背景
- 2021年1月成立的北京师范大学系统科学学院教育系统科学研究中心
- 中心以委托课题的方式开展研究工作
- 经费主要来自于企业捐助和企业服务
- 研究集中在用系统和科学来改变教育
- 帮助学生学得更好，帮助老师教得更好
- 实践：举办多次公益培训，此外仅仅在少数学校合作初步开展
- 也做一些科学学——帮助科学家更好地做科学
- 和企业服务——帮助研究型企业更好地发展
核心理念和概念
- 知识的层次
- 第零层，前知识：经验和体验
- 第一层：事实性程序性知识
- 第二层：学科概念（广义的，包含命题）
- 第三层：学科大图景（研究对象、问题、分析方法、思维方式、学科责任）
- 第四层：一般性人类思维（批判性思维、系联性思考），教和学的方法（理解型学习）
核心理念和概念
- 系统思维：
- 人类知识高速公路：反映学科大图景的学科概念网络
- 上下贯通：从下层和得到下层的过程中总结提炼上层（概念形成），用上层来得到“新的”下层（概念生成）
- 左右贯通：同层内的联系，不同领域之间的联系（概念同化）
- 真正的教育研究必须基于学科教育，超越走向一般
核心理念和概念
- 科学研究方法：
- 科学精神
- 概念可测可操作
- 命题通过实验检验
- 不满足此要求的前人概念和理论不足信
核心概念小结
- 知识的联系和层次，高层知识生成器
- 上下左右贯通：概念形成、概念生成、概念同化
- 系统思维
- 科学研究方法和科学精神
- 教育系统科学的来源：用系统思维和科学方法于教育问题成其科学
- 未来推动系统科学的发展：从具体到一般
使命
- 促进培养创造和创造性地使用知识的人
- 为此，
- 发展教和学的理论：人类知识高速公路上以高层知识生成器为目标的理解型学习（和思考、研究）
- 建立人类知识高速公路上的学习系统
- 每个人都有自己的学习目标、路径和步调
- 都通过联系构建理解来学习（和创造）
- 都学到高层知识，学的少，学得多
已开展的研究
- 汉字网络建设
- 数学概念网络建设
- 汉字机械式学习和理解型学习对比研究
- 低层和高层类比的脑活动研究
- 这样学系列教材：原理、数学、语文、科学
设计阶段的研究
- 从概念网络中识别阈概念、大概念等核心概念
- 检测算法优化和实验检验
- WHWM分析性阅读实验研究
- 理解型学习和学习内驱力脑活动
- 理解型学习和多脑同步程度相关性的研究
- 教学活动层次的标注
汉字网络
汉字网络
- 概念（这里是汉字）网络为后续研究提供基础
- 理解型学习和机械式学习对比
- 学习顺序算法和实验
- 检测算法和实验
- 习题标注、教材编撰、教和学层次标注
- 学习系统研究建设和实践
- 其他概念网络也类似
数学概念网络
- 小学数学概念网络
- 突出数学是思维和描述世界的语言
- 突出数学的系统性
- 突出抽象（上下左右贯通）在数学中的意义
- 可以用于后续研究了
- 微积分、线性代数、概率论、统计学、数学建模也有了大图
- 后续会有发布网站，类似汉字网络网站
汉字机械式和理解型学习对比研究
- 从基本原理上检验是否支撑理解型（运用了联系）学习
- 有没有共同的理解型学习的脑活动
- 如果有，将来是否可以考虑干预
设计
实验方案
实验方案
实验结果，脑活动
- 任务网络，默认网络
- 理解型学习，更多地激活高级的前额叶和顶叶的脑区，更多地依赖默认网络，内侧眶额皮层更多地负激活、楔前叶更少地负激活
结论和有待研究的问题
- （汉字个体的）理解型学习在迁移和延迟测验上优于机械式学习
- （汉字个体的）理解型学习
- 更多地激活高级的前额叶和顶叶的脑区
- 更多地依赖默认网络，内侧眶额皮层更多地负激活、楔前叶更少地负激活
- 有没有跨学科的理解型学习脑活动？
- 这些区域的干预，例如预激活，会促进理解型学习吗？
低层和高层类比的脑活动研究
- 我们猜测，层次思维和类比思维是人类思维活动的两种方式
- 类比其实也包含一点点隐含的层次思维
- 我们问：类比思维是否有典型脑活动
- 如果有，是否将来可以考虑干预
什么是类比
- 类比通常需要先上升到关系，然后再迁移
一阶和二阶类比
- 一阶：基于一种关系
- 二阶：基于关系的关系
- 天空:鸟 :: 海洋:鱼 —— 铅笔盒:铅笔 :: 书架:书本
实验设计
实验结果
- 左侧额中回（MFG）前部、后部和右侧楔前叶（Precu）与类推有关
实验结果
- MFG信号与一阶、二阶行为表现相关；Precu只对二阶行为表现敏感
结论和有待研究的问题
- （句法结构的）一阶涉及左侧额中回（MFG）前部、后部
- （句法结构的）二阶涉及右侧楔前叶（Precu）与类推有关
- 有没有跨学科跨任务的类比脑活动？
- 是不是这个类比的层次还不够高？
- 这些区域的干预，例如预激活，可以促进类比吗？
