从连接到贯通：基于脑科学的数学深度学习与教学

传统数学学习的理论思辨往往停留在知识、认知及文化等"意识"层次,呈现一定的"不确定性"和"混沌"状态,而脑科学从"物质"角度揭示了数学学习的本质是神经元的联结和神经网络的连接。文章从认知、情绪和行为三个维度对数学深度学习进行了诠释,剖析了数学深度学习的脑机制。在此基础上,文章设计了基于脑科学的数学深度学习框架,阐述了基于脑科学的深度教学观点。

脑机交互促进学习有效发生的路径及实验研究——基于在线学习系统中的注意力干预分析

脑机交互是一种实现大脑与计算机之间通信的信息交换技术。目前,其在教育中的应用主要有:将脑机接口植入虚拟现实学习环境、人工智能支持下的自适应学习、教育大数据的搜集与处理和智能学习系统等方式。在这些方式里,计算机对学习者在学习过程中的脑电信号进行监测与识别,从而调控学习行为,可促进有效学习。基于这一思路,形成了在在线英语学习系统中植入脑机接口的研究设计,旨在针对大学英语听力课程,感知和调控学习者的注意力,进而实现自适应学习。通过对X大学100名大一学生进行持续1个月的实验研究,结果发现:脑机交互技术在提高学业成绩和注意力、改善学习态度和自我效能感%创设适合不同学习风格的学习路径方面,都取得了较好的效果。这为脑机交互进入教育实验提供了方法上的尝试,也为技术促进学习的有效发生,探索了新的路径。

深度学习品质刻画: 评测工具的开发与应用——基于四城市小学生数学学习的实证研究

深度学习品质包含学习者个体、群体和深度学习系统三个层面,它已得到理论研究的高度认可,也由于难评测而阻碍了深入研究与课堂实践。图式和SOLO层次分类理论为深度学习评测提供了心理学基础,而思维可视化技术则提供了评测工具,在此基础上设计并开发了学习思维可视化系统,包含学习策略和认知结构两项软件与PDA产品。研究利用所开发的评测系统,在S(华东)、C(东北)、W(华中)和K(西南)四城市对4000余名小学生的数学学习进行了诊断。通过较大数据量的分析,研究得出了三点结论:一是学习策略与认知结构可作为深度学习品质的效应量;二是学习思维可视化系统对深度学习的评测具有较高有效性;三是深度学习课堂应该从以下方面进行改进,包括在学习内容方面关注学科内容、学习策略与认知结构三者的统合,在学习方式方面关注个性化学习与合作学习的结构与运作模式,在思维品质方面关注复杂图式的构建与生成。深度学习品质评测工具的开发与应用将切实提升深度学习实施的可操作性。

深度学习的发生过程、设计模型与机理阐释

本研究基于图式、格式塔、认知负荷、ACT-R和APOS等认知与学习心理理论,全面审视了历时三年的深度学习实证研究过程、研究结论和研究案例,从认知过程、学习内容、教学行为和资源表征态四者的对应关系角度解析了S-AICG深度学习发生过程,设计了深度学习课堂的设计模型;以数学学科为例构建了深度学习的发生机理模型,并从表征、交互、调适、建构和生成五个方面进行了深入阐释。本研究基于循证的研究,从教育实践中解析现象、总结规律,丰富并发展了深度学习的课堂实践和理论体系。