- objective：学习的四次范式转变 | 主旨问题 | 关键词 | | ---------------------------- | ------------------------ | | 从古到今，几千年来，“学习”是什么？学习观是如何演变的？ | 教导主义、行为主义、认知主义、联结主义 | | 为什么说“人生一切问题的根源是你不会学习”？ | 高考前的学习、大学的学习、青年的学习、中年的学习 | # why ## 人生一切问题的根源，是不会学习 - 其实在我们这代人的成长中，还没人知道到底该如何学习，学习成了死记硬背，成了负担，就这么一直熬，熬到了中年，然后孩子的学习还是问题，成了一个恶性循环。那么到底什么是学习？ - 学习是人类的一种最重要的行为，学习的结果和产物是知识，人类通过知识建立文明的大厦。人类是如何学会知识的，这也是人类一直以来在研究的问题。 # what ## 哲学范畴类 - 在现代科学以前，人类针对「学习」这个主题所做的研究属于哲学范畴，叫做[[认识论 epistemology]]，也叫做知识论 theory of knowledge。主要参与者是柏拉图、亚里士多德、罗素、石里克等人。 - 2000多年前的柏拉图认为：知识就是“被证实为真的人类信念”。 - 知识是主观的信念，是脑中的信念； - 知识是客观的，是真实世界被“证实为真”； - 用“蜡版上的印记”来解释人的记忆；（错误的比喻） ## 学习的四次[[范式]]转换 - 回顾学习的转变过程 ### 学习观1.0：学习是一种[[教导主义 instructionism]] - 起源于教堂里的布道 - 学习有标准答案 - 教学者是不可质疑的讲台上的权威 - 追求名师光环 - 就像我们小学的上课模式 ### 学习观2.0：学习是一种行为的改变 - 科学家向教导主义发起了攻击。[[认知心理学 行为主义 behaviorism]]下，学习是一种行为的改变，是“一种行为和行为倾向的持久改变”。有两个实验很好的解释了如何通过[[条件作用 conditioning]]来改变行为。 - 经典条件作用classical conditioning：[[孩子天生爱学习 巴普洛夫的狗 正反馈|巴普洛夫的狗]] - if 摇铃铛，then 分泌唾液； - 经典条件作用是学习者被动接受环境刺激，不会采取主动行动。 - 操作性条件作用operational conditioning：[[斯金纳盒子 skinner box]] - 学习者主动做出行为，外部反馈给出惩罚或奖励； - if老鼠按下正确的杠杆，then 得到奖励-食物或饮用人；if老鼠按下错误的杠杆，then 被电击； - 为了不被点击，老鼠很快就会学会正确答案，但不知道为什么，也不需要知道；类比于人类学习者，就像拼命学习却不知为何要学习的学生。 ### 学习观3.0：学习是大脑加工处理信息 - 1959 年，语言学者[[乔姆斯基]]炮轰了 2.0 版的行为主义，开启了人类的**认知革命**，并且[[认知主义 cognitivisim]]这场革命一直延续至今，影响了**认知科学**、**认知神经科学**以及 **AI学科**的发展。 - 认知主义认为，学习不仅仅是行为的改变，更是大脑内部认知结构的变化。具体来说： - 学习是一个心理认知过程 - 认知过程的物质基础是大脑（模型） - 大脑所做的事情，不过是加工处理信息（数据） - 认知心理学大半部分研究是关于「学习」和「记忆」 - **[[大脑信息加工理论]]** - 大脑信息加工理论认为人类的学习，本质上是大脑对于信息的加工处理。就像[[Deep Learning 深度学习]]的模型是对数据的加工处理。 - 生命的本质是[[信息]]，世界的本质是信息，大脑是加工处理信息的碳基装置，电脑是加工处理信息的硅基装置。 - 进一步的发展 - [[LSTM 长短期记忆]]：信息在记忆系统中的流动和转化 - [[学习五元素 主动参与 工作记忆]]：人脑是如何加工、整合、暂时存储信息的 - **生物学**：学习和记忆的过程中，大脑在细胞、生物化学和基因层面的变化，探明了长短期记忆的生物学基础 - 脑科学：从大脑的神经元、神经网络等方面认识**大脑的物质基础** - 大脑的基础结构 - 人类神经网络 vs [[ANN 人工神经网络]] - [[图示理论 schema]] - [[让·皮亚杰]]提出的图示理论是这样解释学习的过程的：我们对于知识都有一个图示（知识结构）。当学习遇到的新信息时，我们会将新的信息同化到现有的图示中，或调整图示适应新的信息。 - 这个过程强调了学习者的主动性，主动构建知识体系，而不是被动接收。 - ex：学习 transformer 时，拼凑这个过程 - 这一理论也强调了知识的组织和结构 - **格式塔理论**： - 学习过程中有“整体优于部分”的理念。学习者有意将信息整合为有意义的整体，而非孤立的碎片。 - 洞察学习，对问题有整体性的理解，然后获得解决方案 - 强调解决问题，将学习视为解决问题的过程 - 学习的迁移，强调方法和思维模式的迁移 - **[[认知心理学 建构主义constructivism]]**：与认知主义密切相关的学习理论 -  - 认知主义关注心智内部的认知过程，如信息加工、记忆、注意力和理解等，而建构主义更关注学习者如何**通过自己的经验主动构建知识**。实践的过程。由瑞士心理学家[[让·皮亚杰]]开创。 - 建构主义认为，学习是一个**主动构建个人知识**的过程，[[孩子天生爱学习 心理表征|心理表征]]就行一个个乐高模块（知识砖块[[概念 concept]]），学习者自己一点点搭建出个人[[知识体系]]； - 建构主义强调个体经验的重要性，学习要和社会、环节进行交互，不仅是接收信息，更要通过**探索、实验、反思**来理解和赋予信息意义。 - 建构主义强调: - 主动学习active learning - 探索发现式学习discovery learning - 探究式学习inquiry-based learning - 问题解决式学习problem-based learning - 建构主义相关人物 - 皮亚杰的徒弟[[西蒙·帕伯特]]在 MIT 建立了专门研究学习的机构 Media Lab，他设计了logo编程语言，和Lego公司合作开发了可编程模的块化机器人mindstorm，让孩子在玩中学，在做中学，在已知和新知间不断建立关联，构建个人的知识体系。 - 帕伯特的徒弟[[米切尔·雷斯尼克]]进一步完善了建构主义教学理论，设计了 scratch 儿童编程平台，并基于自己的建构主义学习理论写了《终身幼儿园》。 ### 学习观4.0：学习是神经网络加工处理信息 - 联结主义、[[ANN 人工神经网络]]、[[Deep Learning 深度学习]]是学习观的最新版本。 - 神经网络学习观兴起于上世纪 80 年代，经过几十年的冷板凳和嘲笑，在 2007 年被 Hinton 重塑，称为深度学习。今天深度学习已经开启 AGI 时代，带来一场深度学习革命。 - 神经网络学习观的一些独特看法： - **学习是基于神经网络的**： - 大脑是由 1000亿个神经元，150 万亿个突触联结组成的神经网络； - 学习是神经网络通过经验（输入数据）而发生的权重调整； - 这些网络并行处理信息，模拟大脑的工作方式。 - **神经网络从经验中学习**： - 学习是通过不断的输入和优化调整权重实现的。 - 学习是基于经验的，通过不断的重复、增强或删减冗余来改变神经网络的连接。 - **学习是模式识别和泛化**： - 模式识别：从数据中提取重复出现的形式、结构或规律的能力。只要出现这些特征，即使是没见过也能认出来。比如是狗，3 岁小孩都能认出哈士奇和吉娃娃都是狗。 - 泛化能力：从具体经验中提取原则和规律并且进行迁移的能力； - **学习的结果在神经网络中分布式表示**：单个神经元细胞并不存储信息，而是以分布式的方式存储在神经网络中。当数千个神经元协同执行亮/灭的时候（突触联结发生放电），就表征了一个[[概念 concept]]。因此知识，就是大量突触联结激活的特定回路。 - **学习中的错误必要且有益**：犯错是重要的，通过犯错来调整心理模型，让模型越来越贴近真相。 # how good 虽然关于解释学习的理论有很多，并且交替更新，但是之前的理论并不是完全错误，或者没有可取之处，例如在[[GPT 训练过程（archive）]] 中，最后一步是RLHF，基于人类反馈的[[RL 强化学习]]，这一理论来自于[[认知心理学 行为主义 behaviorism]]。 # Ref. - [什么是学习？学习观的4次范式转换](https://readwise.io/reader/shared/01hp8b9y425b5hq9g06cxzknka) - [GPT](https://chat.openai.com/share/d0a640d8-303d-434c-9447-ad3778ba2c51)