劉曦 張哲 高正秀 王以寧

（1.東北師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130117；2.朝鮮金亨稷師范大學(xué) 遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)研究室，平壤；3.東北師范大學(xué) 傳媒科學(xué)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130117）

學(xué)習(xí)的時(shí)間動(dòng)態(tài)及其在教育技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用研究

劉曦1張哲1高正秀2王以寧3

（1.東北師范大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130117；2.朝鮮金亨稷師范大學(xué) 遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)研究室，平壤；3.東北師范大學(xué) 傳媒科學(xué)學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130117）

學(xué)習(xí)科學(xué)是一門關(guān)于教與學(xué)的交叉學(xué)科，以認(rèn)知科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)為基礎(chǔ)，最早起源于美國(guó)。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)資助的學(xué)習(xí)科學(xué)研究中心現(xiàn)主要共設(shè)立6個(gè)研究中心：教育、科學(xué)和技術(shù)中的卓越中心，非正規(guī)與正規(guī)環(huán)境學(xué)習(xí)中心，匹茲堡學(xué)習(xí)科學(xué)中心—強(qiáng)健式學(xué)習(xí)，空間智力與學(xué)習(xí)中心，學(xué)習(xí)的時(shí)間動(dòng)態(tài)中心和視覺(jué)語(yǔ)言與視覺(jué)學(xué)習(xí)科學(xué)中心。學(xué)習(xí)的時(shí)間動(dòng)態(tài)是學(xué)習(xí)科學(xué)的一個(gè)研究領(lǐng)域，主要從世界的時(shí)間動(dòng)態(tài)、腦部的時(shí)間動(dòng)態(tài)和行為的時(shí)間動(dòng)態(tài)這三個(gè)角度研究時(shí)間動(dòng)態(tài)影響學(xué)習(xí)的方式，其研究結(jié)果對(duì)于教育領(lǐng)域具有重要指導(dǎo)意義。

學(xué)習(xí)科學(xué)；學(xué)習(xí)的時(shí)間動(dòng)態(tài)；教育改革與發(fā)展

一、學(xué)習(xí)科學(xué)的內(nèi)涵與價(jià)值

學(xué)習(xí)科學(xué)（Learning Science）是近十幾年興起的一門關(guān)于教與學(xué)的交叉學(xué)科，主要涉及的學(xué)科有認(rèn)知心理學(xué)、發(fā)展心理學(xué)、教育心理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、教育學(xué)和神經(jīng)科學(xué)等。斯托克斯（Stokes，1997）認(rèn)為，“學(xué)習(xí)科學(xué)是一種設(shè)計(jì)科學(xué)、一種綜合科學(xué)、一種社會(huì)認(rèn)知科學(xué)、一種描述性科學(xué)、一種實(shí)驗(yàn)科學(xué)，所有這些都在巴斯德象限中得以實(shí)施”[1]。根據(jù)斯托克斯對(duì)學(xué)習(xí)科學(xué)的描述，我們能夠發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)科學(xué)是一種復(fù)雜的、綜合的學(xué)科。國(guó)內(nèi)的學(xué)者韋鈺院士認(rèn)為：“學(xué)習(xí)科學(xué)是一門主要由生物科學(xué)和教育交叉而形成的前沿學(xué)科，旨在建立心智、腦和教育（Mind、Brain and Education）之間的橋梁，將生物科學(xué)的最新成果，應(yīng)用于教育和學(xué)習(xí)過(guò)程，給學(xué)習(xí)、教育以及政策制定提供科學(xué)的指導(dǎo)，以迎接教育的重大變革。猶如150年前臨床醫(yī)學(xué)的誕生給醫(yī)學(xué)帶來(lái)了巨大變革一樣，學(xué)習(xí)科學(xué)的出現(xiàn)正給教育和學(xué)習(xí)帶來(lái)同樣的變革?！盵2]韋鈺對(duì)學(xué)習(xí)科學(xué)的界定更傾向于生物科學(xué)和腦科學(xué)對(duì)學(xué)習(xí)的研究。

學(xué)習(xí)科學(xué)的研究成果為教育教學(xué)研究提供了科學(xué)基礎(chǔ)，尤其是在教育技術(shù)學(xué)的研究領(lǐng)域中，有學(xué)者指出，“借助信息通信技術(shù)，在以學(xué)習(xí)者為中心的設(shè)計(jì)理念的催生下，學(xué)習(xí)科學(xué)逐漸演變成了教育改革與發(fā)展的核心動(dòng)力與思想源泉”[3]。

二、學(xué)習(xí)科學(xué)的主要研究組織——學(xué)習(xí)科學(xué)研究中心

目前，世界范圍內(nèi)進(jìn)行學(xué)習(xí)科學(xué)研究的機(jī)構(gòu)與組織有很多，這其中美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)下設(shè)的六個(gè)學(xué)習(xí)科學(xué)研究中心被認(rèn)為是學(xué)習(xí)科學(xué)研究領(lǐng)域具有代表性的研究組織之一。通過(guò)對(duì)其研究?jī)?nèi)容和成果的分析，能夠幫助學(xué)習(xí)科學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域的研究者了解該領(lǐng)域發(fā)展的前沿和趨勢(shì)。

學(xué)習(xí)科學(xué)研究中心（The Science of Learning Centers）成立于2004年，由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（National Science Foundation）投資1億美元支持建立。此中心設(shè)立的目的是通過(guò)整合研究?jī)?nèi)容來(lái)增加學(xué)習(xí)科學(xué)的邊緣內(nèi)容，將研究與科學(xué)、技術(shù)、教育和人力相聯(lián)系，使得研究組成員在面對(duì)新的挑戰(zhàn)時(shí)能夠利用新的機(jī)遇和發(fā)現(xiàn)。學(xué)習(xí)科學(xué)中心相關(guān)研究項(xiàng)目的研究成果，長(zhǎng)期為學(xué)習(xí)科學(xué)的相關(guān)研究提供知識(shí)援助、組織架構(gòu)和物質(zhì)基礎(chǔ)設(shè)施的支持。研究工作主要是將跨學(xué)科的不同知識(shí)整合成基本原理，以幫助教育教學(xué)領(lǐng)域的研究者對(duì)教學(xué)有更深層次的思考和探尋。學(xué)習(xí)科學(xué)研究中心從動(dòng)物、人類和機(jī)器這三面分別對(duì)學(xué)習(xí)進(jìn)行了解釋，主要探究學(xué)習(xí)的內(nèi)涵以及影響學(xué)習(xí)的相關(guān)因素，在不同階段學(xué)習(xí)是如何起作用的，學(xué)習(xí)原則是如何從生物體上導(dǎo)出并和人工系統(tǒng)相互間的傳導(dǎo)等問(wèn)題。

目前學(xué)習(xí)科學(xué)研究中心現(xiàn)主要設(shè)立以下6個(gè)研究中心：教育、科學(xué)和技術(shù)中的卓越中心（Center for Excellence for Learning in Education,Science,and Technology,CELEST），該中心主要目的是厘清真實(shí)學(xué)習(xí)情境中腦部的運(yùn)作機(jī)制，并將其原理應(yīng)用于科學(xué)技術(shù)的開(kāi)發(fā)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，此中心創(chuàng)新性地將實(shí)驗(yàn)、理論和技術(shù)方法相結(jié)合進(jìn)行科學(xué)研究和研究生教育。該中心的首要工作是研究大腦，大腦作為一個(gè)完全自制的系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)環(huán)境或全新的環(huán)境中是如何進(jìn)行學(xué)習(xí)的。CELEST收集實(shí)驗(yàn)內(nèi)外的數(shù)據(jù)并通過(guò)集成的方式建模以探究大腦的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)支持學(xué)習(xí)的方式。此中心的研究集中于對(duì)社會(huì)有重大影響的技術(shù)開(kāi)發(fā)，比如智能學(xué)習(xí)技術(shù)。因此CELEST將研究成果劃分為“基礎(chǔ)—模型—應(yīng)用”三類。非正規(guī)與正規(guī)環(huán)境學(xué)習(xí)中心（Center for Learning in Informal and Formal Environments，LIFE），該研究中心是一個(gè)由多元機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們組成的，其主要工作是發(fā)展和測(cè)試人類在正式和非正式的環(huán)境下學(xué)習(xí)的社會(huì)功能原則，目的是提高人類從嬰兒到成人整個(gè)長(zhǎng)成過(guò)程的學(xué)習(xí)效果。研究中心的研究者們以理解社會(huì)進(jìn)程是如何影響著學(xué)習(xí)以及為什么會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)有所影響為目的對(duì)人類一生的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行觀察。該中心的研究成果會(huì)形成理論，并影響教育實(shí)踐和技術(shù)的設(shè)計(jì)，最終達(dá)到加強(qiáng)學(xué)習(xí)效果的目的。匹茲堡學(xué)習(xí)科學(xué)中心—強(qiáng)健式學(xué)習(xí)（Pittsburgh Science of Learning Center for Robust Learning，PSLC)，該中心應(yīng)用認(rèn)知理論和計(jì)算機(jī)建模，來(lái)確定可以強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)指導(dǎo)。研究者通過(guò)在動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)室中指導(dǎo)數(shù)學(xué)、科學(xué)和語(yǔ)言課程來(lái)研究強(qiáng)健式學(xué)習(xí)。通過(guò)開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)超市分析學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)的輸入、輸出和可視化，統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)據(jù)挖掘工具?？臻g智力與學(xué)習(xí)中心（Spatial Intelligence and Learning Center，SILC），該中心的目的是發(fā)展空間學(xué)習(xí)科學(xué)，并使用這些知識(shí)改變教育實(shí)踐，支持孩子和成人獲取科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)（STEM）所必需的技巧，以利于他們更好地融入日益加劇的高技術(shù)性社會(huì)和全球經(jīng)濟(jì)?？臻g學(xué)習(xí)領(lǐng)域研究者的主要工作是使用有關(guān)空間學(xué)習(xí)的研究成果來(lái)發(fā)展各種項(xiàng)目與技術(shù)以變革教育實(shí)踐,幫助學(xué)習(xí)者掌握那些在全球化經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)中必需的技能,如幫助不同層次的學(xué)生解決較難的STEM學(xué)科問(wèn)題并提高學(xué)科成績(jī)。[4]視覺(jué)語(yǔ)言與視覺(jué)學(xué)習(xí)科學(xué)中心（The Science of Learning Center on Visual Language and Visual Learning，VL2），主要研究通過(guò)視覺(jué)方面處理人類高度認(rèn)知方面是如何實(shí)現(xiàn)的，主要通過(guò)研究聾啞人和手語(yǔ)來(lái)研究人類思維的靈活性和思維結(jié)構(gòu)。該中心的創(chuàng)新之處在于研究重心是在高度認(rèn)知、學(xué)習(xí)和讀寫能力的發(fā)展過(guò)程中，研究視覺(jué)過(guò)程、視覺(jué)語(yǔ)言和社會(huì)經(jīng)驗(yàn)的角色。最后一個(gè)是學(xué)習(xí)的時(shí)間動(dòng)態(tài)中心（The Temporal Dynamics of Learning Center，TDLC）。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者都對(duì)這六個(gè)中心的研究?jī)?nèi)容、研究方法與研究成果進(jìn)行了不同程度的分析，但國(guó)內(nèi)在針對(duì)學(xué)習(xí)的時(shí)間動(dòng)態(tài)中心 的相關(guān)研究幾乎沒(méi)有研究者進(jìn)行相關(guān)的梳理；然而，學(xué)習(xí)的時(shí)機(jī)問(wèn)題的探究結(jié)論對(duì)于教育教學(xué)實(shí)踐中技術(shù)的使用具有較大影響價(jià)值，因此本文主要針對(duì)學(xué)習(xí)的時(shí)間動(dòng)態(tài)中心（TDLC）及其主要研究?jī)?nèi)容進(jìn)行詳細(xì)介紹。

三、學(xué)習(xí)的時(shí)間動(dòng)態(tài)中心（TDLC）

（一）TDLC的組成與研究目的

學(xué)習(xí)的時(shí)間動(dòng)態(tài)中心（TDLC）是美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）設(shè)立的六個(gè)學(xué)習(xí)中心之一，由加州大學(xué)伯克利分校、美國(guó)羅格斯大學(xué)、美國(guó)范德堡大學(xué)共同協(xié)作構(gòu)成，研究者們跨越多種學(xué)科，如機(jī)器學(xué)習(xí)、心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、分子遺傳學(xué)、生物物理學(xué)、數(shù)學(xué)、教育學(xué)，分別在各自領(lǐng)域進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。旨在研究時(shí)間元素和時(shí)機(jī)（timing）對(duì)學(xué)習(xí)的重要影響，研究領(lǐng)域涉及腦部系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)。本中心的科學(xué)目的是了解學(xué)習(xí)的時(shí)間動(dòng)態(tài)，并應(yīng)用研究結(jié)論提高教育實(shí)踐水平。TDLC提出的主要研究問(wèn)題有：1.關(guān)于世界的時(shí)態(tài)信息是如何習(xí)得的？2.腦細(xì)胞和腦回路的時(shí)間動(dòng)態(tài)的本質(zhì)特征是什么，又是如何促進(jìn)和抑制學(xué)習(xí)的？3.如何利用學(xué)習(xí)的時(shí)間屬性來(lái)促進(jìn)教學(xué)？4.何種理論能在大腦內(nèi)部和大腦之間建立學(xué)習(xí)的時(shí)間動(dòng)態(tài)？

研究者們認(rèn)為，學(xué)習(xí)活動(dòng)的產(chǎn)生是源于腦部發(fā)展和外界社會(huì)交互的一種積極動(dòng)態(tài)行為，但至今關(guān)于腦部是如何協(xié)助教育實(shí)踐的內(nèi)容甚少。隨著時(shí)代的快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)手段已經(jīng)達(dá)到前所未有的高度，如今的新興技術(shù)已能夠驗(yàn)證學(xué)習(xí)過(guò)程中腦部的運(yùn)作機(jī)理。因此TDLC召集了一批研究專家和教育專家，將科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際課堂中，并利用課堂中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)填補(bǔ)和修正知識(shí)內(nèi)容。

圖1 學(xué)習(xí)的時(shí)間動(dòng)態(tài)中心負(fù)責(zé)人職責(zé)一覽表

此外，研究者們還得出了學(xué)習(xí)主要發(fā)生的階段，即突觸和神經(jīng)階段、腦系統(tǒng)中的記憶和回報(bào)（reward）階段、復(fù)雜動(dòng)作行為階段、專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)階段、通過(guò)社交的學(xué)習(xí)階段。

（二）TDLC的組織結(jié)構(gòu)

學(xué)習(xí)的時(shí)間動(dòng)態(tài)中心是通過(guò)網(wǎng)中網(wǎng)這樣一種結(jié)構(gòu)構(gòu)建的，主要對(duì)學(xué)習(xí)的四個(gè)方面進(jìn)行研究，分別是感知運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)、交互記憶系統(tǒng)、知覺(jué)經(jīng)驗(yàn)和與學(xué)習(xí)相關(guān)的社會(huì)交互系統(tǒng)。每一個(gè)分支網(wǎng)絡(luò)都包括來(lái)自不同機(jī)構(gòu)的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。不僅如此，所有的分支網(wǎng)絡(luò)包括腦部動(dòng)態(tài)、數(shù)據(jù)分享和動(dòng)作捕捉設(shè)備，還有教育和延伸中心中的信息資源和成果都是彼此相通且可以互相利用的。交叉資源是由TDLC研究中心開(kāi)發(fā)并逐漸被更多的研究中心所應(yīng)用。圖1是學(xué)習(xí)的時(shí)間動(dòng)態(tài)中心負(fù)責(zé)人職責(zé)一覽表。

圖2是四個(gè)分支網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的人員構(gòu)成，交互記憶系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的組長(zhǎng)是安德里亞?奇布阿（Andrea Chiba）和羅伯特?克拉克（Robert Clark），小組成員有杰弗里?埃爾曼（Jeffrey Elman）等人。該小組成員的主要工作是研究記憶系統(tǒng)間交互的時(shí)機(jī)。知覺(jué)經(jīng)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室的組長(zhǎng)是來(lái)自范德堡大學(xué)心理學(xué)系的伊莎貝爾?戈捷（Isabel Gauthier）和湯姆?帕爾默瑞（Tom Palmeri），小組成員有馬琳?貝爾曼（Marlene Behrmann）等人。這個(gè)小組的調(diào)查者們研究聯(lián)機(jī)的知覺(jué)經(jīng)驗(yàn)在時(shí)間進(jìn)程方面的表現(xiàn)方式，如面孔加工。感知運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的組長(zhǎng)是霍華德?波茲納（Howard Poizner），組員有丹?費(fèi)爾德曼（Dan Feldman）等人。研究者們主要對(duì)突觸間的學(xué)習(xí)和知覺(jué)運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)的時(shí)間動(dòng)態(tài)進(jìn)行研究。社會(huì)交互實(shí)驗(yàn)室的組長(zhǎng)是瑪瑞安?斯圖爾特?巴特利特（Marian Stewart Bartlett），組員包括哈維爾?莫維蘭（Javier Movellan）等人。該小組的研究者們主要探究時(shí)間是如何影響著教育教學(xué)環(huán)境下兒童和成人之間的交互。對(duì)學(xué)習(xí)的觀察是依賴于魯比（RUBI），它是一個(gè)在兒童早教中心用于教小朋友數(shù)字、顏色和其他基本概念的機(jī)器人。

圖2 實(shí)驗(yàn)室人員構(gòu)成

TDLC研究中心的合作組織有加州大學(xué)伯克利分校、美國(guó)羅格斯大學(xué)和范德堡大學(xué)。附屬機(jī)構(gòu)有布朗大學(xué)、紐約州立大學(xué)、加州大學(xué)圣地亞哥分校、卡耐基梅隆大學(xué)、費(fèi)城兒童醫(yī)院、科羅拉多大學(xué)、紐約大學(xué)神經(jīng)科學(xué)研究所、匹茲堡大學(xué)。教育機(jī)構(gòu)有楊梅中學(xué)、數(shù)據(jù)密集網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中心、兒童早教中心、人類發(fā)展中心、高級(jí)技術(shù)中學(xué)、山脊中學(xué)、博物館中學(xué)、圣地亞哥新兒童博物館、普羅伊斯學(xué)校和維多利亞大學(xué)自閉癥技術(shù)和教育研究中心等。負(fù)責(zé)知識(shí)轉(zhuǎn)移的機(jī)構(gòu)是科學(xué)學(xué)習(xí)公司。

（三）時(shí)間因素影響學(xué)習(xí)的原因

當(dāng)學(xué)習(xí)新的知識(shí)時(shí)，與老師和同事進(jìn)行交流會(huì)談時(shí)，接觸新鮮的事物時(shí)，或沉浸于其他學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)，時(shí)機(jī)（timing）在神經(jīng)元功能、感覺(jué)系統(tǒng)、 大腦間不同區(qū)域交互中起到了重要作用。人們交流時(shí)使用的姿勢(shì)、表情和語(yǔ)言同樣受時(shí)機(jī)所影響。簡(jiǎn)言之，時(shí)機(jī)在學(xué)習(xí)的各個(gè)階段都起到至關(guān)重要的作用，從學(xué)習(xí)聲音的精確時(shí)間格局到學(xué)習(xí)動(dòng)作的順序，再到訓(xùn)練和學(xué)習(xí)的時(shí)間表和在課堂中為提高學(xué)習(xí)效果而解釋社會(huì)符號(hào)的數(shù)據(jù)流，這些都充分體現(xiàn)了時(shí)機(jī)的有力角色。

大腦對(duì)感知經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間結(jié)構(gòu)非常敏感，比如，聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)在毫秒范圍內(nèi)便可感知，學(xué)習(xí)的強(qiáng)化在秒的范圍內(nèi)便可發(fā)生，動(dòng)覺(jué)和知覺(jué)在分鐘范圍內(nèi)就可適應(yīng)，在日和周的時(shí)間范圍內(nèi)就能鞏固和達(dá)到成熟。

每一階段的學(xué)習(xí)都各自具有自己的時(shí)間動(dòng)態(tài)，并且自身的時(shí)機(jī)約束都會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生影響。然而，這些學(xué)習(xí)階段并不是獨(dú)立自主的，恰恰相反，時(shí)機(jī)約束以一種嵌套的方式存在于每個(gè)階段中并相互影響著。比如，在細(xì)胞階段的時(shí)間動(dòng)態(tài)，其感知時(shí)間在毫秒范圍內(nèi)，而整個(gè)大腦階段和行為階段其時(shí)間范圍更廣，其中記憶的反應(yīng)時(shí)間伴隨著個(gè)體終生。

通過(guò)過(guò)去幾十年中對(duì)神經(jīng)科學(xué)的研究，數(shù)據(jù)表明大腦內(nèi)部所固有的時(shí)間動(dòng)態(tài)對(duì)學(xué)習(xí)不僅有強(qiáng)化作用，而且還有抑制作用。比如，研究者們發(fā)現(xiàn)某些學(xué)習(xí)者接受知識(shí)較慢的主要原因是他們大腦領(lǐng)會(huì)信息和處理信息的速度慢。這種問(wèn)題同樣困擾著那些閱讀能力較差的人，他們不具備快速感知聲音變化的能力，而這一能力的基本原理與閱讀能力的原理基本相同。如果對(duì)這類人進(jìn)行神經(jīng)系統(tǒng)方面的訓(xùn)練，可以提高他們時(shí)間處理的能力，同時(shí)，他們?cè)诼?tīng)、說(shuō)、讀、寫等方面的能力也能提高。

時(shí)機(jī)是否在一個(gè)連續(xù)的時(shí)間框架下發(fā)生都對(duì)學(xué)習(xí)的有效性起著決定性的作用，因此該中心的研究者就對(duì)學(xué)習(xí)的時(shí)間動(dòng)態(tài)進(jìn)行調(diào)查和分析，并企圖通過(guò)改變小孩子對(duì)時(shí)間敏感度的能力和環(huán)境來(lái)幫助和提高他們的學(xué)習(xí)。然而時(shí)間動(dòng)態(tài)對(duì)于學(xué)習(xí)靈活性和適應(yīng)性的重要影響卻只是在近幾年才被科學(xué)家們所重視，而且也只是局限在教學(xué)環(huán)境設(shè)置這一單一領(lǐng)域，但事實(shí)上與時(shí)間因素有關(guān)的很多方面如學(xué)習(xí)、活動(dòng)和神經(jīng)編碼，這些都具有深刻的研究?jī)r(jià)值和意義。

（四）TDLC的實(shí)驗(yàn)室

學(xué)習(xí)的時(shí)間動(dòng)態(tài)中心下設(shè)四個(gè)實(shí)驗(yàn)室：交互記憶系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室、知覺(jué)經(jīng)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室、感知運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)室和社會(huì)交互實(shí)驗(yàn)室。四個(gè)實(shí)驗(yàn)室分別從記憶系統(tǒng)間的交互、知覺(jué)經(jīng)驗(yàn)、突觸間的學(xué)習(xí)和知覺(jué)運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)還有教育教學(xué)環(huán)境下兒童和成人之間的交互四個(gè)方面對(duì)時(shí)間動(dòng)態(tài)對(duì)其的影響和影響方式進(jìn)行研究。每個(gè)實(shí)驗(yàn)室下還分別設(shè)立了多個(gè)子實(shí)驗(yàn)室從不同角度進(jìn)行深層次的研究，下面是對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)室下的幾個(gè)重點(diǎn)子實(shí)驗(yàn)室的詳細(xì)介紹。

1.交互記憶系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室

（1）布茲薩基實(shí)驗(yàn)室（Buzsaki Lab）

該實(shí)驗(yàn)室以探究腦部神經(jīng)電路是如何支撐腦部認(rèn)知能力為主要研究方向，其研究工作為對(duì)腦部的認(rèn)知功能從合理性和機(jī)械性角度進(jìn)行解釋。該實(shí)驗(yàn)中心的研究者們認(rèn)為在認(rèn)知能力方面，對(duì)于科學(xué)探究最有研究前景的便是記憶力，因?yàn)橛洃浟θ菀妆唤缍ú⑶铱芍苯釉趧?dòng)物體上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最主要的是在突觸可塑性的分子機(jī)制方面已經(jīng)存有大量的材料和資源。為解決以上問(wèn)題，研究者們?nèi)嬗涗泟?dòng)物在行動(dòng)時(shí)腦部的神經(jīng)元和局部場(chǎng)電位。

（2）語(yǔ)言研究中心（Center for Research in Language）

語(yǔ)言研究中心是一個(gè)由對(duì)語(yǔ)言的本質(zhì)、獲取和使用過(guò)程及語(yǔ)言的中介作用有濃厚興趣的老師、學(xué)生和研究者構(gòu)成的組織，其地點(diǎn)坐落于圣地亞哥州的加利福尼亞大學(xué)瑟古德?馬歇爾校區(qū)的認(rèn)知科學(xué)大樓。語(yǔ)言研究中心的教學(xué)人員都是來(lái)自加利福尼亞大學(xué)認(rèn)知科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、溝通紊亂學(xué)、發(fā)展心理學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、通信專業(yè)、小兒科學(xué)和語(yǔ)言心理學(xué)的專家學(xué)者。

（3）皮質(zhì)處理實(shí)驗(yàn)室（Cortical Processing Lab）

從20世紀(jì)開(kāi)始，大量關(guān)于腦部功能的文獻(xiàn)如雨后春筍般涌現(xiàn)。但只是在近幾年科學(xué)家們才能夠通過(guò)記錄大量的神經(jīng)元細(xì)胞來(lái)驗(yàn)證理論的準(zhǔn)確性。伴隨著這前所未有的機(jī)遇而來(lái)的便是新的挑戰(zhàn)和問(wèn)題——如何從千兆字節(jié)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中得出簡(jiǎn)單明了的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

在神經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中，信息數(shù)據(jù)如洪水般噴涌而來(lái)，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法不能夠應(yīng)對(duì)這種挑戰(zhàn)。不過(guò)幸運(yùn)的是，現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)理論恰巧解決了處理多元數(shù)據(jù)庫(kù)這一難題。因此將現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)理論這兩種方法應(yīng)用于處理神經(jīng)元細(xì)胞有助于驗(yàn)證關(guān)于腦部功能的很多長(zhǎng)期存在的假設(shè)。

左小龍成天叼著一只煙，戴著帽子，騎著摩托車無(wú)所事事。這是一種真正的無(wú)所事事，無(wú)所事事到讓外人看著就仿佛是在謀劃著干大事。

（4）木澤實(shí)驗(yàn)室（Mozer Lab）

木澤實(shí)驗(yàn)室在計(jì)算機(jī)建模的幫助下對(duì)人類學(xué)習(xí)和人類認(rèn)知方面有了一定的理解和認(rèn)識(shí)，因此該實(shí)驗(yàn)室的研究重點(diǎn)是視覺(jué)感知、選擇性注意、記憶力和行政控制。而研究人員的主要工作是通過(guò)開(kāi)發(fā)計(jì)算機(jī)軟件來(lái)促進(jìn)人類個(gè)體的學(xué)習(xí)和提高辦事效率。實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)正在進(jìn)行的項(xiàng)目有探索實(shí)踐（drill-and-practice）軟件，主要特點(diǎn)是人們可以利用一些片段時(shí)間來(lái)學(xué)習(xí)，最終達(dá)到優(yōu)化學(xué)習(xí)的目的；視覺(jué)突出技術(shù)，主要特點(diǎn)是針對(duì)一些復(fù)雜度較高的視覺(jué)任務(wù)，此項(xiàng)技術(shù)可以提高訓(xùn)練的效率；圖像效果增強(qiáng)裝置對(duì)分析員有很大幫助，比如衛(wèi)星圖像方面；提高關(guān)于概念學(xué)習(xí)方面的方法；通過(guò)自動(dòng)機(jī)械剔除人們的偏見(jiàn)以提取出最真實(shí)的價(jià)值判斷。以上所有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并非僅僅基于計(jì)算機(jī)建模的觀念，還依據(jù)了最先進(jìn)的統(tǒng)計(jì)技術(shù)方法，如協(xié)同過(guò)濾算法、深層網(wǎng)絡(luò)和貝葉斯定理模型。

在過(guò)去幾年的研究中，該實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)在機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的應(yīng)用方面有所突破并解決了很多實(shí)際問(wèn)題。比如，在自適應(yīng)房子這個(gè)項(xiàng)目中，研究人員們?cè)O(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)的控制系統(tǒng)能夠控制整個(gè)房間的能量資源，比如室內(nèi)溫度、水溫、燈光和通風(fēng)設(shè)備，這樣不僅能夠提高住戶對(duì)居住環(huán)境的滿意度，更重要的是解決了能源浪費(fèi)的問(wèn)題。

2.知覺(jué)經(jīng)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室

（1）物體知覺(jué)實(shí)驗(yàn)室（Object Perception Lab）

物體知覺(jué)實(shí)驗(yàn)室主要研究人類的知覺(jué)，還會(huì)根據(jù)不同孩子對(duì)物體的分類特點(diǎn)定義一些專有名詞。該實(shí)驗(yàn)室使用一種綜合的研究方法對(duì)孩子在面對(duì)不同的任務(wù)和物體時(shí)，研究他們的表達(dá)方式和策略加工是如何變化的，主要的研究工作是對(duì)變化過(guò)程的功能和神經(jīng)軌跡進(jìn)行調(diào)查。

（2）認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室（Cognitive Neuroscience Lab）

認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的研究重點(diǎn)是人類在面對(duì)多種復(fù)雜的物體和人物是如何能夠準(zhǔn)確并快速地識(shí)別和區(qū)分的，并探究這種潛在的能力發(fā)生時(shí)所必要的心理過(guò)程和主要表現(xiàn)，潛在能力主要包括物體分割和面貌識(shí)別、心理意象、讀寫能力還有空間記憶。此實(shí)驗(yàn)室還同時(shí)進(jìn)行著腦損傷的復(fù)原研究，精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)研究為視覺(jué)認(rèn)知的機(jī)制等相關(guān)研究提供強(qiáng)有力的信息支持。

3.感知運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)室

大薩實(shí)驗(yàn)室（de Sa Lab），該實(shí)驗(yàn)室的主要研究?jī)?nèi)容是對(duì)人類感知和人類學(xué)習(xí)的神經(jīng)基礎(chǔ)進(jìn)行更準(zhǔn)確的解釋，并分別從神經(jīng)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的角度對(duì)學(xué)習(xí)的發(fā)生方式進(jìn)行探究。實(shí)驗(yàn)室的研究人員們主要研究機(jī)器學(xué)習(xí)算法的計(jì)算屬性，還對(duì)人的生理行為和人類行為的限制與約束進(jìn)行探究，這兩方面的研究結(jié)果有助于腦部學(xué)習(xí)方式的研究。機(jī)器學(xué)習(xí)算法是基于人類學(xué)習(xí)和腦生理學(xué)理論，關(guān)于人類及動(dòng)物學(xué)習(xí)和計(jì)算的研究則以計(jì)算算法的觀點(diǎn)為基礎(chǔ)。

4.社會(huì)交互實(shí)驗(yàn)室

加利福尼亞大學(xué)的認(rèn)知發(fā)展實(shí)驗(yàn)室（Cognitive Development Lab）是由教師、助教、研究生、本科生所構(gòu)成的，他們的主要工作是研究嬰兒和學(xué)前兒童的認(rèn)知和語(yǔ)言發(fā)展?，F(xiàn)正在運(yùn)行的研究?jī)?nèi)容有家長(zhǎng)與孩子之間的共享機(jī)制，孩子學(xué)習(xí)單詞和符號(hào)的方式，還有他們是如何形成和發(fā)展自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能的，如在適應(yīng)新的環(huán)境或者面對(duì)前所未有的情況時(shí)，小孩子是如何通過(guò)轉(zhuǎn)變自己的行為來(lái)解決這些問(wèn)題的。

（五）TDLC的研究項(xiàng)目

科學(xué)知識(shí)是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的基礎(chǔ)，但學(xué)習(xí)時(shí)間動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)性觀點(diǎn)尚不存在，而且靠預(yù)測(cè)猜想的方式并不現(xiàn)實(shí)。因此，此研究中心選擇了三個(gè)方向以解析學(xué)習(xí)的時(shí)間動(dòng)態(tài)，分別是外在世界的動(dòng)因（感官刺激，人際互動(dòng)，獎(jiǎng)勵(lì)）、腦內(nèi)固有的動(dòng)因和后天習(xí)得的動(dòng)因、肌肉和身體活動(dòng)的動(dòng)因。于是研究中心便設(shè)立了三個(gè)中心項(xiàng)目：世界的時(shí)間動(dòng)態(tài)、大腦的時(shí)間動(dòng)態(tài)和行為與探究的時(shí)間動(dòng)態(tài)。研究中心的最終目的是將其科學(xué)理論應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐中，所以TDLC又設(shè)立了一個(gè)中心項(xiàng)目——教育、延伸和差異（Education, Outreach, and Diversity），以完善這個(gè)科學(xué)研究工作。

1.世界的時(shí)間動(dòng)態(tài)

該項(xiàng)目探究的研究問(wèn)題為人類如何習(xí)得關(guān)于世界的時(shí)間動(dòng)態(tài)以及世界的時(shí)間動(dòng)態(tài)如何影響學(xué)習(xí)。我們的這個(gè)世界蘊(yùn)含著豐富的時(shí)間格局，這些時(shí)間格局為人類的正常生 活提供準(zhǔn)確的信息，如感知感覺(jué)、社會(huì)交流和社會(huì)生存。時(shí)間格局所提供的信息還引導(dǎo)著有意學(xué)習(xí)或無(wú)意學(xué)習(xí)的思 維與行為。比如，在語(yǔ)言感知方面，嬰兒是通過(guò)在毫秒內(nèi)識(shí)別出時(shí)間格局的頻率，再將一個(gè)連續(xù)變化的聲波解析成一個(gè)基本的語(yǔ)言發(fā)音（音素）。而且，人類對(duì)時(shí)序和序列的最長(zhǎng)記憶時(shí)間范圍也是從毫秒到秒。比如，記一段歌曲、電話號(hào)碼或者一首詩(shī)。

該項(xiàng)目的另一個(gè)研究重點(diǎn)是探索世界的其他時(shí)間特性，如行為和回報(bào)（reward）的相應(yīng)時(shí)機(jī)，此研究?jī)?nèi)容對(duì)于學(xué)習(xí)有十分重要的影響。比如，學(xué)生在課堂中學(xué)習(xí)、測(cè)試和復(fù)習(xí)的順序以及時(shí)機(jī)可以直接影響學(xué)習(xí)的持續(xù)時(shí)間,這就是間隔效應(yīng)。間隔效應(yīng)就是當(dāng)你將這部分知識(shí)重復(fù)地去學(xué)習(xí)、去吸收，隔一段時(shí)間就回來(lái)溫習(xí)，除可以強(qiáng)化它在你大腦里所待的時(shí)間，還加強(qiáng)了它在大腦里的重要性。[5]因此在對(duì)世界的時(shí)間特性有了深入理解后，會(huì)提高教與學(xué)及記憶保持的效果。

2.大腦的時(shí)間動(dòng)態(tài)

該項(xiàng)目探究的研究問(wèn)題為腦細(xì)胞、腦系統(tǒng)和行為的時(shí)間動(dòng)態(tài)，以及學(xué)習(xí)過(guò)程中，他們是如何變化的，又是如何影響學(xué)習(xí)的。外界環(huán)境的時(shí)間動(dòng)態(tài)必然是與大腦內(nèi)部的時(shí)間動(dòng)態(tài)相聯(lián)系的。因此若想提高學(xué)習(xí)效率，可根據(jù)大腦的內(nèi)部動(dòng)態(tài)來(lái)調(diào)整外部環(huán)境的時(shí)間動(dòng)態(tài)。多年來(lái)，理論家們認(rèn)為感官世界能夠通過(guò)神經(jīng)編碼來(lái)表現(xiàn)，神經(jīng)生物學(xué)研究者們認(rèn)為這種形式是通過(guò)神經(jīng)元的放電頻率表現(xiàn)的。生物物理學(xué)模型提出一個(gè)名為脈沖時(shí)間依賴的突觸可塑性（STDP）的學(xué)習(xí)機(jī)制，即突觸前和突觸后脈沖發(fā)放的相對(duì)時(shí)間差對(duì)神經(jīng)元之間突觸的改變方向和大小起著關(guān)鍵作用。[6]這種取決對(duì)突觸前后脈沖發(fā)放時(shí)間差的學(xué)習(xí)規(guī)則稱為脈沖時(shí)間依賴的突觸可塑性(spike-timing dependent plasticity)。[7]突觸效用的增強(qiáng)和減弱都遵循這種學(xué)習(xí)規(guī)則,并且不管是增強(qiáng)時(shí)還是減弱時(shí)均發(fā)生在突觸前后神經(jīng)元脈沖發(fā)放時(shí)間的毫秒級(jí)時(shí)間差的范圍內(nèi)。[8]突觸前若在突觸后之前放電，突觸的效用增強(qiáng)；突觸前若在突觸后之后放電，突觸的效用減弱。根據(jù)此科學(xué)原理，便可利用精確的時(shí)間編碼來(lái)調(diào)節(jié)神經(jīng)編碼，以達(dá)到學(xué)習(xí)和記憶的最佳狀態(tài)。早些年前，研究中心的主要工作是驗(yàn)證腦皮層的動(dòng)態(tài)能夠影響STDP的學(xué)習(xí)機(jī)制。因此，在這一研究階段的重點(diǎn)是整體的動(dòng)態(tài)，集中精力于脈沖時(shí)機(jī)和整體動(dòng)態(tài)的集成。

通過(guò)脈沖間的精確放電時(shí)機(jī)或神經(jīng)元在一定的頻率下集體發(fā)生脈沖的時(shí)間相位編碼，我們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞集合和神經(jīng)元集群的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是，甚至在沒(méi)有外部刺激的情況下，每個(gè)成員都處于高度脈沖狀態(tài)。研究表明，一個(gè)神經(jīng)元脈沖時(shí)間的時(shí)間窗口是10赫茲～30赫茲，這意味著神經(jīng)元集群在這一時(shí)間范圍內(nèi)同步。這個(gè)時(shí)間窗口與突觸可塑性形成的時(shí)間窗口相匹配，因此可假設(shè)在腦皮層回路中存在著關(guān)于信息轉(zhuǎn)移和存儲(chǔ)的精確的時(shí)間范圍。通過(guò)對(duì)腦電圖頻率或者腦電圖的調(diào)節(jié)頻率是如何影響信息處理過(guò)程的了解，可深入理解大腦中不同系統(tǒng)的信息呈現(xiàn)形式。

學(xué)習(xí)過(guò)程中，腦部系統(tǒng)的處理會(huì)對(duì)大腦的投入程度以及行為表現(xiàn)的程度有所影響，目的是能夠正確地認(rèn)識(shí)到知覺(jué)、學(xué)習(xí)和記憶的神經(jīng)基礎(chǔ)，而這是需要信息呈現(xiàn)的時(shí)間特性、強(qiáng)化相依和神經(jīng)回路的投入與促進(jìn)行為這三部分知識(shí)的支撐。信息通常是在社會(huì)環(huán)境中被呈現(xiàn)的，因此選擇既與影響因素相關(guān)又準(zhǔn)確的時(shí)間窗口十分重要，影響因素可以是社會(huì)個(gè)體間的強(qiáng)化及反應(yīng)。

知覺(jué)的時(shí)間動(dòng)態(tài)與決策的時(shí)間動(dòng)態(tài)之間是如何相互關(guān)聯(lián)的，伴隨著經(jīng)驗(yàn)的變化他們又是如何影響大腦和行為的時(shí)間動(dòng)態(tài)。解決了以上兩個(gè)問(wèn)題，便能得知經(jīng)驗(yàn)是如何影響行為，如何塑造快速判斷的能力，如何獲得準(zhǔn)確的記憶甚至可以改變情緒效價(jià)。

3.行為與探究的時(shí)間動(dòng)態(tài)

該項(xiàng)目解決的問(wèn)題為行為與探究的時(shí)間結(jié)構(gòu)以及人類習(xí)得行為與探究的時(shí)間結(jié)構(gòu)的方式。人類的行為是無(wú)法受預(yù)設(shè)規(guī)定所控制的，而是由傳感器、驅(qū)動(dòng)器和內(nèi)在表現(xiàn)共同作用?？刂普撝械拈]環(huán)控制原則解釋了這部分內(nèi)容。閉環(huán)控制指作為被控的輸出以一定方式返回到作為控制的輸入端，并對(duì)輸入端施加控制影響的一種控制關(guān)系。在控制論中，閉環(huán)通常指輸出端通過(guò)“旁鏈”方式回饋到輸入。輸出端回饋到輸入端并參與對(duì)輸出端再控制，這才是閉環(huán)控制的目的，這種目的是通過(guò)反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)的。也就是在感覺(jué)信息、內(nèi)部狀態(tài)和控制信號(hào)間進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，再將其發(fā)送給驅(qū)動(dòng)器。皮亞杰和維果斯基認(rèn)為感覺(jué)運(yùn)動(dòng)階段為更高級(jí)別的認(rèn)知發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

此項(xiàng)目主要研究人類是如何習(xí)得感覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制規(guī)律的，這些規(guī)律又是如何與感知的過(guò)程和象征性過(guò)程相互作用的。不僅關(guān)注學(xué)習(xí)的特定順序（開(kāi)環(huán)控制），還關(guān)注學(xué)習(xí)知覺(jué)與行為間的調(diào)節(jié)（閉環(huán)控制）。研究者們希望感覺(jué)運(yùn)動(dòng)控制規(guī)律的學(xué)習(xí)能夠“因地制宜”。比如，在學(xué)習(xí)走路或者騎自行車時(shí)不是簡(jiǎn)單的動(dòng)作模仿與輸出，而是在時(shí)間上控制和約束人的行為。通過(guò)不同領(lǐng)域的研究，研究者們總結(jié)出一些一般原則并設(shè)計(jì)一個(gè)模型，以解決這些原則是如何在感覺(jué)運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)、知覺(jué)學(xué)習(xí)、社會(huì)交互和符號(hào)處理中應(yīng)用的。研究方法則是記錄人類在不同領(lǐng)域、不同時(shí)間段的行為表現(xiàn)，分析統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)以便用來(lái)解決實(shí)時(shí)控制的問(wèn)題。

4.教育、延伸和差異

此項(xiàng)目的主要工作是以社會(huì)、教育專家、科學(xué)家、實(shí)習(xí)生和預(yù)科學(xué)校（包括學(xué)前教育、小學(xué)和高中）為教育對(duì)象，將上述項(xiàng)目的研究成果進(jìn)行教育領(lǐng)域的應(yīng)用及延伸研究，同時(shí)確保教育以及教育的延伸能夠反映觀點(diǎn)的差異性和社會(huì)的差異性。該項(xiàng)目的研究方法是將問(wèn)題逐步細(xì)化，分成若干的分支分別進(jìn)行研究，具體劃分依據(jù)為研究對(duì)象的不同，包括k-12的學(xué)生和教師、本科生、研究生、博士后、研究人員和社會(huì)大眾。

為保證研究項(xiàng)目的順利實(shí)施，該研究中心還具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）項(xiàng)目的合作學(xué)校加州大學(xué)圣迭戈分校（UCSD）的特許學(xué)校，普魯斯學(xué)校（Preuss School）每年升入大學(xué)的升學(xué)率幾乎達(dá)到100%，而72%的學(xué)生是少數(shù)民族。（2）與項(xiàng)目合作的教育技術(shù)公司、學(xué)習(xí)科學(xué)公司（Scientific Learning Corporation）為研究中心提供成千上百名教師和學(xué)校系統(tǒng)。（3）由多麗絲?阿爾瓦雷斯（Doris Alvarez）開(kāi)發(fā)的教育者網(wǎng)絡(luò)連接了教育專家和科學(xué)家，使他們能夠溝通順暢。（4）由羅杰?賓漢（Roger Bingham）設(shè)計(jì)的科學(xué)網(wǎng)絡(luò)是一種基于網(wǎng)絡(luò)并用于呈現(xiàn)原始數(shù)據(jù)的通道。這些合作者們?yōu)榻逃龍F(tuán)體和大眾提供可以增加少數(shù)人在科學(xué)方面的言論的平臺(tái)。

四、學(xué)習(xí)科學(xué)研究對(duì)我國(guó)的啟示

學(xué)習(xí)科學(xué)在國(guó)外尤其是美國(guó)已經(jīng)發(fā)展得較為成熟，許多研究者已經(jīng)意識(shí)到學(xué)習(xí)科學(xué)對(duì)人類學(xué)習(xí)以及以此為基礎(chǔ)的教育實(shí)踐具有深刻影響。其中，就教育教學(xué)中技術(shù)使用問(wèn)題而言，學(xué)習(xí)科學(xué)的相關(guān)研究結(jié)論也為其提供了決策的科學(xué)依據(jù)。雖然學(xué)習(xí)科學(xué)的研究與教育技術(shù)的研究在方法上有所不同，但他們共同的目的都是為了改善和促進(jìn)人類的學(xué)習(xí)，因此將學(xué)習(xí)科學(xué)的研究結(jié)論引入到教育技術(shù)研究中能夠發(fā)揮事半功倍的作用。筆者認(rèn)為教育技術(shù)的研究者們不應(yīng)僅將研究視野局限于教育學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)兩個(gè)領(lǐng)域，可以嘗試在學(xué)習(xí)科學(xué)這個(gè)新興領(lǐng)域進(jìn)行探索研究，進(jìn)一步發(fā)掘能夠?yàn)榻逃夹g(shù)服務(wù)的理論和方法，以更好地實(shí)現(xiàn)應(yīng)用技術(shù)促進(jìn)人類的學(xué)習(xí)提升績(jī)效的目標(biāo)。

然而，在我國(guó)此領(lǐng)域的研究甚少，尤其是在學(xué)習(xí)的時(shí)間動(dòng)態(tài)方面幾乎是空白。因此我國(guó)有必要對(duì)學(xué)習(xí)科學(xué)研究投入更多和資金的支持，以鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)的相關(guān)領(lǐng)域的研究者的探索研究。在研究方向和方法方面，對(duì)學(xué)習(xí)的研究必須深入問(wèn)題本身，從科學(xué)的角度探究學(xué)習(xí)的本質(zhì)，否則學(xué)習(xí)科學(xué)的研究只能是紙上談兵。

[1]焦建利，賈義敏.學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域及其新進(jìn)展——“學(xué)習(xí)科學(xué)新進(jìn)展”系列論文引論[J].開(kāi)放教育研究，2011，Vol.17.No.1：33.

[2]焦建利，賈義敏.學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域及其新進(jìn)展——“學(xué)習(xí)科學(xué)新進(jìn)展”系列論文引論[J].開(kāi)放教育研究，2011，Vol.17.No.1：34.

[3]焦建利，賈義敏.學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域及其新進(jìn)展——“學(xué)習(xí)科學(xué)新進(jìn)展”系列論文引論[J].開(kāi)放教育研究，2011，Vol.17.No.1：40.

[4]焦麗珍，江麗君. 空間學(xué)習(xí):三維世界的“潛行者” [J].開(kāi)放教育研究，2011，Vol.17.No.3：35.

[5]王愛(ài)平,張厚粲.在漢字加工中間隔效應(yīng)對(duì)重復(fù)知盲效應(yīng)的影響[J].心理科學(xué),2002，(6)：646.

[6]阮承妹.基于STDP的脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法的研究[D].福州：福建師范大學(xué),2013.2.

[7]Song S.Miller,K.D.,Abbott,L.F.Competitive Hebbian learning though spike-timing dependent synaptic plasticity [J]. Nature Neuroscince,2000：919-926.

[8]Bi Q,Poo M-m.Precise spike timing determines the direction and extent of synaptic modifications in cultured hippocampal neiffons[J].Neuroscience,1998：10464-10472.

（責(zé)任編輯 杜丹丹）

A Study on the Temporal Dynamics of Learning and Application in Educational Technology

LIU Xi1, ZHANG Zhe1, GAO Zhengxiu2, WANG Yining3

(1.School of Computer Science and Information Technology,Northeast Normal University,Changchun,Jilin,China 130117; 2.Research Office of Distance Education System,Kim Hyong Jik University of Education,Pyongyang,DPRK; 3.School of Media Science, Northeast Normal University,Changchun,Jilin,China 130117)

Learning science is an interdisciplinary subject about teaching and learning based on cognitive science and computer science originated from America.A total of six research centers of learning science have been founded by USA National Science Foundation that is Center of Excellence for Learning in Education,Science and Technology;Center for Learning in Informal and Formal Environments;Pittsburgh Science of Learning Center for Robust Learning; Spatial Intelligence and Learning Center;the Temporal Dynamics of Learning Center and the Science of Learning Center on Visual Language and Visual Learning.The Temporal Dynamics of Learning Center is one of the learning science areas.It mainly explores the way of temporal dynamics that impacts on learning from three angles such as temporal dynamics of the world,temporal dynamics of the brain and temporal dynamics of behavior.As a result,it offers a significant instructional meaning in the field of education.

learning science;the temporal dynamics of learning;reformation and development of education

G434

A

2096-0069（2015）02-0018-09

2014-12-11

本論文獲得2011年度教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金課題“信息技術(shù)深層整合教學(xué)結(jié)構(gòu)與教師教育技術(shù)學(xué)科化研究”（課題號(hào)20110043110013）、東北師范大學(xué)哲學(xué)社會(huì)科學(xué)校內(nèi)青年基金團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目“文化公平觀與完善公共文化服務(wù)體系建設(shè)研究”（課題號(hào)12QN043）、國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金項(xiàng)目一般項(xiàng)目“全媒體語(yǔ)境下日媒對(duì)中國(guó)形象塑造及中國(guó)對(duì)日傳播策略研究”（課題號(hào)11BXW022 ）資助。

劉曦（1990— ），女，遼寧鞍山人，東北師范大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院碩士研究生，研究方向?yàn)檫h(yuǎn)程教育、教育信息；張哲（1988— ），女，黑龍江哈爾濱人，東北師范大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院博士研究生，研究方向?yàn)榻處熃逃夹g(shù)；高正秀（1976— ），男，朝鮮民主主義人民共和國(guó)人，朝鮮金亨稷師范大學(xué)遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)研究室主任，研究員，碩士，研究方向?yàn)檫h(yuǎn)程教育系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)；王以寧（1957— ），男，吉林長(zhǎng)春人，教授，東北師范大學(xué)傳媒科學(xué)學(xué)院博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)榻處熃逃夹g(shù)。