數(shù)學(xué)心理學(xué)是利用數(shù)學(xué)模型來(lái)研究心理現(xiàn)象的心理學(xué)分支。用定量的方法來(lái)描述心理現(xiàn)象。由于研究的對(duì)象的復(fù)雜性,一般只能對(duì)研究作模糊定性上的描述,但在信息論、控制論、統(tǒng)計(jì)決策論和計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的推動(dòng)下,數(shù)學(xué)心理學(xué)也發(fā)展迅速,不斷取得了新成果。用數(shù)學(xué)模型描述心理現(xiàn)象,其優(yōu)越性不僅是它比自然語(yǔ)言的描述具有更大的概括性、準(zhǔn)確性、演繹力和預(yù)測(cè)力,更重要的是它便于用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬,為研究人工智能創(chuàng)造了更好的輔助。
1范疇
心理量表編制
學(xué)習(xí)曲線
記憶和遺忘曲線
量化比較
2歷史
1860年德國(guó)心理學(xué)家費(fèi)希納在心理物理學(xué)研究中,最早用數(shù)學(xué)公式描述
了客觀物理量和主觀感覺(jué)強(qiáng)度之間的函數(shù)關(guān)系。
1927年瑟斯頓在制定心理量表時(shí)提出了比較判斷率,并用公式來(lái)表明兩個(gè)刺激間的主觀距離。
第二次世界大戰(zhàn)后,在信息論、控制論、統(tǒng)計(jì)決策論和計(jì)算機(jī)科學(xué)的推動(dòng)下,數(shù)學(xué)心理學(xué)發(fā)展迅速。
20世紀(jì)50年代初,埃斯蒂斯、布什和莫斯蒂勒提出的學(xué)習(xí)模型,是這一新方向的開(kāi)端。
目前實(shí)驗(yàn)心理學(xué)的許多重要領(lǐng)域,如測(cè)量、決策、學(xué)習(xí)和社會(huì)的相互作用等方面,都已制定出大量的數(shù)學(xué)模型。
3建立模型
一般說(shuō)來(lái),數(shù)學(xué)模型的建立,首先是把需要研究的心理現(xiàn)象,如知覺(jué)、學(xué)習(xí) 、決策等等,從復(fù)雜的心理活動(dòng)中分離出來(lái),構(gòu)成一個(gè)特定的集合,把原始資料加工成集合中的客體和關(guān)系。然后用代數(shù)的、幾何的、概率的、公理的形式,或者是計(jì)算機(jī)程序和方程式的形式,把它們表現(xiàn)出來(lái)。在這里,主要的問(wèn)題是確定研究領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng) ,和表達(dá)它的形式系統(tǒng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
在數(shù)學(xué)模型建立之后,通過(guò)邏輯推理或數(shù)學(xué)運(yùn)算可以推導(dǎo)出一定的結(jié)果。如果給模型以一定的解釋,所推出的結(jié)果就可以看作是對(duì)經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)的某種預(yù)測(cè)。進(jìn)一步將預(yù)測(cè)值與實(shí)際測(cè)試值加以比較,依據(jù)二者的符合程度,還可以對(duì)數(shù)學(xué)模型加以修正。
用數(shù)學(xué)模型描述心理現(xiàn)象,其優(yōu)越性不僅是它比自然語(yǔ)言的描述具有更大的概括性、準(zhǔn)確性、演繹力和預(yù)測(cè)力,更重要的是它便于計(jì)算機(jī)的模擬,為人工智能的發(fā)展創(chuàng)造了條件。
4啟示
數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)研究一般采用兩種方式,一種是從一般心理學(xué)的理論出發(fā),去對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的具體問(wèn)題作解釋與分析;另一種是盡可能從數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的具體過(guò)程出發(fā),研究學(xué)生學(xué)習(xí)的真實(shí)心理活動(dòng),分析
其認(rèn)知過(guò)程、機(jī)制及心智變化,逐步形成具有自身特點(diǎn)的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)理論。 盡管國(guó)際數(shù)學(xué)教育委員會(huì)(ICMI)屬下的國(guó)際數(shù)學(xué)教育心理學(xué)研究組織(簡(jiǎn)稱PME)極力倡導(dǎo)第二種方式,但從當(dāng)前研究的實(shí)際狀況看,上述兩種方式都是必需的,而且在具體運(yùn)用時(shí)它們常常是相輔相成的,很難加以區(qū)分。特別由于現(xiàn)代教育心理學(xué)理論有了長(zhǎng)足的進(jìn)展,我們更應(yīng)重視運(yùn)用其豐富的理論框架和多樣化的學(xué)術(shù)視角對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)心理規(guī)律作深入的認(rèn)識(shí)。
5發(fā)展
行為主義理論
20世紀(jì)上半葉,行為主義占有主導(dǎo)地位,其基本立場(chǎng)是:學(xué)習(xí)研究不應(yīng)涉及不可能觀察到的心理過(guò)程,而只應(yīng)局限于可見(jiàn)的行為,這樣的研究才是科學(xué)的。美國(guó)心理學(xué)家桑代克是行為主義的代表人物,他提出了以"刺激-反應(yīng)聯(lián)結(jié)"和"試誤"為主要特點(diǎn)的學(xué)習(xí)理論,認(rèn)為學(xué)習(xí)就是形成刺激反應(yīng)聯(lián)結(jié),這種聯(lián)結(jié)是直接的、無(wú)中介的,是在反復(fù)的嘗試(不斷摒棄錯(cuò)誤反應(yīng),保留正確反應(yīng))中所形成的。他在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了三條學(xué)習(xí)定律:準(zhǔn)備律、練習(xí)律和效果律。在1922年出版的著作《算術(shù)的心理學(xué)》中他指出,算術(shù)學(xué)習(xí)無(wú)非是一組針對(duì)某種數(shù)量和關(guān)系的特殊化的行為習(xí)慣。桑代克的觀點(diǎn)為數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中的機(jī)械練習(xí)和訓(xùn)練提供了一定依據(jù)。另一位行為主義代表人物斯金納進(jìn)一步發(fā)展了行為主義的主張,提出了操作性條件原理,認(rèn)為單純的練習(xí)不能保證行為的重復(fù)出現(xiàn),應(yīng)借助于操作性條件的作用,而這種作用的形成取決于強(qiáng)化。由此他提出了“刺激反應(yīng)強(qiáng)化”的學(xué)習(xí)模式,并設(shè)計(jì)了教學(xué)機(jī)器和程序教學(xué)。斯金納的理論,為以后教育技術(shù)學(xué)的發(fā)展奠定了一定基礎(chǔ)。
認(rèn)知主義理論
20世紀(jì)下半葉,隨著學(xué)習(xí)心理研究的不斷深入,行為主義忽視學(xué)習(xí)的內(nèi)在心理過(guò)程的嚴(yán)重缺陷已日益明顯,越來(lái)越多的心理學(xué)家轉(zhuǎn)向關(guān)注學(xué)習(xí)的內(nèi)在過(guò)程,這促成了認(rèn)知主義學(xué)習(xí)理論的形成。
德國(guó)的格式塔是早期的認(rèn)知主義代表(格式塔是一個(gè)德語(yǔ)詞,意即完形),其核心人物有韋特海默、考夫卡、苛勒等。該學(xué)派主張思維是整體的有意義的知覺(jué),他們以"完形"為基本概念,強(qiáng)調(diào)從整體上認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)的本質(zhì),并提出了頓悟?qū)W習(xí)理論。早期對(duì)認(rèn)知理論的形成施以影響的還有托爾曼,他所提出的"中間變量"(即學(xué)習(xí)主體的"內(nèi)在機(jī)制")的思想,成為其學(xué)習(xí)理論的核心概念。
瑞士心理學(xué)家皮亞杰是當(dāng)代認(rèn)知主義的重要代表人物,他對(duì)心理的發(fā)生發(fā)展、認(rèn)知結(jié)構(gòu)及其機(jī)能等問(wèn)題進(jìn)行了深入研究,并提出了著名的認(rèn)知建構(gòu)理論、認(rèn)知發(fā)展理論。"運(yùn)算"(即思維操作)是皮亞杰理論中的關(guān)鍵概念,他據(jù)此將兒童認(rèn)知發(fā)展分為四個(gè)主要階段,即感覺(jué)-運(yùn)動(dòng)階段、前運(yùn)算階段、具體運(yùn)算階段和形式運(yùn)算階段,并討論了各階段認(rèn)知發(fā)展的基本特征及相互聯(lián)系。皮亞杰在《發(fā)生認(rèn)識(shí)論原理》一書(shū)中提出"同化"和"順應(yīng)"的概念,被人們普遍運(yùn)用于解釋學(xué)習(xí)中的認(rèn)知發(fā)展。他尤其對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)特有的心理特征給予了關(guān)注,他甚至運(yùn)用數(shù)學(xué)方式定義了其認(rèn)知理論中的一些概念(如思維結(jié)構(gòu)、自反抽象等)。
數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)理論
從20世紀(jì)六七十年代始,數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)理論中的認(rèn)知主義取代行為主義已成必然之勢(shì)。布魯納提出了發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)理論,強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)進(jìn)程是一種積極的認(rèn)知過(guò)程,提倡知識(shí)的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)。他進(jìn)行了大量的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn),并從中總結(jié)出四條數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)原理,即建構(gòu)原理、符號(hào)原理、比較和變式原理、關(guān)聯(lián)原理。此外奧蘇貝爾提出了"有意義學(xué)習(xí)"理論,加涅提出了"信息加工"學(xué)習(xí)理論。正是如此眾多認(rèn)知學(xué)習(xí)理論的出現(xiàn),使數(shù)學(xué)心理研究范式發(fā)生了重要轉(zhuǎn)變,并預(yù)示著認(rèn)知理論將會(huì)有新的發(fā)展。
6影響
建構(gòu)主義是行為主義發(fā)展到認(rèn)知主義以后的進(jìn)一步發(fā)展,它是在吸取了眾多學(xué)習(xí)理論,尤其是在皮亞杰、維果茨基思想的基礎(chǔ)上發(fā)展和形成的。建構(gòu)主義對(duì)“什么是學(xué)習(xí)活動(dòng)的本質(zhì)”從整體上及一定的認(rèn)識(shí)論角度作出了科學(xué)的分析。盡管建構(gòu)主義有諸多流派,但對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)有如下共識(shí):(1)學(xué)習(xí)是一個(gè)積極主動(dòng)的建構(gòu)進(jìn)程,學(xué)生不是被動(dòng)地接受外在信息,而是根據(jù)先前認(rèn)知結(jié)構(gòu)主動(dòng)地和有選擇地知覺(jué)外在信息,建構(gòu)其意義。(2)課本知識(shí)并不是對(duì)現(xiàn)實(shí)的準(zhǔn)確表征,它只是一種解釋,一種較為可靠的假設(shè),學(xué)生對(duì)這些知識(shí)的學(xué)習(xí)是在理解基礎(chǔ)上對(duì)這些假設(shè)作出自己的檢驗(yàn)和調(diào)整的過(guò)程。因此,知識(shí)可以視為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的合理化,而不是說(shuō)明世界的真理。(3)學(xué)習(xí)中知識(shí)建構(gòu)不是任意的,它具有多向社會(huì)性和他人交互性。知識(shí)建構(gòu)的過(guò)程應(yīng)有交流、磋商,并進(jìn)行自我調(diào)整和修正。(4)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程是多元化的,由于對(duì)象的復(fù)雜多樣化、學(xué)習(xí)情感的某種特殊性、個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的獨(dú)特性,使得學(xué)生對(duì)對(duì)象意義的建構(gòu)也是多維度的。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論對(duì)指導(dǎo)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)有多方面的意義: 首先,應(yīng)該用建構(gòu)主義觀點(diǎn)看數(shù)學(xué)。數(shù)學(xué)本身也是主體建構(gòu)的產(chǎn)物,它應(yīng)該是活的、動(dòng)態(tài)的、開(kāi)放的、表現(xiàn)多維度的、并非絕對(duì)正確的數(shù)學(xué)活動(dòng)的結(jié)果。這樣的數(shù)學(xué)觀將直接導(dǎo)致數(shù)學(xué)課程觀和教學(xué)觀的變化。
其次,應(yīng)強(qiáng)調(diào)知識(shí)學(xué)習(xí)是一個(gè)建構(gòu)過(guò)程,必須突出學(xué)習(xí)者的主體作用。教師的講解并不能直接將知識(shí)傳輸給學(xué)生,教師只能通過(guò)組織者、合作者和引導(dǎo)者的身份,使學(xué)生主動(dòng)參與到整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中去。此外,應(yīng)更加關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)的個(gè)性化特征,使其在知識(shí)學(xué)習(xí)中獲得合理的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的內(nèi)化。但是又要看到知識(shí)的建構(gòu)不僅是個(gè)人的,也是社會(huì)的。因此,課堂上師生的交互和共同的活動(dòng)顯得至關(guān)重要,“學(xué)習(xí)共同體”的形成以及對(duì)課堂社會(huì)環(huán)境和情境的營(yíng)建成為獲得數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成效的重要途徑。
三、幾種值得學(xué)習(xí)借鑒的新學(xué)習(xí)理念誠(chéng)如學(xué)生對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)是一種主體的建構(gòu)一樣,人們對(duì)學(xué)習(xí)心理發(fā)展規(guī)律的認(rèn)識(shí)也是一種主體的建構(gòu),這就必然形成對(duì)學(xué)習(xí)心理發(fā)展的多元化認(rèn)識(shí),促使若干新學(xué)習(xí)理念不斷出現(xiàn)。比如,加德納的“多元智力論”,認(rèn)為每個(gè)人都或多或少具有多種智能(目前已提出9種),每個(gè)人都有自己的優(yōu)勢(shì)智力所在,它試圖通過(guò)擴(kuò)大學(xué)習(xí)的內(nèi)容領(lǐng)域與知識(shí)的表征方式促進(jìn)以往被忽視的智能的開(kāi)發(fā),充分發(fā)揮每個(gè)人的潛能;斯騰伯格的“成功智力說(shuō)”,將成功引入智力研究范圍,試圖從智力活動(dòng)的產(chǎn)品在現(xiàn)實(shí)中成功與否的角度評(píng)價(jià)智力;“交往教學(xué)理論”則把教學(xué)過(guò)程視為交往過(guò)程,注重師生交往的改進(jìn),強(qiáng)調(diào)學(xué)生個(gè)性的“自我實(shí)現(xiàn)”……凡此種種,為我們從更新的角度、更深的層次、更廣的維度認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)與身心發(fā)展關(guān)系提供了更富時(shí)代內(nèi)涵的理論依據(jù),值得深入學(xué)習(xí)探討。
7圖書(shū)
一般說(shuō)來(lái),數(shù)學(xué)模型的建立,首先是把需要研究的心理現(xiàn)象,如知覺(jué)、學(xué)習(xí)、決策等等,從復(fù)雜的心理活動(dòng)中分離出來(lái),構(gòu)成一個(gè)特定的集合,把原始資料加工成集合中的客體和關(guān)系。然后用代數(shù)的、幾何的、概率的、公理的形式,或者是計(jì)算機(jī)程序和方程式的形式,把它們表現(xiàn)出來(lái)。在這里,主要的問(wèn)題是確定研究領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng),和表達(dá)它的形式系統(tǒng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
一般說(shuō)來(lái),數(shù)學(xué)模型的建立,首先是把需要研究的心理現(xiàn)象,如知覺(jué)、學(xué)習(xí) 、決策等等,從復(fù)雜的心理活動(dòng)中分離出來(lái),構(gòu)成一個(gè)特定的集合,把原始資料加工成集合中的客體和關(guān)系。然后用代數(shù)的、幾何的、概率的、公理的形式,或者是計(jì)算機(jī)程序和方程式的形式,把它們表現(xiàn)出來(lái)。在這里,主要的問(wèn)題是確定研究領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng),和表達(dá)它的形式系統(tǒng)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
8心理學(xué)家
理查德阿特金森
甲烷庫(kù)姆斯
羅賓達(dá)韋斯
Ehtibar Dzhafarov
威廉埃斯蒂斯
高爐綠
丹尼爾卡尼曼
衛(wèi)生署克蘭茨
DRJ拉明
鄧肯盧斯河
大衛(wèi)馬爾
詹姆斯L麥克萊蘭
路易斯Narens
艾倫紐厄爾
戴維E魯梅哈特
赫伯特西門
羅杰謝潑德
斯坦利S ·史蒂文斯
掃羅斯特恩伯格
帕特里克Suppes
約翰A Swets
約書(shū)亞Tenenbaum
路易斯屬瑟斯頓
阿莫斯斯基
托馬斯四威肯斯
9理論模型
感覺(jué),知覺(jué)和心理物理學(xué)
史蒂文斯的電力法韋伯,費(fèi)希納法
簡(jiǎn)單檢測(cè)
信號(hào)檢測(cè)理論
刺激辨識(shí)
蓄能器模型擴(kuò)散模型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) /連結(jié)模式競(jìng)賽模式隨機(jī)行走模型重建模式
簡(jiǎn)單的決定
級(jí)聯(lián)模型水平和變化族模型招聘模式SPRT端子決策場(chǎng)理論
內(nèi)存掃描,視覺(jué)搜索
下推棧串行窮盡搜索(SES)模式
錯(cuò)誤的響應(yīng)時(shí)間
快猜模型
順序影響
線性算子模型
學(xué)習(xí)
線性算子模型隨機(jī)學(xué)習(xí)理論
測(cè)量理論
測(cè)量理論交合
10期刊組織
核心期刊是心理學(xué)數(shù)學(xué)和數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)英國(guó)心理學(xué)雜志 。 有兩次年度會(huì)議在外地,該協(xié)會(huì)年度會(huì)議的美國(guó)心理學(xué)中的數(shù)學(xué), 數(shù)學(xué)和心理學(xué)的一年一度的歐洲集團(tuán) (EMPG)會(huì)議。
11參考文獻(xiàn)
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