數(shù)學學習與數(shù)學遷移

1、數(shù)學學習與數(shù)學遷移數(shù)學有效教學的重要指標是學生的數(shù)學學習能否從一個問題遷移到另一個問題從一個情境遷移到另一個情境從學校課堂遷移到社會生活中。數(shù)學學習過程和數(shù)學學習遷移存在密切關系是直接影響人的能力形成的重要因素。遷移通常理解為把在一個情境中學到的東西遷移到新情境中的能力。研究表明學習經(jīng)驗與遷移能力并不是正相關的。有些學習經(jīng)驗會導致強記憶弱遷移和強記憶負遷移而另一些卻能誘發(fā)強記憶強遷移和強記憶正遷移早期學習遷移研究理論強調學習條件和遷移。條件之間的相似性取決于兩者基本要素的匹配程度而基本要素被界定為具體事實和技能。對任務間共同要素的強調意味著對學習者個性的忽視比如對包括關注的時機、相關原理的外推

2、、問題解決或創(chuàng)造力以及動機等這些個性的忽視而把學習的重點放在練習和訓練上。本文探究對數(shù)學教育具有重要意義的數(shù)學學習和遷移的關鍵特征。一、促進初始學習是成功遷移的首要因素。新的理論研究表明影響成功遷移的第一個因素可能是最初對數(shù)學知識的掌握程度。那么如何進行數(shù)學的初始學習來促進數(shù)學學習的成功遷移呢？1 .注重理解而不是記憶初始學習不達到一定理解水平遷移是不會發(fā)生的。這是顯而易見但又經(jīng)常容易被忽略的事實剛學完某個新知識就急于去做難題就屬于這個范疇。這兩個結論對教學而言非常重要這正是我國中小學普遍存在的問題常常新授課剛結束就要求學生解難題不僅課后作業(yè)是難題而且課堂練習中就開始出現(xiàn)難題有的題甚至就是升學

3、考試的試題。學生難題解不了只好用強行記憶來彌補強記憶弱遷移和強記憶負遷移在所難免。這種現(xiàn)象的結果是被迫機械學習能力無法提高也就是必然的事情了。遷移受學習的理解性程度的影響而非僅靠記憶事實或墨守成規(guī)。遷移不能發(fā)生的原因在于對新知識的理解沒有達到一定水平而僅僅靠記憶。在新知識的初學階段其意義的建構和獲得還沒有真正完成按照有意義學習理論新舊意義之間的聯(lián)系有一個繼續(xù)同化的過程。在這個過程中一方面是對意義聯(lián)系理解的深化和貫通方面是這種聯(lián)系需要一定程度的鞏固和強化只有當這兩方面達到一定的水平有意義遷移才可能開始。2 .投入足夠的學習時間。數(shù)學是一門復雜學科學習復雜學科需要更多的時間即使看起來像天才，然而個

4、人為了拓展數(shù)學專業(yè)知識和提高數(shù)學理解水平也需要投入大量的時間和精力。新的學習理論明確提出成功的學習需要時間的大量投入。即使美國人現(xiàn)在也開始認識到在他們的中小學教育中要求學生學習投入的時間過少了。但是學習時間和精力的“大量投入”并不是一味地投入到訓練記憶中而是把主要時間投入到反思和理解中。成功的學習需要大量的時間主要原因是要達到理解的水平需要時間。具有兩方面的含義一是為了深化和貫通新舊意義的聯(lián)系需要一定的時間去摸索與主題相關的具體信息二是為了使得所獲得的學習經(jīng)驗達到相當水平的知悉程度需要一定的時間來深化和強化這些聯(lián)系。不同的學生所需要的時間也不同教師必須對此有充分的認識和思想準備。學生對一個新的

5、數(shù)學對象的初始學習常常會遇到意義不夠明晰和邏輯聯(lián)系比較隱蔽的材料一開始就要他們從事理解性學習是有困難的他們需要時間去探究基本概念生成與自己已有信息的聯(lián)系。一下子接觸太多的遠離主題的內容會妨礙學生對新知識意義的建構和隨后的遷移因為他們缺乏足夠的具體信息使這些原則變得有意義因為他們對遠離主題的知識同自己已有知識之間的承襲關系和邏輯聯(lián)系不能接受因此學生只能當作孤立的、沒有聯(lián)系的事實去學習那些遠離主題的內容。為學生提供先摸索與主題相關的具體信息先行組織者的機會顯得至關重要這就是在最初創(chuàng)立一個“時機”讓學生能夠充分知悉、了解、回憶或激活相關信息使新知識的主題從這些相關的信息中自然流淌出來。研究表明有這樣

6、的時機要比沒有這些機會的學生的學習更加有效。為學生提供這樣的時機包括創(chuàng)設適當情境幫助學生搜索信息、提取信息、加工信息也包括提供足夠的信息處理時間學習不能操之過急信息整合是一個復雜的認識活動需要足夠的時間。3 .利用變式把握關鍵特征適當安排一些反例能幫助學生注意先前沒有注意的新特征了解哪些特征與某些特定概念相關或無關。恰當?shù)姆蠢粌H可用于知覺學習還可以用于概念學習。對何時、何地和如何運用所學知識的理解即知識條件化可通過“反例”的運用而增強數(shù)學學習中學生很容易犯非本質屬性泛化的錯誤這是非本質屬性負遷移的結果。作為克服這類負遷移的一種有效方法以幫助學生把握數(shù)學對象的本質屬性。利用反例、辨析題、變式題

7、進行教學都屬于變式教學的范疇。反例的特點是改變對象本質屬性而保持非本質屬性不變辨析題的特點是改變對象的非本質屬性而保持本質屬性不變安排變式學習能夠幫助學生把原先所沒有注意的非本質屬性和本質屬性的區(qū)別加以澄清從而盡可能避免非本質屬性泛化的錯誤。變式題的運用在于提高解題學習中遷移能力的培養(yǎng)這在我國的數(shù)學教學中是常用的方法。二、影響遷移的其他因素1 .學習的情境成功的遷移受到初始學習情境的影響學生有可能在一種情境中學習但卻不能遷移到其他情境中去。實現(xiàn)成功的遷移取決于知識與情境以怎樣的關系相連取決于初始學習是如何獲得知識的。一個數(shù)學對象在單一而非復合情境中學習時情境間的遷移往往相當困難。當學生用學習情

8、境中材料的細節(jié)即過于具體的無關信息來詳細解釋新材料時知識尤其容易受情境制約。當學生在復合情境中抽象出一個數(shù)學對象概念的特征時更可能形成彈性的知識表征。復合的情境指學習情境是趨于本源化、多樣化、綜合化、真實化、情節(jié)化的概念的特征隱藏在眾多干擾因素之中使得學生必須經(jīng)過由表及里、去粗取精、去偽存真的過程才能抽取到對象的本質建構起對象的意義這樣不僅獲得了對象的本質特征而且在“舍棄”的過程中了解對象的非本質特征認識本質屬性與非本質屬性之間的聯(lián)系從而同時把握對象的本質的和非本質的方面達到從整體上認識對象意義的作用。這樣形成的將是具有彈性的適應性的認識。但是過度情境化對知識的理解有弊無利。過度情境化是指情境

9、盡管可能真實但情節(jié)過于復雜具體甚至無關或者涉及因素過手瑣碎而缺少綜合性。在這種情境中學習常常造成學生所學知識的彈性缺失仍然無法把學到的知識靈活地遷移到新的情境。讓學生解決具體的案例以及相似的其他案例目的是幫助他們抽象出導致彈性遷移的一般原理。這是一種多到一的概括和一到多的遷移。實現(xiàn)這樣的概括和遷移要求提供的刺激材料盡可能的豐富并能充分突出主題或本質特征。另一個比較有效的辦法是讓學生加入到為提高彈性理解而設計的“如果一怎么辦”類的問題解決當中。概括案例要求學生創(chuàng)造一種不僅能解決單一的問題而且能夠解決整個相關類群問題的方法。關于對付彈性缺失的3種方法實際上是提供了提高彈性理解的3種“情境”。遷移彈

10、性的缺失根本上是學習缺乏“想象力”的結果。遷移本身就是一種“想象”的體現(xiàn)沒有對不同事物間關系的想象談何知識或策略的“遷移”“如果一怎么辦”類型的問題解決本身更是地地道道的“想象”的問題沒有對“如果”可能引出東西的“想象”如何能找到“怎么辦”“概括案例”也同樣離不開“想象”沒有“想象”哪來“抽象”沒有“抽象”又何有“概括”人失去了想象知識就會變成教條智慧就會趨于枯竭。培根說知識就是力量。愛因斯坦補充說想象比知識更重要。知識是由想象創(chuàng)造出來的知識又是由想象激發(fā)活化的知識是由想象推動發(fā)展的知識又是由想象帶向無限的目前我國大多與教育有關的活動中最普遍的問題就是缺乏對受教育者想象力的培養(yǎng)刻板僵化的模式長

11、官意志的管理教條化的理念受教育者不僅缺少想象的空間甚至連想象的時間也沒有。2 .問題的表征通過教學幫助學生在更高的抽象層面上表征問題也可以提高數(shù)學遷移能力。幫助學生在更一般的層面表征所要解決問題能增加正向遷移的可能性減少先前解決問題中策略應用不當?shù)呢撓蜻w移影響。讓學生在更一般的層面上掌握數(shù)學解決問題的策略就是引導學生學習從問題的原始狀態(tài)開始從無到有地實現(xiàn)問題的解決。這是培養(yǎng)和提高學生解決數(shù)學新問題能力的有效途徑?！霸诟话愕膶用嫔媳碚鹘鉀Q問題”1的策略應該包括表征問題和表征解決問題兩個方面的策略。表征問題的策略應該是指對問題性質、特征和意義做出概括性的理解著重搞清楚“是什么類型問題”表征解決問

12、題的策略則是指對解決問題過程中所使用的策略進行抽取、提煉和概括并且對問題情境、問題條件與問題策略的關系和聯(lián)系進行概括和提取。學習和運用這兩種策略可以促進對問題本質的認識和理解達到在更一般的層面上即從整體上、宏觀上認識和把握問題及解決問題。這是“問題模式識別”的特征識別模式實際上這是形成一種問題原理這種問題原理由于具有很高的概括性而大大增強了它的正遷移性從而反過來促進和加強解決新問題的能力。學生如果僅僅受到具體問題解題訓練而沒有觸及問題原理他們雖然也可能很好地完成具體任務但無法把學到的知識遷移應用到新的問題。接受抽象表征訓練的學生則可以將知識遷移到具有類比關系的新問題上。什么是“問題原理”就是“

13、在更一般層面上掌握表征問題的策略”。如果沒有對某個“問題原理”的概念就不可能把某個問題納入這個問題原理的范疇。數(shù)學中應該有多種問題原理所謂“抽象表征”或者“抽象層面的表征”就是把問題的認識上升到“問題原理”的水平才可能在解決新問題的時候把新問題納入某個問題原理的范疇來解決。所謂“學解題就是學解一類題”也就是要把學解的題上升為問題原理這樣學會的就不是具體的一個題而是屬于一個問題原理范疇的題。3 .學習與遷移條件的關系遷移體現(xiàn)了學習內容和測試內容之間的一種函數(shù)關系。遷移量是在原來學習領域和新領域之間重疊部分的函數(shù)。這個重疊部分就是知識是如何表征的是如何形成跨領域概念對應的。知識與任務之間的遷移隨它

14、們所共有的認知要素多少的程度而變化。認知表征和策略就屬于隨任務的不同而變化的“認知要素”重疊部分就是指“共有認知要素”。認知表征和認知策略被看作“認知要素”。且不同的學習任務有不同的認知要素。但是如何識別不同任務間的“共有的認知要素”這仍然主要取決于對前面問題表征一段所述的“問題原理”的掌握。同時這為后面所給出的建立和形成共同的抽象結構的方法提供了依據(jù)。研究表明大量的遷移發(fā)生在表層結構大相徑庭但卻具有共同的抽象結構的對象之間。當不僅要思考陳述性知識而且要考慮程序性知識時。眾多領域的數(shù)學能力的遷移常常受同一原理的支配。比如通常所說的受某種數(shù)學思想的支配就是受同一原理的支配。函數(shù)的思想、數(shù)形結合的

15、思想、分類討論的思想、極限的思想等都是具有抽象結構的原理。來自于新的學習科學的研究表明遷移大量地發(fā)生在具有共同抽象結構的對象之間因此要實現(xiàn)遷移無疑要建立和形成這樣的共同抽象結構。幫助學生超越具體情境和例證在抽象層面表征經(jīng)驗是形成共同抽象結構表征的十分有效的方法。這也是解題反思的原理所在。即在反思的過程中“超越”“具體情境和例證”在“抽象層面”上表征“經(jīng)驗”而不是“停留”在“具體層面”上也就是不斷地提高認識水平不能始終停留在“低層次”認識水平上。這樣“經(jīng)驗”才可能得到提升不斷地從“具體經(jīng)驗”上升為“抽象經(jīng)驗”直至上升為“原理”。抽象表征并不是保存事件的孤立特點或例證而是建構包含相關情境和事件成分

16、的更大的圖式。例如包括類比推理在內的圖式就能夠對復雜思維做出重要的指引“成功的類比遷移能導致運用原來解決問題的一般圖式去解決后繼的問題。”這是形成抽象表征的另一種方法。“更大的圖式”即是“認知模塊”或“解題知識塊”。按照皮亞杰的意思“圖式”包含一定的活動結構是行動的結構和組織具有概括性的特點可以從一種情境遷移到另一種情境。圖式是在同一活動中各種運用的重復中保持共同認知要素的組織和結構。圖式的種類逐漸增加其內容也變得更加豐富從簡單的圖式到復雜的圖式從內部的行為圖式達到內心的思維模式從無邏輯的圖式到邏輯的圖式逐漸形成復雜的認知系統(tǒng)形成龐大的認知結構。一個人擁有的圖式越多他所能同化的事物越多范圍就越

17、大。實際也就是遷移的范圍就越大。類比推理是數(shù)學學習成功遷移的一個有效途徑而類比推理主要是運用在整體上有某種聯(lián)系或相似的對象之間所謂“共同的認知要素”也是在整體意義上的不是視覺對象的相同而是“認知要素”相同是指意義上的、理解上的、策略上的、原理上的或者說是間接的而不是直接的。抽象表征是通過多次觀察不同事件的異同而建立起來的。這是形成抽象表征的又一種方法。具有抽象結構的圖式提高了記憶的提取和遷移能力因為具有抽象結構的圖式源自于更大范圍的相關例證而非單一的學習經(jīng)驗?！俺橄蟊碚鳌钡慕⒕褪菫榱税亚Р钊f別、千變萬化的不同事件既區(qū)分又統(tǒng)一起來。通過對許許多多“個別”的異同的分析概括出“一般”的原理來?！岸?/p>

18、次觀察不同事件的異同”。在這方面就能達到很好的效果數(shù)學作為抽象的思想材料更是如此。首先是通過“多次”觀察找出不同對象的“所有的”相同和不同之處沒有多次觀察往往會遺漏某相同點和不同點而被遺漏的相同點和不同點往往是不容易被注意的又恰恰是重要的“關鍵點”關鍵點總是深藏在最不容易被注意的隱蔽的深處。其次是對相同點的比較、對不同點比較以及對相同點與不同點之間的比較都要進行多次觀察才可能識別其中的“共同認知要素”共同認知要素未必只從相同點中反映出來較多的情況是在正反兩方面的比較中更容易把“共同認知要素”識別出來。4,遷移與元認知遷移實質上是一個要求學習者積極參與選擇和評估策略、思考資源和接受反饋的過程也就

19、是把遷移看成一個動態(tài)的過程。這種積極的動態(tài)遷移觀有別于靜態(tài)遷移觀。靜態(tài)遷移觀就是認為初始學習后學生即具有解決遷移問題的能力。較理想的遷移是不需要有任何提示個人就能自發(fā)地遷移合適的知識。但是提示有時是必要的提示能夠極大地促進遷移?！斑w移量取決于學習或遷移時的注意指向"意誰對遷移量有決定性作用是否能識別出“共同的認知要素”取決于“注意指向”。這正是專家知識的第一特征能識別新手所注意不到的關鍵信息的信息特征?！白⒁庵赶颉笨赡馨▋煞矫嬉皇恰皯撟⒁馇榫持械氖裁磳ο蟆倍恰靶枰哂袑π畔⑻卣鞯拿舾小薄！皯撟⒁馇榫持械氖裁磳ο蟆比Q于對問題情境的觀察、問題信息的提取、問題性質的辨析、問題原理

20、的洞悉、問題類型的歸屬等多方面的認知因素。教學的觀察中的確能夠發(fā)現(xiàn)學習中不同的人“注意指向”確有不同這往往是產(chǎn)生學習差異的第一環(huán)節(jié)。學習遷移有困難的學生往往對學習材料不能抓住重點對象不能關注重點內容不能提取關鍵信息不能把握細節(jié)與整體不能洞察核心思想。分級提示是幫助不同學生提高遷移水平的靈驗辦法。有些學生在接受一般性提示如“你能否想起曾經(jīng)做過與此相關的事”遷移便能發(fā)生。其他學生卻需要有更加具體的提示。教學實際中有的學生接受元認知提示就行了有的學生需要更具體的接近目標的“認知提示”乃至“直接提示”。分級提示應該說是教學中一種更有效的啟發(fā)方法。在啟發(fā)性教學中以分級提問的方式來進行元認知提問效果更好。

21、提問的分級可以根據(jù)接近目標的程度決定提問從抽象到具體從元認知到認知所體現(xiàn)的遷移能力是由高水平到低水平的。教學上采用元認知提示的方法能促進學生把知識遷移到新情境中而無需借助明顯的提示。教學中運用元認知提示的方法需要有前提就是教學必須建立在探索和理解之上只有以探索方式、建構以理解為目標的教學才可能需要元認知記憶、模仿、復制、機械訓練這些都是無須元認知的。那么什么是“教學上的元認知提示的方法”一是新知識的教學中用于啟發(fā)的元認知提示語二是解題學習中用于理解題意、探索解法的元認知提示語三是用于課堂教學對話的元認知提示語。之所以強調以探索的方式教學是為了強調“從無到有”的教學過程和教學思想是為了教會學生如

22、何“從無到有”地思考是為了教學生學會如何“從無到有”地學習。以探索的方式教學并非一定要有探究式教學中也可以在講授式教學中進行4。元認知提示策略有助于學習沿著確定目標生成新觀點提煉和細述已有觀點尋找觀念的銜接思考與反思活動的途徑進行。當教師淡出時學生能夠向自己發(fā)問自我調節(jié)問題。最終是學生要學會使用元認知提示語當教師淡出時學生會用元認知提示語引導自己經(jīng)過長期使用使之變?yōu)橐环N潛意識即在思考問題時無意識地、自動地運用元認知提示語引導自己的思考。就是讓學生自己學習掌握運用元認知提示語自覺進行元認知活動。三、原有經(jīng)驗影響數(shù)學學習的遷移“所有的學習都涉及到原有經(jīng)驗的遷移?！边@一原理對包括數(shù)學教學在內的所有教

23、育實踐都具有重要的意義。需要引起注意的是有些已有經(jīng)驗會產(chǎn)生不易覺察的導致學生學習的負遷移影響。由于學習涉及到先前經(jīng)驗的遷移所以一個人現(xiàn)有知識也能成為學習新信息的障礙。對年齡不大的學生來說早期的數(shù)學概念會左右他們學習數(shù)學時的注意力和思維。比如大多數(shù)學生在學習算術時都形成了這樣的觀點數(shù)字的基礎是計算原理。數(shù)字是一連串數(shù)的東西加法就是把兩堆東西“合二為一”。這樣的認識在學校教育的初期很見效。然而一旦學生接觸有理數(shù)他們的這種想法會對他們學習數(shù)學新知識產(chǎn)生不利的影響。因為學生無法通過數(shù)物生成一個分數(shù)于是早期的數(shù)字知識成為后來學習分數(shù)的潛在障礙對許多學生來說確實如此。可見用“數(shù)物”方法學習算術四則運算并不