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科学、认知和教育的建模笔记(1)

 进步黑客 2023-01-25 发布于北京
原标题:Notes for a Modeling Theory of Science, Cognition and Instruction
作者:戴维·赫斯特内斯(David Hestenes) ,亚利桑那州立大学(Arizona State University)
摘要:建模理论为跨学科研究提供基础,涉及到科学、教育研究和认知的许多方面,对科学实践、教学设计,科学、数学和常识之间建立联系都有重要意义。

0.译者的话

按照惯例,译者的话应放在最后,但注意力稀缺,大部分人都看不完全文。我就打破惯例在前面说几句,了解一些背景知识,我翻译这篇论文的初衷,有助于理解正文内容。
2020年前,大辉写了很多思维模型类文章,还集结出版了一本书《直面不确定性》。
但这个事情越往下走,越觉得不太对劲。收集模型,掌握模型的价值有限。据我观察,很少有人能在生活中,将学到的模型用于解决具体问题。
哪怕他花了上万元参加培训,也解决了训练营中老师出的各种模拟练习。
为什么会的知识,还是派不上用场呢?
这篇论文提供了一个解决思路。
我们每个人头脑中存有两套道理:
在日常生活中,我们每个人都发展了一个关于世界如何运作的,松散组织的直觉系统,或许可以叫「日常道理」。
这套系统中有一部分是基因带来的,也可以叫先备知识——婴儿出生就已经自带一些关于物体,数学,人和语言的隐形知识。
另一套是知识权威(学校或社会)告诉我们的,比如牛顿定律,水由氢和氧元素组成,电流在线路中传输有电阻,这一套可以叫「科学道理」。
如果科学道理证实了日常道理,我们就高兴的采纳它们;如果科学道理和日常道理打架,日常道理总是赢。
怎样才能将科学道理融进日常道理呢?
答案是主动建构,也就是本文讨论的主题——跨学科的建模。基于每个人无意识使用的直觉系统,用科学的方法,将科学知识逐步渗透,内化为个人的心智模型。
我翻译这篇论文也是想引起更多人关注知识的生成过程,主动建构知识,而不是被动接受知识。
大辉祝你有收获!
感谢你分享传播这篇文章,让更多人重视认知建模,做一个明智的模型建构者。
由于论文知识跨度大,错漏难免,欢迎交流指正。
译者:大辉,公众号:「进步黑客」,个人微信:16279731。下面是正文翻译。

1.导言

在过去二十年中,物理教育研究(Physics Education Research,简称 PER)已成为一个行得通的物理分支学科,在这个领域中,物理系的教师专门研究怎样学好和教好物理。
可仍有许多顽固的物理学家对 PER 持反对意见,他们对任何带有教育心理学或哲学色彩的研究都持怀疑态度。越来越多的研究结果证明传统物理教学的不足,以及 PER 方法对教学的改进。总之,PER 支持这样一个普遍结论——即在设计有效的科学教育时,科学内容不能脱离教育学
学生的学习既取决于他们的参与方式,也取决于学科的知识结构和组织方式。因此,科学教育研究必须设在科学系,不能委托给教育学院。
作为一个公共教育研究的参与者,我致力于建立一套科学的教学理论来指导研究和实践。根据我自己作为研究科学家的经验,我确信构建和使用概念模型是科学研究和实践的核心,所以我把建模理论作为科学教学的核心。
从一开始,建模理论就必须解决日常生活和科学中的认知和学习问题。我们需要发展一种以模型为基础的认识论和科学哲学。开启一个理论驱动的建模研究计划:应用理论设计课程和教学,评估结果,并修订相应的理论和教学方法。图1是这个计划的概览。
第2节回顾了建模研究的发展历程。第3节概述了同步发展的认知科学。然后提出本文的主要目的:为认知科学和科学教育中的共同建模理论奠定基础,推动两个领域的共生研究。了解这两个领域的具体研究后指向一个在常识、科学和数学的统一认知帐户。这为科学教育研究开辟了巨大的机会,我希望能引导一些读者去追求。
当然,我不是唯一一个认识到模型和建模对科学、认知和教学重要性的人。这个主题跨越了整个科学,我肯定忽略了许多重要的见解。我希望这篇论文能提供一个广泛的对话方式。
(未完待续)

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