数学学习的心理过程课件.ppt
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1、数学学习的心理过程,一、数学学习理论的心理学基础,1、基于行为主义的学习观,行为主义心理学起源于20世纪初,代表人物有:桑代克、华生、赫尔、斯金纳、布鲁姆,基本学习观:,(1)行为主义把数学学习看成是“刺激反应”的联结,(2)行为主义把数学学习看成是试误的过程,(3)行为主义认为数学学习是在机械练习中形成习惯,(4)斯金纳强调“强化”在学习中的作用,对行为主义学习理论的反思:,对于一些简单材料的学习,或对于复杂学习的开始阶段,可以用刺激反应的联结作出解释,但是,当学习材料复杂程度增加而不要高级智力参与时,联结主义理解就很难自圆其说。,(1)数学学习不是“刺激反应”的简单连接,例如:有理数的运算
2、,代数式的运算,解一元一次方程组等。,(2)数学知识的学习不能理解为建立在大量的机械练习上,2、基于认知主义的数学学习观,与行为主义注重学习者的外显行为相反,认知主义注重学习着的心理变化。揭示了学习者认知过程的内部心理机制。代表人物:皮亚杰,维果茨基,布鲁纳,奥苏泊尔。,基本观点:(1)数学学习是个体的数学认知结构不断得到发生、变化和发展的过程,(2)加涅的信息加工论,(3)皮亚杰的儿童认识发展,皮亚杰是瑞士著名的心理学家,认为儿童的认知机构上的差异与年龄有关,并将其划分为:感觉运动阶段、前运演阶段、具体运演阶段、形式运演阶段。,感觉运动阶段(02岁):用身体的本能的反射来学习和认识世界。,前
3、运演阶段(27岁):,这一阶段的儿童,思维处于逻辑结构和空间结构的萌芽状态。对相关概念、符号等的理解,需要形象、具体的事物的帮助。,()前运演阶段的儿童对概念的理解停留在对“指代物”的依赖上,还不能独立理解概念或命题的抽象表征。,例如:对数字“3”的认识,总是与某指代物相联系,以“3个苹果”、“3棵树”等之类的实物作为中介,去理解认识“3”是所有由3个元素构建的集合的共同本质。,这个阶段的儿童,对概念或命题的学习还停留在对“指代物”的依赖上,还不能独立的理解其抽象的表征。,例如:“3+2=?”必须要同诸如“树上原有3只鸟,又飞来2只鸟“之类的事物联系在一起。,()原始状态的推理开始提出“为什么
4、”的问题,但是没有建立起逻辑上的因果关系。思维不可逆例如:能计算3+2=5.但是不能由此推导出5-2=3思维具有间接性和跳跃性不是一种直接的逻辑关系例如:AB,Bc,则AC。这一阶段的儿童能立即这种“传递性”,具体运演阶段,()概念性思维的形成 不再完全依赖实物的表象认识概念,但是“具体事物”仍然是学习过程中的辅助,不能完全脱离。()思维具有可逆性()能进行初步的演绎推理,形式运演阶段:,此阶段,思维逐步脱离具体对象朝着抽象水平进行思维活动,形式化推理逐步形成。例如:函数单调性的证明,对认知主义学习观的反思:,人的思维还不能完全用计算机模拟认知心理学不关注人的非认知因素,3、基于人本主义的数学
5、学习观,人本主义认为,有意义的数学学习并非只涉及记忆和思维的纯粹认知上的学习。而是一种与人的生活及实践活动息息相关的人格化的、内在的学习。人的认知与情行为和个性等方面均融于其中,产生整合效应,从而导致人的整体的改变。代表人物:马斯洛、罗杰斯,基本观点,(1)行为主义把学习解释为由外部刺激引起个体的行为改变忽视人的主观能动性;认知主义把学习解释为信息加工的过程,强调个体知识系统的建立、丰富和发展,忽视非认知因素在学习中的作用。人本主义强调“情、意、志”在学习中的作用(2)重视个体的经验。经验是人类认识与变化的基础,学习活动一旦与人的生活经验相联系,成效显著。,(3)罗杰斯的基本理念()意义学习的
6、四要素 学习具有个人参与的性质,即整个人(包括情感和认知)都投入学习活动中;学习是自发的;学习是渗透性的,会使学生的行为、态度乃至个性都产生变化;学习由学生自我评价。,()以自由为基础的学习原则人皆有天赋的学习潜力;教材有意义且符合学生目的才会产生学习;(教 材有意义指学习者对教材的知觉和看法,能满足 学生的好奇心,能提高他们的自尊感,符合他们 的生活经验,这样的教材才是有意义的。在较少威胁的教育情境下才能有效学习;自发地全身心投入的学习才会产生良好效果;自评学习结果可以养成学生独立思维能力和创造里;重视知识之外的生活能力以适应社会的发展。,(4)我国于2001年,教育部颁布的全日制义务教育数
7、学课程标准(实验稿)。课程总体目标中的子目标“情感与态度”方面的具体要求为:能积极参与数学学习活动,对数学有好奇心和求知欲;在数学学习中获得成功的体验,锻炼克服困难的一直,建立自信心;初步认识数学活动中充满的探索与创造,感受数学的严谨性以及数学结论的确定性;形成事实求是的态度以及进行质疑和独立思考的习惯。,对人本主义的反思:,从严格意义上,人本主义心理学并没有建立一套完 整的学习理论。但是,从行为控制到认知加工,再 到人本主义走向人格建构,无疑丰富了学习的理论 内涵,使人们对学习的本质有了多层次的理解和多 视角的认识。但也存在一定的不足之处:()教育目标的含糊性 情感态度方面的教学目标的界定比
8、较困难,人本主义心理学 家在揭示一些心理现象时,常用一些易造成一定程度上的误解和难以做出评价。比如“真诚感”。,()数学学习不能脱离数学学科自身的逻辑性 人本主义并不主张教学内容的系统性,认为教学内容的选取与编排应合乎儿童的兴趣和要求。比如,罗杰斯认为:呈现教材并不重要,重要的是引导学生从教材中获取个人意义。,()数学学习离不开教师的主导 罗杰斯认为:教师应帮助引出并且弄清学生希望做的事情;帮助学生组织已认可的经验,提供广泛的学习活动与学习材料;教师作为一种灵活的资源为学生服务;建立融洽的课堂气氛;作为学习参与着参加学生的学习活动;主动与小组成员分享感情和思想;认知并承认自己的缺点。,从上述原
9、则,可以看出人本主义对建立师生的平等关系,促进师生和谐与融洽,建立良好的教学氛围等,起到了积极的作用。但是这种平等的交流很难把控,会导致教师的导学作用散失,学生放任自流。,数学学科的抽象性决定数学学习不能只是依赖与学生的“内发”,教师的“外铄”也是必要的。数学由成人建构的抽象理论要靠儿童自己去发现学习、自发学习、自我建构是不现实的。美国教育家杜威的“做中学”,二、数学知识的分类和表征,1、数学知识的分类 数学知识分为:陈述性知识、程序性知识、过程性知识,(1)陈述性知识 是关于事实的知识,是人们所知道的有关事物状况的知识。,数学教材中的概念、命题均可视为陈述性知识。,(2)程序性知识 是关于人
10、们怎样做事的知识,由完成一件事所规定的程序步骤以及策略组成的知识。,按照上述定义,程序性知识本质上表现为一种技能,又渴分为两个亚类:一类是通过练习,其运用能达到相对自动化,很少或者不需意识控制的知识,称之为,智慧技能。另一类是受意识控制的,其运用难以达到自动化的程度,称之为认知策略。,(3)过程性知识 是伴随数学活动过程的体验性知识,2、知识的表征 知识的表征指人在自己的工作记忆和长时记忆中对信息的贮存、表示和再现方式。,(1)陈述性知识的表征,层次网络模型:指人们在表征事物时,按概念的从属关系相应地实行分级贮存,在每一级概念的水平上,只贮存该级概念独有的特征,而同一级的各概念所具有的共同特征
11、则贮存在上一级概念水平上。,层次网络模型体现了概念、命题之间的纵向联系,忽视了各层次概念间和同一层次概念间的横向联系。,激活扩散模型:,与层次网络模型不同,激活扩散模型放弃了概念的层次结构,而以语义联系或语义相似性将概念组织起来,不仅说明概念间的纵向联系,而且还刻画了概念间的横向联系,因此,激活扩散模型对陈述性知识的表征更加合理。,表象表征:指人们借助于对事物知觉的表象去记忆或贮存陈述性知识的方式。人在知觉事物时会在头脑中形成该事物的形象,而在记忆该事物时,往往以表象的形式呈现出来。在数学学习中,由于数与形有对应关系,因而在表征数学对象时往往借助于表象。,例如:正弦函数 个体头脑中首先会呈现出
12、它们的图像,而不是它们的代数意义。表象表征是数学学习中对陈述性知识表征的一种重要形式。,例如:直角三角形,等腰三角形等是以图形表象的形式贮存在学习者的知识系统中,数学概念的表象不仅是对事物在知觉基础上所形成的感性形象,而更多的情形是一种“想象表象”或“实例表象”,即个人通过自己的想象去构造一种可以表述对象的模型。例如:对于集合语言“A是B的真子集”,可以想象成“圆A位于圆B中。,例如:三角公式:,例如:一元二次方程:,【注】陈述性知识的表象表征,有助于学生理解知识,有助于学习者减轻记忆负担。但也会造成一种思维定势或者以特殊代替一般的错误认知。,(2)程序性知识的表征 程序性知识是以“产生式”这
13、种动态形式来表征。产生式:是一条“如果.那么.”的规则,即一个产生式是对某一或某些特定的条件满足时,才发生某种行为所编的程序。事实上,程序性知识的表征,是“如果.那么.”一系列重叠产生式组成一个产生式系统。,例如:一元二次方程的判定,如果:目标是考查判定对象是否是一元二次方程那么:提取已建构的标准式 且找出判定对象与标准的异同,得出结论,【注】陈述性知识与程序性知识的异同由定义可以看出两类知识没有严格的分解,把一个概念或一个规则作为一种事实静态看待,它是陈述性知识,如果应用这个概念或法则解决问题,那么,它是一种程序性知识。陈述性知识是程序性知识的基础,程序性知识由陈述性知识转化而来。,差异:两
14、种知识的表征形式不同两种知识获得的速度不同 陈述性知识获得的速度比程序性知识快。例如,多位数加、减、乘、除这类运算是不可能只尝试解决一两个问题便能获得,要真正使某一复杂的认知技能自动化,可能需要付出上万次的努力与练习。,对两种知识作出改变的难以程度不同由于陈述性知识的基本单位所付出的的代价相对低,即可以较快地获得,因而对这些基本单位做修正也是相对容易。当然,其中一些定了型的图式要改变是比较困难的。同陈述性知识相比程序性知识仅在早期的获得容易改变,一旦它们在人的记忆中变好了程序,且达到自动化的程度后,再要对其作出改变就相当困难。,3、数学认知结构,定义:数学知识结构:是数学课程与教材的知识体系,
15、是由数学概念、公理、定理和方法形成的知识结构。数学认识结构:是存在于学生头脑里的数学知识结构与认识结构有机结合而形成的心理结构。,二者的异同:,联系:学生的认知机构是由数学科学中的数学知识结构转化而来,而数学认识结构是数学知识结构赖以形成的基础和依据。,区别:(1)内涵不同数学知识结构是反映人类对数量关系和空间形式的认识工具。数学认知结构是经过学生主观改造的数学知识结构,具有数学知识结构的客观性和个体建构的主观性。,(3)结构的构造不同 作为课程内容的数学知识结构是一个相对严密的逻辑体系,其内容前后连贯有序,相对完善,具有数学科学的结构特征。而学生头脑里的数学认知结构往往出现残缺不全、曲解等现
16、象,可能淡化了逻辑顺序和层次性,不同内容之间呈现融合趋势。,(3)完备性不同数学知识结构在内容上都是相对系统的。完备的无缺口的,结构本身涵盖了它的全部内容。而数学认知结构是学习者在数学知识结构基础上的主观建构。可能会出现各种各样的错误,主要因为学习者本身在接受、理解上的失误和学习后的遗忘等原因,在内容上常常是有缺口的、不完备的。,刻画数学认知结构优良程度的参数:,可利用性 指原有数学认知结构中的有关观念是否可以用来与新观念建立联系。为新概念提供生长的固着点。固着点能有利于学生新概念的理解。固着点可以是一些显性的概念、命题也可以是相关的数学思想方法或思维、方式。可以利用的知识,观念缺乏,造成认知
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