课题研究参考资料：认知学习理论

    20世纪60年代以后，随着认知心理学的诞生，学习理论开始重视研究学习者处理环境刺激的内部过程和机制，用S—O—R（O即学习的大脑加工过程）模式来取代简单的没有大脑参与的S—R联结，强调有机体的学习是在大脑中完成的对于人类经验重新组织的过程，主张人类的学习模式不应该简单地观察实施刺激以后的有机体的反应方式，而应该重视学习者自身的建构和知识的重组，应该强调不同类型的学习有不同类型的建构模式，主张在教学中要加强学习者有意义学习的比重，运用同化与顺应的方法有效地促成学习者知识结构的建立。认知学派的主要代表人物有布鲁纳（J.S.Bruner，1915—　）、奥苏伯尔、加涅、皮亚杰等。

 

    1．布鲁纳的认知结构学习理论

 

    布鲁纳的主要教育心理学理论集中体现在1960年出版的《教育过程》一书中。对于布鲁纳在教育心理学方面作出的卓越成就，美国一本杂志曾这样评价，他也许是自杜威以来第一个能够对学者和教育家谈论智育的人，这足以看出布鲁纳在学术界的崇高威望。

 

    布鲁纳主要研究有机体在知觉与思维方面的认知学习，他把认知结构称为有机体感知和概括外部世界的一般方式。布鲁纳始终认为，学校教育与实验室研究猫、狗、小白鼠受刺激后作出的行为反应是截然不同的两回事，他强调学校教学的主要任务就是要主动地把学习者旧的认知结构置换成新的，促成个体能够用新的认知方式来感知周围世界。

 

    （1）重视学科基本结构的掌握。布鲁纳强调“不论我们选教什么学科，务必使学生理解该学科的基本结构”。所谓“基本”，就是“具有既广泛而又有强有力的适用性”，学科的基本结构包括基本概念、原理和规律，也就是每科教学要着重教给学生这“三基”。

 

    布鲁纳的认知结构教学理论深受皮亚杰发生认识论的影响，他认为认知结构是通过同化和顺应及其相互间的平衡而形成的。但他也不完全同意皮亚杰的观点，皮亚杰认为认知结构是在其他外界作用下形成发展起来的，而布鲁纳则反复强调认知结构对外的张力，认为认知结构是个体拿来认识周围世界的工具，它可以在不断的使用中自发地完善起来，学校的教学工作主要是帮助学生掌握基础学科的知识，并以此为同化点来完成对知识结构的更新，促使他们运用新的认知结构来完成对周围世界的感知，这就是有机体智慧生长的过程。因此，布鲁纳主张教给学科的基本结构，主要是让学生掌握概括性程度更高的概念或一般原理，以有利于后继新知识的同化和顺应。

 

    （2）提倡有效学习方法的形成。在布鲁纳看来，人类具有对于不同事物进行分类的能力，人的学习其实就是按照知识的不同类别把刚学习的内容纳入到以前学习所形成的心理框架(或现实的模式)中，有效地形成学习者知识体系的过程。布鲁纳认为，人类的知觉过程也就是对客观事物不断进行归类的过程，所以，他提倡教师在帮助学习者学习的过程中，不仅要提供必要的信息，而且要教会学生掌握并综合运用对客观事物归类的方法。他认为，学习者的探究实际上并不是发现对世界上各种事件分类的方式，而是创建分类的方式，而在具体的学习过程中，这些相关的类别就构成了编码系统。编码系统是人们对所学知识加以分组和组合的方式，它在人类的不断的学习中进行着持续的变化和重组。

 

    在布鲁纳看来，知识迁移实际上就是学习者将已经掌握的编码系统应用于其他新的信息，从而有效地掌握新信息的过程。因此，教育工作者在教授新知识时，客观地了解学习者已有的编码系统是非常重要的。

 

    （3）强调基础学科的早期教学。布鲁纳有句名言──“任何学科的基础知识都可以用某种形式教给任何年龄的任何人”，因此主张将基础知识下放到较低的年级教学，他认为任何学科的最基本的观念是既简单又强有力的，教师如果能够根据各门学科的基本概念按照儿童能够接受的方式开展教学的话，就能够帮助学生缩小“初级”知识和“高级”知识之间的距离，有效地促进知识之间的迁移，引导学生早期智慧的开发。他认为，加强基础学科的早期教学，让学生理解基础学科的原理，向儿童提供挑战性但是适合的机会使其步步向前，有助于儿童在学习的早期就形成以后进一步学习更高级知识的同化点。布鲁纳列举了物理学和数学学习中的例子来进一步说明如果儿童能早一点儿懂得学科学习的基本原理的话，就能帮助他们更容易地完成学科知识的学习，他把这种对学科基本原理的领会和掌握称为通向“训练迁移”的大道，其意义在于不仅能够帮助儿童理解当前学习所指向的特定事物，而且“能促使他们理解可能遇见的其他类似的事物”。

 

    （4）主张学生的发现学习。所谓发现是指学习者独自遵循他自己特有的认识程序亲自获取知识的一切方式。布鲁纳反复强调教学是要促进学生智慧或认知的生长，他认为，“教育工作者的任务是要把知识转换成一种适应正在发展着的学生的形式，以表征系统发展的顺序，作为教学设计的模式”。由此，他提倡教师在教学中要使用发现学习的方法。

 

    使用发现法应遵循六个步骤：提出和明确学生感兴趣的问题；使学生体验到对问题的某种程度的不确定性；提供解决问题的多种可能的假设；协助学生收集可供下断语的资料；组织学生审查有关资料，得出应有的结论；引导学生用分析思维去证实结论。

 

    布鲁纳之所以强调在教学中要重视学生的发现学习，原因在于他通过比较研究发现学习和接受学习，看到发现学习有以下几个比较明显的优点。

 

    第一，发现学习不仅强调对学习结果的存储，而且它还重视学习者在学习中以有意义的方式组织知识，因而学习者对知识掌握的牢固程度要高。

 

    第二，发现学习强调学习者内部学习动机的激发，要求学习者在教师所提供的教学信息面前，自己探索解决问题的模型，所以实践表明发现学习更加容易激发学习者的智慧潜能。

 

    第三，发现学习强调培养学生的直觉思维能力，注重在学习的过程中让学习者运用假设去推测关系，应用自己的能力去解决问题或发现新事物，因而发现学习在一定程度上可以有效提升学习者发现问题、解决问题的能力。

 

    第四，在发现学习的过程中，教师与学生处于合作状态，此时的学生就不再是静坐的听众或观众了，他们主动合作，投入教与学的互动中，在不断的探究中获得新的信息，从而大大提高学生学习的主动性。

 

    2．奥苏伯尔的认知同化理论

 

    奥苏伯尔是美国的认知心理学家，他对教育心理学的杰出贡献集中体现在他对有意义学习理论的表述中。他在批判行为主义简单地将动物心理等同于人类心理的基础上，创造性地吸收了皮亚杰、布鲁纳等同时代心理学家的认知同化理论思想，提出了著名的有意义学习、先行组织者等，并将学习论与教学论两者有机地统一起来。

 

    （1）有意义学习。奥苏伯尔学习理论的核心是有意义学习。他指出：“有意义学习过程的实质就是符号所代表的新知识与学习者认知结构中已有的适当观念建立非人为的和实质性的联系。”在他看来，学习者的学习，如果要有价值的话，应该尽可能地有意义。奥苏伯尔将学习分为接受学习和发现学习、机械学习和意义学习，并明确了每一种学习的含义及其相互之间的关系。为了有效地区分这四种学习，奥苏伯尔提出了有意义学习的两条标准。

 

    第一条，学习者新学习的符号或观念与其原有知识结构中的表象、有意义的符号、概念或命题等建立联系，如学习者在了解哺乳动物的基本特征后，再对照特征，知道鲸也属于哺乳动物家族中的一员。

 

    第二条，新知识与原有认知结构之间的联结是建立在非人为的、合乎逻辑的基础上的，如四边形的概念与儿童原有知识体系中的正方形的概念的关系并不是人为地强加的，它符合一般与特殊的关系。

 

    另外，奥苏伯尔在提出有意义学习标准的基础上进一步指出了有意义学习的两大条件。

 

    一是内部条件，学习者表现出意义学习的态度倾向，即学习者表现出积极地寻求把新学习的知识与本人认知结构中原有知识联系起来的行为倾向性。

 

    二是外部条件，所要学习的材料本身要符合逻辑规律，能与学习者 本人的认知结构、认知特点相吻合，在学习者的认知视野之内。

 

    奥苏伯尔提出了人类存在的三种主要的有意义学习的类型。

 

    一是表征学习，主要指词汇学习，即学习单个符号或一组符号代表的是什么意思。比如“cat”这个单词，对于刚刚接触英语的孩子来说是无意义的，但老师多次指着猫对孩子说这就是“cat”，最后孩子自己看见猫的时候也会说这就是“cat”，这时候我们就能说孩子对“cat”这个符号已经获得了意义。

 

    二是概念学习，主要指学习者掌握同类事物的共同的关键特征。比如学习者学习了“鸟”的概念，知道了鸟的共同的关键特征是体温恒定、全身有羽毛后，儿童能指出鸡也应该属于鸟类，这个时候我们就能说学习者已经掌握了“鸟”这个概念了。

 

    三是命题学习，命题学习必须建立在概念学习的基础上，是学习若干概念之间的关系或把握两个（或两个以上）特殊事物之间的关系的活动。这是一种最高级别的学习类型。学习若干概念之间的关系称为概括性命题学习，比如学习长方形的面积等于长乘以宽，这里的面积、长、宽可以代表任意长方形的面积、长和宽，而这里的乘积表示的是任意长与宽之间的联系。把握两个（或两个以上）特殊事物之间关系的学习称为非概括性命题学习，这种学习只是一种陈述学习，比如掌握“无锡是中国最具经济活力的城市之一”，这里“无锡”表示的是一个城市，“中国最具经济活力的城市”表示的也是一个特殊对象，两者结合在一起就陈述了一个具体的事实。

 

    （2）知识的同化。奥苏伯尔学习理论的基础是同化。他认为学习者学习新知识的过程实际上是新旧材料之间相互作用的过程，学习者必须积极寻找存在于自身原有知识结构中的能够同化新知识的停靠点，这里同化主要指的就是学习者把新知识纳入到已有的图式中去，从而引起图式量的变化的活动。奥苏伯尔指出，学习者在学习中能否获得新知识，主要取决于学生个体的认知结构中是否已有了有关的概念（即是否具备了同化点）。教师必须在教授有关新知识以前了解学生已经知道了什么，并据此开展教学活动。

 

    奥苏伯尔按照新旧知识的概括水平及其相互间的不同关系，提出了三种同化方式：下位学习、上位学习和并列结合学习。

 

    下位学习（又称类属学习）主要是指学习者将概括程度处在较低水平的概念或命题，纳入自身认知结构中原有概括程度较高水平的概念或命题之中，从而掌握新学习的有关概念或命题。按照新知识对原有知识产生影响的大小，下位学习又可以分为两种。一种是派生类属学习，即新学习的知识仅仅是学习者已有概念或命题的一个例证或是一种派生物。例如，学习者掌握了个性心理的基本特征后，就不难理解个性心理中具有代表性的性格的特征了，这种学习不仅使新知识获得了意义，而且使原有知识获得了证实或扩充。另一种是当学习者获得一定的类属于原有概念或命题的新知识以后，使自身原有的概念或命题进一步精确化，使其受到限制、修饰或扩展，这种学习称为相关类属学习。例如，学习者已经熟悉了“氯在点燃状态下可以与铁发生化学反应”的命题，现在学习新的命题“溴在点燃状态下也可以与铁发生化学反应”，后一命题与前一命题之间只是相关关系，后者不可以从前者中派生出来。

 

    上位学习（又称为总括关系）是指在学习者已经掌握几个概念或命题的基础上，进一步学习一个概括或包容水平更高的概念或命题。如学习者在熟悉了“感知”、“记忆”、“思维”这些下属概念之后，再学习“心理过程”这个概括程度更高的新的概念，这个概括水平更高的新概念主要通过归纳原有下位概念的属性而获得意义。

 

    当新学习的概念和命题既不能与原有知识结构中的概念或命题产生下位关系，也不产生上位关系，而是并列关系时，这时的学习便只能采用并列结合学习。如学生在学习了心理过程的基本知识以后，再学习个性心理的有关知识，这时的学习就是并列结合学习。

 

    （3）学习的原则与策略。奥苏伯尔还在有意义学习和同化理论的基础上提出了学习的原则与策略。

 

    一是逐渐分化原则。这条原则主要适合下位学习，奥苏伯尔认为学习者在学习新知识时，用演绎法从已知的较一般的整体中分化细节要比用归纳法从已知的具体细节中概括整体容易一些，因而教师在传授新知识时应该先传授最一般的、概括性最强的、包摄性最广的概念或原理，然后再根据具体细节逐渐加以分化。

 

    二是综合贯通原则。这条原则主要适合上位学习和并列结合学习，奥苏伯尔主张教师在用演绎法渐进分化出新知识的同时，还要注意知识之间的横向贯通，要及时为学习者指出新旧知识间的区别和联系，防止由于表面说法的不同而造成的知识间人为的割裂，促进新旧知识的协调和整合。

 

    三是序列巩固原则。这条原则主要针对并列结合学习，该原则指出对于非上位、非下位关系的新旧知识可以使其序列化或程序化，使教材内容由浅入深、由易到难。同时，奥苏伯尔也指出，对于这类知识的学习，教师还应该要求学习者及时采取纠正、反馈等方法复习回忆，保证促进认知结构中原有观念的稳定性以及对新知识掌握的牢固性。

 

    为了有效地贯彻这三条原则，奥苏伯尔提出了具体的先行组织者策略。先行组织者是指在呈现新的学习任务之前，由教师先告诉学生一些与新知识有一定关系的，概括性和综合性较强、较清晰的引导材料，来帮助学生建立学习新知识的同化点，以有效促进学习者的下位学习。根据所要学习的新知识的性质，奥苏伯尔列出了两种不同类型的先行组织者。对于完全陌生的新知识，他主张采用说明性组织者（或陈述性组织者），利用更抽象和概括的观念为下一步的学习提供一个可资利用的固定观念；对于不完全陌生的新知识，他主张采用比较性组织者，帮助学生分清新旧知识间的共同点和不同点，为学生获得精确的知识奠定基础。

 

    3．加涅的信息加工理论

 

    1974年，加涅利用计算机模拟的思想，坚持利用当代认知心理学的信息加工的观点来解释学习过程，展示了学习过程中的信息流程。图3－2是加涅所阐述的学习和记忆的信息加工流程图。

 

 

图3－2学习和记忆的信息加工模型

 

    加涅认为，任何一个教学传播系统都是由“信源”发布“消息”，编码处理后通过“信道”进行传递，再经过译码处理，还原为“消息”，被“信宿”接收。该模型呈现了人类学习的内部结构及每一结构所完成的加工过程，是对影响学习效果的教学资源重新合理配置、调整的一种序列化结构。在这个信息流程中，加涅主要强调了以下几点。

 

    （1）学习是学习者摄取信息的一种程式。学习者从环境中接受刺激从而激活感受器，这是学习的第一步。斯珀林等（Sperling,et al.）通过实验研究证明，来自个体各种感觉器官的感觉信息表征成分必须成为注意的对象才能持续地对人的神经系统发生影响。经过注意，外界信息被转化成刺激信号，被人选择性感知，在人的感觉登记器保持0.25～2秒；被转换的信息紧接着以声音或形状的方式进入短时记忆。从学习者的角度看，信息最为关键的变化发生在进入短时记忆后的编码，经过编码，原先以声音或形状储存的信息马上可能转化为能被人理解的、有语义特征的言语单元或更为综合性的句子、段落的图式，但信息在短时记忆中保留的时间也是非常短暂的，一般在2.5～20秒之间，如果学习者加以复述，最长也不会超过一分钟。这些有意义组织的信息经过学习者的不断复述而进入人的长时记忆系统，被永久保存下来。以后在人为地提供一定的外在线索后，这些被长久保存起来的信息经过反应发生器和效应器而提取出来反作用于外在环境。

 

    （2）学习者自发的控制和积极的预期是制约课堂教学有效性的决定因素。执行控制和预期虽然没有呈现在信息的流变程式中，但它们与信息流动同步，直接参与了完整信息加工的每一步，事实上这两个学习者内部加工的机制能影响所有的信息流阶段。因此，为了高效率地学习，学习者必须对一些刺激作出反应，这意味着在学习初期学习者的感觉器官就应该朝向于刺激源，做好接受刺激的心理准备；另外，选择性知觉会直接影响到感觉登记器中的内容进入短时记忆的特征及编码方式的选择，它作为一种特殊因素在学习一开始就决定了学习者概括和解决问题的能力及学习者思维质量的高低。还有，作为一种定向性的执行过程，预期的内容能使学习者产生一种连续的学习定势，使他们的心向在指向于目标完成的过程中选择每一加工阶段的信息输出，完成对学习者“头脑中已有”目标的应答。

 

    （3）反馈是检验教学效果的手段。教学是一个封闭的环形流程，有起点，也有终点，这里的起点和终点都指向于与学习者紧密相关的课堂情境（环境），在这样一种情境中需要对教学结果作出一定的评价，以过程效果检测的评定性标准作为提升教学质量的中介，使教学过程在一种动态的流程中不断地创新、超越。而反馈就是通过对学习者行为的效果提供结果性评定，来检测、描述学习的性能、意义。在课堂教学中，学生可观察的活动模式是陈述一堂课质量好坏的直接依据，学生在课堂上的参与度、反应度、行为表现等都是反映课堂教学效果的原始性指标。

 

    加涅在对学习活动进一步分析的基础上，又把与上述学习过程有关的教学划分为以下八个阶段。

 

    一是动机阶段。加涅认为要使有效学习行为发生，学习者必须要有学习心向，所以学习的准备工作就是由教师以引起学生兴趣的方法去激发学生的学习动机。

 

    二是了解阶段。在这个阶段，教学的措施要引起学生的注意，提供选择性的知觉。主要的目的在于促使学习者将学习的注意力指向与他的学习目标有关的各种刺激。

 

    三是获得阶段。教学在此阶段的任务是支持学生把了解到的信息转入短时记忆系统，也就是对信息进行必要的编码和储存。教师可向学生提示编码过程，帮助学习者采用较好编码策略来学习知识，以有利于信息的获得。

 

    四是保持阶段。这个阶段主要是让学习者把获得阶段所得到的信息有效地放到长时记忆的记忆存储器中去。存储信息的内部过程到底在多大程度上受教学方式的影响，现在还没有完全研究清楚。但是，加涅认为为有效的学习应适当地安排条件，如同时呈现不同的刺激来代替相似刺激，由于相互间干扰的减少就可以间接地影响信息的保持。

 

    五是回忆阶段。也就是信息的检索阶段，在此阶段，为使所学的知识能以一种作业的形式表现出来，线索是必不可少的，因而加涅主张教学可以采取提供线索以引起记忆恢复的形式，或者采取控制记忆恢复过程的形式，以保证学生可以找到适当的恢复策略加以运用。另外，他认为教学还可以采用包括“有间隔的复习”等方式，使信息恢复有发生的机会。

 

    六是概括阶段。在此阶段，教师提供情境，使学生学到的知识和技能以新颖的方式迁移，并提供线索，以应用于以前不曾遇到的情境。

 

    七是作业阶段。在此阶段，教学的大部分是提供应用知识的时机，使学生显示出学习的效果，并为下阶段的反馈做好准备。

 

    八是反馈阶段。在此阶段，学生关心的是他的作业达到或接近他的预期标准的程度。如果学生能够得到完成预期证实的反馈信息，对强化学习过程将有很大的影响。