1、第7讲 人是如何学习的,一、专家的学习智慧,1.专家学习智慧的发现 2.专家与新手在认知与学习上的差异,专家的知识结构与识别记忆模式: 一位国际象棋大师、一位A级棋手（优秀但非大师）和一名新手，让他们同时观看一盘国际象棋中局对弈的棋盘布局。5秒钟后，把棋盘盖上，要求每位参加者在另一棋盘上复现棋子位置，大师级棋手复位比A级棋子多，而A级棋手比新手都，三者分别是 16、8和4。然而，产生这些结果的条件是棋子的布局与有意义的国际象棋比赛相符，当棋子布局随机打乱后，重复以上操作，结果象棋大师、A级棋手和新手的复位能力几乎相同。,专家与新手为什么会存在如此大的差异？其原因显然不在于记忆力的强弱。研究结果
2、表明，专家运用的是与新手完全不同的识别记忆模式。专家之所以为专家，最根本的原因在于他在自己的专业领域里具有比别人更强的信息加工能力和学习能力，而不在于记忆力的强弱。,记忆力,记忆力指获取、保存、回溯知识经验的能力。知识的获取即为识记,它是通过各种器官把外界信息输入大脑的。保存即贮存信息,即把通过识记获得的知识在大脑中巩固下来,它依赖有效的识记方法。回溯即回忆,是指已储存在大脑中的信息,需要时能及时提取出来。在学习或解决问题时所需的知识,能否迅速、准确地找出来,是记忆力好坏的主要标志。识记的敏捷性、保持的持久性、回忆的准确性和及时性是形成良好记忆力的重要条件。,2.专家与新手在认知与学习上的差异
3、,差异主要表现在对知识和信息的感知觉识别、记忆表征、提取应用三个方面。（1）对专业知识的感知和理解水平、模式识别的差异 感觉：是对信息的觉察知觉：是对感觉信息的组织及其意义的解释模式识别：所谓模式是指由若干元素或成分按一定关系形成的某种刺激结构。当人能够确认他所知觉的某个模式的时，将它与其他模式区分开来，这就是模式识别。专家对信息感知敏感，认知组块信息量大，知觉深刻，模式识别能一目十行。这一方面要求有丰富的背景知识，另一方面要培养对信息的有意义的信息模式识别能力。,（2）对专业知识记忆表征、思维加工和深度解读能力的差异 层次网络模型:人脑对语义的记忆是以网络形式分层次存贮。 专家在知识组织、记
4、忆表征上的特点：围绕核心概念和“大观点”来组织和记忆知识，形成一个高度抽象与概括的知识网络，以此进行辨别、推理与评价。专家利用解决问题的原理对问题进行分类。,鸟,金丝雀,鸵 鸟,鸟,（3）迅速灵活地提取应用相关信息能力的差异人的信息加工是靠产生式系统来实现的。在此系统中，一个条件系列产生一个活动系列，即条件活动(CA)。专家的知识是条件化的，专家的知识库含有大量的产生式系统，它涉及个体的经验对问题解决是否能产生作用。在提取产生式规则时，专家是自动的把图式或表征应用于某种适宜的学习情境中的，它的最大特点是不用语言陈述。当问题情境不同时，专家会自动运用自己发展与存储在大脑中的图式、问题表征和监控技
5、能来解决问题，专家在问题解决时，会自动在工作记忆中进行提取相关信息和执行一系列认知操作。,专家与新手问题解决对照表,启示,通过对国际象棋大师和新手复位棋子的实验研究，以及电子回路（Egan 及Schwartz，1979）、辐射学（Lesgold，1988）、计算机编程（Ehrich & soloway，1984）、数学（Hinsley 等人, 1977；Robinson & Hayes，1987）、物理（Glaser & Chi，1998）等领域的专家与新手解决问题的差异的研究，给我们许多重要的启示。比如，大学生在学习与记忆时，应根据“组块原理”，围绕核心概念和“大观点”来组织和记忆知识，对学
6、科领域内的专业知识和信息，必须通过适当的策略在头脑内建立密切的联系，构成一个高度抽象与概括的知识网络，建立问题解决的产生式系统。,二、感觉与记忆的重新解读,1.认知科学对感觉和记忆的理解和解读 2.加涅信息加工理论的学习模型 3.脑科学与学习生理基础研究的深化 4.大学生学习与记忆的策略,“如果人类没有记忆，那么感知就不会留 下痕迹，人将永远处于新生儿状态”谢切诺夫（俄 著名心理学家）,1.认知科学对感觉和记忆的理解和解读,（1）感觉的单向性和选择性感觉器官接受的信息是大量的,但只有少数引起中枢神经系统的活动,这是人脑对输入信息的过滤功能.信息的选择同人的目的性和兴趣、情感有关,同时人还有迅速
7、转移机制,将认识活动与满足生理需要及其他迫切需求联系起来。（2）知觉记忆的整体性和内在结构感觉的信息是零散的，而知觉却是对客体的整体把握，这是调动了主体的经验、知识背景，是人特有的认知结构，这里包括短时记忆，从长时记忆提取的认知图式(组块)，识别记忆(再认)，图式修改等一系列复杂的过程。,人的记忆有两种形式：短期记忆和长期记忆。短期记忆对信息的输入迅速，但容量小、保持时间短。长期记忆的容量几乎是无限的，但输入慢。熟悉和常用的信息调出快，不常则会遗忘。短期记忆(工作记忆)：在大脑皮层的前额叶，容量为72个组块(记忆信息单位)，视觉为2550毫秒，听觉为23秒。信息加工能力不同，组块的大小不一样。
8、长期记忆：在大脑皮层的左颞叶，容量无限，输入慢(8秒种输入一个组块)，检索快。专家长期记忆中知识的容量有520万个组块，获得牢固掌握这些知识需10年时间。专家的知识结构有两种类型：一是数据结构(图式、框架)，这是知识的内容，二是方法、步骤、程序，这是知识内容之间的联系方式。遗忘有两种：一种是在记忆中消失了，另一种是丢失了检索的信息。,小资料,新手在复位棋局时，其短期记忆中的组块是一个个孤立的棋子；国际象棋大师不是记单个棋子，而是记忆和复现他非常熟悉的棋局变化的组块模式（这可以从长期记忆中轻松地调出）。当棋子布局的内在规律被打乱后，呈现在象棋大师面前的不再是他所熟悉的棋局组块，而是没有任何内在联
9、系的一个个孤立的棋子，大师因此也只能应用和新手同样的方式来记忆和复位棋局。据统计，国际象棋长期记忆中棋局变化的组块多达万个，计算机能编入个常见组块（年代中期的水平），相当于一级棋手水平。,2.加涅信息加工理论的学习模型,美国著名心理学和教学设计专家加涅（R.M.Gagn）吸取了信息科学和计算机科学的研究成果，运用信息加工的理论和方法来解释人类复杂的学习过程，并运用计算机来模拟人的学习活动，绘制出学习与记忆的信息加工模型。人的学习与记忆是由加工系统、执行控制系统和预期系统三者相互影响、相互作用、协同活动的过程。,（1）加工系统与学习信息加工加工系统又叫操作系统，由感受器、感觉登记器、工作记忆（又
10、叫短期记忆）、长期记忆、反应发生器、效应器构成。学习者从外部环境中接受刺激从而激活感觉器官，感觉器官再将刺激转换成神经信息，这一信息进入一个叫做感觉登记器的结构，信息在这里保持极短的时间，大约只有1秒甚至只有几分之一秒的时间，这一阶段，绝大多数信息未受到注意，一小部分信息被注意选择，转换成学习者可以辨别的样式（比如我们课件中的符号或图形等），进入短期记忆（相当于计算机的内存）。,信息从短期记忆到达长期记忆（相当于计算机的硬盘），这里有一个最为关键的环节就是编码，它采用不同的手段将存储在短期记忆中的信息转化为有意义的组织形式。被编码的信息存储于长期记忆之中，并随时准备被提取。当新的学习需要部分回
11、忆起以前获得的某些知识时，就需要从长期记忆中检索并提取出这些相关信息，重新回到短期记忆中，而此时的短期记忆就成了你加工信息的工作场所，因此又称“工作记忆（working memory）”,经过工作记忆加工的信息，便传导到反应发生器，这一结构首先决定着人们反应的基本形式，包括语言、躯体肌肉的活动等；其次，决定着它们行为表现的方式，所要完成的行为动作中的运动顺序和时间；接着开始激活效应器，这就产生了我们可以从外部观察到的活动方式。 信息流最后一个环节，称之为反馈，它是来自于学习者所处的外部环境，是对学习者自己行为的观察和反思，并进行反馈调节。,（2）执行控制系统与学习对加工系统进行调节控制在信息加
12、工的过程中，还有着一个非常重要的过程，即“执行控制”，如下图所示。它不与任何一个操作过程直接相连，对整个加工系统进行调节和控制，从而提高学习和记忆的效率，如调节感觉系统，选择适当的信息加以注意；选择复述策略延长工作记忆中信息保持的时间；选择工作记忆和长期记忆中信息编码与表征的方式，如用各种记忆方法与编码方法来保持信息等。,（3）预期系统与学习动力系统 预期系统主要起定向作用，是信息加工过程的动力系统，它也不与操作过程直接联系，通常在学习开始之前就已经建立起来了，直接指向学习目的。具体表现为学习者达到其学习目的的动机。学习者要完成的目的会影响他们注意什么、如何对信息编码等过程。,要注意的是，以上
13、三个系统的划分，是为了研究的方便，我们不能把三者截然分开，三个系统之间是紧密联系，相互影响、相互作用的。但运用这样一个解读学习与记忆的信息加工模型，不仅有助于我们对学习科学基本原理的理解和应用，而且能具体指导我们采取有效的学习与记忆策略，不断提高自己的学习质量。,3.脑科学与学习生理基础研究的深化,哈劳的报告：美国有一名叫盖奇的工长，在铁路施工中领着一批人向岩石里填充炸药时，铁钎撞击石头冒出的火花引燃了火药，发生了爆炸，一条长1米、直径2.5厘米的铁钎从他的面部刺入，穿过额部，从头顶飞出，使前额叶造成严重损伤。盖奇当时昏迷了几分钟便清醒过来，能说话，也能活动，同伴送他去医院时，他还能自己走进去
14、。两个月后，体力已完全恢复，一切生理机能仿佛都很正常，他不但能自己料理日常生活，还恢复了工作。可是人们发现他在精神方面发生了很大的变化，受伤前后判若两人。伤前，他是一个精明能干的人，和同伴相处得很好。伤后却变得偏执、粗野、优柔寡断、喜怒无常，对同伴们漠不关心，对任何事情都漫不经心，对人粗暴无礼，再也不能胜任工长的工作了。,从盖奇的故事中，我们不难推出，大脑的不同部位具有不同的功能。脑科学的研究已证实了这一点。研究表明，大脑皮层是学习和解决问题的高级部位。如图下图所示，额叶与思维、判断、记忆、性格、行为有关；枕叶则是视觉的高级中枢；顶叶是主管皮肤、肌肉运动、躯体感觉的中枢；颞叶是记忆仓库和听觉的
15、高级中枢。,（1）神经细胞与大脑皮层的功能定位,大脑皮层的各个部位在功能上有所分工，但又是相互联系，互相补充，互相影响的。在学习过程中仅仅使用大脑皮层的某一部分是不可能取得良好的学习效果的。心理学研究表明，人们只靠听觉获得的知识信息，能够记忆15%，只靠视觉获得的知识信息，能够记忆25%，但如果把视听结合起来，能够记忆的信息量就不仅仅是15%+25%=40%，而是65%。可见在学习中应该尽可能地充分运用眼、耳、口、鼻、手等多种感官，最大限度地发挥大脑的整体功能，以提高学习的效率，取得更好的学习效果。,（2）大脑两半球与学习,4.大学生学习与记忆的策略,根据学习与记忆的信息加工理论，我们认为大学
16、生在学习过程中应注意：学习活动开始前，确定自己的学习目标，端正自己的学习目的，不要急功近利，更不应期望不经过刻苦努力就能靠侥幸取胜；学习过程中，采用适合自己特点的学习与记忆方法，对学习材料进行整理加工，探索创造；最后，多动脑并勤于思考，经常反思自己的学习过程。,大学生学习与记忆的策略（心理）,努力提高记忆心向 ：目的记忆。我的责任、我要成为什么 ； 良好的心理素质可加强记忆：乐观的情绪、自信心、责任心、学习兴趣 ； 熟悉并运用各种记忆方法，促进学习 ： 短时记忆中组块记忆、谐音记忆、顺口溜法、复述法、过度学习法、试图回忆法； 长时记忆中联想记忆、地点记忆(情景记忆)、互动的表象(几个独立的东西
17、形成一个场景)、首字母缩略(HungryAngryLonelyTired:Halt)、PQ4R法(Preview,Question,Read,Rehearsal,Recall,Review)、MURDER法(Understand ,Recall, Digest, Expand, Review, Mood),大学生学习与记忆的策略（生理）,遵循大脑皮层活动的特点和规律进行学习：根据大脑皮层分工，因此脑力与体力、学习内容交换、学习方法交换，是提高学习效率，减少大脑疲劳的有效措施。注意遗忘规律先快后慢，48小时内遗忘率最高。因此要即时复习。 多交往、勤用脑：群体学习、讨论学习，学习效率最高。大脑越用
18、越好。 合理饮食：大脑对血糖最敏感。 合理休息：在日常学习活动中应保持心情平静、沉着，保持精神集中，使大脑获得良好的休息，有助于提高记忆力。,三、建构主义学习理论对学习过程的解释,1.人总是基于已有知识建构新知识 2.建构主义的知识观 3.建构主义的学习观,1.人总是基于已有知识建构新知识,鱼牛的故事,郎 与 狼,2.建构主义的知识观,知识是对客观世界的一种解释，一种假设，不是最终答案，也不是终极真理；,3.建构主义的学习观,（1）学习是学习者主动、主体建构意义的活动过程； （2）学习包括建构意义和建构意义系统两个部分； （3）建构意义的至关重要的活动是人的智力，它发生在人的大脑中； （4）学
19、习是一种个体与社会活动的统一； （5）学习是在一定情境中发生的，人类的学习不能离开生活而存在；,（6）个体学习需要先前知识的支持。我们知道的越多，我们能够学习的就越多； （7）学习需要花费一定的时间； （8）学习是一种意义获取。因此，学习必须围绕个体将要从事的意义建构开始。 （9）部分的理解有利于整体意义的理解。部分必须纳入整体关系中理解，因此学习过程集中于原始概念而非孤立的事实。 （10）学习的目的是建构个体自己的意义，而非重复他人的意义获得“正确”答案。,总体来看，建构主义认为，学习是学习者在原有知识经验基础上，在一定的社会文化环境中，主动对新信息进行加工处理，建构知识的意义（或知识表征）的过程。,机械被动的学习已经不能适应时代发展的需要； 大学生要从“知识的容器”转变为知识意义的主动建构者。,求知的意义已从能够记忆和复述信息转 向能够发现和使用信息。,赫伯特西蒙（第十届诺贝尔经济学奖获奖者）,
