第三章 生物学教育有关的学习和教学 理论
本章學習目標：
１ ．简述“学习”一词的含义。
２ ．概述教育心理学上两大体系的学习理论及其教学上的含义。
３ ．简述建构主义理论的知识观、学习观和教学观及其对科学教育改革的影 响。
４ ．简述概念转变的条件及为转变概念而教的教学原则。
任何形式的教育，其教育效果都是在教与学的互动中产生的。然而，长期以 来在教学的过程中，我们都是教重于学，教学活动以教师为中心，学生的学习只 是在教师的规定下进行。现代教育观认为，学与教并重，教师必须先了解学生是 如何学习的，才能确定如何施教。因此，在生物学教育的有关理论中，我们首先 讨论教育心理学领域的两大体系的学习理论，然后，结合生物学教育的属性，讨 论与科学教育改革关系比较密切的学与教两个方面的建构主义理论和概念转变 理论。
第一节 行为主义和认知主义的学习理论
在讨论学习理论之前，我们先对学习（learning）一词提出以下定义：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。在这个定义中，经验是指个体的活动过程和个体在活动中所经历的事物，也 就是说，个体在生活中随时随地的所见、所闻、所想的一切都是经验。强调经验 是为了区别本能和学习、成熟和学习。有些行为的改变并不是学习的结果，而是 本能的表现或生理成熟的结果。强调行为、能力和心理倾向较持久的改变表示 要将学习同其他原因所引起的短暂改变区别开。例如，兴奋剂所引起的运动员 成绩的提高是短暂的，它并不是学习的结果。
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：行为主义和认知主义的学习理论。２０ 世纪５０ 年代中
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期以前，行为主义学习论在学习理论的研究中占据着主导地位。作为一个划时 代的人物，桑代克首次用实验而不是思辨的方法来研究学习问题，是学习理论的 一大超越，也为后继学习理论的研究提供了基本的范式。与行为主义学习论相 对立，源自于格式塔学派的认知主义学习论，经过布鲁纳、奥苏伯尔等一批认知 心理学家的大量创造性的工作，从２０ 世纪５０ 年代中期之后在学习理论的研究
中开始占据主导地位。在现代学习理论的发展过程中，还出现了：体现当代认知 心理学特点的加涅（Robert ． M ． Gagne ，１９１６ － ）的学习的信息加工学习论，代
表心理学新思潮的人本主义学习论，以及继认知主义之后更强调学生主体作用 的建构主义学习论。限于本书的讨论重点，这里只对两大学习理论体系中的主 要观点作一简要介绍，详细内容请参阅有关的学习心理学和教育心理学。 一、行为主义学习理论
行为学习理论（behavioral learning theory）把学习看作是外显行为改变的过 程，是能够由选择性强化形成的，学习者外显行为改变主要显示在刺激与反应之 间的联结，学习者对原本不反应的刺激而表现出反应，即表示产生了学习。因 此，行为主义学习理论强调外在环境对学习的影响，在教育上主张运用奖励和处 罚。
在行为学习理论中又有许多论点不同的学习理论，其中对教育影响最大的 有三种：巴甫洛夫（ Ivan Petrovich Pavlov ，１８４９ — １９３６） － 华生（ John Broadus
Watson ，１８７８ — １９５８）为代表的经典条件作用（classical conditioning）理论；桑代克
（Edward Lee Thorndike ，１８７４ — １９４９）的联结主义（connectionism）理论和斯金纳
（Burrhus Frederick Skinner ，１９０４ — １９９０）的操作条件作用（operant conditioning） 理论。
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经典条件作用的学习基本上是刺激替代的过程：从原有的刺激— 反应关系 到建立新的刺激— 反应关系。华生认为刺激与反应联系的形成遵循频因（fre唱
quency）律和近因（recency）律。频因律说的是，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。华生认为刺激与反应的牢固联结 首先在于所学的反应的多次重复。在学习过程中，如果要学习某种动作，就要经 过多次练习，形成连续的动作习惯，同时使其他不要学习的动作的重复次数逐渐 减少，从而使要学习的动作不断得到巩固。近因律指的是，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。前一次练习中最后学会的动作 在下一次练习中，必定更容易出现，从而得到强化。华生还注意了学习者的年 龄、练习时间的分配、过度学习等对学习的影响。在年龄方面，年纪大的白鼠与 年纪小的白鼠在学习迷笼上所需要的练习次数并没有显著差别。在人类学习 中，如果一个人所处的情境是紧急的，那么即使是年龄很大的人也能够学习。在 · ３４ · 中学生物学教学论
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练习的时间分配上，他认为练习的不同分配对动作习惯的养成有影响，一般情况 是分散的练习优于集中的练习。在过度学习上，如果练习时间已经很充足，还要 继续学习，其练习曲线呈现水平线，不会再有什么进步。
根据经典条件作用的学习理论，我们在教学中可以得到以下启示：① 学习是 从原有的刺激－ 反应关系到建立新的刺激－ 反应关系，表示新的学习总是以原 有的学习为基础的。② 刺激－ 反应联结理论说明将概念和图表等联结起来有利 于概念的学习，教具的使用有利于教学。③ 频因律意味着对一些重点、难点加强
复习巩固的必要性。④ 近因律则提示我们如何合理地安排教学中的重点和难 点。⑤ 教学中要注意时间的合理分配，避免过渡学习和集中练习。 桑代克的联结主义理论又叫试误学习理论，是在多次动物实验的基础上建 立的，他根据实验研究的结果认为，所有的学习都不是突然发生的，而是通过一 系列细小的步骤按顺序逐渐达到的。“学习即形成联结；教学则是安排各种情 境，以便导致理想的联结并感到满意。”在桑代克所做的一个经典行为主义的实 验中（１９１３） ，饥饿的猫不得不学会去拉“迷笼”上的绳子，以打开笼门出去获取食
物。以这种方式去学会逃出笼子有什么意义呢？ 桑代克的结论是，猫并没有先 考虑如何逃出去，然后再去行动，而是在尝试错误中学习（见图３ － １） 。当猫在
玩的时候，碰巧拉动绳子打开了笼门，它就可以逃出去。但这并没有让猫对笼子 产生深刻的认识。因为当它被重新放回迷箱时，猫并不知道立刻去拉绳子以逃 出去。相反，对猫来说，它还需要通过试误法去尝试多次。据此，桑代克认为，动
物的基本学习方式是试误学习（trial － and － error learning） ，人的学习方式可能 要复杂些。
虽然桑代克意识到人类学习的学习方式和动物学习方式有所不同，但他还 是把这些原理作为人类学习的基础，并提出了一系列的学习律。按照桑代克的
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学习律，学习者对某种刺激的反应与其准备状态有关，这被称为准备律（law of readiness） ；刺激－ 反应之间联结的牢固程度与练习次数有关，叫练习律（law of
exercise） ；刺激－ 反应联结的增强或削弱与反应后获得的是奖赏（reward）还是惩
罚（punishment）有关，为效果律（law of effect） 。
桑代克的试误学习理论对教学的启示：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。预先告知学习内容让学生有一个心理准备，或者创设 让学生感到满意轻松的心理环境有利于教学效果的提高。② 练习律提示着练习 经过强化才能得到巩固，否则会逐渐被遗忘。③ 从效果律中可以看到，不知道结
果的练习，不可能有助于学习。只有练习没有答案，不知道对还是错，即没有反 馈的练习是没有效果的。④ 从桑代克后来对效果律的修改来看，奖赏与惩罚的 作用并不等同，奖赏比惩罚更加有力，我们应当多用表扬少用批评的教育措施。 在知识学习和技能训练时，通过对环境和行为控制上进行有效的安排，让学生一 第三章：生物学教育有关的学习和教学理论· ３５ ·
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