1、 人如何学习（大脑、思想、体验和学校）人如何学习是一个由 16 名成员组成的委员会对学习科学的新进展进行的为期两年的评价研究的最终成果。在这项研究期间，我们 16 名成员有幸与委员会以外的许多同仁共事，他们对这项研究拥有和我们一样的热情。我们非常感激他们以各种方式提供给我们的真知卓见和积极支持。这项研究是激动人心的，因为人们已经注意到基础科学与教育之间的关联。基于这一关联，委员会在 1996 年秋季举行了一个题为“科学学习的科学“的讨论会，以加深对认知科学在自然科学与数学的教与学方面的影响的认识。同其他参加研讨会的人一样，大会中产生的富有建设性的论文和讨论使我们受益匪浅。我们要特别感谢下列同仁
2、，他们提供了论文并在研讨会上领导了讨论。他们是：纽约大学心理学系的凯瑞（Susan Carey）；加州大学（路易斯安那州）化学系的查普曼（Oroille. L. Chapman）；卡内基-梅隆大学心理学系的邓巴尔（Kevin Dunbar）；McGill 大学心理学系的劳肯（Jill H. Larkin）；伊利诺斯大学贝肯研究院的米勒（Keoin Miller）；马里兰大学天文物理系的瑞迪施（Edwark F. Redish）；威斯康星大学教育心理系的斯考伯尔（Leona Shcauble）；斯坦福大学教育学院的萨尔曼（Lee S. Shulman）；卡内基-梅隆大学心理系的西蒙（Herber
3、t A.Simon）；得克萨斯大学（奥斯丁）戴那数学与自然科学教育中心的特雷斯曼（Philip Ori Treisman）。 委员会的成员们以个人或集体的形式与专家们就许多观点和主题进行了讨论，许多人为扩展或推动我们的共同思想提供了建议，我们要特别感谢他们。我们还要特别感谢剑桥研究中心的硕士生罗斯伯瑞（Ann Rosebery）和沃伦（Beth Warren），他们提供了自然科学教学的资料。印第安那大学教育学院负责研究与发展的副院长布朗（Catherine A.Brown）在加深数学教学的讨论方面提供了帮助。我们还获得了多伦多大学儿童研究院的卡斯（Robbie Case）的友好帮助，他提供了关
4、于儿童思维的资料。在儿童学习策略方面，我们得到了卡内基-梅隆大学心理学系的西格尔（Robert Siegler）的帮助。我们在教师学习与专业发展方面则获益于马萨诸塞大学教育学院的费尔德曼（Allan Feldman）。 尽管这项研究对委员会来说是一项令人激动的智力活动，我们仍然重视我们的赞助者所起的重要作用。美国教育部教育研究与促进办公室赋予委员会以审查国家投资的权利，同时还交给我们研究如何使这笔投资获得高回报这一富有挑战性的任务。我们要感谢康那提（Joseph Conaty），塞格尔（Judith Segal）和麦克吉尔（C.Kent McGuire）, 他们以个人或官方的形式向我们提供了支
5、持。 为了达到国家研究理事会（NRC）报告审阅小组的要求，这一报告被具备多种视角与专业知识的人们审阅。独立审阅的目的是为了提供公正的、富有批评性的意见，以帮助作者和 NRC 成员使已出版的报告尽可能完善，同时保证其达到学术研究的客观、有据、负责的要求。为了保证审议过程的完整性，审阅意见及草稿是保密的。我们还要感谢以下各位对本报告的参予，虽然他们既不是官员也不是 NRC 的工作人员： 斯坦福大学教育学院的哈库塔（Kenji Hakuta）；斯坦福大学国际学习学院的肯尼迪（Donald Kennedy）；加州大学（Irvine）数学行为科学学院的雷斯（R. Duncan Lace）；加州大学教育系
6、的马蒂尼（Michael Martinez）；伊利诺斯大学心理系的米勒（Kevin Miller）；俄勒冈大学心理系的庞斯那（Michael. I. Posner）；威斯康星大学（麦迪森）教育学院的沙伯（Leona Schauble）；卡内基-梅隆大学心理学系的西蒙（Herbert A. Simon）；斯坦福大学的哲学教授（名誉退休）萨伯斯（Patrick Suppes）；南加州大学神经学小组的汤普森（Richard F. Thompson）。这些人士提供了许多富有建设性的意见与建议，但本报告的一切责任都由其编委会与 NRC承担。 最后，如下人士（NRC 成员和其他人）为我们的工作做出了杰出贡
7、献：NRC 委员会行为科学、社会科学及教育领域（CBASSE）负责教育、劳动与人类行为的董事威格道尔（Alexandra Wigdor），他提出了本研究的最初动议，并在许多方面为它的最终完成付出了不可或缺的努力；CBASSE 负责报告的副董事格洛曼（Eugenia Grohman），与我们一起耐心地为本报告数易其稿，使其内容得到了极大改进。协助我们工作的还有 CBASSE 的项目助理 Jane Phillips，Neale Baxter，Susan M.Coke., Faapio Poe ，加州大学伯克利分校的行政助理 Carol Cannon。所有幕后的人们都起了至关重要的作用，我们对以上每
8、个人都深表感谢。 John D.Bransford Ann L. Brown Rodney R. Cocking 学习科学发展委员会纲 要学习是人类一项基本的、具有适应性的功能。与其它物种不同，人类天生就是灵活的 学习者，在获取知识与技能方面则是积极的行动者。人类的学习大部分起源于缺乏正式指导的情境，但是对高度系统化的、有组织的信息系统、阅读、算术、科学、文学与社会历史、的学习则需要正式的、特别是在学校中的训练。随着时间的推移，科学、数学和历史由于其日益增长的内容与复杂性对学习提出了新的问题。学校传授的知识的价值也受到对学校外部情境的适用性的检验。现代科学对人的学习过程和行为能力的发展提出了一
9、系列新的概念。最新的研究对复杂的推理过程、问题求解的行为以及人如何获取关键知识的技能和理解提供了更深层的理解。本书介绍了当代新的学习概念。本概要提供了新的学习科学的概观。五个最新的学习概念在过去的三十年中，由于研究工作的推进，已在有关学习的五个领域内产生了新的概念。作为有关人类学习的新信息的积累成果，对“有效的学习是如何进展的“这一问题的观点，已由“受益于勤奋练习“转变为“学生对知识的理解与应用“。 1 记忆与知识结构 对于记忆的理解已经超出了简单的联想范畴；许多研究描述了知识及其内涵的结构。对学习者如何形成信息的相连贯的结构的了解，在理解被组织的知识的本质时是极其有用的，而这种被组织的知识通
10、常潜藏在有效的理解与思考之下。2 对问题求解与推理的分析 对专家学习的基础研究是影响当代学习理论最为重要的因素之一。学习理论现在可以解释学习者如何获取探求问题的技能，并将这些通用的策略应用于许多问题求解的情境。在学习解决问题的技能方面，初学者与在特定领域的专家之间，存在着明显区别。 3 早期的基础 为在被控制的研究环境中获取婴幼儿的反应，发展起来的创造性的元认知论，对早期学习做了大量的阐释。 对婴幼儿和儿童的科学研究，揭示了儿童的学习倾向与他们组织协调信息、推理及发现解决问题的策略等能力之间的关联。因此，教育者们开始重新思考儿童自身能力的重要性。这种能力的发展得益于学校学习的种种机会。 4 元
11、认知过程与自我调节能力 个人可以被教会调节自己的行为，这些持续的活动使个人内、外部的行为的控制成为可能。这些活动中包含如下策略：预测结果，计划，分配时间，为改进理解的自我解释，注出错误便于领会，激活背景知识等。 5 文化经历与社区参与 参与社会实践是学习的一项基本形式。学习包括适当地协调约束与应变、限制与可能，这些都包括在社区实践中。社会规范重视对理解的探寻过程，这促进了学习。早期学习得益于家庭与社会环境的支持，并贯穿在由成人和孩子共同参予的活动中。这些活动有效地为儿童提供了对文化规范的建构和理解，这一过程发生在孩子入学之前相当长的时期内。 专家的行为可以肯定，专家们形成了有效地思考和推理的独
12、特方式。理解专家是重要的，它为洞察思考和问题求解的本质提供了视角。它不仅是诸如记忆或智力这样一般的能力，也不是区分专家与初学者的一般策略的运用。相反，专家们获得了广泛的知识，这些知识影响他们的注意力，影响他们组织、陈述和解释周围环境中信息的方式，依次又影响了他们记忆、推理与解决问题的能力。 对在国际象棋、物理学、数学、电子学与历史领域内发展了专门技能的人的研究得出了关键的科学发现，这些研究之所以重要不是因为所有上学的孩子都被期望成为以上或其它领域的专家，而是由于对专家的研究表明了成功学习的结果应该是这样的。主要结论：专家们注意信息的特征和富有意义的模式，而初学者不注意这些； 专家们获得的极其丰
13、富的知识是有组织的，他们对于信息的组织反映出对事物 的深入理解；专家们的知识，不能被简化成孤立的事实或命题组，相反，它们具有适用性，也就是说，它是被“条件化”了的；专家们能够毫不费力地捡回知识中的重要特征；尽管专家们详细地了解自己的学科，但这并不保证他们能就此话题指导他人； 专家在进入新情境时具有不同层次的灵活性。人如何学习 （架设研究和实践的桥梁）紧接着本篇导言，第 2 章简要地介绍了一些人如何学习中的主要发现。以及阐述了这些发现对教学和设计教室环境的意义。人如何学习是一篇包括领域广泛的大型报告。目的不是为了简单介绍整篇报告，而是要强调这些发现和与课堂实践和影响其的中心环节最相关的信息。第
14、3 章简单介绍了在会议和培训班上教育家和政策制定者们提供的反馈信息。胡于研究和进展参与者提出的更具体的信息包含在第 4 章，同时委员会还发表了对研究和发展项目表的建议。项目表由上面简要介绍的每个中心环节组织起来：教材，已开展的和正进行的教育，公共政策及公众意见和媒体。其中委员会考虑到了把每个环节与在人如何学习所得的发现能联系起来的研究和进展。委员会还建议用直接实现有效教育目标的方式来扩展在人如何学习中表述的知识基础研究。人如何学习提供了关于学习者和学习、教师和教学的研究文献的广泛问顾。这里我们强调许多发现中的三点，这里因为他们都有可靠的研究基础，并对我们教学的方式有着重要意义。委员会并不认为只
15、有这些发现对实践运用有帮助。实际上，相当数量的其它发现在这份报告中得到探讨。 学生在来教室时，也带来了他们对世界的情况已有的看法。如果没有这些最初的理解，他们可能无法理解要教授的新概念和知识，或者仅仅为了考试而记住它们，但在课堂外又回到原来的概念。在早期对学习的研究认为对世界看法的形式过程在很小的时候就开始了。孩子在学前班的时候开始对周围的现象形成最初的理解(无论正确与否)(Wellman,1990)。这些最初的理解会对新概念和看法的形成有很深的影响。有时这些理解是正确的，为新知识打下基础。但有时理解是错误的(Carey and Gelman,1991)。在科学学习中，学生们经常对不容易观察的
16、物理特性产生错误的概念。对于人类，许多固有的观念即默守成规又简单，象历史被理解成好人与坏人之间的斗争(Gardner,1991)。一个对有效教学特点这样描述到，教师调查出学生对教授问题的已有看法，对其巩固或挑战。詹姆士Minstrell,一位高中物理教师，这样来描述这个过程：(Minstrell,1989:130-131)学生们对力学的最初观点就象纺砂车的线头，有些并不相联，有些松散地连在一起。教学的行为可被认为是帮助学生把单独想法的线头联接起来，并对其标记，然后编织成更完整的理解，象一块布一样。不仅仅是对相关信念的简单抛弃，老师们应尽可能地帮助学生区分他们现在的想法与以前的想法，并把概念性的
17、观点与科学家们的原理结合起来。在孩子们早期形成的理解已是十分稳固了。举例来说，曾发现有些孩子坚持认为地球是平的，把地球想象成为一张平铺的饼。(Vosniadou and Brewer,1989)。得到对此问题的新理解，可借助于地球仪，帮助孩子理解人为什么能在地球表面上直立和行走。许多孩子对放弃八分之一大于四分之一这个念头有些困难，因为 8 比 4 大(Gellman and Gallistel,1978)。如果孩子们并没有这些概念。告诉他们地球是圆的和四分之一比八分之一大，可能更易于接受。但既然人们对地球和数字已有了概念，想纠正或提高其在这方面的认识，应该把这些观念直接阐明了。找出已有的理解方
18、式并对之研究，这对所有年龄的学习者都是很重要的。许多研究实验表明对于大龄学生，即使教会他们新的与原来概念相矛盾的原理，在脑海里仍然存留着过去的错误理解。举例来说，在对一所著名的技术性大学的物理系学生的研究实验中，Andrea Disessa(1982)指导他们做一个电脑游戏，要求把一个叫做 dynaturtle电脑形象物体瞄准目标，并要以尽可能低的速度碰撞。在开始这个游戏前，主办者先介绍了游戏的规则，并让参加者做在桌子上用木棰敲击网球的手动试验。这个游戏同样让初级中学的学生来参加。结果 Disessn 发现两组学生都失败了。要成功完成游戏。首先要又理解牛顿运动规律。尽管大学物理系的学生已有了这
19、方面的知识，但也没能实现成功。在进一步对一位参加测试的大学学生的调查时，她解释到她虽然知道相关的物理知识和方程式，但在做游戏的时候，又回到了原来对物理世界的错误看法。关于对有季节的看法，有多年龄段的学生坚持认为是因为地球与太阳之间距离造成的，而不接受是因为地球倾斜的原因(哈佛-史密斯逊太空研究中心，1987)，还认为被掷向空中的物体受地球引力和手作用力两方面的影响，尽管所教授的与此相反(Glement,1982)。要想用科学的解释替代错误的成见，学生们必须把成见展现出来，并找出它的缺陷。要提高学生在某一领域调查研究的能力，必须具有：(a)基本知识的扎实基础，(b)在知识结构关系中事实和观点的理
20、解，(c)在组织知识结构时容易记忆和应用的方式。这个原理是从对专家和生于在学习和应用上的不同表现的研究而得出的。无论哪个领域的专家，在脑海里总有一个丰富的信息结构基础，他们并不仅是所认为的“善思夸的人”和“聪明人”。计划任务的能力，观察模式的情况，收集有道理的争论和解释。并对其它问题做出类比，以上这些能力与基础概念知识的结合运用，已大大超出了原来所想象的。 但有一大堆并不相关的知识并不重要。要想扩展在某一领域上的调查能力、学生必须以理解为目的来学习。对某课目问题的深刻理解，能把实际的知识转化成有用的知识。在专家和生手之间的一个显著差别是专家对概念的掌握包含着对新信息理解情况的形象描述。这使得他们能够看到生手们无法发现的模式和其中之间的关系和差别。他们并不见得需要比别人记住更全面的信息。但凭着对概念的理解，他们能够找出生手们无法发现的信息中的含义，随而挑选和记住其关的信息。专家们能对顺畅地过渡到相关知识，这时因为凭着对课目问题的理解，加速地判断出什么是相关的。所以，他们的注意力并没有因事情的复杂而分散。 在 12 年教育中的大部分学科中，学生最初都是生手；但在课程的学习中，他们会有各种非正式的观点，对信息的获取数量也有不同。而教育事业的任务可被看成是指引学生向形成更正式理解的方向去(或者说更深的理解)。这就需要既要加深对课程知识信息含量的了解、又要扩展其知识结构的范围。
