心理学在数学和自然科学中的角色

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心理学在以下四个领域里对中小学生的数学和自然科学有重大贡献：

Early conceptual understanding of mathematics.
早期对数学的概念性理解

Conceptual understanding of science.
对自然科学的概念性理解

Social and motivational involvement in mathematics and science.
在数学和自然科学中的社会参与和激励投入

Assessment of learning in mathematics and science.
评价数学和自然科学的学习

对数学的早期理解

研究人员发现学龄前的儿童常常有一些数量的概念，比如加法和减法，但是还不能很清楚，不能仅凭这个就预测出孩子以后能否在数学上的成就。

Older children appear to have a harder time learning some math concepts than others; for example, fractions are particularly difficult, even when children already understand part-whole relationships.
大一点的孩子在学习一些数学概念的时候会比其他孩子困难一些；比如，分数的学习就会特别难，甚至孩子们已经理解了部分与整体的关系，还是会觉得学习起来困难。

小规模的实验研究表明，以后有希望找到替代教育策略来解决这一问题，但是附加的工作就是需要将这些发现转化为教育实践。

最近的工作发现，在学前阶段就出现了个人数学能力的差异，这也是差异的起源。

研究显示社会经济地位低的孩子常常表现出较差的数学基础，这就有可能解释进入小学之后存在的成绩差距。

理解自然科学

科学教育家强调了科学内容和论证技巧之间的联系，即方法是调整用来适应内容的。他们也强调了如何获取、提炼、修订、扩充和传播科学知识的，包括论证的不同方法，科学事业的社会背景和专业背景。

除了要知道这些发现，学生还要必须知道是这些科学发现是怎样做到的。

Psychological science is able to characterize the different domains of science learning in terms of their cognitive and motivational demands, and use our knowledge of developmental psychology to guide curriculum design and sequencing.
就认知需求和动机需求而言，心理科学能够描述科学学习的不同领域，运用我们发展心理学的知识来指导课程的设计和课程的顺序。

科学指导的一个挑战就科学语言和日常用语容易混淆——但是实际上可能意味着截然不同的东西。学习语言的心理学家可能会解释说在日常先备知识的情况下，日常知识就是困扰的来源。

学生在上学之前对自然界就已经具有了先入为主的概念。通过科学能解释的和科学无法解释的可以将这些问题区分开来。

社会问题和激励问题

几十年的心理研究显示，多种多样的社会因素和激励因素（包括刻板印象会与性别、种族身份相联系）都与教育成就相联系。

Approaching STEM learning situations with learning goals leads to improved performance and greater persistence.
带着目标去学习STEM（科学Science、技术Technology、工程Engineering与数学Mathematics），就会得到成绩的提升，也更锲而不舍。
教育方案被设计成可以增加学习目标的广泛度，使人们可以投入到STEM的学习中去，并且熟练的掌握STEM。
在教育内容中，心理科学已经显示出外在动机的潜在缺点和内在动机的潜在益处。

因学生做出的选择而得出的成就与以下两个方面的信念有关：

“Can I do the task?” is connected to confidence in one’s ability to master related material.
“我能完成这个任务么？”与信心相关，即一个人掌握相关材料的能力。这种自信联系着个人的智力，智力是固定不变的呢（我是聪明或者不聪明的——焦点是比其他人做的好和取得更高成就的认可），还是说智力是可以增长的，比如智力可以通过具有挑战的指导、努力、注意力和纪律来提高。

“Do I want to do the task?” is related to intrinsic motivation, which can be cultivated by applying teaching strategies designed to harness children’s curiosity about the world and how things work.
“我想做这个任务吗？”与内在动机有关，这个可以通过应用教学策略来培养，那些经过设计的教学策略能够利用孩子们对世界的好奇和对事物如何运行的好奇来达到目的。

数学和科学学习的评估

有效性测试对应着有效的课程，有效课程的焦点是理解科学和数学的属性。

Effective tests address using evidence to form arguments or to interpret questions or problems.
有效的测试强调运用证据来形成论点或者转移成问题、难点。

技术增强型的指导可以为老师提供详细的信息，学生们学了什么和怎样学习，学生们遇到了什么问题。

女人与科学

由于少数女性参与研究数学和自然科学，心理科学家们开始寻找各种各样的动机带来的影响作用。

对STEM领域感兴趣和渴望帮助的他人的女性可能会避免进入生物和医药科学。

在 STEM 领域中，负面的刻板印象会导致女性减少参与其中。在 STEM的某些领域中，女性的表现也可能会遭遇挑战，因为她们会害怕承认自己刻板，害怕自己不如男性优秀。

研究还显示，女性可能会觉得高级物理不如其他高级科目有趣。但是，女性能够和男人一样在医学、生物科学和社会科学领域工作，并且和男人们一样能够学习高级数学课程。

含义

老师们应该确定每个年级的学生要掌握哪些概念？

为了充分利用学生们的理解力，在本年级和跨年级中教学活动中，教授概念的最佳顺序是什么？

对老师来说，转化心理科学的最佳方法是什么，最佳的使用方式是什么？

在减少群体差距、提高普遍成绩以及理解数学和科学概念上，能运用于教学指导的最有效的动机原则是什么？

对于不同年龄的群体和不同的科目，学校应该发展哪方面的技能？

我们如何能确定测试的设计包含以下的专业知识：

(1)在数学和科学学习中学生的认知能力如何？

(2)提示和内容引出可以证明学生能力的东西吗？

(3)研究得出的成果能被教育者和政策制定者使用吗？

建议

交叉学科研究对提高STEM的学习有潜在帮助。

各学科的利害关系人包括：心理测量学者、新一代的科学工作者、STEM教学者、学科专家、技术家和学校老师。

目标是明白学生学习的认知，设计观察（用来提供学生能力的证据），并且将结果转化出来交给老师、学生和行政制定者。