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1、第四章 与生物学教育有关的学习和教学理论 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。 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，形成了两大体系的学习理论，即行为主义和认知主义学习理论。 20世纪50年代以前，行为主义在学习理论的研究中占主导地位。桑代克首次用实验而不是思辨的方法来研究学习问题。第一节 行为主义和认知主义学习理论 20世纪50年代中期以后，与行为主义相对立的认知主义学习理论，经过布鲁纳、奥苏贝尔等人的大量研究，占据主导地位，后来又出现了加涅的信息加工学习理论、人本主义学习理论、建构主义学习理论等。一、行为主义学习理论(beh
2、avioral learning theory) 它把学习看成是外显行为的改变过程，是能够由选择性强化形成的。 学习者外显行为的改变主要表现为刺激和反应之间的联结，即对原来不反应的刺激表现出反应。 所以行为主义学习理论强调外在学习环境对学习的影响，在教育上主张运用奖励和惩罚。 行为主义理论对教育影响最大的有三种：巴甫洛夫华生为代表的经典条件作用（classical conditioning）理论；桑代克的联结主义（connectionism）理论；斯金纳的操作条件作用（operant conditioning）理论。1、经典条件作用理论 认为学习基本上是刺激替代的过程：从原有的刺激反应关系到建
3、立新的刺激反应关系。 刺激反应关系的形成遵循频因律（frequency）和近因律（recency）。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。频因律：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。近因律： 此外，华生通过实验发现：在时间分配上，分散练习优于集中练习；过度学习不会再有进步，等等。启示： （1）新的学习总是以原有的学习为基础。（2）把图表和教具等刺激物用到教学中来，有利于学习。（3）对重点和难点要加强复习。（4）避免过度学习和集中练习。2、联结主义理论也叫“试误学习理论”（动物实验）。学习者对某种刺激的反应与其准备状态有关。（1）准备律：（2
4、）练习律：刺激反应之间关系的牢固程度与练习次数有关。（3）效果律：刺激反应联结的增强或削弱，与反应后获得的是奖赏还是惩罚有关。启示： （1）按照准备律，教学中要注意学习者的心理调节和心理准备。（2）按照练习律，学习内容要经过重复练习来强化，否则会逐渐遗忘。（3）按照效果律，不知道结果的学习不可能有助于学习。（4）桑代克后来对效果律进行了修改，认为奖赏和惩罚的效果不同，奖赏比惩罚更有利。因此在教学中要多用表扬少用批评。3、操作条件作用理论 斯金纳通过动物实验发现，机体不一定要接受明显的刺激才能形成反应。 他把机体由于刺激而被动引发的反应称为“应激性反应（respondent response）”
5、，机体主动发出的反应称为“操作性反应（operant response）”。 操作性反应可用来解释基于操作性行为的反应，如读书，写字。 为促进操作性行为的发生，必须有步骤地给予一定的条件作用，即“强化”，包括“正强化”和“负强化”。 增加正强化或减少负强化都能促进机体某种行为反应的频率增加。（刺激反应强化理论）启示：在学生作出反应后要及时给予强化，这样在下次出现同样刺激时学生作出错误反应的可能性就会减少。 在此基础上，斯金纳总结了一系列教学原则，如强化学习原则、及时反馈原则等，从而形成了“程序教学理论”，从20世纪50年代后开始倡导程序教学运动。 尽管人们最终发现程序教学法并不能解决所有的教学
6、问题，及时强化也不是在任何时候都比延时强化有效，但及时强化的思想在很多时候仍被证明是有效的。小结：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，重视学习环境对学习的影响，以及人的外在行为反应。他们对学习的实质、过程、规律、动机、迁移、教学方法等进行了长期的研究，积累了丰富的资料，为学习理论的发展奠定了良好的基础。不足之处是在研究中不考虑人的意识问题，只强调行为，把人的所有思维都看成是“刺激反应”之间的联结所形成的，把人和动物的学习等同起来，忽视人学习的社会性和主观能动性。二、认知主义学习理论(cognitive learning theory) 行为主义心理学家
7、把学习看成是刺激反应联结的过程，学习者学到的是可以观察测量到的外显反应，这个反应成为习惯是强化的结果。学习者学到的个别反应，经组合后形成整体反应。 因此，学习的产生是外控的、被动的、积少成多的。 而认知主义心理学家把学习看成是学习者对学习进行认识、辨别、理解，从而获得新知识的过程。学习者学到的是思维方式，即“认知结构”。学习者在学习情境中，运用已有的认知结构去认识、辨别、理解各个刺激之间的关系，增加经验，从而改变认知结构。 因此，学习的产生是内发的、主动的、整体性的。 在认知学习理论中，布鲁纳的发现学习论（discovery learning theory）和奥苏伯尔的意义学习论（meanin
8、gful learning theory）尤为重要。1、发现学习论 它特别强调学生像科学家那样主动思考、探索求知，最终达到对所学知识的理解和掌握。发现学习的特征：（1）强调学习过程 认为学生在教学过程中是一个积极的探究者，教师的作用是要形成一个学生能独立探究的情境，而不是提供现成的知识。学习的主要目的不是要记住教师和教科书上所讲的内容，而是要学生参与建立学科知识体系的过程。（2）强调直觉思维 认为直觉思维对科学发现活动极为重要。直觉思维的形式一般不是靠言语信息，尤其不是靠教师指示性的语言文字。直觉思维的本质是映像和图像性的。 所以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。
9、 发现活动有利于激励学生的好奇心。（3）强调内在动机 布鲁纳把好奇心称为“学生内部动机的原型”，认为与其把同学之间的竞争作为主要动机，还不如让学生向自己的能力提出挑战。他提出要让学生形成“能力动机”，有一种求得才能的驱动力。（4）强调信息提取 认为记忆的首要问题不是贮存，而是提取。而提取信息的关键是如何组织信息。 学生亲自参与发现事物的活动，必然会以某种方式对它们进行组织。所以“发现”对记忆具有最好的效果。 根据上述理论，教师在教学设计中要注意4点：（1）要使学生在学习情境中通过主动发现获得知识，教师必须先把学习情境解释得非常清楚。（2）教师进行知识教学时，要配合学生的经验将教材进行适当组织。
10、（3）教材的难度和逻辑顺序，要符合学生的心智发展水平和认知方式，使学生的知识经验前后衔接。（4）教材的难度安排要考虑学生学习动机的维持。2、意义学习论 为了说明意义学习，奥苏伯尔仔细区分了接受学习和发现学习、机械学习和意义学习之间的关系。 在接受学习中，学习内容以定论的形式传授给学生，对学生而言，学习不包括任何发现，只要求他们把教学内容加以内化，结合到自己的认知结构中。 在发现学习中，学习内容不是现成地给予学生，而是在学生内化之前，必须由他们自己去发现这些内容。即学习的首要任务是发现，然后把发现的内容加以内化。 接受学习并不必然是机械学习，发现学习也不必然是意义学习。 奥苏伯尔认为，发生意义学
11、习有两个先决条件：（1）学生表现出意义学习的倾向，即表现出一种在教学内容和自己已有知识之间建立实质性实质性联系的倾向。（2）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地联系起来。 奥苏伯尔根据意义学习论发展出“讲解式教学”或“陈述式教学”，分2个阶段：（1）提供“先行组织者” “先行组织者”是指与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，将这些知识和将要学习的知识联系起来，并对将要学习的新知识提出清晰而具体的框架。（2）呈现学习材料 教师呈现新材料的方式可以以讲解为主，但要遵守渐进分化原则和整体协调原则。 渐进分化是从一般概念的说明，
12、逐渐进入详细内容的讲解，即从概括到分化，从抽象到具体。 整体协调是把分化后的知识再前后连接起来，使之成为一个整合性、协调性的知识整体。从而使学生获得有意义的学习。第二节 建构主义理论一、建构主义的理论来源1、杜威的经验性学习理论 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。2、维果茨基的“最近发展区”思想 他区分了个体发展的2种水平：现实的发展水平和潜在的发展水平。 现实的发展水平是个体独立活动所能达到的水平；潜在的发展水平是个体在成人或比他成熟的个体帮助下所能达到的活动水平，这两种水平之间的区域即为“最近发展区”
13、。 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，逐步把教师身上的经验转变成自己的经验，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。（3）皮亚杰的学说 认为知识既非来自主体，也非来自客体，而是在主体和客体之间相互作用的过程中建构起来的。 一方面，新经验的获得需要以原有的经验为基础，从而融入到原有的经验结构中，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变化，使其得到丰富、调整或改造，即原有的经验发生了“顺应”。二、建构主义的知识观 建构主义强调，知识不是对现实世界绝对正确的反映；知识处在不断的发
14、展之中，而且在不同情境中需要被重新建构。 学习不是知识简单地从外到内的转移和传递，而是学习者主动建构自己知识经验的过程。 建构主义的知识观与传统的知识观有着根本的区别：（“鱼牛”的故事） 传统的知识观把科学知识看成是对客观实在的精确反映，是经过严格的科学方法获得的，是客观真理或客观真理的接近。 而建构主义认为，科学知识不一定是对现实的准确反映，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。 按照这种知识观，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“模版”。科学知识包含准确性，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。三
15、、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，而是学生自己建构知识的过程。学习者不是被动的信息接受者，他要主动建构信息的意义，这种建构不能由他人代替。建构主义学习观突出以下几点：1、强调学习者的经验 认为学习者在学习之前，对所要学习的材料已存在许多“先前概念”，这些先前概念在不同个体之间有所差异，新知识的学习就是建立在这些具有差异性的先前概念基础上的。2、注重以学习者为中心 知识不能像货物那样直接传输给学生，新知识的学习必须由学生主动参与整个学习的过程，再建构出自己的意义。所以学习者才是整个学习过程的核心。3、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
16、时认知结构所发生的改变。 所以要创造冲突的学习情境，让学生接触新现象、新事物、新问题，以利于学习的发生。4、注重互动的学习方式 而且，学习发生的最佳情境不是简单抽象的，真实的情境能让学习变得更加有效。 个人理解的深度和质量，除了与个人的先前经验有关之外，还决定于他所处的社会环境。 有效的学习要通过学习者与教师、学习材料以及学习伙伴之间的互动来进行。四、建构主义的教学观 按照建构主义理论，在教学活动中，教师和学生都在进行建构，教师要随着教学情境的变化，来改变、丰富自己的知识和教学方法，教师既是教学者，也是学习者。基于建构主义的教学强调以下几点：1、从学习者的经验出发 教师在教学前应认真考虑学习者
17、已有的知识背景，呈现的教学内容应在学生可能的建构区范围之内。2、教师角色的调整 教师在教学中不是一个知识的提供者，而是一个“协助者”，其主要任务是在适当的时候，创造机会和条件，让学生自己去组合、批判、澄清新旧知识的差异，从而建构自己的认知结构。3、创造良好的学习情境 教师是学习情境的创造者，要注重建立适当的问题情境，制造学习者在认知上的冲突，从而引起学习者的反省和思考。4、鼓励学习者反省和思考 基于建构主义的教学，希望学习者能对过去一直被认为理所当然的知识加以思考，了解其本身的合理性或提出疑问。5、重视合作的学习方式 建构主义的教学，要借助于师生之间、学习伙伴之间充分的交流、质疑和辩论，最终达成共识，形成更准确、更全面的意义建构。合作学习能提供较好的交流氛围。“鱼牛”的故事动物实验
