2025年大學(xué)認知科學(xué)與技術(shù)專業(yè)題庫——認知科學(xué)與技術(shù)的教育與培訓(xùn)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每小題3分，共15分）1.認知負荷2.建構(gòu)主義學(xué)習理論3.神經(jīng)教育學(xué)4.適應(yīng)性學(xué)習系統(tǒng)5.認知診斷評估二、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述工作記憶在人類學(xué)習過程中的作用。2.根據(jù)認知負荷理論，教育者可以采用哪些策略來優(yōu)化教學(xué)設(shè)計？3.比較并說明聯(lián)結(jié)主義學(xué)習模型與符號主義學(xué)習模型在解釋人類認知方面的主要差異。4.描述沉浸式技術(shù)（如VR/AR）在認知科學(xué)教育中至少兩種潛在的應(yīng)用場景。三、論述題（每小題10分，共30分）1.論述大腦可塑性如何為終身學(xué)習和教育干預(yù)提供理論基礎(chǔ)與實踐啟示。2.結(jié)合人機交互的認知原理，論述如何設(shè)計更加符合人類認知規(guī)律的人機交互界面，特別是在教育軟件中的應(yīng)用。3.談?wù)勀銓Α罢J知科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)”目標及其對未來教育變革影響的看法。四、案例分析題（15分）閱讀以下教學(xué)案例，并回答問題：某小學(xué)語文教師在教授一篇關(guān)于“春天”的課文時，設(shè)計了如下教學(xué)環(huán)節(jié)：首先播放一段展現(xiàn)春天景色的短視頻，讓學(xué)生初步感知；接著引導(dǎo)學(xué)生回憶自己見過的春天景象，并運用感官詞匯進行描述；然后，教師通過PPT展示不同地區(qū)、不同植物在春天變化的圖片，并講解相關(guān)科學(xué)知識；最后，學(xué)生分組合作，利用繪畫或?qū)懽鞯姆绞奖磉_他們對春天的理解。請從認知科學(xué)的角度分析該教學(xué)設(shè)計的優(yōu)點與不足，并提出至少三條具體的改進建議。試卷答案一、名詞解釋1.認知負荷：指個體在執(zhí)行特定任務(wù)時所消耗的心理資源總量。它分為內(nèi)在認知負荷、外在認知負荷和相關(guān)認知負荷（即認知操作負荷）。學(xué)習材料的呈現(xiàn)方式會影響外在認知負荷，進而影響總認知負荷，超出工作記憶容量的負荷會阻礙學(xué)習效果。2.建構(gòu)主義學(xué)習理論：認為學(xué)習不是被動接收信息的過程，而是學(xué)習者基于已有知識和經(jīng)驗主動建構(gòu)意義的過程。強調(diào)學(xué)習者的主體性、社會互動、情境化學(xué)習以及知識的動態(tài)性。3.神經(jīng)教育學(xué)：一門新興交叉學(xué)科，致力于運用神經(jīng)科學(xué)（尤其是腦科學(xué)）的方法和理論來研究學(xué)習、閱讀、教育等認知過程及其大腦機制，旨在為教育實踐提供神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)。4.適應(yīng)性學(xué)習系統(tǒng)：指能夠根據(jù)學(xué)習者的個體差異（如知識水平、學(xué)習風格、學(xué)習進度等）動態(tài)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、難度、呈現(xiàn)方式或反饋的學(xué)習系統(tǒng)。其核心在于利用技術(shù)實現(xiàn)對學(xué)習路徑的個性化定制。5.認知診斷評估：旨在識別學(xué)習者特定認知能力（如閱讀理解、數(shù)學(xué)推理、工作記憶等）的相對強弱，以及導(dǎo)致學(xué)習困難的具體原因或認知缺陷的過程。它比形成性評估更深入，能提供精準的個體學(xué)習者信息。二、簡答題1.工作記憶在人類學(xué)習過程中的作用：工作記憶是大腦中臨時存儲和處理信息的認知系統(tǒng)，是高級認知功能的基礎(chǔ)。在學(xué)習過程中，它負責將新信息與已有知識聯(lián)系起來，進行整合、分析和推理；在閱讀中，支持詞匯解碼和句法分析；在進行計算時，暫時保存數(shù)字和運算步驟；在問題解決中，組織思路和策略。工作記憶容量的大小直接影響個體處理信息的能力和學(xué)習效率，是影響學(xué)業(yè)成績的關(guān)鍵因素。2.根據(jù)認知負荷理論，教育者可以采用哪些策略來優(yōu)化教學(xué)設(shè)計？教育者應(yīng)致力于降低學(xué)習過程中不必要的外在認知負荷，同時保證或促進內(nèi)在認知負荷和相關(guān)認知負荷。具體策略包括：采用簡潔明了的語言和呈現(xiàn)方式；分解復(fù)雜任務(wù)；利用多重感官通道呈現(xiàn)信息；提供結(jié)構(gòu)化的知識組織（如概念圖、流程圖）；使用有效的指導(dǎo)語；避免同時呈現(xiàn)過多無關(guān)信息；利用先進技術(shù)（如模擬、可視化）來呈現(xiàn)抽象概念。3.比較并說明聯(lián)結(jié)主義學(xué)習模型與符號主義學(xué)習模型在解釋人類認知方面的主要差異：聯(lián)結(jié)主義模型（或稱神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型）認為認知是基于大量簡單計算單元之間相互連接形成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，通過經(jīng)驗進行學(xué)習和調(diào)整連接強度（權(quán)重）。它擅長處理模式識別、序列學(xué)習等任務(wù)，模擬了大腦的分布式和并行處理特性。符號主義模型則認為認知是基于符號操作（如邏輯、推理、記憶）的符號系統(tǒng)，強調(diào)內(nèi)部表征（命題、概念）的形成和manipulative。它更側(cè)重于邏輯推理、規(guī)劃和問題解決，并能模擬人類的語言理解等抽象思維能力。兩者在處理類型、表征方式、學(xué)習機制和對人類認知的解釋上存在根本差異。4.描述沉浸式技術(shù)（如VR/AR）在認知科學(xué)教育中至少兩種潛在的應(yīng)用場景：沉浸式技術(shù)可以提供高度逼真和交互式的虛擬環(huán)境，為認知科學(xué)教育帶來新的可能性。例如：在空間認知教育中，利用VR創(chuàng)建虛擬空間環(huán)境，讓學(xué)習者進行導(dǎo)航、定向和空間關(guān)系的學(xué)習與訓(xùn)練，有助于研究空間認知的發(fā)展和障礙；在感知與運動認知研究中，通過AR技術(shù)在真實場景中疊加虛擬信息或模擬操作，可以研究人類如何整合來自不同感官的信息，以及技能學(xué)習的認知過程。三、論述題1.論述大腦可塑性如何為終身學(xué)習和教育干預(yù)提供理論基礎(chǔ)與實踐啟示：大腦可塑性是指大腦結(jié)構(gòu)和功能隨著經(jīng)驗、學(xué)習、環(huán)境等因素發(fā)生改變的能力。這表明大腦并非固定不變，而是具有學(xué)習和適應(yīng)的潛力，為終身學(xué)習提供了生物學(xué)基礎(chǔ)。終身學(xué)習意味著個體可以在不同生命階段持續(xù)學(xué)習新知識、新技能，大腦的可塑性使得這種持續(xù)適應(yīng)成為可能。在實踐上，可塑性研究啟示教育應(yīng)注重激發(fā)學(xué)習動機、提供豐富的學(xué)習體驗、采用多樣化的教學(xué)方法以促進神經(jīng)連接的形成和強化；教育干預(yù)應(yīng)基于對個體差異（如年齡、學(xué)習障礙）的認識，利用可塑性原理設(shè)計針對性的訓(xùn)練方案，例如通過認知訓(xùn)練改善工作記憶能力，通過感覺統(tǒng)合訓(xùn)練幫助特殊兒童發(fā)展協(xié)調(diào)功能。了解神經(jīng)可塑性也有助于個體認識到持續(xù)學(xué)習的價值和可能性。2.結(jié)合人機交互的認知原理，論述如何設(shè)計更加符合人類認知規(guī)律的人機交互界面，特別是在教育軟件中的應(yīng)用：人機交互（HCI）的認知原理強調(diào)界面設(shè)計應(yīng)符合人類的認知特點，減少認知負荷，提高效率和易用性?；诖?，設(shè)計符合認知規(guī)律的人機交互界面應(yīng)遵循：第一，簡潔性原則，界面元素清晰、布局合理、操作直觀，避免信息過載，降低外在認知負荷；第二，一致性原則，界面風格、術(shù)語、操作邏輯保持統(tǒng)一，符合用戶的預(yù)期和習慣，便于學(xué)習和記憶；第三，反饋性原則，系統(tǒng)應(yīng)對用戶的操作及時提供清晰、明確的反饋，幫助用戶理解當前狀態(tài)和操作結(jié)果；第四，容錯性原則，設(shè)計合理的錯誤預(yù)防和恢復(fù)機制（如撤銷、提示），降低用戶出錯的風險和糾正錯誤的成本；第五，情境適應(yīng)性原則，界面能夠根據(jù)用戶的知識水平、任務(wù)需求等動態(tài)調(diào)整顯示內(nèi)容和交互方式，實現(xiàn)個性化交互。在教育軟件中，尤其要考慮兒童用戶的認知特點，如使用更鮮艷、形象化的視覺元素，提供更強的引導(dǎo)和鼓勵，將學(xué)習任務(wù)游戲化，以促進學(xué)習動機和認知發(fā)展。3.談?wù)勀銓Α罢J知科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)”目標及其對未來教育變革影響的看法：認知科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)的目標是培養(yǎng)具備扎實的認知科學(xué)理論基礎(chǔ)和先進的技術(shù)應(yīng)用能力，能夠運用跨學(xué)科的知識和方法解決與人類認知、學(xué)習、智能相關(guān)問題的復(fù)合型人才。他們既需要理解大腦如何學(xué)習、記憶、思考，也需要掌握人工智能、機器學(xué)習、人機交互、教育技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，并具備數(shù)據(jù)分析和科學(xué)研究能力。這類人才對于未來教育變革具有深遠影響：首先，他們能夠推動教育技術(shù)的研發(fā)和創(chuàng)新，設(shè)計出更智能、更個性化、更有效的學(xué)習工具和平臺；其次，他們能夠基于認知科學(xué)原理優(yōu)化教學(xué)方法和策略，提升教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習效果；再次，他們能夠開發(fā)新的教育評估手段，更精準地診斷學(xué)習困難，監(jiān)測學(xué)習進展；最后，他們還能為構(gòu)建適應(yīng)未來社會需求的、以學(xué)習者為中心的終身學(xué)習體系提供理論支撐和技術(shù)支持，引領(lǐng)教育朝著更加科學(xué)化、智能化、人性化的方向發(fā)展。四、案例分析題優(yōu)點：1.多感官刺激：教學(xué)環(huán)節(jié)融合了視覺（視頻、圖片）、聽覺（教師講解）和動覺/操作（繪畫、寫作），利用了不同感官通道，可能有助于信息的編碼和記憶。2.注重體驗與表達：通過引導(dǎo)學(xué)生回憶個人經(jīng)驗、描述景象，并最終通過繪畫或?qū)懽鞅磉_理解，體現(xiàn)了從具體到抽象，從體驗到的表達的過程，有助于知識內(nèi)化和創(chuàng)造力培養(yǎng)。3.包含跨學(xué)科知識：教學(xué)中融合了語文（語言表達）、科學(xué)（植物知識），體現(xiàn)了學(xué)科整合的趨勢。不足：1.外在認知負荷可能過高：教學(xué)環(huán)節(jié)較多，短時間內(nèi)呈現(xiàn)大量信息（視頻、圖片、講解、知識點），如果組織不當，可能導(dǎo)致學(xué)生的工作記憶負擔過重，難以有效處理和整合信息。2.認知過程深度挖掘不足：教學(xué)側(cè)重于信息的呈現(xiàn)和簡單的表達，可能缺乏對更深層次認知過程的引導(dǎo)，如批判性思維、問題解決、元認知策略等。3.學(xué)習支架和個性化支持不足：案例未體現(xiàn)如何根據(jù)學(xué)生的個體差異提供針對性的指導(dǎo)和支持，例如，對于理解困難的學(xué)生，是否提供更詳細的解釋或輔助材料；對于理解較好的學(xué)生，是否有拓展延伸的機會。4.缺乏基于認知原理的優(yōu)化設(shè)計：教學(xué)設(shè)計未明確體現(xiàn)基于認知科學(xué)原理（如認知負荷、雙重編碼、生成效應(yīng)等）的具體策略，例如，視頻和圖片的呈現(xiàn)是否相互補充而非重復(fù)？講解是否遵循由易到難、循序漸進的原則？改進建議：1.優(yōu)化信息呈現(xiàn)順序與方式：建議調(diào)整教學(xué)環(huán)節(jié)順序，例如，先進行核心概念的學(xué)習（如什么是春天，春天的特征），再展示視頻和圖片，引導(dǎo)學(xué)生有重點地觀察。采用概念圖等可視化工具幫助學(xué)生梳理知識結(jié)構(gòu)，降低外在認知負荷。2.增加認知深度與互動：在學(xué)生回憶和描述環(huán)節(jié)后，增加引導(dǎo)性問題，促使學(xué)生進行比較、分類、歸納等高階認知活動；或者設(shè)計一個探究任務(wù)，如“為什么不同地方的春天景象有差異？”，激發(fā)學(xué)生的思考。可以增加小組討論環(huán)節(jié)，促進社