认知科学之学习
学习
学习是基本的认知活动，是经验与知识的积累过程，也是对外部事物前后关联地把握和理解的过程，以便改善系统行为的性能。
学习的神经生物学基础是神经细胞之间的联系结构突触的可塑性变化，已成为当代神经科学中一个十分活跃的研究领域。突触可塑性条件即在突触前纤维与相联的突后细胞同时兴奋时，突触的连接加强。1949年，加拿大心理学家Hebb提出了Hebb学习规则，他设想在学习过程中有关的突触发生变化，导致突触连接的增强和传递效能的提高。Hebb学习规则成为连接学习的基础。神经网络是由具有适应性的简单单元组成的广泛并行互连的网络。Kohonen提出自组织映射网络。Haken根据协同形成结构，竞争促进发展的规律，将协同的非线性动力理论与神经网络有机结合，提出了协同联想记忆网络。Amari提出用微分流形和统计推理来研究神经网络。在Amari理论的基础上史忠植等提出了一种神经场模型，由场组织模型和场效应模型构成。
感知学习是发生在感知水平上的学习，主要研究如何从低级的传感器输入的原始数据获取相关的抽象数据。感知学习主要考虑通过视觉和听觉的学习，研究从非结构与半结构信息到结构信息变换方法，研究图像的语义描述及其快速提取技术，研究感知学习中的注意机制与元认知等。
认知学习理论认为在人的行为背后都有一个相应的思维过程，行为的变化是可观察的，并且通过行为的变化也可以推断出学习者内心的活动。在认知学习理论中，如Ausubel提出的有意义学习理论（又称同化理论），其核心思想是获得新信息主要取决于认知结构中已有的有关观念；意义学习是通过新信息与学习者认知结构中已有的概念相互作用才得以发生；由于这种相互作用的结果，导致了新旧知识意义的同化。Gagne提出的信息加工学习理论则将学习过程类比成计算机的信息加工过程，学习结构由感受登记器、短时记忆、长时记忆、控制器、输出系统组成，认知过程可分为选择性接收、监控、调节、复述、重构。在这个信息加工过程中，非常关键部分是执行控制和期望。执行控制是指已有的学习经验对当前学习过程的影响，期望是指动机系统对学习过程的影响，整个学习过程都是在这两个部分的作用下进行的。
内省学习是一种自我反思、自我观察、自我认识的学习过程。在领域知识和范例库的支持下，系统能够自动进行机器学习算法的选择和规划，更好进行海量信息的知识发现。
内隐学习就是无意识获得刺激环境复杂知识的过程。在内隐学习中，人们并没有意识到或者陈述出控制他们行为的规则是什么，但却学会了这种规则。在80年代中期之后，内隐学习成了心理学界、尤其是学习和认知心理领域最热门和最受关注的课题，成了将对认知心理学的发展产生深远影响的最重要课题之一。内隐学习具有以下三个特点：
内隐知识能自动地产生，无需有意识地去发现任务操作的外显规则；
内隐学习具有概括性，很容易概括到不同的符号集合；
内隐学习具有无意识性，内隐获得的知识一般不能用语言系统表达出来。
脑与认知科学
脑与认知科学的区别 脑科学和认知科学都是智能科学与技术的重要组成部分。脑科学从分子水平、细胞水平、行为水平研究自然智能机理，建立脑模型，揭示人脑的本质。认知科学是研究人类感知、学习、记忆、思维、意识等人脑心智活动过程的科学。 一．本质上的区别 脑科学是智能科学的本质基础。大脑是人类的核心，是人类高级于其他物种的本质所在，是人类智能的发源地。众所周知，人们的一切思维、行为都受到了脑的控制。在平时的生活中，我们需要使用大脑，让它来支配我们完成各种事务。脑科学的研究是为了赋予机器与人类相近的智能系统，所以要想让机器更好的服务于人类，我们必须要着手于大脑的探究。? 认知科学是智能科学与技术的中间体。诺贝尔奖的得主弗兰西斯?克里克在其著作《惊人的假说——灵魂的科学探索》中提出“人的精神活动完全由神经细胞、胶质细胞的行为和构成及影响它们的原子、离子和分子的性质所决定”。因此建立认知科学的激励的一个更深刻的原因是，人们要深入研究人自己的大脑和精神世界。顾名思义，认知科学是研究人认识和适应周围世界的过程以及与认知过程有关的神经系统及大脑的机理，人类感知和思维信息处理过程的科学。作为智能科学的中间体，它以脑科学研究为基础，同时也反作用于脑科学，并未智能科学的应用提供了重要的基础。 二．研究内容的区别
人类从三个不同层面全面的研究大脑。第一个层面是生物学家和精神网络专家的战场，第二个层面是脑波技术专家和系统论专家的战场，第三个层面是哲学家和物理学家的战场。脑科学涉及的研究范围很广，主要有以下几方面。 1.脑科学研究的一个重要方面是对神经网络复杂构建中的单 个元件神经元以及神经元通信问题的研究。 2.脑科学对有关学习、记忆、语言、思维等高级神经活动的 机制的研究。 3.发育神经生物学的研究是脑研究的一个重要领域。 4.脑高级功能的研究。主要包括：感觉整合与认知的形成机 理；脑高级功能的功能定位及其动态变化过程与机理；大 脑神经网络功能连接属性及其动态分析等。 5.脑科学的研究是实现超极人工智能的必要前提。脑科学从 分子水平、细胞水平、行为水平和整体水平对脑功能和疾 病进行综合研究，并从脑的发育过程了解脑的构造和工作 原理。 认知科学研究目标旨在探索智力和智能本质，建立认知科学和新型智能系统的计算理论，解决对认知科学和信息科学具有重大意义的若干理论基础和智能系统实现的关键技术问题。 下面对认知科学的研究方面进行总结。 1.学习与记忆过程的信息处理 2.思维、语言认知问题
认知科学的评比.
认知科学的评比 科学在20世纪的发展有两条线索，一条是以物理科学为代表的，如相对论、量子力学以及后来的混沌。物理学在20世纪是科学的样本，可以看看波普尔、卡尔纳普、库恩、查尔默斯等均以物理学为样本建立起自己的科学哲学理论。而另一条则是以包括认知科学在内的"意向性科学"（intentional sciences）为代表的。所谓意向性科学指的是涉及到符号、指称和解释如逻辑、认知科学、神经科学、部分生物学以及计算机科学等。20世纪是个伟大的世纪，以物理学为代表的科学取得了前所未有的成就，在探索宇观和微观世界过程中，物理学将人类理解的水平提高到一个崭新境界。现在看来，物理学关于"极大"和"极小"这两个世界的知识再过100年，人类恐怕也永不完。与此同时，介于这两个极端的宏观世界以及人类自身却遗留下了大量的尚未解决的问题。科学研究需要进行"回采"，解决我们实际面临的种种问题。在新的世纪中，科学研究的背景将逐渐转换到这个新的层面进行作业，也就是说，以"意向性科学"为线索的探究路线将成为科学研究的主要进路。 明尼苏达大学认知科学中心于1999年举办了一次《千年项目》（Millieum Project）活动，目的是评选20世纪认知科学中的100部优秀作品。活动开始到1999年12月1日为止，在下面网站上共收到305部学术著作和一部电影的提名。实际上，这类评选活动在一些重要的时间关口总是层出不穷。说有多么权威似乎谈不上。但同时我们也不能将此类活动完全视为炒作。尤其是关系到某个学科的评比，尽管会有照应不周全之处，但总还是会有一定道理的。 《千年项目》组由以下专家组成，Apostolos Georgopoulos (神经科学)；Jeanette Gundel (通信紊乱)；Paul Johnson (卡尔松学院)；Dan Kersten (心理学)；Chuck Nelson (儿童发育)；Bruce Overmier (心理学)；Herb Pick (儿童发育)；Wade Savage (哲学)；Patty Costello (研究生院代表, 认知科学中心)。以下便是该项目组从305部作品中评选出的100部作品。排在第一位的是影响最大的。 20世纪100部最据影响的认知科学作品： 1、《句法结构》（Syntactic Structures），作者：乔姆斯基（N. Chomsky），The Hague: Mouton）(1957)； 2、《视觉：人类视信息的表征和处理的计算探究》（Vision: A Computational Investigation into the Human Representation and Processing of Visual Information）,作者：马尔（D. Marr）,San Francisco: W. H.
思维导图在教学中的运用
知识经济时代，科学技术的发展在越来越大的程度上决定着世界上每个国家和民族的兴衰存亡，也将更深刻地影响着个体的认知和行为模式，因此应从小就重视培养学生良好的科学素养，学会用科学的思维方式解决自身学习、日常生活中遇到的问题。本文尝试用思维导图策略去融入小学科学教学，探讨其对教师教学成长及学生学习的影响，并对其效果进行分析和反思，从而提供了小学科学教学中运用思维导图策略的教学案例和一些经验。一、思维导图融入小学科学课的教学理念近十几年世界各国都加大了科学课程改革的力度，我国科学课程改革是以培养科学素养为宗旨。早期的科学教育对于科学素养的形成具有决定性的作用。小学科学是一门形象性很强的学科，瑰丽多彩的自然现象，生动直观的实验，让小学生在从直观现象、感性知觉到逻辑思维、理性分析的质的飞跃的学习过程中遇到了很大的困难，如何在两者之间铺设自然过渡的台阶，提高教学成效?笔者认为由托尼巴赞所提出的思维导图是个可行的策略，它是一种视觉组织工具，其知识表征方式及过程、对知识的表达与理解，与科学教学有其共通之处，可让学生更容易掌握科学知识结构，理解其抽象概念，提升逻辑思维能力，加强记忆能力。二、思维导图融入小学科学课的教学实践笔者与南京某小学三年级的科学课教师合作，针对科学课程的特点，参考思维导图的相关理论和实验研究，设计并实施了4 节课的科学探究课，通过教师教学示范，逐步引导学生，强调合作学习，以提升科学学习的效果。（一）教学设计（二）教学过程1．思维导图的学习思维导图是对发散性思维的表达，它结合了左右脑功能，能促进思考、记忆、分析及触发灵感。它对学生而言是新的学习策略，所以在学习阶段，采用4-6 人分组的方式来合作完成思维导图，以减轻学生的认知负担。练习的时候，教师要强调画图步骤与重点：主题放在中央，尽量加上彩色图案突显主题；将次概念放在次要支干上；每一个分支只写一个关键字，字体要端正；关键字要写在支干线条上面；结合符号、图画或色彩让导图更丰富；运用交叉联结不同分支的概念。本课中首先用学生熟悉的童话故事龟兔赛跑为例，告诉学生兔子、乌龟、赛跑是主要概念，看、爬为次要概念，结合植物的分类（图1）和假期计划（图2）两张范图的展示，引导学生由认识概念与联结语开始，培养他们逐渐分辨不同层次的能力，让学生对其绘制流程有初步认识，等同学对其绘制逐渐了解时，再鼓励同学独立完成思维导图，为下一阶段学习做好准备。2．主题的引入本课主题是地球上的水，教师将向学生讲授地球上的水的分类、比例，补充一些学生并不具备或不一定能够想到的知识，如：水的物理性质、物态变化等。同时对学生进行一定的引导，如人类为什么总聚居在河流沿岸等，引发学生的探究兴趣。由于关于水的主题可以从很多个角度去研究，这就需要教师帮助学生确立一个最基本的探究方向。本课中，教师将水的主题分为水的重要性、水的节约、水污染、水文化四个分支，对学生进行分组，合作学习。3．小组的合作各小组分好后，先要对作品内容进行设计。大家要商量从哪几个方面来探究选定的主题，再进行分工，保证每个成员都有任务。然后通过浏览网站，看书等方式收集相关资料并进行分类和整理，由于之前基本已掌握构图理念和技巧，可以独立完成思维导图的制作，学生在上课的时候将导图作品带到学校来，小组成员相互探讨其概念之间的关联是否准确，内容是否完整，修改不足之处，共同构建小组导图。在这过程中，每个同学的思维和知识会得到很好的展示，通过讨论，学生之间不仅增强了小组意识，而且容易得到肯定和发现自己的不足。例如同学在进行水污染主题的研究中，列举了会出现传染病、生物死亡、植被破坏等问题，在这些概念中有没有上层的或比较普遍的概念呢?显然，危害这个概念包含了上述3 个概念，应是主要概念和层次，通过老师的适当的引导和同学的讨论，学生逐渐理解主要概念和层次的分辨。4．成果的展示各小组将完成的思维导图向其他小组展示，在此过程中，其它小组的同学可以向该组同学提问，发表自己的意见和看法，对其作品进行一定的修订。教师在此过程中加入适当的引导和建议，最终同学们将研究的主题汇总，共同完成一个较理想的思维导图。通过同学们作品的展示，学生不仅学到本小组主题的相关内容和概念，也了解了同一主题不同角度的相关内容，使学生通过
认知神经科学知识点总结
1、认知科学——是研究智能实体与其环境相互作用园里的科学。 2、智能实体——是人类、动物和智能机的泛称。 3、研究人类智能的科学有心理学、心里语言学；研究动物智能的有动物心理学 和比较心理学；研究机器智能的科学有计算机科学，特别是人工智能学以及人工神经网络的研究。 4、神经科学是一大类学科的总称，这些学科均以“分析神经系统的结构和功能， 揭示各种神经活动的基本规律，在各个水平上阐明其机制，以及预防、诊治神经和精神疾病患”为自己的基本研究内容，包括神经生理学、神经解剖学、神经胚胎学。。P2。。。等。这些学科彼此渗透，互相支持，新技术、新概念层出不穷，日新月异，构成当代生物医学发展的前沿学科之一。 5、《人治神经科学》一书的主要思想就是阐明组成脑的分子和细胞如何以其可 塑性参与脑结构与功能系统的形成，进而通过结构与功能系统映射的进化，逐渐出现了人类的意识和多层次的精神活动。 6、人治神经科学的基本理论： （1）物理符号论、信息加工学说和特征检测理论 （2）联结理论、并行分布处理和群编码理论 （3）模块论或动功能系统论 （4）基于环境的生态现实理论：认知科学家们一直把认知过程堪称是发生在每个人头脑或智能系统内部的信息加工过程。而环境作用的观点则 认为认知决定于环境，发生在个体与环境交互作用之中，而不是简单 发生在每个人的头脑之中。 （5）机能定位论：试图为每一种高级功能在脑内找到一个中枢，或一种特意的细胞。到20世纪80年代前后，曾以半讽刺的方式，否定了祖母 细胞是识别熟悉面孔的特意细胞。 7、认知神经科学方法包括两大类互补的研究方法：一类是无创性脑功能（认知） 成像技术；另一类是清醒动物认知生理心理学研究方法。前一类方法中又分为脑代谢功能成像和生理功能成像两种；后一类方法中包括单细胞记录、多细胞记录、多维（阵列）电极记录法和其他生理心理学方法（手术法、冷却法、药物法等）。
认知科学 实验proposal
权力概念的左右方位的空间隐喻对于权力判断的影响 MG1407038田园 认知科学中一个非常重要的研究领域就是对于抽象概念的表征。对于概念表征研究的第二次认知科学革命始于20世纪80年代，以Lakoff等人为首的认知语言学研究者掀起了一阵具身理论的研究狂潮。不同于传统认知理论，具身理论认为计算并不是理解和建构认知活动的唯一方式，认知活动与人类身体及其所处环境的互动密切相关(叶浩生，2011)。心智依赖于身体的生理、神经结构和活动形式，深植于身体与环境的相互作用之中。认知具有具身性和情境性（李其维，2008）。 在具身理论研究的大潮中，对于抽象概念的隐喻话研究也应运而生。例如，Meier和Robinson(2004)让被试对随机呈现在计算机屏幕上方和下方的积极词或消极词进行效价判断，结果发现积极词呈现在上方比呈现在下方时被试反应快，而消极词呈现在下方比呈现在上方时被试反应快。他们的结论说明了被试更倾向于把积极词汇与上这个方位进行联系，把消极词汇与下这个方位进行联系。国内有研究者也做过类似的研究(吴念阳，刘慧敏，徐凝婷，2009；张积家，何本炫，陈栩茜，2011)，研究结果与Meier等人的研究基本一致"另外，Meier和Robinson(2006)进一步研究发现被试抑郁程度越高(情绪越低落)，对呈现在较低视觉空间区域中的探测词的反应就越快"。这些研究都说明了人们总是倾向于将空间方位与抽象概念进行联系，从而建立具象的表征形势。 在这些研究中，对于权力这一抽象概念的表征的相关研究层出不穷。Schubert ( 2005) 的研究首先发现了垂直方位与权力的隐喻传导效应，他将权力词汇分别呈现在屏幕的上方或者下方。结果发现，与下方相比，当高权力词出现在上方时，被试对其权力大小判断更快；而低权力词恰好相反。Giessner 和Schubert ( 2007)发现，对领导权力的判断与垂直空间位置相互影响。当要求把领导者的名称放在图画中时，领导者的权力越大被试就越倾向把他的名称放在更上方的位置。另外，增加图画中领导和员工名称之间的垂直距离，被试觉得领导者更有权力。此外，Zanolie 等人( 2012) 从行为和脑电两个方面发现，权力高低会影响被试对不同垂直方位的注意，当启动高权力时被试对屏幕上方的信息反应更快，而启动低权力时被试对屏幕下方的信息反应更快。总体而言，以上研究结果都表明，人们对于权力的判断会受到垂直领域的影响，且人们更倾向于把上方与高权力进行联系。 然而，垂直方位仅仅是一个维度的空间表征。在其他维度，是否也存在这样的现象呢？这是本次研究中所需要讨论的问题所在。本次研究中，左右方位对于权力表征是否存在影响是需要研究的问题。左”与“右”的基本意义是指示空间方位，在众多语言体系中，人们会将左右与具有与权力有关的抽象概念联系起来，例如，例如，在英语表达中，右(right)往往具有聪敏的意味，而左(left)则象征愚蠢。除语言外，在社会规范、文化习俗中左与右也可以体现出重要的意义。例如，在基督教文化中，右代表神圣，因而人们都以右手宣誓。在古罗马，演说者做手势时不得使用左手。在穆斯林文化中，教徒被要求必须使用右手进行饮食，使用左手从事肮脏的工作。在我国的传统文化中，左与右也寓涵丰富的文化内涵，左侧空间与右侧空间可以用来反映社会地位的尊卑贵贱，权势体系与社会准则带有强烈的右尊左卑色彩。例如，在古汉语中，“闾左”指称平民，“豪右”指称贵族。贬官称为“左迁”，升官称为“右移”。时至今日，我们使用的“旁门左道”、“无出其右”等成语依然具有屈左尚右的特点。 然而，尚未有实验验证左右与权力表征是否存在上述联系。然而，有关左右方位在其他抽象概念上的表征问题的研究结果值得我们注意。日常生活中人们会更加偏爱右侧的刺激物，Wilson 和Nisbett (1978)无意中发现了这一现象，在他们的实验中，研究者要求被
运用思维导图优化小学科学教学的实践研究课题方案
运用思维导图优化小学科学教学的实践研究课题方案
附件1： 编号 洞头县2015年教育科学研究课题 申报书 课题名称：运用思维导图优化小学科学教学的实践研究课题类别：□教科规划课题□教学研究课题 √教师小课题 研究方向：□(1)学校管理□(2)课程建设 √(3)学科教学与课堂变革 □(4)德育与心理健康□(5)体卫艺 □(6)评价与质量监测□(7) 教师教育 □(8)教育技术□(9)其它 课题负责人：电话（手机全号）： 职务或职称：√是□否县级骨干教师课题负责人单位： 洞头县教育科学规划领导小组办公室制
课题组成员的姓名 课题内分 工 工作单 位 职务或职称
有关情况（含负责人）
课题负责人所在单 位意见单位盖章： 负责人签字： 年 月日 县 级 初 审 单 位 意 见单位盖章： 负责人签字： 年月日 附：研究方案
课题 运用思维导图优化小学科学教学的实践研究 名称 研究背景（针对什么现象、问题或需求，研究价值或意义）500字以内 现象及需求：小学科学课堂教师、学生都很重视做笔记，但发现部分孩子被记录所“绑架”。有的动作慢，记这没记那；有的不会自己设计笔记，照抄老师的板书；有的抄后即忘，有笔记等于无笔记……导致科学课堂的低效及浪费。思维导图仅用关键词、图形和连线等可以把一节课、一个单元的知识甚至一本书、一门课程的内容“梳理”并“压缩”成由关键信息及其联系所组成的一张图，去除了冗余杂乱的信息，保留了关键内容。不仅便于加速资料的累积量，大大减轻了记忆的负担，更将资料依据彼此间的关联性分层分类管理，使资料的储存、管理及应用更加系统化，从而提高大脑运作的效率。。因此利用思维导图一方面能展示出思维的过程,另一方面有利于理清思维脉络，对于优化学生学习有一定的效果。 研究意义：本课题研究旨在通过分析国内外思维导图研究的基础上，依据现代学习理论、教学设计理论和新课程教育教学理念，探索在不同类型的科学教学中去运用思维导图，以及运用思维导图对学生认知结构、学习兴趣、学习思维的影响，以期能更有效地推进小学科学课程教学，并以此推广到其它学科，为三导式课堂模式的实现提供一些参考和借鉴。 研究设计（研究目标与预期成果、研究内容与方法）500字以内 研究的目的：1、使学生了解思维导图的起源、思维方法、应用制作方法；掌握绘制思维导图的手段；应用思维导图记笔记、写总结、汇报成果以改善学生学习科学的方式、激发学生的学习科学兴趣、培养学生的放射性思维能力，实现与新课改的接轨。 2、教师在教学过程中借助思维导图这一技术，通过对众多知识点的自由组合或建构多种方案，培养和训练学生的创新思维，树立全局的观念，提高教学效率以及深化教学方法的改革提供最有力的工具。
思维导图课题研究经验交流 (终稿)
以教带研，以研促教，全面提升课题研究质量——“思维导图在教学中的应用”课题研究经验交 流 招远市泉山学校 “向教育科研要质量，靠教育科研提水平”已经成为越来越多教育工作者的共识。教育事业要发展，教育科研需先行。新课改以来，如何有效提高课堂效率已成为一线教师探究的重点课题。 一、研究背景 为了“和谐高效”课堂的运转，高效利用课堂，提高学生的学习效率，我校在教研室的领导下，大胆地尝试将思维导图融入课堂教学。自2014年暑期的远程研修，老师们就已经接触了思维导图，一致认可了思维导图的神奇功能。思维导图就是一幅幅帮助你了解并掌握大脑工作原理的使用说明书。它能够增强使用者超强记忆能力，增强使用者的立体思维能力（思维的层次性与联想性）和总体规划能力。历年来专家们研究证明：思维导图是基于对人脑的模拟，它的整个画面正像一个人大脑的结构图，突出了思维内容的重心和层次；强化了联想功能，正像大脑细胞之间无限丰富的连接，让你更有效地把信息放进你的大脑，或是把信息从你的大脑中取出来。 思维导图是一种放射状的辐射性的思维表达方式，是一种将放射性思维具体化的方法，是一种非常有用的图形技术，是打开大脑潜能的万能钥匙，可以应用于每个学科的教学，其改进后的学习能力和清晰的思维方式会改变学生的行为表现。它运用图文并重的技巧，开启人类大脑的无限潜能，思维导图主题明确，利于发散思维，层次分明，使用图形，便于联想和记忆，并且颜色鲜明，能吸引学生注意力。把思维导图
应用于教学，可以变平面的、线性的教学、学习方式为立体的、放射性的教学、学习方式，从而使我们的教学方式、学习方式与我们大脑的工作方式一致起来,从而达到减轻课业负担和心理负担的作用。 为此，我校在2014年11月成立了思维导图课题研究小组，首先在语文、英语、化学、生物、历史、政治学科实现思维导图复习课、新授课模式的使用，并进一步研究学生如何利用思维导图来帮助学习。 二、研究内容 1．利用mindmanager软件探索它在学科教学中复习课的基本模式; 2．利用mindmanager软件探索它在学科教学中新授课的基本模式; 3．研究学生如何用思维导图来帮助学习（高层次）。 三、实施过程 1．兵马未动，粮草先行。2014、11-----2015、01，课题组成员对mindmanager软件的安装、运用、功能的开发等方面进行研究学习和功能的初步探索、运用，课题组老师在短时间内掌握了思维导图的制作方法和各项功能的灵活运用，每位老师都能够独立制作精美实用的教学思维导图，完成了技术上的突破。之后，各位课题组老师利用软件绘制一幅思维导图，共同研究，找出问题和疑惑，予以解决。 2．以教带研。2015、03——2015、07，课题组成员在熟练掌握了思维导图的制作技术后，就各自在教研组内进行课件的制作，并根据需要实现思维导图与幻灯片的有机结合。然后在本教研组内进行思维导图复习课的示范，通过教研组教师的反馈信息，对思维导图进行修改和完善，以便于更为灵活和有针对性地为教学服务。这样，各学科以教研活动为中心，带领全校教师积极参与，课题组老师给予技术指导与支持，相互评判，取长补短，继续夯实技术。 3．以研促教。2015、09-----2016、01，为助推科研为教学服务，我
认知科学的几个基础理论问题-智能科学与人工智能
认知科学的几个基础假设 刘晓力 一、认知科学概况 认知科学是以研究人类认知过程、智能和智能系统、大脑和心灵内在运行机制的一门学科。20世纪70年代(50年代？)兴起，是心理学、语言学、神经生理学、计算机科学、哲学和人类学的交叉学科。 认知科学不同的研究进路 认知科学依据不同的问题领域和研究方法划分为不同的研究进路 心理学进路 语言学进路 生物物理学进路 神经生理学进路 人工智能进路 广义进化论进路 复杂性科学进路 认知科学的起源 认知科学起源于不同学科领域，特别是： 图灵机概念的产生 人工智能研究的兴起 心灵哲学中以普特南（H.Putnam）和福多（J.Fodor）为代表的“功能主义”理论的确立 心理学和语言学乔姆斯基（A.N.Chomsky）等反对激进行为主义的“认知革命” . 认知科学所引发的一些基础问题成为20-21世纪之交涉及领域广泛、争论最为激烈的世界性的科学和哲学的热点问题。认知科学不同的研究进路，决定了关于它的哲学观上的巨大分歧和各种研究范式的激烈竞争。 二、认知科学的几个基础假设 D.Kirsh （1991）提出认知科学（人工智能）的五大问题 1）知识和概念化是人工智能的核心吗？ 2）认知能力及其所预设的知识能否脱离其有机体进行研究？ 3）认知的知识形态或信息形态的轨迹是否可用类自然语言描述？ 4）学习能否与认知相分离加以研究？ 5）是否有对于所有认知的统一结构？ 这些问题最重要的是我们对于心灵哲学中的三个方面问题的困惑和困难 1、意向性问题 2、意识问题 3. 心灵是否是涉身的？ Mark Johnson总结30年来认知科学的成就对传统哲学的挑战时说，认知科学的三大发现是：心灵本质上是涉身的； 思想大部分是无意识的；
狄尔泰与现代解释学
狄尔泰与现代解释学 在西方解释学的发展过程中，狄尔泰是一个非常重要的人物。他不仅充分 认识到施莱尔马赫的解释学在哲学研究中的重要性，而且把解释学由单纯的文 本研究扩展到对现实世界中的人(Mensch)的研究，创造了所谓“生命解释 学”(die Hermeneutik des Lebens)。狄尔泰因此不仅赋予了解释学以方法论 的意义，而且还承认解释学就是哲学的过程，从而使解释学具有了认识论的意义。正是在狄尔泰的努力下，解释学才由传统解释学进展到当代的伽达默尔的 所谓哲学解释学。 一 作为施莱尔马赫的再传弟子，狄尔泰的哲学生涯开始于施莱尔马赫研究。还是 在读书期间，他撰写的《施莱尔马赫的解释学的独特贡献——与以往这门科学 所做的工作之比较》探讨的就是解释学在施莱尔马赫那里的重要意义。在这篇 论文中，狄尔泰第一次注意到施莱尔马赫的解释学思想，着重研究了施莱尔马 赫用解释学的方法探讨基督教思想的问题。他发现，施莱尔马赫运用了分析和 解释柏拉图的方法去考察基督教的理念，对世界采取浪漫主义的解释，尤其是 在解释新约保罗书信上，这点表现得尤为明显。该论文1860年获得施莱尔马赫 基金会颁发的双倍奖金，狄尔泰不仅借此完成学业，而且从此开始编辑施莱尔 马赫书信集，并且撰写他的早期主要著作《施莱尔马赫传》。对狄尔泰来说， 这篇论文获奖并不是重要的，真正重要的，这是他的哲学生涯的真正开端。他 自己在获奖15年以后曾说过，他就这篇论文所做的工作引导他构造自己的基本思想。 如果说狄尔泰早期对解释学的重视还不是自觉的，那么，从19世纪60年代中 期开始，他在建构自己的精神科学体系时则有意地把解释学当做精神科学的最 重要方法。特别是在他把“体验”、“表达”和“理解”当做精神科学的核心 内容予以诠释时，解释学在他那里就作为全部精神科学的重要方法而得到彰显。这时，“理解”概念获得进一步的阐明，“理解”不只是帮助我们对理应认识 的内容的把握，而且还涉及有关这个内容的普遍有效性。“表达”在他那里也 得到严格的规定，它与生命内容应当有内在的逻辑关系。狄尔泰以为，正是通 过对这些概念加以规定并形成特定的方法，“解释”作为一门学问才得以确立，并且经过体系化，它在本质上真正成为对“确定的生命表现进行理解的学问”。 ①“解释”这个概念现在不只是解释的艺术，而且还是理解的科学，认识生命 的方法。这样，解释学就是作为“对在文字上固定下来的生命表达进行理解的 技巧学。”②它的意义已经远远超出施莱尔马赫对它的认识。 1900年，狄尔泰受到胡塞尔的《逻辑研究》之启发，开始了由精神科学到解释 学的“转向”。他在《解释学的兴起》中着重从语文学上讨论解释技巧的历史，同时关注解释过程的本质。他在这里赋予了解释学更加重要的意义。概念和范 畴现在不只是被应用在说明生命事实之中，而且还在这种说明之中反过来对概 念和范畴进行考察；解释不再像它原初那样仅仅是对某个人的个性或某部重要 的历史著作的特点加以挖掘，而是发展为对一切“精神创造”(Schoepfung des Geistes)加以阐释，并且直接深入到人类生命本质。 现在，对狄尔泰来说，原先把解释学当做一种方法去探讨“精神世界”已经过 于狭小了，他主张建立一种“系统组织的解释学”，要把应用于生命理解的概 念和范畴扩展到对它们所包含的整个世界的理解，通过对生命世界的分析和阐
认知神经科学解读
认知神经科学 美国心理学家葛查尼革（M.S.Gazz0aniga）主编，1995年出版。认知神经科学是认知科学和神经科学相结合的一门新学科（1991年正式问世），以探讨认知活动的脑机制为其研究任务即研究人脑各组件包括分子、细胞、脑组织各区及全脑如何调用以实现自身的认知活动。 《认知神经科学》由170多位国际著名学者撰写。全书由11篇，92章，1400多页，百余张插图和27张彩色图组成。每章作者总结其研究领域的实验成果，概述了其研究的历史、现状与存在问题。 11篇的篇目为： 1 分子和细胞水平的可塑性（7章），阐明机体对环境反应中的机能和结构的灵活性（flexibility）多变性（Mutability），是知觉，记忆等认知过程的重要基础。 2 神经发育和心理过程的发育（6章），介绍了一些神经生物学研究新技术，用当代脑功能成像成果来说明婴儿脑发展和认知发展的关系。 3 感知觉（17章）阐明单一感觉神经元的信息与主观感知觉的变化，神经元间编码和感知觉的多样性，信息加工组合及其对环境制约的关系。 4 运动系统的策略和规划（8章）从神经生物学讨论皮层运动区神经元对不同运动及其阶段的活动规律。 5 注意（8章）阐明各种感觉刺激在心理定向中的作用。 6 记忆（8章）阐明记忆过程和多重记忆系统的脑结构及其作用（包括海马、边缘系统、颞叶和额叶皮层等）。 7 语言（7章）从神经心理学，语言学和语言发展等方面讨论语言的获得，产生和理解的脑机制。 8 思维与表象（7章）从理论上阐明思维与表象的脑功能实时动态规律，在方法上总结了近年来应用事件相位电位，脑构像技术和脑损伤病人的神经心理学与动物模型研究的成果。 9 情感（9章）阐明从恐惧到情感及其和意识的各种复杂情况的神经生理学基础，包括杏仁核、脑干、海马、边缘系统和基底神经节的理论。 10 进化理论（7章）讨论心、脑机能结构的进化及其种种理论之间的争论， 11 意识（8章）回顾了意识生理研究的历史，和20世纪60-80年代间的快速眼动睡眠与梦的关系，割裂脑病人和失语症等对意识神经问题研究的多种事实。 原著已于1998年编译成中文出版。为了帮助读者对本书形成这门新学科的整体概念，译者沈政撰写了一篇"总论"（见本书正文前），指出原著"为我们描绘出认知神经科学对基本认识过程的研究成果和存在问题"，这是"一部高水平的当代前沿科学专著。
解释学
解释学 解释学，又称诠释学（hermeneutics），是一个解释和了解文本的哲学技术。它也许被描述作为诠释理论并根据文本本身来了解文本。 “文本”的概念“文本”的概念被扩展为书面文件。例如：讲话、表现、艺术作品和事件。因此，任何一个人都在细说或者诠译“社会文本”。 西方哲学、宗教学、历史学、语言学、心理学、社会学以及文艺理论中有关意义、理解和解释等问题的哲学体系、方法论或技术性规则的统称。有关解释学的研究可以上溯到古希腊。它作为一种哲学学派形成于20世纪，第二次世界大战后在西方学术界产生了较大的影响。"释义学" 早在人类远古文明时期就已存在如何理解卜卦、神话、寓言意义的问题。古希腊时代亚里士多德的学说已涉及理解和解释的问题。“解释学”一词的词根hermes就来自古希腊语，其意为"神之消息"。当时，人们已把如何使隐晦的神意转换为可理解的语言的研究看作一门学问。中世纪的A.奥古斯丁、卡西昂等哲学家在对宗教教义进行新的解释时，逐步把以往对解释问题的零散研究系统化。16世纪的宗教改革家马丁·路德提出如何直接理解圣经本文的原则与方法的问题，对解释学研究起了较大的推动作用。此外在法学、历史学、语言修辞学等传统研究中也一直涉及解释学的问题。“解释学”一词于1954年首次出于J.丹豪色的著作中。但在18世纪以前，有关如何正确理解文意内容的研究往往被称作"释义学"。这类研究往往从实用性出发，实际上是一些零散解释规则的汇集。亦泽“阐释学”、"释义学”、“诠释学”。广义指对于文本之意义的理解和解释的理论或哲学。涉及哲学、语言学、文学、文献学、历史学、宗教、艺术、神话学、人类学、文化学、社会学、法学等问题，反映出当代人文科学研究领域的各门学科之间相互交流、渗透和融合的趋势。既是—门边缘学科和一种新的研究方法，又是一种哲学思潮。狭义指局部解释学、一般解释学、哲学解释学等分支、学派。局部解释学泛指任何本文注释(包括备往今来的法律、《圣经》、文学、梦和其他形式的本文解释的规则和方法的理论体系。从古希腊人解释荷马的史诗和其他诗作开始．欧洲的古典学者就有注释古代文献的传统。中世纪后期形成了有关《圣经》经文和法律条文解释的“古典注释学”和考证古代典籍的文献学。一般解释学是对本文的理解和解释的—般方法论研究。它不同于各种局部形式的解释学，其目的在于建立以连贯—致的理解哲学为基础的一般而普遍的方法论。代表人物为施莱尔马赫、狄尔泰和意人利哲学家埃米里奥·贝蒂。埃米里奥贝蒂为了响应伽达默尔的《真理与方法》，发表《作为精神科学的普遍方法的释义学》和《普遍解释是人文科学的方法》(1967)两书，试图建立以考察多学科中解释的模式为基础的普遍“理解”方法，规定一套解释的标准。哲学解释学泛指对理解和解释的现象的各个层次和各种情况的研究，它不是一种方法论，而是对方法沦、对理解中意识形态的作用以及对不同形式的解释的范围和假定等的哲学“反思”。哲学解释学有两种形式；(1)分析的解释学。涉及理解和解释、思维机器和日常语言等问题。它均一般解释学不问，虽然也涉及方法论，但是主要属于哲学性质。(2)人文主义的哲学解释学。其代表人物包括海德格尔、伽达默尔、利科和德里达等人。他们根据现象学的传统及其对客观知识的批判，对本文解释的条件进行反思。伽达默尔和德里达根据海德格尔对存在——神学传统的批判研究，力图在形而上学问题的具体情况中理解解释。利科与前两入不同，试图调和德国的解释学传统和语言分析哲学、心理分析学、结构主义思潮，认为本休论只存在于解
认知科学对科学哲学的影响及意义
[7]F.弗兰克.科学的哲学———科学和哲学之间的纽带[M].上海:上海人民出版社,1985.7. 认知科学对科学哲学的影响及意义 魏屹东 (山西大学科学技术哲学研究中心;哲学社会学学院,山西太原030006) 认知科学是一门包括认知心理学、人工智能、哲学、语言学、人类学和认知神经科学的新兴交叉学科。它的诞生与发展对当代科学哲学产生了深远影响。 第一,从认知心理学角度研究科学理论的形成成为当代科学哲学的一种新趋势。认知心理学家普遍反对逻辑实证主义和行为主义的反心理主义的做法,强调研究人的心理过程,把认知过程看作是一种能够用符号表征外部环境事件和自身的一系列信息加工过程。知识的表征、问题解决与推理、模式识别、记忆学习、语言问题等不仅是心理学的重要研究课题,也应该是科学哲学研究的问题。认知心理学研究的知识、概念、思维等问题为科学哲学家解决科学哲学问题提供了一个新视角。科学哲学家开始借鉴认知心理学的研究成果,譬如,库恩用心理学的格式塔转换类比科学理论的范式转换,哥尼克(G opnik,A.)把认知心理学的人类个体认知发展的成果应用于科学理论的进化,纳塞斯安(Nersessian,N. J.)从认知心理学视角解释物理学理论的发展,吉尔(G iere, R.N.)从心理学角度研究科学理论的认知结构[1]。正如萨伽德(Thagard,P.)所说:“目前,科学哲学发生了认知转向,它试图从认知心理学和人工智能角度出发研究科学的发展。”[2]第二,人工智能为科学哲学研究提供了新的视角。首先,科学哲学对概念变化和新概念形成的研究,对科学发现和辩护的探索以及各种非经典推理机制的研究渗透了人工智能的思想和方法。譬如,西蒙和纽威尔提出了科学发现规范理论,为科学发现制定了启发式程序;萨伽德应用计算模式和认知理论来理解科学知识的结构和增长;丘奇兰德从计算神经科学探讨科学理论和解释的本质。其次,人工智能的认知主义和联结主义范式成为科学哲学家研究和反思的对象。认知主义以符号处理为核心,以“计算机隐喻”为根据,把人类思维看作计算机的符号操作过程。联结主义模拟神经系统的工作过程,提出认知是从大量单一处理单元的相互作用中产生的,神经元的单元及其联结的网络构成知识,联结的加权变化可说明认知活动过程。这两个范式包含的许多哲学问题如智能的本质、智能机的意向性、认知科学解释、图灵测验(Turing test)的实质等竞相成为科学哲学家研究的热点,譬如塞尔(Searle)提出著名的“中文屋”思想实验就是对智能机具有思维观点的有力挑战。 第三,心智哲学为科学哲学家探索认知过程提供了认知理论。现代心智哲学的研究已经从形而上学的思辨演变为具体科学或认识论的研究。心智哲学把心理现象看作是主体和环境相互作用的统一过程,把认知看作是信息加工的过程,从而有可能对心智的工作原理和内在过程进行描述、刻画、分析和模拟。这种以信息加工为核心思想的心智哲学对科学实在论产生了重要影响。卡尔纳普的物理主义认为,物理方法能够对这个世界作出绝对完全的描述,心理学的命题可以用物理语言表述,否认意识经验的实在性。普特南的功能主义把心理状态与计算机功能状态类比,指出人或计算机的功能组织(即命题和思维)可以用相应的心理或逻辑状态的系列来描述,而不必涉及这些状态的“物理载体”的本性。另外,心智哲学对心身问题、感受特性、附随性、意识现象、思想语言和心理表征、意向性与心理内容的研究,都在一定程度上为科学哲学家探讨科学认知问题提供了理论基础。 第四,语言学对语言与认知关系的探讨促使科学哲学家研究科学语言的认知功能。通过语言表达客观事物间的关系是科学的任务之一。塞尔认为语言对于理解自然和人类生活具有决定意义,没有语言就没有现存形式的世界。海德格尔提出“语言是在的住所”,人永远以语言的方式拥有世界,世界也只有进入语言才成为世界。伽达默尔主张“能理解的在就是语言”,只有通过语言才能理解在。沃尔夫(B. Whorf)坚持语言塑造我们的思维,决定我们思考的内容。应用“计算机语言”而发展的人工智能证实了这些思想。乔姆斯基的语言学是研究语言与认知关系的一个成功范例,他认为语言学与人工智能的关系就如同数据与算法的关系,我们虽然不知道大脑结构的细节及其活动过程,也不知道它是否运用算法或运用哪些算法,但可以通过大脑的输入和输出情况知道大脑必须解决什么计算问题。他的“语言能力”与“语言运用”的区别以及“管辖与约束理论”被认为是对人工智能的两大贡献。因此,我们可以根据语言学理论来寻找合适的算法,以解决语言输入和输出的匹配问题。这样,在“语言转向”的基础上,将语言学推向科学认知领域,成为科学哲学家的任务之一。 第五,人类文化学影响了科学哲学的人文走向。人类文 【基金项目】 教育部哲学社会科学重大课题攻关项目“当代科学哲学的发展趋势研究”(04J Z D0004)和山西省留学基金项目“科学概念变化机制与规律研究”(0505502)成果之一 4
科学思维导图
水的组成：海洋水占96.53%，地下水淡水中冰川水占最多 水的循环 ：水循环中海陆间大循环使海洋和陆地的水得以转化 水的电解：水电解生成了氢气和氧气，两者体积比为2:1 燃烧并产生淡蓝色火焰 可以使带火星的木条复燃 水分子的构成:一个水分子由一个氧原子和两个氢原子构成 水的浮力：①F 浮=G-F 拉②F 浮= G （漂浮时）③F 浮=ρ液gV 排 物体沉浮的条件：F 浮
脑与认知科学
脑与认知科学的区别 脑科学与认知科学都就是智能科学与技术的重要组成部分。脑科学从分子水平、细胞水平、行为水平研究自然智能机理,建立脑模型,揭示人脑的本质。认知科学就是研究人类感知、学习、记忆、思维、意识等人脑心智活动过程的科学。 一.本质上的区别 脑科学就是智能科学的本质基础。大脑就是人类的核心,就是人类高级于其她物种的本质所在,就是人类智能的发源地。众所周知,人们的一切思维、行为都受到了脑的控制。在平时的生活中,我们需要使用大脑,让它来支配我们完成各种事务。脑科学的研究就是为了赋予机器与人类相近的智能系统,所以要想让机器更好的服务于人类,我们必须要着手于大脑的探究。? 认知科学就是智能科学与技术的中间体。诺贝尔奖的得主弗兰西斯?克里克在其著作《惊人的假说——灵魂的科学探索》中提出“人的精神活动完全由神经细胞、胶质细胞的行为与构成及影响它们的原子、离子与分子的性质所决定”。因此建立认知科学的激励的一个更深刻的原因就是,人们要深入研究人自己的大脑与精神世界。顾名思义,认知科学就是研究人认识与适应周围世界的过程以及与认知过程有关的神经系统及大脑的机理,人类感知与思维信息处理过程的科学。作为智能科学的中间体,它以脑科学研究为基础,同时也反作用于脑科学,并未智能科学的应用提供了重要的基础。 二.研究内容的区别
人类从三个不同层面全面的研究大脑。第一个层面就是生物学家与精神网络专家的战场,第二个层面就是脑波技术专家与系统论专家的战场,第三个层面就是哲学家与物理学家的战场。脑科学涉及的研究范围很广,主要有以下几方面。 1.脑科学研究的一个重要方面就是对神经网络复杂构建中的单 个元件神经元以及神经元通信问题的研究。 2.脑科学对有关学习、记忆、语言、思维等高级神经活动的机制 的研究。 3.发育神经生物学的研究就是脑研究的一个重要领域。 4.脑高级功能的研究。主要包括:感觉整合与认知的形成机理;脑 高级功能的功能定位及其动态变化过程与机理;大脑神经 网络功能连接属性及其动态分析等。 5.脑科学的研究就是实现超极人工智能的必要前提。脑科学从分 子水平、细胞水平、行为水平与整体水平对脑功能与疾病 进行综合研究,并从脑的发育过程了解脑的构造与工作原 理。 认知科学研究目标旨在探索智力与智能本质,建立认知科学与新型智能系统的计算理论,解决对认知科学与信息科学具有重大意义的若干理论基础与智能系统实现的关键技术问题。 下面对认知科学的研究方面进行总结。 1.学习与记忆过程的信息处理 2.思维、语言认知问题
思维导图融入小学科学教学实践研究报告
个人资料整理仅限学习使用“思维导图”融入小学科学教案的实践研究 宋诏桥小学课题组 一、课题的现实背景及意义 <一）研究背景 随着小学科学教案的不断推进，我们的科学教案越来越呈现出“科学探究和科 学概念双螺旋发展”的趋势。老师在重视学生探究能力培养的同时，也关注孩子概念的获得，重视科学素养的提升。但是在我们的教案中，我们发现小学生由于受到年龄特征等影响，面对众多杂乱的客观信息，只注重表象而忽视其内在的联系，热闹之后，活动之余，却往往得不到实质性的科学结论和思维发展。在课堂上经常会遇到这样的现状： 1.教师运用多种方法讲解的科学概念，学生多是表现为当时明白，事后其 认识就会模糊不清，或者很快遗忘。 2.面对老师提供的学习材料，学生具有浓厚的探究欲望，动手操作积极， 课堂表现主动；但如果让学生在探究中对一些问题进行深入思考时，学生明显缺乏主动性，不愿主动思考，探究活动缺乏深度，孩子的思维缺乏深度。 3.面对一个单元的教案概念，学生能对其中的几个点掌握较好，但整体概 念关系混乱，缺乏对知识的整体认知。 4.课堂教案中，学生能解决熟悉的、容易的问题，面对新问题却无法下手， 缺乏运用知识的能力和创造性的思维。 …… 当前小学科学教案非常重视探究的实质和深度。首先“探究目标”不仅要实现对科学知识、科学概念的认识，而且还要达到思维的发展；其次科教案中的探究内容主要是由一个个的探究活动组成，系列性的探究活动覆盖科学学习的全部内容，形成系统的活动课程。科学教案的内容是由一个个的探究活动构成的，那么活动的设计应如何体现探究的价值，让学生在探究中理解科学概念，就了我们要深思的一个问题。也就是我们的科学探究活动的设计应该关注：科学概念的建构和科学思维的发展。而小学科学是一门形象性很强的学科，瑰丽多彩的自然现象，生动直观的实验让学生从直观现象、感性直觉到逻辑思维、理性分析的质的飞跃的学习过程中遇到了很大的困难。他们很难从直观形象感性认识上升到逻辑思维的理性分析。怎样解决做才能完成两者间自然的过度，提高教案的实质呢，在这里，我们课题组提出，在当前的课堂教案中，我们可以应用英国著名教育家． 个人资料整理仅限学习使用 托尼.巴赞提出的“思维导图”，帮助学生提升对信息整理和分析的能力，培养逻辑思辨能力，提高教案的实效。 <二）研究的意义