念(2)探究学习的特征接受学习与探究学习的区别与联系接受学习接受学习的定义

接受学习是指学习者在课堂教学中，通过教师以定论的形式讲授教材，来接受文化科学知识的一种学习方式。它不要求学习者去独立发现，只要求他们把教师所传授的东西加以内化，即把新学的材料与认知结构中的有关观念结合起来，并储存在认知结构中。------心理咨询大百科全书（2001年版）接受学习的分类有意义的接受学习（新知识与认知结构中原有的适当观念关联起来）机械的接受学习

探究学习探究学习的概念探究学习是指，通过对教学目标中有关知识点的认真思考、自主探究和协作交流，使学生更好地达到课标关于认知目标和情感目标要求的一种学习方式。认知目标涉及与学科相关知识、概念、原理与能力的掌握；情感目标则涉及思想感情与道德品质的培养。科学探究精神表现在：

①好奇心②怀疑精神③求证精神探究学习的特征①主动性②问题性③过程性④合作性⑤实践性探究式教学模式的构建探究性学习通常包含五个环节：环节1：创设情境环节2：启发思考（问题提出）环节3：自主探究（运用工具进行探究，不同的学科所用工具也不相同）环节4：协作交流环节5：总结提高以《长方体表面积》一课为例谈谈此模式在教学中的应用环节1和环节2

创设情境，引发疑问，启发思考。学生探究学习的积极性、主动性。往往来自于一个对于学习者来讲充满疑问和问题的情境。创设问题情境，就是在教材内容和学生求知心理之间制造一种“不协调”，把学生引入一种与问题有关的情境。通过问题情境的创设，使学生明确探究与探究目标，给思维以方向，同时产生强烈探究欲望，给思维予动力。对于问题情境中所隐含的问题。教师不是简单的直接给出，要让学生在学习实践活动中自己去发现、去提出。学生自己发现问题更贴近其思维实际，更能引发其探究。另外兴趣是人们对事物的选择性态度，是积极认识某种事物或参加某活动的心理倾向，它是学生积极获取知识，形成技能的重要动力。例如，在教学《长方体的表面积》一课导入新课时，教师让学生拿出做好的长方体，让学生看着它提问题，看谁提出的问题有价值，从而引出“做这个长方体纸盒要用多少纸板”这一问题，怎么解决这个问题恰恰就是这节课的教学内容，从而激发学习探究的欲望。环节3自主探索

要培养学生创新精神，必须改变传统教学中“重结论，轻过程”的教学思想，变“接受性学习”为“创造性学习”。教学中我们教师必须考虑各个学生的特殊性，放手让他们去探究。把教学的重心由教学生记现成的结论转到引导学生探究知识的形成过程上来，启发学生去思考，去探索，去发现。如教学“长方体的表面积”时，引导学生根据长方体表面积的意义、长方体的特征等，通过合作探索发现求表面积的解题思路。当然学生在探究过程中采用的方法是多样的，在这里教师给予学生充分的自由，创设宽松的空间，学生可以拆、剪、量、折……观察、分析、推测，从直观中理解知识是怎么形成的，知道知识的来胧去脉，学生发现只要知道了长方体的长、宽、高就可以很快说出每个面的长、宽，找到了解决问题的关键，这样既教给了学生一种思维方法，又感知了长方体的长、宽、高与长方体每个面长与宽的关系。让学生随着知识形成的过程，深刻理解教学内容，主动获取知识。

在课堂教学中进行手脑并用的操作活动，也有利于学生自主参与。从观察、操作、实践到寻求解决问题的方法等都让学生充分参与、人人参与,

自始至终参与到整个探究新知的过程，去发现“规律”。例如，在寻找计算长方体表面积的计算方法时，引导学生说一说探究发现的过程、方法及结果，这样既锻炼了学生的口头表达能力，又培养了学生的有序思维。整个过程都是学生全身心的主动参与，教师积极“引”与学生主动地“探”达到优化组合，让学生从小养成善于观察，善于动手，边想边操作，边操作边想的习惯。

环节4生生合作，展开讨论

在学生自行操作的基础上，教师组织引导学生合作和讨论，可以使他们相互了解彼此的见解，不断反思自己的思考过程，同时对其他同学的思路加以分析，做出判断。这样，既培养了学生的自我意识、自我分析，自我调整等元认知能力，又通过学生之间的相互评价，培养了他们的合作意识和交往能力。现代科技高度发展，任何一项创造，除了个人钻研，还需要集体合作与协调，培养具有合作能力的学生是素质教育的需要，又是现代社会发展的需要。在教学中力求创造一种师生平等和谐的积极讨论气氛，打破了教师讲学生听、教师演示学生看、教师布置学生做的封闭式课堂教学模式，采用分小组学习的形式，6人一组，4张课桌拼在一起，学生面对面而坐。在小组学习中既可以让每个学生按照各自的思路去探索、研究、又可以交头接耳，互相讨论，互相启发、各小组同学在一起互相帮助、共同解决问题，共同进步。这样，充分发挥了学生之间的互补作用，又培养了学生的合作精神。

这节课操作的内容比较多，让学生多进行合作操作的活动无疑可以培养他们的合作能力。如让学生自己找到并得出“计算长方体表面积”的方法，由于可以通过多种方法得出计算方法，利用小组集体研究，既可以发挥每个同学的聪明才智，又可集中小组的集体智慧、尽快的找到尽可能多的方法。因此，使每个学生都有获得成功的机会，增强了学生的集体荣誉感和个人责任感。环节5师生合作，归纳总结。

在学生合作讨论的基础上，老师再引导学生勇于说说自己探索的过程和得出的结论，共同来分析讨论思维的正误。培养学生敢于提出不同见解，提出不同问题，发展学生创造性思维。这里要提出的是讨论时师生之间的关系处理问题，由于自古以来，受“师道尊严”思想影响，师生之间有一道不可逾越的鸿沟”。因此，在探讨时教师需用自己的语言去影响学生，民主教学尊重学生，认真倾听他们的意见，特别是要能倾听他们之间不同的意见，给他们争论的权利和机会，不采取简单的否定态度，使他们真实感到老师是他们的朋友，没有距离感。让他们在心理安全，自由的氛围中自我检查、反思、逐步体验成功，增强自信心。

接受学习与探究学习的区别与联系接受学习在显性知识获取方面有优势而在隐性知识的习得方面却显不足。接受学习和探究学习在具体的教学实践过程中各有其优势和不足，它们并不是两种根本对立的学习方式，而且它们都是学生在习得知识的过程中不可或缺的重要手段。本次课程改革要改变的是学生获得知识、形成技能的过程与方法，而不是否定接受学习本身，它只是要求学生知识的获得与技能的形成不能以损害学生的情感和态度为代价。

3.协作学习与个别学习1.协作学习

(1)协作学习的基本概念(2)协作学习模式的教学策略2.个别化学习

（1）个别学习的基本概念（2）个别化学习内容的创建与开发3.个别化学习与协作学习区别与联系

（1）个别化学习的缺陷（2）协作学习的缺陷协作学习协作学习的基本概念

协作学习（CollaborativeLearning，简称CL）是学生以小组形式参与、为达到共同的学习目标、在一定的激励机制下最大化个人和他人习得成果，而合作互助的一切相关行为。协作学习模式的教学策略

①前期准备策略更新观念，提高认识。合理搭配，成立小组。鼓励互动，促进交往。组织活动，营造氛围。②教学实施策略情况创设，设疑激趣。小组讨论，汇报交流。小结评价，点拨引导。认知延伸，升华提高。个别化学习个别学习的基本概念

个别化学习,又称个体化学习、个性化学习,是指学习者根据自己的学习风格,在个性化的学习环境中进行的自主性学习活动。

（学习风格是学习者持续一贯的带有个性特征的学习方式，是学习策略和学习倾向的总和。这里的学习策略指学习方法，学习倾向指学习者的学习情绪、态度、动机、坚持性以及对学习环境、学习内容等方面的偏爱。有些学习策略和学习倾向会随学习任务、学习环境的不同而变化，有些则表现出一贯性，成为一种相对稳定的个性特征。）

个别化学习内容的创建与开发“让课程适应每个个体学员”,是完全个别化学习实现的基本要求。可以从两个层面来考虑实现这个基本要求：要有相当全面的课程科目供学生选择,并要求呈现的方式是多种媒介的,以增加这种选择的方便性和灵活性。要求课程内容及其结构方式适应学生进行个别化的学习,使学生学习不被固定的课程内容所束缚。个别化学习内容的适应性开发,可以从三个方向上进行尝试：开发交互式课程开发单元式课程开发智能性课程个别化学习与协作学习区别与联系个别化学习的缺陷

①个别化学习对个人能力要求过高②个别化学习中缺乏足够的交互性协作学习的缺陷

①协作学习的前提是学生已经具有了社会文化的背景知识和从事社会活动的经验。②协作学习对教师和学生的要求都比较高。四、新型学习模式与方法基于问题的学习基于资源的学习游戏化学习基于网络学习共同体的学习1.基于问题的学习概念

基于问题的学习（Problem-BasedLearning，简称PBL）是指把学习者的学习置于复杂的、有意义的问题情境中，让学习者以小组合作的形式共同解决复杂的（complicated）、实际的（real-world）或真实性的（authentic）问题，形成解决问题和自主学习的能力。

特点（1）以学习者为中心（2）以基于真实情景的问题为导向（3）以引领学习者的高水平的学习、培养学习者的问题解决能力为根本目