第4章 中学生物学学生学习活动与学习策略

第4章中学生物学学生学习活动与学习策略学习目标当你掌握本章内容后，你可以：1．界定学习，知道学习的特点；2．描述行为主义学习理论，并与其他理论方法区分；3．理解强化理论，并能区分惩罚与消极强化；4．知道桑代克与斯金纳观点的不同；5．描述、举例说明行为主义和新行为主义在生物课堂中的应用，包括联结、强化、惩罚；6．了解认知主义学习理论的特点；7．了解建构主义的主要观点，并学会应用；8．了解中学生生物学习活动特点、类型及其策略；9．了解当前教育教学改革的新发展。本章内容结构图行为主义新行为主义认知主义建构主义中学生物学学习论学习的含义学习理论学习活动学习策略联结主义操作练习率效果率强化1本章序幕老师该不该这样做？据《南京日报》（2004年7月4日）报道，因为美国对基础教育的要求越来越高，教师为了让学生努力学习，达到要求，费尽了心思。其中一教师向学生允诺，如果他们班阅读课全部达标，他将亲吻一头大肚皮的猪。结果是学生确实达标了，老师也遵循了自己的诺言。教师的这种方法确实让学生有了学习的动力，达到学习目标，但这是不是我们想要的呢？我们的学生终究是要离开学校的，试想一下，离开了学校之后，谁会用这种方法去激励他们？如果支持他们学习的动力是为了体验一种新奇的刺激，这种动力能持续多久呢4.1学习理论概述学习不是人类特有的本领，但人类无疑是在我们目前所能知道的世界中，学习能力最强的生物。而且，学习对人类的生存和发展来说，又是最至关重要的社会行为。在记载孔子及其弟子言论的《论语》中，开卷的标题就是“学而第一”记载的孔子的第一句话就是“学而时习之，不亦说乎。”那么，什么是学习呢？不同领域的人们有不同的定义。在人类的整个文明史中，人类对这一问题的探索从没有间断过，它们一直是许多领域，包括哲学界、教育界和不同自然科学领域里研究的核心问题。4.1.1“学”的渊源中国古代的教育思想都集中地体现在有关“学”的论述上，如《学记》是中国历史上昀早的一本教育学专著。“学”的甲骨文写法是“”，左上方、右上方表示手；“”表示占卜的活动，即学的活动；“”表示房间，即学的场所；“”表示一个孩子，即学的主体。合起来的意思就是孩子在一所房子里学习有关的知识。“教”在甲骨文中的写法为“”，左上方“”表示占卜的活动，即教的内容；左下方“”表示一个孩子，即教的对象；右上方“”表示鞭子或棍子，即教2的工具和手段；右下方“”表示两只手。整个字合起来表示成人拿着器械督促孩子的学习行为。因此，从词源上看，“学”与“教”是统一的，是从不同的角度描述同一种事物，同一种活动。4.1.2学习的含义学习有三个含义：第一，人和动物都要通过学习来改变自己，适应环境，以获得更优越的生存条件，这个学习指的是广义的学习；第二，人尤其能学习，他与动物的学习有着本质的不同，这个学习指的是狭义的学习；第三，学习对于青少年有着特别重要的意义，这个学习主要指的是学生的学习，是在教育情境中和教师指导下，有目的、有计划、有组织地系统掌握间接知识的过程。我们通常所说的学习主要指的是学生的学习。具有以下特点：（1）学习不仅指学习后所表现的结果，还包括行为变化的过程。（2）所说的“行为”，既包括可观察的外显行为，也包括不能直接观察的内潜行。（3）学习的行为变化是由经验引起的，所说的“经验”是个体在后天活动中获得的。（4）学习的行为变化是比较持久的。（5）所说的“行为变化”，既包括由坏向好的变化，也包括由好向坏的变化。根据上述，我们概括出一般意义上学习的定义：学习（learning)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。活动讨论下列问题：动物的印随行为是不是一种学习行为？运动员服用兴奋剂后成绩暂时提高，是不是一种学习行为？一个婴儿在牙牙学语“嗒—嗒—嗒—嗒—嗒—嗒”，是不是一种学习行为？一个学步儿童在唱歌，“蜗牛与黄鹂鸟”，是不是一种学习行为？学习理论（LearningTheory）教育学和教育心理学的一门分支学科，描述或说明人类和动物学习的类型、过程，以及有效学习的条件。核心概念4.1.3学习理论在心理学领域，围绕学习过程中知识如何获得、行为如何改变的问题，出现了很多经典的研究学习的心理学实验，形成了几大体系的学习理论。4.1.3.1行为主义学习理论31.桑代克的联结主义理论案例研究猫开笼实验（1）如图，在一个迷笼中有一块踏板，踏板通过绳子和门钮连在一起，只要踏下踏板，门闩就会被拉动，笼门就可打开，笼外放有鱼和肉。（2）研究者把一只饥饿的猫关入迷笼中，猫在笼中用爪子够不到食物，于是乱咬、乱蹦。后来偶然碰到踏板，笼门打开，取到食物。（3）再次将猫放回笼中，猫仍然需要经过乱咬、乱跳等过程才能逃到笼外。（4）但随着实验次数的增加，猫的无效动作逐渐减少，打开笼门所需的时间逐渐减少。（5）最后，猫一入笼内，就能打开笼门而取得食物。问题与思考1.猫被关在迷笼里，有没有首先“考虑”如何逃出去？2.第一次逃出迷笼的经历和方法，有没有让猫产生深刻的印象？这个实验就是著名的心理学家桑代克(E．LThorndike)创立的，他认为：①学习是渐进的、盲目的。如猫一开始并没考虑如何去打开笼们，而是在玩的时候，碰巧踏到踏板拉动绳子打开了笼门。②在重复的尝试中，错误的反应被逐渐地摒弃，正确的则不断得到加强，直至昀终形成了固定的“刺激——反应联结”。如第一次的逃跑经历并没有给猫留下什么印象，还要做很多无用的尝试，它才能一入笼内就拉动绳子打开笼门，建立起“刺激——反应联结”。这就是桑代克的联结主义理论，因为建立这种联结需要不断尝试和错误，所以又称“试误学习（trail-and-errorlearning）理论”。学习就是形成一定的“刺激—反应（stimulation—reaction，简称S—R）联结”。根据“刺激——反应联结”桑代克还提出了著名的“练习率”和“效果率”。练习率认为，S—R联结的牢固程度与练习次数有关。如果猫在建立S—R4联结后，停止做这个实验，很久之后再把他放入迷笼，同样不知道立刻拉动绳子逃出去。效果率认为，S—R联结的增强或削弱与反应后获得的是奖赏还是惩罚有关。如果猫拉动绳子的结果不是逃出去并获得食物，而是被打，就不会建立上述的联结。活动请你结合中学教学中常用的“题海战术”解释“练习率”，并谈谈它们的优点和不足。2.斯金纳的新行为主义学习理论案例研究白鼠的学习实验（1）在一个特制的箱内装有一个杠杆，杠杆与传递食丸的机械装置相连，只要杠杆手柄一被压动，一颗食丸便滚进食盘。a灯b食盘c杠杆手柄a灯b食盘c杠杆手柄（2）白鼠被放进箱内，自由活动，当它踏上杠杆手柄时，有食丸放出，于是吃到食物。（3）它一旦再按压杠杆，食丸又滚出，反复几次，白鼠就学会了按压杠杆手柄来取得食物的条件反射。我们知道，机体由于刺激而被动引发的反应成为“应激性反应”，如狗看到食物就会流口水。而机体由自身主动发出的反应称为“操作性反应”。如人们读书或写字的行为。上述实验中白鼠踏上杠杆获得食物并没有受到外界的刺激，称为“操作性反应”。为了促进这一操作性反应的发生，上述实验创立者斯金纳（B．F．Skinner）给了一定的条件“食物”做奖赏和激励。他认为如果一个操作性反应发生后，接着呈现一个强化刺激，则这个反应发生的频率会增加。斯金纳在对学习问题进行了大量研究的基础上提出了强化理论，十分强调强化在学习中的重要性。斯金5纳把强化分成积极强化和消极强化两种。积极强化是获得强化物以加强某个反应；消极强化是去掉可厌的刺激物，是由于刺激的退出而加强了那个行为。教学中的积极强化物是教师的赞许、表扬等，消极强化物是教师的皱眉、训斥等。这两种强化都增加了反应再发生的可能性。斯金纳认为不能把消极强化与惩罚混为一谈。他通过系统的实验观察得出了一条重要结论：惩罚就是企图呈现消极强化物或排除积极强化物去刺激某个反应，仅是一种治标的方法，它对被惩罚者和惩罚者都是不利的。他的实验证明，惩罚只能暂时降低反应率，而不能减少消退过程中反应的总次数。在他的实验中，当白鼠已牢固建立按杠杆得到食物的条件反射后，在它再按杠杆时给予电刺激，这时反应率会迅速下降。如果以后杠杆不带电了，按压率又会直线上升。斯金纳与早期的行为主义者有所不同，更重视通过反馈来强化学习行为，进一步发展了桑代克的“效果率”，上升到理论高度。活动请你谈谈如何在实际教学中合适地选用“奖赏”和“惩罚”？前面两个实验中，研究者都把学习看作是S—R联结的过程，在这个过程中，学习者的学习是可以观察的外显反应，这个反应成为习惯是后效强化的结果。这一学派在学习理论体系中被称为“行为主义”。但是其他的心理学家对这种观点产生了怀疑，他们认为心理学研究不应只局限于可见行为，还应涉及内在的心理过程。4.1.3.2认知主义学习理论案例研究黑猩猩的学习实验（1）在一个封闭的房间里，放着三个木箱，房顶上挂有一串香蕉。黑猩猩站在地上不能直接够到香蕉。（2）研究者把黑猩猩放进房间里，它便想得到房顶的香蕉，于是用手去取。6黑猩猩用“手”够香蕉失败后，停止活动，四处张望，若有所思。（3）之后，它突然起身，将木箱堆积起来，然后站在木箱上取到香蕉。黑猩猩并没有像桑代克迷笼中的猫那样乱咬、乱跳，而是在观察房间里的情况之后，发现箱子是获得香蕉的工具。所以，该实验的研究者苛勒认为，黑猩猩对问题的解决不是逐渐地试误过程，而是对知觉经验的重新组织，是对情境关系的顿悟。这就是格式塔学派或称完形学派的理论。这里的“格式塔（又称“完形”）指的是对情境中事物关系的理解和认知而构成一种完形。案例研究白鼠的学习实验（1）实验开始时，白鼠被置于起点处，食物放在其中一条通路的一端。白鼠从起点至食物放置处为一次尝试。（2）托尔曼在实验中发现，若干次尝试之后，白鼠从起点到达食物处的速度明显提高，在选择处停留的时间越来越短。结果如下图所示。通路通路起点食物选择处通路通路起点食物选择处这个过程与猫开笼实验很相似，但是实验创立者托尔曼不同意桑代克等人认为学习是盲目的观点。他认为动物学习是有目的的，白鼠的目的就是获得食物。他重视刺激与反应之间的心理过程，认为有机体在达到目的的过程中，会遇到各式各样的环境条件，必须认知这一条件，才能克服困难，达到目的。因此，他提出了一个“中间变量”的概念，将行为主义的公式“S—R联结”改为“S—O—R联结”，这里的“O”是“organism”的简写，就是“中间变量”，代表有机体的内部变化。7苛勒和托尔曼都是认知主义学习理论的代表人物，从他们的观点可以看出，认知主义心理学家把学习看作是对事物进行认识、辨别、理解，从而获得新知识的过程。认知主义学习理论还有很多其他的重要代表人物及思想。如奥苏伯尔的有意义学习，加涅的信息加工学习理论，布鲁纳的发现学习等。4.1.3.3建构主义学习理论案例研究一个小学生第一次学习笔算除法时，把24÷8=3写成了如右式的形式。从该式的结果“3“来看，是对的，但用课本中关于除法列式的知识来衡量，这就是错误的。在学生看来，加、减、乘法的竖式能这样写，除法当然也可以这样写。24÷8———3问题与思考如果你是老师，你将如何对待学生的这种写法？可见，学生的学习是以自己原有知识背景进行的。当老师肯定其写法不是错误，而是不简便后，学生则会通过实际练习对新旧信息进行检验、批判和调整，在此过程中发现原有方法的不足，从而自动接受老师的指导。这个案例体现了建构主义的思想，即学习是学生主动建构意义的过程，使学生的认识由抽象走向“思维中的具体”。小资料建构主义的主要观点所谓建构的意义是指事物的性质、规律以及事物之间的内在联系。在学习过程中帮助学习者建构知识意义就是要帮助学习者对当前学习内容所反映的事物的性质、规律以及该事物同其他事物之间的内在联系达到较深刻的理解。因此，建构主义的主要观点有：（1）以学习者为中心；（2）学习是学习者主动建构内部心理表征的过程，强调学习过程中要充分发挥的学习者的主动性；（3）学习过程同时包括两方面的建构，既包括对旧知识的改组和重构，也包括对新信息的意义建构；（4）学习既是个别化行为，学习需要交流与合作；（5）强调学习8的情境性