4第三章-科学教育有关的学习和教学理论

1第三章科学教育有关的学习和教学理论2第一节行为主义和认知主义的学习理论学习是指学习者因经验而获得知识或者引起行为、能力和心理倾向较持久的改变的过程。一、行为主义学习理论行为学习理论把学习看作是外显行为改变的过程，是能够由选择性强化形成的，学习者外显行为改变主要显示在刺激与反应之间的联结，学习者对原本不反应的刺激而表现出反应，即表示产生了学习。因此，行为主义学习理论强调外在环境对学习的影响，在教育上主张运用奖励和处罚。31.巴甫洛夫—华生为代表的经典条件作用理论；4经典条件作用理论；从原有的刺激--反应关系到建立新的刺激一反应关系。5频因律，在其他条件相等的情况下，某种行为练习得越多，这种行为习惯的形成越快。近因律，在反应频繁发生时，最近的反应总是比较早的反应更容易得到强化。前一次练习中最后学会的动作在下一次练习中，必定更容易出现，从而得到强化。6教学中可以得到以下启示：①学习是从原有的刺激一反应关系到建立新的刺激一反应关系，表示新的学习总是以原有的学习为基础的。②刺激一反应联结理论说明将概念和图表等联结起来有利于概念的学习，教具的使用有利于教学。③频因律意味着对一些重点、难点加强复习巩固的必要性。④近因律则提示我们如何合理地安排教学中的重点和难点。⑤教学中要注意时间的合理分配，避免过渡学习和集中练习。72.桑代克的联结主义理论；略！联结主义理论又叫试误学习理论，桑代克根据多次动物实验的研究结果认为，所有的学习都不是突然发生的，而是通过一系列细小的步骤按顺序逐渐达到的。“学习即形成联结；教学则是安排各种情境，以便导致理想的联结并感到满意。”在桑代克所做的一个经典行为主义的实验中（1913），饥饿的猫不得不学会去拉“迷笼”上的绳子，以打开笼门出去获取食物。以这种方式去学会逃出笼子有什么意义呢？桑代克的结论是，猫并没有先考虑如何逃出去，然后再去行动，而是在尝试错误中学习（见图3-1）。图3--19他设计了15只迷笼，这些迷笼各有一个互不相同的装置，当猫按动了这个装置后，笼门就会自动打开。实验的猫处于饥饿状态，笼外放着食物，猫出来后就会吃到食物，桑代克将13只猫轮流放入每个迷笼里，观察猫的反应，记录它们逃出迷笼所花费的时间。桑代克发现13只猫中有11只被放入迷笼后都有一种逃脱拘束的行为。它们先是乱抓、乱咬，竭力要从笼中逃出来，作出许多无效的动作。最后偶然触动了开门的装置，逃出来获得了食物。经过很多次的尝试以后，无效的动作逐渐减少，而导致成功的动作则逐渐保留下来，最后猫在放入迷笼后就立刻能用一定的方式打开笼门。10当猫在玩的时候，碰巧拉动绳子打开了笼门，它就可以逃出去。但这并没有让猫对笼子产生深刻的认识。因为当它被重新放回迷笼时，猫并不知道立刻去拉绳子以逃出去。相反，对猫来说，它还需要通过试误法去尝试多次。经过多次试误之后，当猫重新被放进笼子时，它就会准确地抓到按钮或吊环。11桑代克认为，动物在每次尝试的过程中，都建立起一种刺激-反应型联系，那些能够导致成功的反应被保留，而那些无效的反应则会逐渐被排除，所以，动物学习就是从各种刺激-反应中挑选那些导致成功的刺激反应型。桑代克又把这种刺激-反应型称做作“联结”，认为“下至26个字母，上至科学或哲学，其本身都是联结造成的。人之所以善于学习，就是因为他养成了这许多联结。”12斯金纳采取以动物实验为依据的刺激一反应联结学习理论的研究取向，参照桑代克的学习原理，创立了操作性条件作用学说和强化理论。在学习过程中，当给予学习者一定的教学信息——“刺激”后，学习者可能会产生许多种反应（包括应激性反应和操作性反应）。在学习者做出了操作性反应后，要及时给予强化，从而促进学生在教学信息与自身反应之间形成联结，完成对教学信息的学习。斯金纳提出了程序教学的概念并且总结了一系列的教学原则，如小步调教学原则、强化学习原则、及时反馈原则等，形成了程序教学理论，3.斯金纳的操作条件作用理论；略！13行为主义学习理论坚持用实验的方法对学习行为进行客观的研究，重视学习的外部条件，重视环境对学习的影响，重视人的外在行为反应。他们对学习的实质、学习的过程、学习的规律、学习动机、学习的迁移及教学方法等进行了长期的探讨，积累了比较丰富的资料，为学习理论的发展奠定了良好的基础，也推动了学习理论的深入发展，其功绩和影响是不容低估的。不足之处是在研究中不考虑人们的意识问题，只是强调行为；把人的所有思维都看作是由“刺激一反应”间的联结形成的；把人和动物的学习等同起来，忽视人的学习的社会性，忽视人的学习的主观能动性。14二、认知主义学习理论认知主义心理学家把学习看作是学习者对事物进行认识、辨别、理解，从而获得新知识的过程。在这个过程中，学习者学到的是思维方式，即认知心理学家所谓的认知结构。1.＊＊布鲁纳的发现学习论＊＊发现学习特别强调学生像科学家那样去主动思考、探索求知，最终达到对所学知识的理解和掌握。15发现学习的特征①强调学习过程：教师的作用是能够独立探究的情境，而不是提供现成的知识。学习的主要目的是要学生参与建立该学科的知识体系的过程。②强调直觉思维：直觉思维对科学发现活动极为重要，直觉思维的本质是映像和图像性的。教师在学生的探究活动中要帮助学生形成丰富的想象，防止过早语言化。③强调内在动机：发现活动有利于激励学生的好奇心。布鲁纳称其为“学生内部动机的原型”，提出要形成学生的能力动机使学生有一种求得才能的驱动力。④强调信息提取：人类记忆的首要问题不是贮存，而是提取。提取信息的关键在于如何组织信息、如何知道信息贮存在哪里和怎样提取信息。学生亲自参与发现事物的活动，必然会用某种方式对它们加以组织，从而发现对记忆具有最好的效果。162.奥苏伯尔的意义学习论，略意义学习的两个先决条件：一是学生表现出一种意义学习的倾向，即表现出一种在新学内容和自己已有知识之间建立实质性联系的倾向；二是学习内容对学生具有潜在意义，即能够与学生已有的知识结构实质性联系起来。奥苏伯尔根据有意义学习发展出来的教学模式叫作讲解式教学或陈述式教学。讲解式教学是由教师将教材详细规划，使之成为有系统有组织的知识，然后条理分明地向学生讲解。17在实际教学的过程中，讲解式教学分为两个阶段：①提供先行组织者：先行组织者是指和学生将要学习的新知识相关的引导性材料。提供先行组织者就是以学生已有的知识为基础，将这些知识和计划学习的新知识联结起来，并对计划学习的新知识提出清晰而具体的框架，从而作为引导学生进入新知识学习的准备。②呈现学习材料：教师呈现新材料的方式，可以以讲解为主，讲解时用语要清楚明确，不要让学生感到难懂或使学生产生误解。同时，讲解要遵守渐进分化和整合协调的原则。在这个过程中，教师可以采用举例、类比等方式，帮助学生了解新知识和已有知识的异同。整合协调是将分化后的知识再前后连接起来，使之成为一个整合性的协调性的知识整体。18第二节建构主义理论和科学教育改革建构主义认为，科学知识不是对现实的准确表征，它只是一种解释、一种假设。检验科学知识的标准是看它在实践中是否可行、是否起作用。建构主义认为，学习不是由老师向学生传递知识的结果，而是学生建构自己的知识的过程，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，这种建构不可能为其它人所代替。建构理论应用于教学中可作为一种反省的工具，而不是一种教学模式。19一、建构主义的理论来源①杜威（JohnDewey，1859—1952）的经验性学习理论（experientiallearning）；②维果斯基（LevS.Vygotsky，1896—1934）的思想；③皮亚杰（JeanPiaget，1896—1980）学说是当代建构主义理论的重要来源。20①杜威的经验性学习理论杜威强调，教育必须建立在经验的基础上，教育就是经验的生长和经验的改造，是在经验中，由于经验和为着经验的一种发展过程，学生从经验中产生问题，而问题又可以激发他们去探索知识，产生新观念。21②维果斯基的思想：个体的学习是在一定的历史、社会文化背景下进行的，社会可以为个体的学习发展起到重要的支持和促进作用。在教学中，学生通过与教师的交往，观察体现在教师活动中的社会经验，在教师指导下从事某种活动，逐步地把体现在教师身上的经验内化为自己的经验，从而可以独立地从事这种活动，将潜在的发展变成现实的发展，并不断创造新的最近发展区。维果斯基很重视学生原有的经验与新知识之间的相互作用，他把学习者的日常经验称为“自下而上的知识”，而把他们在学校里学习的知识称为“自上而下的知识”，自下而上的知识只有与自上而下的知识相联系，才能成为自觉的、系统的知识，而自上而下的知识只有与自下而上的知识相联系，才能获得成长的基础。22③皮亚杰学说：皮亚杰认为知识既非来自主体，也非来自客体，而是在主体与客体之间的相互作用过程中建构起来的。一方面，新经验要获得意义需要以原来的经验为基础，从而融人到原来的经验结构中，即同化；另一方面，新经验的进入又会使原有的经验发生一定的改变，使它得到丰富、调整或改造，即原有经验发生顺应，这就是双向的建构过程。当今的建构主义者更强调学习中的具体情境性、非结构性，甚至反对学习中的抽象和概括等。23二、建构主义的知识观建构主义强调，知识并不是对现实世界的绝对正确的表征，不是放之各种情境皆准的教条，它们处在不断的发展之中，而且在不同情境中，它们需要被重新建构；学习者不是空着脑袋走进教室的容器：在以往的生活、学习和交往活动中，他们逐步形成了自己对各种现象的理解和看法，而且，他们具有利用现有知识经验进行推论的智力潜能；相应地，学习不简单是知识由外到内的转移和传递，而是学习者主动地建构自己的知识经验的过程，即通过新经验与原有知识经验的相互作用，来充实、丰富和改造自己的知识经验。传统的认识论把科学知识看作是对客观实在的精确反映，是经过严格的科学方法获得的，是客观真理或者是客观真理的接近；而建构主义认为，科学知识不是对现实的准确表征，它只是一种解释，一种假设。检验科学知识的标准是看它在实践中是否可行、是否起作用。241.课本知识只是一种关于各种现象的较为可靠的假设，而不是解释现实的“模板”。科学知识包含真理性，但不是绝对正确的最终答案，它只是对现实的一种更可能正确的解释。2.这些知识在被个体接受之前，它对个体来说是毫无权威可言的，不能把知识作为预先决定了的东西教给学生，不要用我们对知识正确性的强调作为让个体接受它的理由，不能用科学家、教师、课本的权威来压服学生，学生对知识的“接受”只能靠他自己的建构来完成，以他们自己的经验、信念为背景来分析知识的合理性。3.学生的学习不仅是对新知识的理解，而且是对新知识的分析、检验和批判。知识在各种情况下的应用并不是简单套用，因为具体情境总有其自身的特异性，所以，学习知识不能满足于教条式的掌握，而是需要不断深化，把握它在具体情境中的复杂变化，使学习走向“思维中的具体”。25三、建构主义的学习观建构主义认为，学习不是知识由教师向学生的传递，而是学生建构自己的知识的过程，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。什么是建构呢？“建构”本来用于建筑或木器加工中，指为了某种目的而把己有的零件、材料制成某种结构。在这里，建构在于学习者通过新、旧知识经验之间的反复的、双向的相互作用，来形成和调整自己的经验结构。26＊＊建构主义突出以下几点＊＊1．强调学者的经验建构主义认为学习者在教学前对所要学习的材料已存在有许多先前的概念，学习者学习新的材料的时候并非是一张“白纸”，存在于学习者脑海中的相关概念有多也有少，存在个别的差异，而新知识的学习则是在这存在个别差异的先前概念之上的。2．注重以学习者为中心如前所述，知识并不能像货物一样直接传输给学生，因此，学习科学的概念必须由学生主动地参与整个学习过程，再建构自己的意义，传统的老师“讲”、学生“听”的学习方式不一定是恰当的。273．创造冲突的真实的学习情境学习的发生在于解决认知冲突或不平衡时认知结构所发生的改变。个人的学习被看作是新旧知识、经验交互作用的结果，并不只是新概念