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学习(learning)

在神经心理学、个人发展和教育领域,学习是人类、动物和人工认知系统最重要的心理功能之一。它依赖于在感知信息的支持下获取不同类型的知识。它导致新的能力、技能、价值观、理解力和偏好的发展。其目标是增加个人和群体的经验。学习功能可以通过不同的大脑学习过程来实现,这取决于学习主体的心理能力、需要掌握的知识类型以及社会认知和环境条件[1]。


学习的范围很广,从简单的学习形式,如许多动物物种中的习惯化和经典条件反射,到更复杂的活动,如游戏,只有在相对聪明的动物[2][3] 和人类中才能看到。因此,一般来说,学习既可以是有意识的过程,也可以是无意识的过程。


例如,对于幼儿来说,非有意识的学习过程就像呼吸一样自然。事实上,有证据表明胎儿在出生前就进行了行为学习,早在妊娠 32 周时就观察到了习惯化现象,这表明中枢神经系统在发育初期就已充分发育并为学习和记忆的发生做好了准备[4]。


从社会角度看,学习应该是教学和教育的目标。


有意识的学习是学生要求的一种能力,因此通常以目标为导向,需要动机。


也有人用一个微分方程对学习进行数学建模,这个微分方程与一个任意定义的知识指标有关,与时间有关,并依赖于一些相互作用的因素(常量和变量),如初始知识、动机、智力、知识锚定或阻力等[5][6] 因此,如果知识量长期没有变化,学习就不会发生;如果知识量随时间减少,学习就是负的。微分方程的解还显示了学习曲线的正余弦和对数衰减,以及特定学习者的知识承载能力。

学习类型

简单的非联想学习

习惯化

在心理学中,习惯化是非联想学习的一个例子,即随着刺激的重复出现,行为反应概率会逐渐降低。它是另一种形式的整合。动物首先会对刺激做出反应,但如果刺激既没有奖励也没有危害,动物就会减少随后的反应。其中一个例子可以在小型鸣禽身上看到--如果把一只毛绒猫头鹰(或类似的捕食者)放进笼子里,鸟儿最初的反应就好像它是一只真正的捕食者。很快,鸟儿的反应就会减弱,表现出习惯性。如果再放入另一只毛绒猫头鹰(或取出同一只猫头鹰后再放入),鸟儿又会对它做出反应,就好像它是捕食者一样,这表明鸟儿习惯的只是一种非常特殊的刺激(即在一个地方放一只不动的猫头鹰)。习惯化在几乎所有动物物种中都得到了证实,包括大型原生动物 Stentor Coeruleus[7] 。


敏化

敏化是非联想学习的一个例子,在这种学习中,反应会随着刺激物的重复施用而逐渐放大(Bell 等人,1995 年)。这种机制的一个日常例子是,如果一个人不停地摩擦自己的手臂,外周神经就会受到反复的强直性刺激。一段时间后,这种刺激会产生一种温暖的感觉,并最终转变为疼痛。这种疼痛是外周神经的突触反应逐渐放大的结果,警告人们这种刺激是有害的。敏感化被认为是生物体适应性和适应性学习过程的基础。


联想学习

操作性条件反射

操作性条件反射是一种试图通过正强化和负强化来改变行为的过程。通过操作性条件反射,个体会将特定行为与结果联系起来[2]。

例 1:父母用糖果或其他奖品奖励成绩优秀的孩子。

例 2:学校老师给那些最安静、最乖巧的学生加分

最冷静、最乖巧的学生。学生最终会意识到,当他们自愿变得更安静、更乖巧时,他们就能获得更多的分数。

例 3:每当一只动物(例如,"蚂蚁")的行为得到某种形式的强化(如食物)时,老师就会给它加分。

每当动物(如饥饿的狮子)按下杠杆时,就会给它一种强化物(如食物)[3]。操作性条件反射 "一词源于行为学家 B. F. 斯金纳(B. F. Skinner),他认为人们应该关注行为的外部、可观察到的原因(而不是试图解开内在的想法和动机)。


强化有两种形式:正强化和负强化。下面我们将对此进行解释。

正强化物和负强化物

正强化物是指在预期行为发生后给予个体的有利事件或结果。

在个人做出期望行为后给予的有利事件或结果。其形式可以是表扬、奖励等。


负强化物的典型特征是在个体做出期望的行为后,消除其不期望或不愉快的结果。

负强化物的典型特征是,在预期行为发生后,不希望或不愉快的结果被消除。当被认为是负面的东西被移除时,反应就会得到加强。这两种强化的目的都是为了增加行为。


正面和负面惩罚

与此相反,惩罚是指增加不受欢迎的东西,试图使随后的行为减少。


积极惩罚是指给予不利的事件或结果,以削弱随之而来的反应。

消极惩罚的特点是,在不良行为发生后,去掉一个有利的事件或结果。

这两种惩罚的目的都是为了减少行为。


经典条件反射

经典条件反射的典型范例是反复将一个无条件刺激(它能始终唤起特定的反应)与另一个先前的中性刺激(它通常不会唤起反应)配对。条件反射产生后,对无条件刺激和另一个不相关的刺激(现在称为 "条件刺激")都会产生反应。对条件刺激的反应被称为条件反应。


印记(心理学)

印记是心理学和伦理学中的一个术语,用来描述任何一种阶段性敏感学习(在特定年龄或特定生命阶段发生的学习),这种学习速度很快,而且显然与行为的后果无关。它最早用于描述动物或人学习某些刺激物特征的情况,因此被称为 "印记"。


观察学习

人类最常见的学习过程是模仿;个人重复观察到的行为,如舞蹈。人类可以同时复制三类信息:示范者的目标、行动和环境结果(结果,见模仿(观察学习))。通过复制这些类型的信息,(大多数)婴儿会适应周围的文化。


游戏(活动)

游戏一般是指本身没有特定目的,但却能提高将来在类似情况下的表现的行为。除人类外,这种行为还见于多种脊椎动物,但主要限于哺乳动物和鸟类。众所周知,猫在幼年时会玩线团,这让它们积累了捕捉猎物的经验。除了无生命的物体,动物还可能与同类或其他动物玩耍,如虎鲸与捕获的海豹玩耍。玩耍会让动物付出巨大的代价,比如更容易受到捕食者的攻击、受伤和可能感染的风险。玩耍也会消耗能量,所以玩耍一定会给动物带来很大的好处,才会使动物进化出玩耍。游戏一般出现在较年轻的动物身上,这表明游戏与学习有关。然而,游戏也可能有与学习没有直接联系的其他好处,例如提高体能。


多媒体学习

学习者利用多媒体学习环境进行学习(Mayer, 2001)。这类学习依赖于双重编码理论(Paivio, 1971)。


电子学习和移动学习

电子学习(e-learning)是一个通用术语,指基于互联网的网络计算机强化学习。移动学习(m-Learning)是一种特殊的电子学习方式,它使用不同的移动通信设备,如手机。


死记硬背

死记硬背是一种避免理解所学内容的内在复杂性和推论性,而是专注于记忆材料,使学习者能够完全按照阅读或听过的方式回忆起材料的技术。死记硬背学习技巧所涉及的主要做法是通过重复来学习,其理念是材料重复得越多,人们就能越快地回忆起材料的含义。死记硬背被广泛应用于数学、音乐、宗教等各个领域。虽然它受到一些学派的批评,但在许多情况下,死记硬背是必要的。


非正式学习

非正规学习是通过日常生活中的经验来实现的(例如,一个人在走路时会学会向前看,因为不注意方向会有危险)。这是从生活中学习,在与父母一起吃饭、玩耍、探索的过程中学习。


正式学习

主要条款:教育

世界上最古老的大学--意大利博洛尼亚大学的描述

正规学习是在师生关系中进行的学习,例如在学校系统中。

非正规学习是正规学习系统之外的有组织学习。例如:在俱乐部或(国际)青年组织、讲习班中,通过与兴趣相投的人聚在一起交流观点来学习。


非正规学习与综合方法

教育系统可以综合使用正规、非正规和非正式学习方法。联合国和欧盟承认这些不同的学习形式(参见下面的链接)。在一些学校,如果学生在非正规学习途径中完成了作业,就可以获得计入正规学习系统的分数。他们可以有时间协助国际青年研讨会和培训课程,条件是他们要准备、贡献和分享,并能证明这提供了有价值的新见解,帮助他们获得新技能,获得组织、教学等方面的经验。


要想快速学会一项技能,比如解魔方,需要同时考虑多个因素:


指引有助于学习解魔方的规律

长时间反复练习动作有助于形成 "肌肉记忆",从而提高速度

对动作进行批判性思考有助于找到捷径,这反过来又有助于加快今后的尝试。

魔方的六种颜色有助于在头脑中形成解题思路。

偶尔重温魔方有助于防止消极学习或技能丧失。


 参考文献

  1.  Interpretation based on the IPK model of the systemic TOGA meta-theory, Adam Maria Gadomski, 1993
  2.  Jungle Gyms: The Evolution of Animal Play
  3.  What behavior can we expect of octopuses?
  4.  Sandman, Wadhwa, Hetrick, Porto & Peeke. (1997). Human fetal heart rate dishabituation between thirty and thirty-two weeks gestation. Child Development, 68, 1031-1040.
  5.  Fadul, J. "Mathematical Formulations of Learning: Based on Ten Learning PrinciplesInternational Journal of Learning. Volume 13 (2006) Issue 6. pp. 139-152.
  6.  deFigueiredo, R.J.P. Mathematical formulation of cognitive and learning processes in neural networks, 1990
  7.  Wood, D. C. (1988). Habituation in Stentor produced by mechanoreceptor channel modification. Journal of Neuroscience, 2254 (8).
  • Mayer, R. E. (2001). Multimedia learning, New York: Cambridge University Press.
  • Paivio, A (1971). Imagery and verbal processes. New York: Holt, Rinehart, and Winston.
  • Holt, John (1983). How Children Learn. UK: Penguin Books. ISBN 0140225706

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