分类:迷思和学习

来自Big Physics


研究背景和问题

这个研究回答:从行为和脑活动上区分搞懂了的学生和做对题但是没搞懂的学生,当前学校教育中两种学生的比例,以及迷思是否可以通过理解型学习消除(和机械式学习对比)。


背景:在最近的关于学习过程中的大脑行为的研究文献中发现一个有意思的关于迷思(misconception)的研究[1] :一个有迷思的被试在经过学习以后,能够作对题了,但是大脑活动上,那部分有关抑制迷思的活动区域仍然是活跃的。其中,抑制迷思的活动区域的识别是通过其他的实验得到的(脑科学有一个非常完善的这样的功能区域模板)。这个结果,如果是真的,对于学习有一定的意义:迷思得不到真正的清除,仅仅是被抑制,于是就可能需要发展相应的学习方式来促进迷思的抑制,而不是消除。具体结果见文献[1]。其中实验细节上,把正确选项、错误选项和干扰项分开来让被试选择对错,是一个很有意思的技巧:使得这个实验能够比较简单,还能够做这几种选项下被试行为的对比。

对于这个研究的结果,我非常非常的怀疑。从个人经验来说,我觉得迷思是可以消除的。但是,这个没有科学根据。怎么办?如何设计相应的实验来研究?这个研究,没有太多相关神经影响方面的工作,心理学行为实验方面的工作不少。心理学研究认为这个问题实际上和所谓的快慢决策系统有关,见[这里]。需要做一下文献调研。大概是说,对于大多数人来说对大多数问题的决策,一般都会存在快的基于直觉的,和慢的基于理性的两套系统。实际决策过程是按照当时情景和条件两套系统竞争的结果。


我们的研究问题是:通过学习是否可以消除迷思,还是仅仅能抑制?

研究的意义:如果能够得到验证,则更加突出了理解型学习的价值——消除而不是抑制迷思。

更大的背景:实际上,这个问题还可能和快系统和慢系统有关。因此,有可能快系统总是存在,总是希望发挥作用,因此,抑制,就算在理解之后,可能还会发挥作用,不过那个时候就是抑制快系统的功能。能不能作进一步的实验来验证这个?

从另一个角度,我们也可以把这个研究看做是考察专家学生和普通学生在学习之后思维方式(以大脑活动的差异为标准)上的差异。例如,我们把被试分成:没有学习过、学习过答案还是错、学习过答案是对的但是没有搞懂、学习过搞懂了答案也对了,这样四种被试,然后来观测其求解问题过程中的大脑活动的。当然,第三种和第四种可能得依赖于其他方式来区分,例如制作概念地图、任课老师的经验。

实际上,区分普通学生和专家学生(甚至专家),相当于是在做知道到运用的距离的研究,看看能的想明白的学生是否其大脑活动不一样。另外,如果结合理解型学习和以及机械式学习来培训被试,则这个研究和意义学习的遗忘曲线以及意义学习和机械学习的行为与脑活动对比研究也有关系。

同时,我们还会捎带这研究:如何从行为和脑活动上区分真的搞懂的学生和会做题但是没搞懂的学生。如果可以做到区分真的搞懂的学生和会做题的学生,我们还想看一看当前学校教育中通过学校课程学习的学生的分数和真搞懂的关联性。

实验设计

注意到在这个工作中,作者选择了一组明显具有迷思的做错题目的被试,以及一组题目做对了的被试,来做对比。所用的题目是“一个重铁球和一个轻铁球哪一个落得更快”。注意到这个事实之后,我强烈怀疑,实际上,做为的通过测试的被试,其实,仅仅是记住了答案,没有理解背后的物理的被试。因此,我提出来,做三组被试的对比:明确迷思组、答案正确组、专家学生或者专家组。其中,后两组的区别必须通过任课老师的参与来识别——一般情况下老师能够区分真正的懂的学生,还是仅仅能够把题做对的学生。当然,这个增加了实验难度。但是,可以直接回答我的问题——是否真正的理解可以消除而不仅仅是抑制迷思。

顺便,关于这个专家学生的识别,如果能够结合脑活动特征来验证,我们甚至可以设计一套考查真正理解的考查方式。例如更加关注概念联系的问题,而不仅仅是可以套公式或者记答案的题。

更进一步,我打算把问题修改成几率匹配问题——一个10面的色子,其中7面为1,3面为0。每次扔出去以后,需要猜测那一面会出现,猜对了有奖励。当然,用完全相同的问题,重复以下前人的研究也是应该的。

除了依靠任课老师的意见,我们还可以自己来“制备”被试。例如,都采用打错问题的人,然后第一种制备方法是强行告诉被试,选择某个答案是正确的,不给理由;第二种制备方案是让被试明白为什么那个答案是正确的。最后再来做实验。这个对比更能够体现理解型学习的意义,如果有意义的话。


我们打算以这个实验为基础,做以下的对比实验:

  1. 重复前人工作,大石头比小石头是否落得更快,但是,用没有学习过答错题的、学习过答错题的、答对题的、真的会的三组学生当样本作比较。
  2. 试试讲解之前和之后(理解型的讲解),有没有区别,用概率匹配当例子,或者自由落体当例子。
  3. 不讲解,强行告诉被试只有某个答案是正确的。

第一个实验,回答,是否真的会的人,还是依靠抑制,还是建立了新的机制。 第二个实验,回答,理解型学习的效果。用第三个实验,记忆型学习,当对比组。 顺便,除了关心抑制区域的活跃程度,任何大脑活动上的差异都回事一个有意思的发现。


自由落体问题:大石头(铁块)比小石头下落更快。

概率匹配问题:一个色子有十个面,其中七个面是红色的,三个面是蓝色的。每次扔之前猜一次,猜中颜色有奖。共十次,怎么猜?

上山和下山的平均速度问题:上山和下山走同一条路来回,已知格子的速度为求平均速度。

妹妹年龄的问题:妹妹的年龄是我的一半,我今年十岁。请问我20岁的时候,妹妹几岁。

下一步的工作

  1. 文献调研,看看“迷思概念的教学”问题的研究现状
  2. 预实验,看看比例有没有比较大的差别
  3. 实验
  4. 其他的类似的具有从迷思到正确答案到真的明白这几个不同层次的问题

参考文献

  1. 1.0 1.1 Lorie-Marlène Brault Foisy, Patrice Potvin, Martin Riopel and Steve Masson, Is inhibition involved in overcoming a common physics misconception in mechanics? Trends in Neuroscience and Education, 4, 26-36(2015).

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