《有关概念学习》word版

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1、有关概念学习_韦钰有关儿童科学概念学习的研究在心理科学领域已经有近百年的历史。自上世纪50年代认知科学兴起以后，对儿童科学概念学习的研究在认知科学领域也是关注的重点。近几十年来，由于科学技术的进步，特别是脑成像技术的发明和发展，使得科学家可以在线研究活体状态下人的精神状态和活动过程，使我们对儿童科学概念的形成和发展有了进一步的了解。学生科学概念的学习，也成为新出现的学习科学（LearningScience，或神经教育学，Neuro-Education，）的研究重点。下面介绍两个例子。（一）为什么学生对一些科学概念的掌

2、握十分不易？学生对科学概念的学习不仅是重要的，而且是困难的。在有关学生科学概念学习的大量研究中，多次证明了这一点。如果参加过汉博教师培训中心组织的教师培训，教师们可能都观看过一部DVD电影“PrivateUniverse”。.这是一部美国获奖的科教片，实地记录了学生对有关电回路和四季概念的学习过程。一些学生尽管很优秀，但是在改变他们的错误前概念时，同样是很困难的，哈佛大学的学生也不例外。长期以来，人们依据不同的学习理论，对这个问题进行解释，而且希望找到对某些核心科学概念的有效教学方法，但是结果仍然不能得到令人信服的结

3、果。用不同方法来进行研究，都发现学生概念的发展和历史上人类概念的发展十分相似。人对概念的接受有两种情况．一种是在学习过程中概念的更改不大，只是在已有的概念结构上增加一些知识，增加的知识和原来学生持有的概念之间不存在冲突，这种微小的概念变化就比较容易被学生接受．不需要将原来的知识重新建构。第二种情况是需要概念发生根本性的移转。在这种情况下。需要重新建构概念。当学生需要发生根本性的概念转移时，就比较困难了，常常经过一、两节课的教学不能解决问题。所以在科学教育中需要知道那些概念学生转移有困难，为什么会发生这种困难，然后才能

4、研究解决的办法。现在，由于科学技术的发展，我们可以用脑成像的方法，在活体的情况下，在线检测不同的学习过程中，脑不同区域的激活情况。虽然，脑是一个十分复杂的动态系统，并不能找到一个简单的脑区或是脑中的回路，与完成某一项学习功能完全相对应，但是，大量的研究已经揭示了与某些学习过程有关的脑区激活情况。如在基底节的激活和传统的学习过程相关《1》；位于边缘系统的海马区和副海马区激活表示明晰性记忆发生《2》；当需要监测误差和冲突时，前扣带回会激活《3》等等。神经科学已经得到了许多和记忆、学习、注意、推理过程与脑激活区域的关系，因

5、此，为我们在脑、心智和教育的交叉学科领域里研究这些问题提供了基础，现在可以用神经科学的研究方法，得到有关学生学习科学概念过程的脑图像，从而说明学生持有的某些科学概念难以改变的原因。Dunbar博士的一个实验是这样进行的《4》。在物理领域里，有一个重要的核心概念--自由落体运动问题。在人类历史上，从亚里斯多德提出有关自由落体的观点以后，他的错误的观点维持了两千年，直到伽利略用实验和推理才给出了正确的答案，可见关于自由落体运动的物理概念并不是自发地就可以建立的。Dunbar设计了一个电脑上运行的电影，让电脑的屏幕上依次显

6、示不同的物体自由下落的过程。一种情况是两个同样的小球下落；另一种情况是两个大小不同的球下落。如果是在不存在摩擦力的情况下，要求受试者判断两个球下落的速度是否一样，它们是同时到达地面，还是一快一慢，一先一后到达地面。受试者由两组人组成，一组是至少在物理方面学过五级物理课程的物理系大学生，另一组是普通的没有受过大学物理教育的成年人，两组受试者的选择考虑了在SAT考试和性别上相类似的基础条件。实验时，要求被试者观看电脑的屏幕，看到认为是正确的答案时，按下手边的按钮，同时用功能核磁共振脑成像仪对受试者的脑部进行实时成像。研究

7、结果显示，当实验结果和受试者的预期一致时，脑的核磁功能脑图像显示脑中的尾核和副海马回Caudateand　ParahippocampalGyrus)被激活；表示这两个脑区在运作；而当结果和受试者的预期不一致时，前扣带回和辅助运动区（AnteriorCingulateandSupplementaryMotorArea）激活增加，因为他们认为这种情况是和他们的理解冲突的。我们知道，尾核是基底节的一部分，它的激活表示学习过程发生，而副海马区是形成明晰性记忆的重要区域，前扣带回激活表示受试者有认知上的冲突。在不同大小的球以同

8、样的速度下落时，学过物理的学生脑中的尾核和副海马区激活，说明他们已经接受了正确的有关自由落体的科学概念，学习过程发生。物理系的学生看到球落下的速度不一致时，不符合他们学过的物理理论，他们的前扣带回激活增加，表示了概念上的冲突。而普通的成年人显示的结果则相反，他们在观看大小不同的两个球先后落地时，脑中的尾核和副海马区激活；而在看到两个球同时到达地