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行为主义与认知主义

行为主义与认知主义

http://www.yanbian-edu.org/dianjiao/lilun/lilun005.htm

第二节教育技术的心理学基础:行为主义与认知主义

本节知识点: 一、行为主义学习理论
1.行为主义学习原理
2.行为主义设计原则

二、认知主义学习理论
1.认知主义学习理论的兴起
2.认知学习理论的基本概念
3.认知主义的教学设计原则




 

在现代教育技术的理论体系中,学习理论是处于核心地位的。学习包括知识、技能的学习和个性品质的形成,是教育心理学研究最多的问题。许多心理学家从不同角度,运用不同的方法对学习问题进行了大量的实验研究,提出了各种学说、原理,旨在揭示人类学习过程的心理、生理机制和规律。教育技术必须根据科学的学习理论进行学习过程和学习资源的设计、开发、利用、管理,帮助学生进行有效的学习。纵观关于教育技术的理论的发展,行为主义的学习理论、认知主义的学习理论以及正在兴起的建构主义学习理论为教育技术的形成和发展奠定了坚实的基础。

一、行为主义学习理论
在过去的几十年间,学习理论/心理学经历了重大的变革。前半个世纪,占主导地位的关于学习的概念是以行为主义原则为基础的,学习被看作是明显的行为改变的结果,是能够由选择性强化形成的。因此,在行为主义者看来,环境和条件,如刺激和影响行为的强化,是学习的两个重要的因素,学习等同于行为的结果。

 

1.行为主义学习原理
教学设计运动是以行为主义为先导的。早在二十年代,美国心理学家普莱西(S. Pressey)就提出了利用机器进行教学的想法,他还在1924年自行设计了一台自动教学机器。运用这台教学机器,可以向学生提供多重选择题形式的练习材料,并能跟踪学生的应答。可惜受当时科学条件的限制,加之没有找到合适的理论指导,这台教学机器未能在教学中得到应用,因而也就没有能引起人们的重视。但是,这台机器的诞生却表明了机器辅助教学的思想已经开始萌芽。

作为程序教学的代表人物,美国行为主义心理学派的重要代表人物斯金纳(B.F. Skinner) 是与计算机辅助教学的研究与应用紧密联系在一起的。在斯金纳看来,行为是人类生活的一个基本方面。因而他一直以行为作为自己的研究对象。他认为,通过对行为的研究,可以获得对各种环境刺激的功能进行分析的方法,从而可以影响和预测有机体(包括人和动物)的行为。

按经典的条件作用学说,让一个中性刺激伴随着另一个已知会产生某一反应的刺激连续重复呈现,直至单凭那个中性刺激就能诱发这种反应,新的刺激-反应(S-R)联结就形成了。也就是说,新刺激替代了原刺激,例如,在著名的巴普洛夫实验中,铃声替代了肉丸引起狗流口水。刺激替代现象在人身上也时有发生,例如在课堂讲课时,当教师转向黑板时,学生就会拿起笔来准备作笔记,虽然“转身”动作本身并非引起“做笔记”这一反应的原始刺激。然而,在经典的条件作用下建立的联结属随意性的学习行为,这种学习模式对于人类学习没有多大帮助,反而往往造成误会。

比较有实际意义的是斯金纳创立的操作性条件作用学说和强化理论。 斯金纳在用白鼠和鸽子作为被试进行研究后认为,机体并不一定需要接受明显的刺激才能形成反应。他把机体由于刺激而被动引发的反应称为“应激性反应”,机体自身主动发出的反应称为“操作性反应”。操作性反应可以用来解释基于操作性行为的学习,如人们读书或写字的行为。为了促进操作性行为的发生,必须有步骤地给予一定的条件作用,这是一种“强化类的条件作用”,强化包括正强化和负强化两种类型,正强化可以理解为机体希望增加的刺激,负强化则是机体力图避开的刺激。增加正强化物或减少负强化物都能促进机体行为反应的概率增加。这一发现被提炼为“刺激-反应-强化”理论。这一理论可以用来指导教学工作:在学习过程中,当给予学习者一定的教学信息——“刺激”后,学习者可能会产生许多种反应(包括应激性反应和操作性反应)。在这些反应中,只有与教学信息相关的反应才是操作性反应,在学习者作出了操作性反应后,要及时给予强化,如学生答对时告诉他“好”或“正确”,答错时告诉他“不对”或“错了”,这样在下次出现同样刺激时作错误反应的可能性就会大为减小,从而促进学习者在教学信息与自身反应之间形成联结,完成对教学信息的学习。

当一个刺激被重复呈现,且都能引起适当的反应时,则称该反应是受刺激控制的。建立刺激控制取决于二个条件:(1)积极练习,多次练习作正确反应;(2)跟随强化,练习后紧接着给反应以强化。刺激控制可以在四个技能习得水平上建立:

辨别:学习从若干并列刺激中确定一特定刺激;
泛化:学习对属于同一类的任何刺激作反应;
联结:学习使一个适当的反应与一个或一类刺激相联系;
链接:学习将多个S-R联结组合成一个完整的链,形成执行复杂任务的能力。
在把操作性条件作用学说和强化理论应用于人类学习研究的基础上,斯金纳提出了程序教学的概念,并且总结了一系列的教学原则,如小步调教学原则、强化学习原则、及时反馈原则等,形成了程序教学理论。五十年代后期,斯金纳积极倡导程序教学运动,他自己设计了教学机器,并在军队训练实践中运用程序教学的思想。斯金纳提出了直线式程序教学的模式。他首先把教学内容分成一组连续的小单元,在学生进入一个新的单元学习前,必须先回答一些关于前一个单元的问题。如果回答错了,程序或者向学生提供一些暗示,或者直接告知正确答案,只有经历了这一关,且学生直正了解了与前一单元相关的问题的正确答案后,才可能进入新的学习单元。程序教学作为组织和提供信息的一种特殊方法,在操作中将预先安排的教材分成许多小的单元,并按照严格的逻辑顺序编制程序,将教学信息转换成一系列的问题与答案,从面引导学生一步一步地达到预期的目标。图2-5显示程序教学的基本过程。程序教学可借助多种不同的媒体来实现,从电动教学机,程序式课本,到电子计算机。

 

  

图2-5 程序教学的基本过程

2.行为主义设计原则
以行为主义理论为基础的程序教学在大量实践的基础上形成了一系列设计原则,这些原则成为早期计算机辅助教学(CAI)设计的理论依据,并且在当今的教学设计中仍然起着重要作用。我们在此对这些原则作简要介绍:

(1)规定目标:将教学期望明确表示为学生所能显现的行为,保证行为主义心理学的基本方面—可观测的反应;

(2)经常检查:在课程的学习过程中经常复习和修正,以便保证能够适当地形成预期的行为;

(3)小步子和低错误率:将学习材料设计成一系列小单元,使单元间的难度变化比较小,达到较低的错误率;

(4)自定步调:允许学生自己控制学习速度;

(5)显式反应与即时反馈:课程中通常包含频繁的交互活动,尽多地要求学生作出明显反应;当学生作出反应时应立即给予反馈;

格鲁帕(G. Groper,1983)对行为主义的教学设计原理作了系统性的总结。他将教学过程分为初期练习、中期练习和终期练习三个阶段,并且确定了用于支持教学过程的六种“工具”(tools):提示量,学习单元长度,刺激与反应模式,练习任务种类,内容类型以及练习频度。这些工具实际上是学习系统的调控变量,适当改变这些变量就能设计出满足许多不同要求的教学程序。表2-3是格鲁帕建议的教学程序设计规则。

 

表2-3 格鲁帕的程序教学设计规则

 

学习类型
初期练习
中期练习
终期练习

 

学习事实
告诉事实;
提供暗示强调事实;
要求做少量练习。
让学生运用并叙述事实;
减退初期练习中的暗示;
增加练习量。
让学生运用所有事实,但不作叙述;

消除所有暗示;
按全部标准做练习。

 

定义概念
定义概念并要学生叙述;
用提示来区别正例与反例;
让学生作实例分类。
继续提供正例与反例,增加区分难度;

让学生提供实例;
让学生叙述定义;
实例渐趋抽象。
让学生叙述定义,分类或提供实例而不予暗示;

做抽象的,言语的或符号的练习。

 

提供解说
向学生提供说明并要求叙述;
提供特别暗示(如流程图并演示),帮助学生建立概念间的联系;
提供正例与反例。
继续提供正例与反例,逐渐增加难度;

要求学生作标准解说,还要用自己的语言产生解说;
逐渐减退暗示。
让学生以自己的语言叙述解说而不予暗示;

要求学生不仅作解说,还要使用所解说的概念。

 

 

仿效过程
提供过程的构成步骤或演示过程;
要求学生按步骤练习该过程;
将长的或难的过程分解为若干小单元,并按单元练习。
继续按步骤练习;

加长过程链或提高过程难度。
要求学生连贯地练习全过程。

 

解决问题
告诉学生解题规则;
要求学生区别解答的正确与错误;
将长的或难的问题分解为若干小单元,并按单元练习。
给学生一个解答错误的问题,要求其纠错;

要求学生提出自己的解题规则。
要求学生自行解题而不寻求帮助;

在可能情况下(若非唯一解法问题),要求学生产生自己的解法。


 

 

 

行为主义学习理论在研究中不考虑人们的意识问题,只是强调行为。把人的所有思维都看作是由“刺激-反应”间的联结形成的。这就引起了认知主义理论学派的不满,从而导致了认知主义学习理论的发展。

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二、认知主义学习理论
1957年,乔姆斯基(Chomsky)对斯金纳的《言语学习》(Verbal Learning)提出了尖锐的批评,之后,学习心理学经历了一场科学的变革。学习理论从运用行为主义原则,转移到运用认知科学的学习理论和模型。认知理论不仅认识到了大脑的作用,而且研究了大脑的功能及其过程。

 

1.认知主义学习理论的兴起
一般认为,认知主义学习理论的真正形成是以美国心理学家奈塞尔(U. Neisser)1967年发表的《认知心理学》为标志。人的认知过程是认知主义理论的主要研究对象,其研究目标是要说明和解释人在完成认知活动时是如何进行信息加工的,包括信息的获取、存储、加工和转换等方面。

在认知主义学习理论学派看来,学习个体本身作用于环境,人的大脑的活动过程可以转化为具体的信息加工过程。生活在世界上的人既然要生存,必然要与所处的环境进行信息交换;人作为认知主体,相互之间也会不断交换信息。人总是以信息的寻求者,传递者,甚至信息的形成者的身份出现,人们的认知过程实际上就是一个信息加工过程。人们在对信息进行处理时,也象通讯中的编码与解码一样,必须根据自身的需要进行转换和加工。

随着计算机技术的发展,以西蒙(H.A. Simon)为代表的一些学者开始研究运用计算机模拟的方法来模拟人类的解决问题的过程,也就是借助计算机及计算机语言来描述人类信息加工的过程。他们认为计算机硬件类似于人的生理活动过程(包括中枢神经系统、神经元、脑的活动),运用计算机语言可以模拟人对信息的初级加工过程,而通过编写计算机程序则可以模拟人类的思维活动。

西蒙与纽厄尔(Newell)设计了一个被称为“逻辑理论家”的程序。此程序可以用来证明形式逻辑中的各种定理,成功地模拟了人类的思维过程。后来他们又设计了一个称之为“通用问题解决者”的程序,这个程序中大量运用了人类解决问题时所运用的策略,使得其涉及面更为广泛。

 

2.认知学习理论的基本概念
或许是从计算机的工作原理中得到启发,大多数认知理论采取大脑信息加工的理论假设,由此形成一系列基本概念。

(一)短时记忆与长时记忆

如图2-6所示,人的记忆系统由三个存储器组成:感觉登录器,短时记忆和长时记忆。来自环境的刺激经过过滤首先进入感觉寄存器,通过选择性知觉,信息被临时存入短时记忆 (STM)。STM是一个过渡性的记忆缓冲器,其容量有限,只能记录7± 2个信息组块,且只能保持大约15~ 30秒钟。STM中的信息经过复述和编码过程转化为长时记忆 (LTM)),长时记忆是一个相当持久的容量极大的信息库。

 

 

  

图2-6 记忆信息加工模型

(二)知识表征

假定LTM中的信息有多种知识表征方式:

命题:是最小的信息单位,用于表示概念之类的陈述性知识。
产生式:类似于计算机语言中if-then语句,用于表示过程性知识。多个产生式可以联结成为产生式系统,是推理系统的基础。
心象:是知觉的信息表征。
图式:是先验知识组成的网络。
(三)编码与提取

大多数认知心理学家认为,信息一旦被编码并存入LTM就不会丢失。接着的问题是如何从LTM成功提取(检索)信息,这取决于信息编码的质量和检索方法的好坏。对编码和检索起关键作用的认知过程有细化 (elaboration),组建 (organization) 和活性扩散 (spread of activation)。

细化过程将已存于STM中的知识加强、扩充或修正STM中的新信息,或将它转化为LTM;
组建过程将LTM中的信息作有意塑造,形成有意义的部件,在网络结点间添加路径;
活性扩散:拓展和组建过程都作用于信息的初始编码存储阶段,而活性扩散过程则是在信息检索时在LTM中有关的命题之间建立联系线索。因为检索是依靠为数不多的特别提示或暗示进行的,为使活性扩散,必须在命题间建立直接联系。
(四)认知负担

认知负担是学习时学生必须加工的信息量,它取决于学生的STM容量、先验知识和课程内容的涵意,也与课程的教学步调、编码要求以及学生对课程内容的熟悉程度有关。当待学内容比较熟悉时,认知负担就轻。

(五)元认知

元认知 (metacognition,或译作“超认知”)是学习者对自己认知过程的自觉意识,是通过对自己所用认知加工策略效验的不断监测来选择、评价与修正认知策略的能力。这种能力允许学习者检出那些无效策略,评估特定任务的认知加工要求,以及修正当前策略,甚至产生全新的策略。

(六)知识状态

认知学者力图使学习达到可持久、可迁移和自我调控,促成从生手向专家的转变。在这一转变过程中要经历增生 (accretion)、重建 (restructuring)和调整 (tuning)三种知识状态,学习活动的安排应尽可能与学习者的知识状态相符。

 

增生本质上属事实和新知识的积累阶段;
重建是将新获得的事实进行蓄意组构,从而沟通新信息和先验知识之间的联系;
在调整阶段,学习者提高提炼他们的知识储备,基本达到反应自动化的程度。
 

3.认知主义的教学设计原则
有人对于行为主义教学设计思想与认知主义教学设计思想之间的差别作了简单的概括:认知主义致力于寻求教学事件与学习结果二者之间的关系,而认知主义则力图寻求教学事件、记忆结构和学习结果三者之间的关系。认知主义教学理论的结构主义特征可用图2-7加以刻划。

认知主义学习理论在形成之初就从与行为主义不同的角度来探讨学习。在他们看来,环境的刺激是否受到注意或被加工,主要取决于学习者的内部的心理结构。个体在以各种方式进行学习的过程中,总是在不断地修正自已的内部结构。认知主义学习理论促进了CAI向智能教学系统的转化,人们通过对人类的思维过程和特征的研究,可以建立起人类认知思维活动的模型,使得计算机在一定程度上完成了人类教学专家的工作。

 

 

  

图2-7 认知教学理论的模型

 

以认知主义学习理论为依据,专家们提出了一系列指导教学设计的原则,我们将它们归并如下:

用直观的形式向学习者显示学科内容结构,应该让学习者了解教学内容中涉及的各类知识元之间的相互关系;
学习材料的呈示应适合于学习者认知发展水平,按照由简到繁的原则来组织教学内容。这儿所说的由简到繁是指由简化的整体到复杂的整体;
学习以求理解才能有助于知识的持久和可迁移;
向学生提供认知反馈可以确认他们的正确知识和纠正他们的错误学习。虽然行为主义教学理论也强调反馈的重要性,但认知主义教学理论一般将反馈看作为一种假设检验;
学习者自定目标是学习的重要促动因素;
学习材料既要以归纳序列提供,又要以演译序列提供;
学习材料应体现辩证冲突,适当的矛盾有助于引发学习者的高水平思维。
 

从认知主义到建构主义

张建伟 陈琦



摘要:当今的建构主义(Constructivism)是皮亚杰等思想的发展,他们强调学习是建构的过程,它包含两方面的建构,并强调学习的非结构性和具体情境性以及学习中的社会性相互作用;他们提出了情境性教学、自上而下的教学设计、随机通达教学等教学进程设计思想;在发现学习、接受学习的基础上又提出了支架式教学的教学模式;另外,他们重视通过合作学习和交互式教学而实现的相互作用在学习中的作用,对当今的教学改革很有启发。

一、建构主义是当代教育心理学中的一场革命

“在教育心理学中正在发生着一场革命,人们对它叫法不一,但更多地把它称为建构主义的学习理论。”(Slavin,1994)

建构主义是学习理论中行为主义发展到认知主义(Cognitivism)以后的进一步发展。用乔纳生(Jonassen,1992)的话,即向与客观主义(objectivism)更为对立的另一方向发展。

布洛克(Bullock,1982)认为,行为主义的基本主张是:客观主义—分析人类行为的行支的结果影响着后继的行为。行为主义的客观主义观反映在教学上,认识学习就是通过强化建立刺激与反应之间的联结;教育者的目标在于传递客观世界知识,学习者的目标是在这种传递过程中达到教育者所确定的目标,得到与教育者完全相同的理解。行为主义者根本无视在这种传递过程中学生的理解及心理过程。

认知主义者中有一部分人诸如信息加工的理论家,基本上还是采取客观主义的传统。他们认为世界是由客观实体及其特征和客观事物之间的关系所构成。他们与行为主义者不同之处在于强调内部的认知结构。教学的目标在于帮助学习习得这些事物及其特性,使外界客观事物(知识及其结构)内化为其内部的认知结构。

建构主义是认知主义的进一步发展。在皮亚杰和早期布鲁纳的思想中虽然已经有了建构思想,但相对而言,他们的认知学习观主要在于解释如何使客观的知识结构通过个体与之交互作用而内化为认知结构。自从70年代末,以布鲁纳为首的美国教育心理学家将前苏联教育心理学家维果斯基的思想介绍到美国以后,对建构主义思想的发展起了极大的推动作用。维果斯基在心理发展上强调社会文化历史的作用,特别是强调活动和社会交往在人的高级心理机能发展中的突出作用。他认为,高级的心理机能来源于外部动作的内化,这种内化不仅通过教学,也通过日常生活、游戏和劳动等来实现。另一,内在的智力动作也外化为实际动作,使主观见之于客观。内化和外化的桥梁便是人的活动。另外,维果斯基的“最近发展区”的理论,对正确理解教育与发展的关系有极重要的意义。所有这些都对当今的建构主义者有很大的影响。当今的建构主义者主张,世界是客观存在的,但是对于世界的理解和赋予意义却是由每个人自己决定。我们是以自己的经验为基础来建构现实,或者至少说是在解释现实,我们个人的世界是用我们自己的头脑创建的,由于我们的经验以及对经验的信念不同,于是我们对外部世界的理解便也迥异。所以他们更关注如何以原有的经验、心理结构和信念为基础来建构知识。他们强调学习的主动性、社会性和情境性,对学习和教学提出了许多新的见解。这些不能不说是与80年代维果斯基思想的广为流传有关。

二、当今建构主义对于学习的基本解释

(一)学习是学习者主动地建构内部心理表征的过程,它不仅包括结构性的知识,而且包括大量的非结构性的经验背景

维特罗克(M.C.Wittrock,1983)提出的学生学习的生成过程(generative proccess)模式较好地说明了这种建构过程。他认为,在学习过程中,人脑并不是被动地学习和记录输入的信息,而是主动地建构对信息的解释,学习者鸡毛蒜皮时记忆的内容和倾向为依据,对信息进行主动选择,并进行推断;另外,学习者对事物意义的理解总是与其已有的经验相结合,需要借助于贮存在长时记忆中的事御和信息加工策略(参见陈琦,1988)。古宁汉(D.J.Cunningham, 1991)认为,“学习是建构内在的心理表征的过程,学习者并不是把知识从外界搬到记忆中,而是以已有的经验为基础,通过与外界的相互作用来建构新的理解”。学习要建构关于事物及其过程的表征,但它并不是外界的直接翻版,而是通过已有的认知结构(包括原有知识经验和认知策略)对新信息进行加工而建构成的,在这一基本观点上,当今的建构主义者更多的强调在具体情境中形成的非正式的(informal)经验背景的作用,即非结构性的经验背景。将它们看成是建构的目标和基础(Winograd,Flores,1986;Duffy,Jonassen,1991),甚至也有少数人起向极端,只重视非结构性的一面而忽视概念的抽象与概括作用。(二)学习过程同时包含两方面的建构

当今的建构主义者对于学习的建构过程做出了更深入的解释。作为建构主义的一支的“认知灵活性理论”(Cognitive. Flexibility Theory)认为,建构包含两方面的含义:(1)对新信息的理解是通过运用已有经验,超越所提供的新信息而建构成的。(2)从记忆系统中所提取的信息本身,也要按具体情况进行建构,而不单是提取(Spiro et al,1991)。建构一方面是对新信息的意义的建构,同时又包含对原有经验的改造和重组。这与皮亚杰关于通过同化与顺应而实现的双向建构的过程是一致的,当今的建构主义者用这种建构来解释学习,说明知识技能的获得和运用中的建构,而且,他们对于后一种建构给予了更高的重视,他们强调,学习者在学习过程中并不是发展起供日后提取出来用以指导活动的图式或命题网络,相反,他们形成的对概念的理解是丰富的、有着经验背景的,从而在面临新的情境时,能够灵活地建构起用于指导活动的图式(Spiro,1992)。

(三)学习者以自己的方式建构对于事物的理解,从而不同人看到的是事物的不同方面,不存在唯一落千丈标准的理解。但是,我们可以通过学习者的合作而使理解更加丰富和全面传统教学认为,通过字词就可以将观念、概念甚至整个知识体系由说话者传递给听话者,其实际上是一种误解(Glasersfeld,1991)。当今的建构主义者认为,事物的意义并非独立于我们而存在的,而是源于我们的建构(Brown, Collins Duguid,1989a),每个人都以自己的方式理解到事物的某些方面,教学要增进学生之间的合作,使他看到那些与他不同的观点的基础(Cunningham,1991)。因此,合作学习(Cooperative Learning)受到建构主义者的广泛重视。如前所述,这些思想也是与维果斯基对于社会交往在儿童心理发展中的作用的重视以及“最近发展区”的思想是一致的。同时,他们又使这种思想得以深入。

三、认知建构主义与教学

以其对于溟的基本理解为基础,建构主义者就学习内容的选取和组织、教学进程的整体设计等问题提出自己的观点。

认知灵活性理论及其随机通达教学(Random Access Instruction)
认知灵活性理论是建构主义的一支,它取了一条中间路线,反对传统教学机械地对知识做预先限定(prespecificateon),让学生被盍 接受;但同时它也反对极端建构主义只强调学习中的非结构的一方面,忽视概念的重要性。它主张,一方面要提供建构理解所需的基础,同时桑 留给学生广阔的建构的空间,让他们针对具体情境采用适当的策略(Spiro et al,1991)。

结构不良领域(ill-structured dommains)与学习
结构不良领域有以下两点:(1)知识应用的每个实例中,都包含着许多应用广泛的概念相互作用(即概念的复杂性);(2)同类的各个具体实例之间,所涉及的概念及其相互作用的模式有很大差异(即实例间的差异性)。结构不良领域是普遍存在的,可以说,在所有的领域,只要将知识运用到具体情境中去,都有大量的结构不良的特征(Spiro et al. 1991)。据此,我们不可能依靠将已有知识简单提取出来去解决实际问题,只能根据具体情境,以原有的知识为基础,建构用于指导问题解决的图式,而且,往往不是单以某一个概念原理为基础,而是要通过多个概念原理以及大量的经验背景的共同作用而实现。

根据以上观点,斯皮罗等人(Spiro et al, 1991),对于学习进行了解释。他们认为,学习可以分为两种:初级学习与高级学习。初级学习是学习中的低级阶段,教师只要求学生知道一些重要的概念和事实,在测验中只要求他们将所学的东西按原样再生出来,这里所涉及的内容主要是结构良好的领域(well—structured domanin)。而高级学习则与此不同,它要求学生把握概念的复杂性,并广泛而灵活地运用到具体情境地中,这时,概念的复杂性以及实例间的差异性都显而易见,因而大量涉及到结构不良领域的问题。乔纳生(D.H.Jonassen,1991)在此基础上提出了知识获得的三阶段(见图1),在初级阶段,学生往往还缺少可以直接迁移的关于某领域的知识,这时的理解多靠简单的字面编码(literal coding)。在教学中,此阶段所涉及的主要是结构良好的问题,其中包括大量的通过练习和反馈而熟练掌握知识的活动过程。在高级的知识获得阶段,开始涉及到大量结构不良领域的问题,这时的教学主要是以对知识的理解为基础,通过师徒式的(apprenticeship)引导而进行。学习者要解决具体领域的情境性问题,必须掌握高级的知识。在专门知识学习(expertise)阶段,所涉及的问题则更加复杂和丰富,这时,学习者已有大量的图式化的模式(schematic pattens),而且其间已建立了丰富的联系,因而可以灵活地对问题进行表征。

结构良好的领域 结构不良领域 复杂(elaborate)结构

以概念技能为基础 以知识为基础 图式化的模式

初级的知识获得 高级的知识获得 专门知识学习

练习 师徒关系 经验

反馈 引导

图1 知识获得三阶段

斯皮罗(1991)认为,传统教学混淆了高级学习与初级学习之间的界限,将初级学习阶段的教学策略(如将整体分割为部分、着眼于普遍原则的学习、建立单一标准的基本表征等)不合理地推及高级学习阶段的教学中,使教学过于简单化,这主要表现为以下三种偏向:(1)附加性偏向(additivity bias),将事物从复杂的背景中隔离出来进行学习,误认为对事物的孤立的认识人可以推及更大的背景中,忽视具体条件的限制。(2)离散化偏向,即将本来连续的过程简单地当成一个个的阶段处理。(3)将整体分割为部分,忽视各部分之间的相互联系。过于简单化使得学生的理解简单片面,这正是妨碍学习在具体情境中广泛而灵活迁移的主要原因,而建构主义就是要寻求适合于高级学习的教学途径。

适合于高级学习的教学:随机通达教学(Random Access Instruction)
斯皮罗等人(1991)根据对高级学习的基本认识提出了“胡机通达教学”。由于在学习过程中对于信息的意义的建构可以从不同的角度入手,从而可以获得不同方面的理解。同时,在运用已有知识解决补救问题时,存在着概念的复杂性和实例间的差异性,任何对事物的简单的理解都会漏掉事物的某些方面,而这些方面在另外一个情境地中,从另外一个角度看时可能是非常重要的。所以,他们提出的“随机通达教学”认为,对同一内容的学习要在不同时间多次进行,每次的情境都是经过改组的,而且目的不同,分别着眼于问题的不同侧面。这种反复绝非为巩固知识技能而进行的简单重复,因为在各次学习的情境方面会有互不重合的方面,而这将会使学习者对概念知识获得新的理解。这种教学避免抽象地谈概念一般地如何运用,而是把概念具体到一定的实例中,并与具体情境联系起来。每个概念的教学都要涵盖充分的实例(变式),分别用于说明不同方面的含义,而且各实例都可能同时涉及到其它概念。在这种学习中,学习者可以形成对概念的多角度理解,并与具体情境地联系起来,形成背景性经验。这种教学有利于学习者针对具体情境建构用于指引问题解决的图式。可以看出,这种思想与布鲁纳关于训练多样性的思想是一致的,是这种思想的深入发展。

自上而下(top-down)的教学设计及知识结构的网络概念
在以斯金纳的操作性条件反射理论和加涅的学习层级说等为基础的传统教学中,基本上是自下而上的展开教学进程。斯金纳主张将知识分为一个个小单元,让学生按一定的小调一步步地学习,最终掌握整体知识。加涅提出了学习层级说,认为知识是有层次结构的,教学要从基本子概念子技能的学习出发,逐级向上,逐渐学习到高级的知识技能。在以他们的思想为基础进行教学进程的设计昌,首先对要学习的内容进行任务分析,逐级找到应该提前掌握的知识,而后分析学生既有的水平,确定合适的起点,设计出向学生传递知识的方案。在展开教学时,让学生从低级的基本的知识技能出发,逐级向上爬,直到达到最终的教学目标。

当今的建构主义者批判传统的自下而上的教学设计,认为它是使教学过于简单化的根源。他们在教学进程的设计上遵循相反的路线:(1)自上而下地展开进程。即首先呈现整体性的任务,让学生尝试进行问题的解决,在此过程中,学生要自已发现完成整体任务所需首先完成的子任务,以及完成各级任务所需的各级知识技能。在教学中,首先选择与儿童生活经验有关的问题(这种问题并不是被过于简单化的),同时提供用于更好地理解和解决问题的工具。而后让学生单个地或在小组中进行探索,发现解决总问题所需的基本知识技能,在掌握这些知识技能的基础上,最终使问题得以解决(Slavin,1994)。Duffy(1992)认为,教学并不应从简单到复杂,如果简单意味着脱离情境地的话。(2)知识结构的网络概念。布洛非(J.Brophy,1989)的研究指出,在教和学的活动中,不必要组成严格的直线型层级,因为知识是由围绕着关键概念的网络结构所组成,它包括事实、概念、概括化以及有关的价值、意向、过程知识、条件知识等等。学习可以从网络的任何部分进入或开始。即教师既可以从要求学生解决一个实际问题开始教学,也可以从给一个规则入手等。

实际上,无论是自上而下还是自下而上的教学设计,或是从网络中某一部分入手,都必须适应一定的教学目的,根据具体的教学目的和条件而确定。这一问题还有等深入研究。

情境性教学(situated or anchored instruction)
以其对学习这一建构过程的理解为基础,建构主义批评传统教学使学习去情境地化的做法,提倡情境性教学。首先,这种教学应使学习在与现实情境相类似的情境中发生,以解决学生在现实生活中遇到的问题为目标(Cunningham,1991))学习的内容要选择真实性任务(authentic task),不能对其做过于简单化的处理,使其远离现实的问题情境。由于具体问题往往都同时与多种概念原理相关,所以,他们主张弱化学科界限,强调学科间的交叉。其次,这是将提前已准备好的内容教给学生,而是在课堂上展示出与现实中专家解决问题相类似的探索过程(甚至有人主张教师不要备课),提供解决问题的原型,并指导学生的探索。最后,情境性教学不需要独立于教学过程的测验,而是采用融合式测验(test integrated),在学习中对具体问题的解决过程本身就反映了学习的效果(Merill,1991),或者进行与学习过程的一致的情境化的评估(context-driven evaluation)(Jonassen,1992)。

由于真实性任务中学生了解自己所要解决的问题,有主人翁感;任务本身又是整体性的,具有挑战性,解决了问题就是奖励,因此,容易激发起内部动机;它具有必要的复杂性,比起简化了的课堂环境更容易培养学生的解决问题能力;它的多样性可能培养学生的探索精神并且在完成任务中表达自己的知识。目前在这方面已有大量的研究,特别是利用多媒体进行的计算机辅助教学可以提供与现实更加类似的问题情境,达到完成真实性任务的目的。

支架式(Scaffolding)教学
20多年来,在发现学习、指导、学习和接受学习之间存在着许多争议。其核心问题是教师和学生各自在教和学的过程中起什么作用。

近10余年来,建构主义者在此基础上提出并强调支架式(scaffolding)教学。Scaffolding本意是建筑行业中使用的脚手架,这里用来形象地说明一种教学模式:教师引导着教学的进行,使学生掌握、建构和内化所学的知识技能,从而使他们进行更高水平的认知活动(Slavin,1994)。简言之,是通过支架(教师的帮助)把管理调控学习的任务逐渐由教师转移给学生自已,最后撤去支架。这是以维果斯基的“辅助学习”(assisted learning)为基础的。维果斯基认为,人的高级的心理机能,如对于注意的调节以及符号思维等,在最初往往爱外在文化的调节,而后才逐渐内化为学习者头脑中的心理工具。在支架式教学中,教师作为文化的代表引导着教学,使学生掌握和内化那些能使其从事更高认知活动的技能,这种掌握和内化是与其年龄和认知水平相一致的,但是,一旦他获得了这些技能,便可以更多地对学习进行自我调节。

支架式教学包括以下几个环节(Brown et al.1984),

预热(etudss):这是教学的开始阶段,将学生引入一定的问题情境,并提供可能获得的工具。
探索(exploration):首先由教师为学生确立目标,用以引发和展开情境的各种可能性,让学生进行探索尝试,这时的目标可能是开放的,但教师会对探索的方向有很大影响。在此过程中教师可以给以启发引导,可以做淙,提供问题解决的原型,也可以给学生以反馈等,但要逐渐增加问题的探索性的成分,逐步让位于学生自已的探索。
独立探索(excursions):这时,教师放手让学生自己决定自己探索的方向和问题,选择自己的方法,独立地进行探索。这时,不同的学生可能会探索不同的问题。
可以看出,支架式教学与以前所谈的指导发现法相似,都强调在有教师指导的情况下的发展,但支架式教学则同时强调教师指导成分的逐渐减少,最终要使学生达到独立发现的地位,将监控学习和探索的责任由教师为主向学生为主转移。它强调教师与学生的地位在教学中的动态变化,而不是按某种比例做静态的组合。

教学中的社会性相互作用
当今的建构主义者重视教学中教师与学生以及学生与学生之间的社会性相互作用,合作学习(Cooperative Learning)、交互式教学(Reciprocal Teaching)在建构主义的教学中广为采用。之所以如此,是与建构主义对学习和基本理解相一致的。他们认为,每个人都在以自己的经验为背景建构对事物理解,因此只能理解到事物的没方面,不存在对事物唯一正确的理解。教学要使学生超大型越自己的认识,看到那些与自己不同的理解,看到事物的另外的侧面。而通过合作和讨论,可以使他们相互了解彼此的见解,看到自己抓住了哪些,又漏掉了哪些。从而形成更加丰富的理解,以利于学习的广泛迁移。而且在小组讨论中,学生要不断反思自己的思考过程,对各种观念加以组织和改组,有利于学生建构能力的发展。合作学习与维果斯基对社会性交往的重视以及“最近发展区”的思想是一致的,学生在与比自己水平稍高的成员的交往中将潜在的发展区转化为现实的发展,并创造更大的发展的可能。

合作学习和交互式教学有其特定的定义和组织方式。由于篇幅的关系,本文不拟作进一步探讨。

四、简评

建构主义的哲学思想的渊源:与建构主义相关的两个哲学思潮
以波普尔(Karl Popper)为首的科学哲学的发展
在波普尔之前,受实证主义的影响,科学界将经验证实原则奉为经典,而波普尔从科学的迅猛发展中得到启示,“反其道而行之”,提出“经验证伪原则”,认为我们不能通过对经验的归纳来证明某种理论,经验的确证都只是暂时地说明了某种理论与经验的一致。相反,经验可以证伪一种理论,任何理论都最终逃脱不了被证伪的厄运。猜测一证伪一再猜测一再证伪……这就是科学逼近趔的道路。在他的基础上,库权威性和拉上学托斯又发展了这种思想。总起来说,他们动摇了人们对知识可靠性的迷信。人们不再把已有的知识看成是永远灵验的金钥匙,这对当今的建构主义有着很大的启示。应该说,在科学迅猛发展的今天,这种思想是很有意义的,但是我们应该看到它在趔观上的相对主义的倾向。

维特根斯坦(I. Wittgenstein)的日常语言哲学
维特根斯坦在其后期反对逻辑原子主义,提出了“语言游戏说”,认为说话者在依据一定的规则用语词做各种游戏,语词只是工具,它本身并没有意义,它的意义是我们在按自己的目的使用它们时赋予它们的。语词并不与现实的一个个的事物相对应,了解命题并不意味着了解现实,任何词或命题都不顾在单一的僵死不变的意义。另外,维特根斯坦还提出了“家族相似”的概念,认为事物只是在某种意义上有共同的特点,但不存在绝对的普遍的规律,每种事物都是独特的。当今的建构主义者提出,没有对事物唯一正确的理解,只要我们的理解能有助于问题的解决就达到了目的。同时,他们力主具体,甚至少数人由此而反对抽象和概括。这都是与这种思想有关的。维特根斯坦的思想是很有创见的,但其偏颇也显而易见。

另外,当今的建构主义者在吸收维果斯基的思想的同时,也受到了马克思主义哲学的影响,比如重视人的主观能动性以及社会性相互作用等。

直理是相对性和绝对性的统一,建构主义强调了直理的相对性,重视认识中的主观能动性,这相对于客观主义是一种进步,但过于强调相对性却容易走向趔观上的相对主义,这是我们应该避免的。

关于学习过程中的结构性与非结构性
当今的建构主义是在维果斯基、布鲁纳和皮亚杰思想基础上的发展,它对于以斯金纳为代表的行为主义和加涅等为代表的信知主义为基础的客观主义传统的教学进行了有力的批评,切中要害。同时,与皮亚杰和早期布鲁纳思想相比,他们又有自己的新见解,在概括与具体之间,他们更强调具体的一方面,在结构性与非结构性之间,他们更强调非结构性,这与他们的前辈有着很大的不同,甚至有些人由此走到了极端。

那么,该如何认识学习中的这些矛盾呢?马克思主义的认识论认为,认识的发展中首先达到的是“表象中的具体”,这时形成的是混沌的整体认识。而后认识发展经历了第一次飞跃,由“表旬中的具体”发展为本质抽象,在此过程中,要对事物进行深入的分析,得出事物各种属性,并抽取出其中的本质的必然的属性,放弃那些非本质和非必然的属性,形成对事物的抽象认识。但是,认识并不就此停止,而是要经历另一次有着关键意义的飞跃:从本质抽象走向“思维中的具体”,在思维中使各方面的属性形成有机整体。这时已不再是教条式的干瘪的抽象,而是同时包含着抽象与具体、本质与非本质属性的丰富的完整的认识。学习作为一种认识活动,它也经历以上发展历程,所以,必须全面稀奇量学习中的具体与概括,结构性、确定性与非结构性、非确定性之间的矛盾。

以客观主义为指导的传统教重视知识的确定性和普遍性,注重分析和抽象,这在学习的初级阶段是必要并且有其合理性的,但它没能使学生的认识进一步提升,学生获得的往往只是零散的教条式的知识。皮亚杰和早期布鲁纳注重学习中的概括的结构性的一方面,重视因知识间相互联系而形成的认知结构作用,并将“结构”与“建构”联系起来。他们出看到了学习中具体性的方面,但是未给予深入的研究。而当今的建构主义者则关注于学习中具体的非结构的方面,并在此领域进行了深入的研究。总起来说,建构主义的学习理论更适合于学习的高级阶段,对于如何使学生的认识由抽象走向“思维中的具体”是很有启发的。当然,应该看到当今的一些极端建构主义者的倾向,他们在主张情境地性学习的同时使否定任何形式的抽象和概括,这是有其偏颇的,实际上,没有抽象的具体只能是混沌含糊的具体,不会有好的效果。

建构主义者重视学习活动中学生的主体性作用,重视学生面对具体情境进行意义的建构,这相对于客观主义是一种进步。我们的教学中恰恰存在着建构主义者所批评的种种弊端,所以,建主义的学习和教学观点对我们当今的教学改革来说是很有癖发的。但我们并不应人云亦云,而应以辩证唯物主义为指导,批判地吸收他们的合理见解,创立我们自己的教学理论,促进教学改革的发展。这是一项意义深远的研究课题。

主要参考文献

夏基松:《现代西方哲学教程》,上海人民出版社1985年版。
舒炜光:《维特根斯坦哲学述评》,三联书店1982年版。
陈琦:《认知结构理论与教育》,《北京师范大学学报》1998年第1期。
布鲁纳著:《布鲁纳教育论著选》,邵瑞珍等译,人民教育出版社1989年版。
Good, T. & Brophy, J. (1995)Contemporary Educational Psychoiogy (5th et.)Longman pub.
 

从认知主义到建构主义

张建伟 陈琦



摘要:当今的建构主义(Constructivism)是皮亚杰等思想的发展,他们强调学习是建构的过程,它包含两方面的建构,并强调学习的非结构性和具体情境性以及学习中的社会性相互作用;他们提出了情境性教学、自上而下的教学设计、随机通达教学等教学进程设计思想;在发现学习、接受学习的基础上又提出了支架式教学的教学模式;另外,他们重视通过合作学习和交互式教学而实现的相互作用在学习中的作用,对当今的教学改革很有启发。

一、建构主义是当代教育心理学中的一场革命

“在教育心理学中正在发生着一场革命,人们对它叫法不一,但更多地把它称为建构主义的学习理论。”(Slavin,1994)

建构主义是学习理论中行为主义发展到认知主义(Cognitivism)以后的进一步发展。用乔纳生(Jonassen,1992)的话,即向与客观主义(objectivism)更为对立的另一方向发展。

布洛克(Bullock,1982)认为,行为主义的基本主张是:客观主义—分析人类行为的行支的结果影响着后继的行为。行为主义的客观主义观反映在教学上,认识学习就是通过强化建立刺激与反应之间的联结;教育者的目标在于传递客观世界知识,学习者的目标是在这种传递过程中达到教育者所确定的目标,得到与教育者完全相同的理解。行为主义者根本无视在这种传递过程中学生的理解及心理过程。

认知主义者中有一部分人诸如信息加工的理论家,基本上还是采取客观主义的传统。他们认为世界是由客观实体及其特征和客观事物之间的关系所构成。他们与行为主义者不同之处在于强调内部的认知结构。教学的目标在于帮助学习习得这些事物及其特性,使外界客观事物(知识及其结构)内化为其内部的认知结构。

建构主义是认知主义的进一步发展。在皮亚杰和早期布鲁纳的思想中虽然已经有了建构思想,但相对而言,他们的认知学习观主要在于解释如何使客观的知识结构通过个体与之交互作用而内化为认知结构。自从70年代末,以布鲁纳为首的美国教育心理学家将前苏联教育心理学家维果斯基的思想介绍到美国以后,对建构主义思想的发展起了极大的推动作用。维果斯基在心理发展上强调社会文化历史的作用,特别是强调活动和社会交往在人的高级心理机能发展中的突出作用。他认为,高级的心理机能来源于外部动作的内化,这种内化不仅通过教学,也通过日常生活、游戏和劳动等来实现。另一,内在的智力动作也外化为实际动作,使主观见之于客观。内化和外化的桥梁便是人的活动。另外,维果斯基的“最近发展区”的理论,对正确理解教育与发展的关系有极重要的意义。所有这些都对当今的建构主义者有很大的影响。当今的建构主义者主张,世界是客观存在的,但是对于世界的理解和赋予意义却是由每个人自己决定。我们是以自己的经验为基础来建构现实,或者至少说是在解释现实,我们个人的世界是用我们自己的头脑创建的,由于我们的经验以及对经验的信念不同,于是我们对外部世界的理解便也迥异。所以他们更关注如何以原有的经验、心理结构和信念为基础来建构知识。他们强调学习的主动性、社会性和情境性,对学习和教学提出了许多新的见解。这些不能不说是与80年代维果斯基思想的广为流传有关。

二、当今建构主义对于学习的基本解释

(一)学习是学习者主动地建构内部心理表征的过程,它不仅包括结构性的知识,而且包括大量的非结构性的经验背景

维特罗克(M.C.Wittrock,1983)提出的学生学习的生成过程(generative proccess)模式较好地说明了这种建构过程。他认为,在学习过程中,人脑并不是被动地学习和记录输入的信息,而是主动地建构对信息的解释,学习者鸡毛蒜皮时记忆的内容和倾向为依据,对信息进行主动选择,并进行推断;另外,学习者对事物意义的理解总是与其已有的经验相结合,需要借助于贮存在长时记忆中的事御和信息加工策略(参见陈琦,1988)。古宁汉(D.J.Cunningham, 1991)认为,“学习是建构内在的心理表征的过程,学习者并不是把知识从外界搬到记忆中,而是以已有的经验为基础,通过与外界的相互作用来建构新的理解”。学习要建构关于事物及其过程的表征,但它并不是外界的直接翻版,而是通过已有的认知结构(包括原有知识经验和认知策略)对新信息进行加工而建构成的,在这一基本观点上,当今的建构主义者更多的强调在具体情境中形成的非正式的(informal)经验背景的作用,即非结构性的经验背景。将它们看成是建构的目标和基础(Winograd,Flores,1986;Duffy,Jonassen,1991),甚至也有少数人起向极端,只重视非结构性的一面而忽视概念的抽象与概括作用。(二)学习过程同时包含两方面的建构

当今的建构主义者对于学习的建构过程做出了更深入的解释。作为建构主义的一支的“认知灵活性理论”(Cognitive. Flexibility Theory)认为,建构包含两方面的含义:(1)对新信息的理解是通过运用已有经验,超越所提供的新信息而建构成的。(2)从记忆系统中所提取的信息本身,也要按具体情况进行建构,而不单是提取(Spiro et al,1991)。建构一方面是对新信息的意义的建构,同时又包含对原有经验的改造和重组。这与皮亚杰关于通过同化与顺应而实现的双向建构的过程是一致的,当今的建构主义者用这种建构来解释学习,说明知识技能的获得和运用中的建构,而且,他们对于后一种建构给予了更高的重视,他们强调,学习者在学习过程中并不是发展起供日后提取出来用以指导活动的图式或命题网络,相反,他们形成的对概念的理解是丰富的、有着经验背景的,从而在面临新的情境时,能够灵活地建构起用于指导活动的图式(Spiro,1992)。

(三)学习者以自己的方式建构对于事物的理解,从而不同人看到的是事物的不同方面,不存在唯一落千丈标准的理解。但是,我们可以通过学习者的合作而使理解更加丰富和全面传统教学认为,通过字词就可以将观念、概念甚至整个知识体系由说话者传递给听话者,其实际上是一种误解(Glasersfeld,1991)。当今的建构主义者认为,事物的意义并非独立于我们而存在的,而是源于我们的建构(Brown, Collins Duguid,1989a),每个人都以自己的方式理解到事物的某些方面,教学要增进学生之间的合作,使他看到那些与他不同的观点的基础(Cunningham,1991)。因此,合作学习(Cooperative Learning)受到建构主义者的广泛重视。如前所述,这些思想也是与维果斯基对于社会交往在儿童心理发展中的作用的重视以及“最近发展区”的思想是一致的。同时,他们又使这种思想得以深入。

三、认知建构主义与教学

以其对于溟的基本理解为基础,建构主义者就学习内容的选取和组织、教学进程的整体设计等问题提出自己的观点。

认知灵活性理论及其随机通达教学(Random Access Instruction)
认知灵活性理论是建构主义的一支,它取了一条中间路线,反对传统教学机械地对知识做预先限定(prespecificateon),让学生被盍 接受;但同时它也反对极端建构主义只强调学习中的非结构的一方面,忽视概念的重要性。它主张,一方面要提供建构理解所需的基础,同时桑 留给学生广阔的建构的空间,让他们针对具体情境采用适当的策略(Spiro et al,1991)。

结构不良领域(ill-structured dommains)与学习
结构不良领域有以下两点:(1)知识应用的每个实例中,都包含着许多应用广泛的概念相互作用(即概念的复杂性);(2)同类的各个具体实例之间,所涉及的概念及其相互作用的模式有很大差异(即实例间的差异性)。结构不良领域是普遍存在的,可以说,在所有的领域,只要将知识运用到具体情境中去,都有大量的结构不良的特征(Spiro et al. 1991)。据此,我们不可能依靠将已有知识简单提取出来去解决实际问题,只能根据具体情境,以原有的知识为基础,建构用于指导问题解决的图式,而且,往往不是单以某一个概念原理为基础,而是要通过多个概念原理以及大量的经验背景的共同作用而实现。

根据以上观点,斯皮罗等人(Spiro et al, 1991),对于学习进行了解释。他们认为,学习可以分为两种:初级学习与高级学习。初级学习是学习中的低级阶段,教师只要求学生知道一些重要的概念和事实,在测验中只要求他们将所学的东西按原样再生出来,这里所涉及的内容主要是结构良好的领域(well—structured domanin)。而高级学习则与此不同,它要求学生把握概念的复杂性,并广泛而灵活地运用到具体情境地中,这时,概念的复杂性以及实例间的差异性都显而易见,因而大量涉及到结构不良领域的问题。乔纳生(D.H.Jonassen,1991)在此基础上提出了知识获得的三阶段(见图1),在初级阶段,学生往往还缺少可以直接迁移的关于某领域的知识,这时的理解多靠简单的字面编码(literal coding)。在教学中,此阶段所涉及的主要是结构良好的问题,其中包括大量的通过练习和反馈而熟练掌握知识的活动过程。在高级的知识获得阶段,开始涉及到大量结构不良领域的问题,这时的教学主要是以对知识的理解为基础,通过师徒式的(apprenticeship)引导而进行。学习者要解决具体领域的情境性问题,必须掌握高级的知识。在专门知识学习(expertise)阶段,所涉及的问题则更加复杂和丰富,这时,学习者已有大量的图式化的模式(schematic pattens),而且其间已建立了丰富的联系,因而可以灵活地对问题进行表征。

结构良好的领域 结构不良领域 复杂(elaborate)结构

以概念技能为基础 以知识为基础 图式化的模式

初级的知识获得 高级的知识获得 专门知识学习

练习 师徒关系 经验

反馈 引导

图1 知识获得三阶段

斯皮罗(1991)认为,传统教学混淆了高级学习与初级学习之间的界限,将初级学习阶段的教学策略(如将整体分割为部分、着眼于普遍原则的学习、建立单一标准的基本表征等)不合理地推及高级学习阶段的教学中,使教学过于简单化,这主要表现为以下三种偏向:(1)附加性偏向(additivity bias),将事物从复杂的背景中隔离出来进行学习,误认为对事物的孤立的认识人可以推及更大的背景中,忽视具体条件的限制。(2)离散化偏向,即将本来连续的过程简单地当成一个个的阶段处理。(3)将整体分割为部分,忽视各部分之间的相互联系。过于简单化使得学生的理解简单片面,这正是妨碍学习在具体情境中广泛而灵活迁移的主要原因,而建构主义就是要寻求适合于高级学习的教学途径。

适合于高级学习的教学:随机通达教学(Random Access Instruction)
斯皮罗等人(1991)根据对高级学习的基本认识提出了“胡机通达教学”。由于在学习过程中对于信息的意义的建构可以从不同的角度入手,从而可以获得不同方面的理解。同时,在运用已有知识解决补救问题时,存在着概念的复杂性和实例间的差异性,任何对事物的简单的理解都会漏掉事物的某些方面,而这些方面在另外一个情境地中,从另外一个角度看时可能是非常重要的。所以,他们提出的“随机通达教学”认为,对同一内容的学习要在不同时间多次进行,每次的情境都是经过改组的,而且目的不同,分别着眼于问题的不同侧面。这种反复绝非为巩固知识技能而进行的简单重复,因为在各次学习的情境方面会有互不重合的方面,而这将会使学习者对概念知识获得新的理解。这种教学避免抽象地谈概念一般地如何运用,而是把概念具体到一定的实例中,并与具体情境联系起来。每个概念的教学都要涵盖充分的实例(变式),分别用于说明不同方面的含义,而且各实例都可能同时涉及到其它概念。在这种学习中,学习者可以形成对概念的多角度理解,并与具体情境地联系起来,形成背景性经验。这种教学有利于学习者针对具体情境建构用于指引问题解决的图式。可以看出,这种思想与布鲁纳关于训练多样性的思想是一致的,是这种思想的深入发展。

自上而下(top-down)的教学设计及知识结构的网络概念
在以斯金纳的操作性条件反射理论和加涅的学习层级说等为基础的传统教学中,基本上是自下而上的展开教学进程。斯金纳主张将知识分为一个个小单元,让学生按一定的小调一步步地学习,最终掌握整体知识。加涅提出了学习层级说,认为知识是有层次结构的,教学要从基本子概念子技能的学习出发,逐级向上,逐渐学习到高级的知识技能。在以他们的思想为基础进行教学进程的设计昌,首先对要学习的内容进行任务分析,逐级找到应该提前掌握的知识,而后分析学生既有的水平,确定合适的起点,设计出向学生传递知识的方案。在展开教学时,让学生从低级的基本的知识技能出发,逐级向上爬,直到达到最终的教学目标。

当今的建构主义者批判传统的自下而上的教学设计,认为它是使教学过于简单化的根源。他们在教学进程的设计上遵循相反的路线:(1)自上而下地展开进程。即首先呈现整体性的任务,让学生尝试进行问题的解决,在此过程中,学生要自已发现完成整体任务所需首先完成的子任务,以及完成各级任务所需的各级知识技能。在教学中,首先选择与儿童生活经验有关的问题(这种问题并不是被过于简单化的),同时提供用于更好地理解和解决问题的工具。而后让学生单个地或在小组中进行探索,发现解决总问题所需的基本知识技能,在掌握这些知识技能的基础上,最终使问题得以解决(Slavin,1994)。Duffy(1992)认为,教学并不应从简单到复杂,如果简单意味着脱离情境地的话。(2)知识结构的网络概念。布洛非(J.Brophy,1989)的研究指出,在教和学的活动中,不必要组成严格的直线型层级,因为知识是由围绕着关键概念的网络结构所组成,它包括事实、概念、概括化以及有关的价值、意向、过程知识、条件知识等等。学习可以从网络的任何部分进入或开始。即教师既可以从要求学生解决一个实际问题开始教学,也可以从给一个规则入手等。

实际上,无论是自上而下还是自下而上的教学设计,或是从网络中某一部分入手,都必须适应一定的教学目的,根据具体的教学目的和条件而确定。这一问题还有等深入研究。

情境性教学(situated or anchored instruction)
以其对学习这一建构过程的理解为基础,建构主义批评传统教学使学习去情境地化的做法,提倡情境性教学。首先,这种教学应使学习在与现实情境相类似的情境中发生,以解决学生在现实生活中遇到的问题为目标(Cunningham,1991))学习的内容要选择真实性任务(authentic task),不能对其做过于简单化的处理,使其远离现实的问题情境。由于具体问题往往都同时与多种概念原理相关,所以,他们主张弱化学科界限,强调学科间的交叉。其次,这是将提前已准备好的内容教给学生,而是在课堂上展示出与现实中专家解决问题相类似的探索过程(甚至有人主张教师不要备课),提供解决问题的原型,并指导学生的探索。最后,情境性教学不需要独立于教学过程的测验,而是采用融合式测验(test integrated),在学习中对具体问题的解决过程本身就反映了学习的效果(Merill,1991),或者进行与学习过程的一致的情境化的评估(context-driven evaluation)(Jonassen,1992)。

由于真实性任务中学生了解自己所要解决的问题,有主人翁感;任务本身又是整体性的,具有挑战性,解决了问题就是奖励,因此,容易激发起内部动机;它具有必要的复杂性,比起简化了的课堂环境更容易培养学生的解决问题能力;它的多样性可能培养学生的探索精神并且在完成任务中表达自己的知识。目前在这方面已有大量的研究,特别是利用多媒体进行的计算机辅助教学可以提供与现实更加类似的问题情境,达到完成真实性任务的目的。

支架式(Scaffolding)教学
20多年来,在发现学习、指导、学习和接受学习之间存在着许多争议。其核心问题是教师和学生各自在教和学的过程中起什么作用。

近10余年来,建构主义者在此基础上提出并强调支架式(scaffolding)教学。Scaffolding本意是建筑行业中使用的脚手架,这里用来形象地说明一种教学模式:教师引导着教学的进行,使学生掌握、建构和内化所学的知识技能,从而使他们进行更高水平的认知活动(Slavin,1994)。简言之,是通过支架(教师的帮助)把管理调控学习的任务逐渐由教师转移给学生自已,最后撤去支架。这是以维果斯基的“辅助学习”(assisted learning)为基础的。维果斯基认为,人的高级的心理机能,如对于注意的调节以及符号思维等,在最初往往爱外在文化的调节,而后才逐渐内化为学习者头脑中的心理工具。在支架式教学中,教师作为文化的代表引导着教学,使学生掌握和内化那些能使其从事更高认知活动的技能,这种掌握和内化是与其年龄和认知水平相一致的,但是,一旦他获得了这些技能,便可以更多地对学习进行自我调节。

支架式教学包括以下几个环节(Brown et al.1984),

预热(etudss):这是教学的开始阶段,将学生引入一定的问题情境,并提供可能获得的工具。
探索(exploration):首先由教师为学生确立目标,用以引发和展开情境的各种可能性,让学生进行探索尝试,这时的目标可能是开放的,但教师会对探索的方向有很大影响。在此过程中教师可以给以启发引导,可以做淙,提供问题解决的原型,也可以给学生以反馈等,但要逐渐增加问题的探索性的成分,逐步让位于学生自已的探索。
独立探索(excursions):这时,教师放手让学生自己决定自己探索的方向和问题,选择自己的方法,独立地进行探索。这时,不同的学生可能会探索不同的问题。
可以看出,支架式教学与以前所谈的指导发现法相似,都强调在有教师指导的情况下的发展,但支架式教学则同时强调教师指导成分的逐渐减少,最终要使学生达到独立发现的地位,将监控学习和探索的责任由教师为主向学生为主转移。它强调教师与学生的地位在教学中的动态变化,而不是按某种比例做静态的组合。

教学中的社会性相互作用
当今的建构主义者重视教学中教师与学生以及学生与学生之间的社会性相互作用,合作学习(Cooperative Learning)、交互式教学(Reciprocal Teaching)在建构主义的教学中广为采用。之所以如此,是与建构主义对学习和基本理解相一致的。他们认为,每个人都在以自己的经验为背景建构对事物理解,因此只能理解到事物的没方面,不存在对事物唯一正确的理解。教学要使学生超大型越自己的认识,看到那些与自己不同的理解,看到事物的另外的侧面。而通过合作和讨论,可以使他们相互了解彼此的见解,看到自己抓住了哪些,又漏掉了哪些。从而形成更加丰富的理解,以利于学习的广泛迁移。而且在小组讨论中,学生要不断反思自己的思考过程,对各种观念加以组织和改组,有利于学生建构能力的发展。合作学习与维果斯基对社会性交往的重视以及“最近发展区”的思想是一致的,学生在与比自己水平稍高的成员的交往中将潜在的发展区转化为现实的发展,并创造更大的发展的可能。

合作学习和交互式教学有其特定的定义和组织方式。由于篇幅的关系,本文不拟作进一步探讨。

四、简评

建构主义的哲学思想的渊源:与建构主义相关的两个哲学思潮
以波普尔(Karl Popper)为首的科学哲学的发展
在波普尔之前,受实证主义的影响,科学界将经验证实原则奉为经典,而波普尔从科学的迅猛发展中得到启示,“反其道而行之”,提出“经验证伪原则”,认为我们不能通过对经验的归纳来证明某种理论,经验的确证都只是暂时地说明了某种理论与经验的一致。相反,经验可以证伪一种理论,任何理论都最终逃脱不了被证伪的厄运。猜测一证伪一再猜测一再证伪……这就是科学逼近趔的道路。在他的基础上,库权威性和拉上学托斯又发展了这种思想。总起来说,他们动摇了人们对知识可靠性的迷信。人们不再把已有的知识看成是永远灵验的金钥匙,这对当今的建构主义有着很大的启示。应该说,在科学迅猛发展的今天,这种思想是很有意义的,但是我们应该看到它在趔观上的相对主义的倾向。

维特根斯坦(I. Wittgenstein)的日常语言哲学
维特根斯坦在其后期反对逻辑原子主义,提出了“语言游戏说”,认为说话者在依据一定的规则用语词做各种游戏,语词只是工具,它本身并没有意义,它的意义是我们在按自己的目的使用它们时赋予它们的。语词并不与现实的一个个的事物相对应,了解命题并不意味着了解现实,任何词或命题都不顾在单一的僵死不变的意义。另外,维特根斯坦还提出了“家族相似”的概念,认为事物只是在某种意义上有共同的特点,但不存在绝对的普遍的规律,每种事物都是独特的。当今的建构主义者提出,没有对事物唯一正确的理解,只要我们的理解能有助于问题的解决就达到了目的。同时,他们力主具体,甚至少数人由此而反对抽象和概括。这都是与这种思想有关的。维特根斯坦的思想是很有创见的,但其偏颇也显而易见。

另外,当今的建构主义者在吸收维果斯基的思想的同时,也受到了马克思主义哲学的影响,比如重视人的主观能动性以及社会性相互作用等。

直理是相对性和绝对性的统一,建构主义强调了直理的相对性,重视认识中的主观能动性,这相对于客观主义是一种进步,但过于强调相对性却容易走向趔观上的相对主义,这是我们应该避免的。

关于学习过程中的结构性与非结构性
当今的建构主义是在维果斯基、布鲁纳和皮亚杰思想基础上的发展,它对于以斯金纳为代表的行为主义和加涅等为代表的信知主义为基础的客观主义传统的教学进行了有力的批评,切中要害。同时,与皮亚杰和早期布鲁纳思想相比,他们又有自己的新见解,在概括与具体之间,他们更强调具体的一方面,在结构性与非结构性之间,他们更强调非结构性,这与他们的前辈有着很大的不同,甚至有些人由此走到了极端。

那么,该如何认识学习中的这些矛盾呢?马克思主义的认识论认为,认识的发展中首先达到的是“表象中的具体”,这时形成的是混沌的整体认识。而后认识发展经历了第一次飞跃,由“表旬中的具体”发展为本质抽象,在此过程中,要对事物进行深入的分析,得出事物各种属性,并抽取出其中的本质的必然的属性,放弃那些非本质和非必然的属性,形成对事物的抽象认识。但是,认识并不就此停止,而是要经历另一次有着关键意义的飞跃:从本质抽象走向“思维中的具体”,在思维中使各方面的属性形成有机整体。这时已不再是教条式的干瘪的抽象,而是同时包含着抽象与具体、本质与非本质属性的丰富的完整的认识。学习作为一种认识活动,它也经历以上发展历程,所以,必须全面稀奇量学习中的具体与概括,结构性、确定性与非结构性、非确定性之间的矛盾。

以客观主义为指导的传统教重视知识的确定性和普遍性,注重分析和抽象,这在学习的初级阶段是必要并且有其合理性的,但它没能使学生的认识进一步提升,学生获得的往往只是零散的教条式的知识。皮亚杰和早期布鲁纳注重学习中的概括的结构性的一方面,重视因知识间相互联系而形成的认知结构作用,并将“结构”与“建构”联系起来。他们出看到了学习中具体性的方面,但是未给予深入的研究。而当今的建构主义者则关注于学习中具体的非结构的方面,并在此领域进行了深入的研究。总起来说,建构主义的学习理论更适合于学习的高级阶段,对于如何使学生的认识由抽象走向“思维中的具体”是很有启发的。当然,应该看到当今的一些极端建构主义者的倾向,他们在主张情境地性学习的同时使否定任何形式的抽象和概括,这是有其偏颇的,实际上,没有抽象的具体只能是混沌含糊的具体,不会有好的效果。

建构主义者重视学习活动中学生的主体性作用,重视学生面对具体情境进行意义的建构,这相对于客观主义是一种进步。我们的教学中恰恰存在着建构主义者所批评的种种弊端,所以,建主义的学习和教学观点对我们当今的教学改革来说是很有癖发的。但我们并不应人云亦云,而应以辩证唯物主义为指导,批判地吸收他们的合理见解,创立我们自己的教学理论,促进教学改革的发展。这是一项意义深远的研究课题。

主要参考文献

夏基松:《现代西方哲学教程》,上海人民出版社1985年版。
舒炜光:《维特根斯坦哲学述评》,三联书店1982年版。
陈琦:《认知结构理论与教育》,《北京师范大学学报》1998年第1期。
布鲁纳著:《布鲁纳教育论著选》,邵瑞珍等译,人民教育出版社1989年版。
Good, T. & Brophy, J. (1995)Contemporary Educational Psychoiogy (5th et.)Longman pub.
 

何谓“人工智能”?



什么是“人工智能”?在软件行业中,有一种习惯的看法:“人工智能是一种软件”,这对不对?

“人工智能”(Artificial Intelligence)简称A I。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能(Human Intelligence)的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。

“人工智能”研究如何用计算机去模拟、延伸和扩展人的智能;如何把计算机用得更聪明;如何设计和建造具有高智能水平的计算机应用系统;如何设计和制造更聪明的计算机,人工智能水平更高的智能计算机。人们认为:“人工智能”是计算机科学技术的前沿科技领域。

因此,“人工智能”与计算机软件有密切的关系。一方面,各种人工智能应用系统都要用计算机软件去实现,另一方面,许多聪明的计算机软件也应用了人工智能的理论方法和技术。例如,专家系统(Expert System)软件,机器博奕 (Computer Game) 软件等。

但是,“人工智能”不等于“软件”,除了软件以外,还有硬件及其他自动化和通信设备。

人工智能的对象

“人工智能”研究什么?可用八个字“机器智能、智能机器”归纳为两方面。

机器智能

机器智能(Machine Intelligence)简称MI,研究如何提高机器应用的智能水平,把机器用得更聪明。这里,“机器”主要指:计算机、自动化装置、通信设备等。

虽然,现在许多人都会用计算机,但是,并不是都用得很聪明。怎么才能把计算机用得更聪明,具有更高的智能水平呢?这就需要用到人工智能。

例如,用计算机打印常用的报表,进行一些常规的文字处理,都是程序化的操作,谈不上有智能。但是,用计算机给人看病,进行病理诊断和药物处方,或者,用计算机给机器看病,进行故障诊断和维修处理,就需要计算机有人工智能。

人工智能学科领域中有一个重要的学科分支是“专家系统”(Expert System),简称ES。就是用计算机去模拟、延伸和扩展专家的智能,基于专家的知识和经验,可以求解专业性问题的、具有人工智能的计算机应用系统。如:医疗诊断专家系统,故障诊断专家系统等。

世界上第一个专家系统:化学专家系统DENDRAL,是由美国Stanford 大学的E.A. Feigenbaum等于1968年研制成功的,它能够用计算机,根据质谱仪的实验观测结果,进行图谱识别、分析推理、给出被观测的未知化合物的分子结构式。

我国的第一个专家系统:中医关幼波肝炎诊断治疗程序,是由中国科学院自动化研究所控制论组于1977年研制成功的。它能够用计算机,根据病人的临床症状和化验结果,通过中医理论知识和经验进行病理诊断和药物处方,给出病人是否为肝炎?是哪种类型的肝炎等诊断结论,并给肝炎病人开出相应的中药处方。在这个专家系统设计中,我们采用了模糊逻辑的方法,表达中医的辩证施治的知识和经验。用基于关于人工智能的“图灵试验”(Tuning Test)设计了对专家系统进行评价的“双盲测试”方法。

除了“专家系统”之外,还可列举出其他许多聪明的智能软件系统。如:机器博奕的智能软件,还有:智能控制、智能管理、智能通信……的软件等。

例如:IBM的“深蓝”系统战胜了国际象棋大师卡斯帕诺夫,就是计算机的机器智能水平的一次荣誉记录,也是聪明的人工智能软件的一个成功范例。

智能机器

“智能机器”(Intelligent Machine),简称IM,研究如何设计和制造具有更高智能水平的机器?特别是,设计和制造更聪明的计算机?

现在的计算机,虽然经历了从电子管、晶体管、集成电路、超大规模集成电路等几代的发展,在工艺和性能方面都有巨大的进步。但是,在原理上,还没有重大的突破,仍是冯·诺曼的框架。

虽然,计算机被称为“电脑”,但是,已有的电脑与人脑相比,在性能和结构方面都还有很大的不同。特别是在智能水平方面还有很大的差距。例如,人脑具有自学习、自适应、自寻优、自整定、自规则、自编程等智能特性,具有自组织、自修复的柔性结构;具有“集中-分布”多级体制,“分工-分区”协调控制,“串行-并行”工作方式,“两态-多态”兼容逻辑,“归纳-演绎”灵活推理,以及联想记忆、联想识别、联想理解,自然信息的输入、处理和输出等性能。

通常,人们用计算机,不仅要告诉计算机:做什么?(What to do?),而且还必须详细地、正确地告诉计算机:如何做?(How to do?)。也就是说,人们要根据工作任务的需求,以适当的计算机语言,进行相应的软件设计,编制面向该任务的计算机应用程序,并且,正确地操作计算机,装入、启动该应用程序,才能用计算机完成该项工作任务。这里,计算机实质上只是机械地、被动地执行人们编制的应用程序指令的“电子奴仆”,也不理解为什么要做这项工作,即不懂得:为什么?(Why to do?)。因而,只不过是一个低智能的、不聪明的“电脑”。

那么,如何设计和制造高智能的、聪明的“电脑”呢?这正是人工智能另一方面的研究对象和学科任务。

不少国家开展了第五代计算机或智能计算机的研究与开发工作,试图缩短“电脑”与“人脑”的差距,解决下列问题:

*能否在计算机原理、体系结构上有新的突破?非冯·诺曼,超冯·诺曼?非程序流的、非集中式结构、非串行工作方式?

*能否比现在的计算机更聪明?知识推理?联想记忆?自动编程?具有自学习、自适应能力?

*能否与人直接用自然语言进行交互式、友好的人机双向通信?能否直接输入、处理、输出各种自然信息?

*能否具有柔性体系结构?具有自组织、自修复能力?

人们提出了关于新一代计算机的各种方案,如:面向知识和符号信息处理的“符号处理机”Explorer;基于知识库的、具有推理能力的“知识信息处理机”(KIPS Knowledge Information processing System);基于人工神经网络的、具有分布式结构的“联结机”(Connection Machine);以及其他数据流计算机、控制流计算机……

除了“智能计算机”之外,还有其他的许多智能机器。如:智能机器人,智能控制器,智能仪器、仪表,智能自动化装置,智能通信设备,智能网络,智能汽车,智能玩具,以及各种智能化家用电器……

例如:MIT的Brooks研制的“智能机器人”,能够在未知的、动态的真实世界中“漫游”,声称具有“不需要知识的智能”(Intelligence without Knowledge)。

人工智能的内容

人工智能的学科范畴很广,因为,人的智能体现在思维、感知、行为三层次,而人工智能要模拟、延伸、扩展人的智能,所以,其主要研究内容可分为三层次:

机器思维与思维机器

机器思维(Machine Thinking),具体地说是计算机思维(Computer Thinking),如专家系统、机器学习、计算机下棋、计算机作曲、计算机绘画、计算机辅助设计、计算机证明定理、计算机自动编程等。

思维机器(Thinking Machine),或者说是会思维的机器。现在的计算机能否称之为“会思维的电脑”?还是有争议的问题。因为现有的电脑做任何事情,都需要人发出指令、编写程序,否则,它什么也不会做。一台计算机接上电源呆在那里,它自己既不会想“做什么?”也不会想“如何做?”更不会想“为什么要做?”,所以,现在的计算机是一种不会思维的机器。但是,现有的计算机可以在人脑的指挥和控制下,辅助人脑进行思维活动和脑力劳动,如:医疗诊断、化学分析、知识推理、定理证明、产品设计……实现某些脑力劳动自动化或半自动化。从这种观点也可以说,目前的计算机具有某些思维能力,只不过现有电脑的智能水平还不高。所以,需要研究更聪明的、思维能力更强的智能电脑或脑模型。比如,有一种脑模型称为“联想机”(Association)。

机器感知与感知机器

机器感知(Machine perception)或机器认知(Machine Recognition)研究如何用机器或计算机模拟、延伸和扩展人的感知或认知能力,包括:机器视觉、机器听觉、机器触觉……如:计算机视觉(Computer Vision)、模式(文字、图像、声音等)识别(pattern Recognition)、自然语言理解(Natural Language Understanding)……都是人工智能领域的重要研究内容,也是在机器感知或机器认知方面高智能水平的计算机应用。

感知机器(perceptible Machine)或认知机器(Recognizing Machine),研制具有人工感知(Artificial perception)或人工认知(Artificial Recognition)能力的机器。包括:视觉机器、听觉机器、触觉机器……如:文字识别机(Character Recognizer)、感知机(Perceptron)、认知机(Cognitron)、工程感觉装置(Engineering Sensor)、智能仪表(Intelligent Instrument)等。

机器行为与行为机器

机器行为(Machine Behavior)或计算机行为(Computer Behavior)研究如何用机器去模拟、延伸、扩展人的智能行为,如:自然语言生成(Natural Language Generation)用计算机等模拟人说话的行为;机器人行动规划(Robot Action planning)模拟人的动作行为;倒立摆智能控制(Intelligent Control of Upside-down pendulum)模拟杂技演员的平衡控制行为;机器人的协调控制(Harmonical Control of Robot)模拟人的运动协调控制行为;工业窑炉的智能模糊控制(Intelligent Fuzzy Control of Industrial Furnace)模拟窑炉工人的生产控制操作行为;轧钢机的神经网络控制(Neural control of Rolling Mill)模拟操作工人对轧钢机的控制行为……

行为机器(Behavioral Machine)指具有人工智能行为的机器,或者说,能模拟、延伸与扩展人的智能行为的机器。例如:智能机械手、机器人、操作机(Intelligent Robot, Manipulator);自然语言生成器(Natural Language Generator);智能控制器(Intelligent Controller),如专家控制器(Expert Controller)、神经控制器(Neural Controller)、模糊控制器(Fuzzy Controller)……这些智能机器或智能控制器,具有类似于人的智能行为的某些特性,如自适应(Self-Adaptation) 、自学习(Self-Learning) 、自组织(Self-Organizing) 、自协调(Self-Coordination) 、自寻优(Self-Optimizing)……因而,能够适应工作环境的条件的变化,通过学习改进性能,根据需求改变结构,相互配合、协同工作,自行寻找最优工作状态……。

例如:曾荣获ACM国际计算机学会1996年计算机科学与工程最佳博士论文奖的“晓媛的鱼”(Xiaoyuan's Fish),就是兼有机器思维、感知能力和行为习性的多智能体的人工鱼群(Artificial Fish)的计算机模型。

人工智能的方法

人工智能的研究方法和技术路线,有不同的观点,不同的学派。可分为三大学派:

“功能模拟”学派

“功能模拟”学派或称为“符号主义” 派,主张从功能方面模拟、延伸、扩展人的智能,认为“人脑”和“电脑”都是“物理符号系统”,其代表性成果有:启发式程序(HP Heuristic program)、专家系统(ES Expert System)、知识工程(KE Knowledge Engineering)等。

“结构模拟” 学派

“结构模拟”学派,或称为“联结主义”学派,主张从结构方面模拟、延伸、扩展人的智能,用“电脑”模拟“人脑”神经系统的联结机制。其代表性成果有:M-P神经细胞模型、BP神经网络模型、Hopfield神经网络模型……

“行为模拟”学派

“行为模拟”学派,或称为“行为主义”学派,主张从行为方面模拟、延伸、扩展人的智能,认为:“智能”可以不需要“知识”(Intelligence without Knowledge)。其代表性成果是MIT的Brooks研制的智能机器人。

上述不同学派,从不同的观点,用不同的方法,在不同的层次上,对人的智能进行了研究和模拟,各有所长,各有所短。应当相互结合,取长补短,从“功能、结构、行为”多方面、多层次,对人的智能进行全面的、综合的研究,将有助于人工智能学科的发展。

例如:“专家系统”与“神经网络”相结合的混合式智能系统(HIS Hybrid Intelligent System)、基于知识的机器人行动规划系统、基于神经网络的机器人智能控制系统等。

综上所述,人工智能是从思维、感知、行为三层次,机器智能、智能机器两方面,研究模拟、延伸与扩展人的智能的理论、方法、技术及其应用的技术学科。如图1所示。

在图1中:

AI:人工智能(Artificial Intelligence)

AEDHI:模拟、延伸、扩展人的智能(Analogy, Extending & Dilatation of Human Intelligence)

MI:机器智能(Machine Intelligence)

IM:智能机器(Intelligent Machine)

MP:机器感知(Machine perception)

MT:机器思维(Machine Thinking)

MB:机器行为(Machine Behavior)

PM:感知机器(Perceptible Machine)

TM:思维机器(Thinking Machine)

BM:行为机器(Behavioral Machine)

FA:功能模拟(Function Analogy)

SA:结构模拟(Structure Analogy)

BA:行为模拟(Behavior Analogy)
 

20世纪学习心理研究的回顾与展望
张爱卿


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  学习心理是教育心理学的传统研究领域和核心部分。这一方面与教育实际中学生是学习的主体有关,另一方面还由于许多心理学家都把学习心理作为教育教学的理论基础看待,因此,在20世纪初教育心理学诞生之前,心理学家们就十分重视学习心理的研究。经过近百年的不断发展和完善,学习心理研究已取得了长足的进步,由早期的联结论逐步转化为现代的认知观,引发了一系列教育教学改革。本文拟就20世纪学习心理研究的进程及其所取得的成果进行回顾,并根据有关研究的现状和教育实际的要求,进一步明确其今后的发展方向。
 

  一、20世纪上半叶的学习心研究:联结论的确立
 

  从心理学发展史的角度来看,最早对学习心理理行科学探讨的心理学家要数艾宾浩斯(1850-1909年),他是以实验法对学习与记忆的高级心理过程进行研究的第一人。他的研究发生在冯特宣布不能对高级心理过程进行实验研究之后不久,这不仅是对冯特的挑战,而且从根本上改变了有关联想、学习等高级心理现象的研究方法。艾宾浩斯之前的联想主义者主要是研究已形成的联想,而艾宾浩斯所关心的是联想究竟是如何形成的。他以实验方法来研究联想过程,而不是像联想主义者那样只是先假定联结的形成,再经由外在反来加以研究。他系统地研究了影响联结发展的条件,1885年表其研究结果。他的很我有关学习性质和记忆的论点,至今仍受到人们重视,并为联结合习理论的形成奠定了基础。
 

  联结学习理论的诞生还直接受到美国机能主义先驱者们的心理学思想的深刻影响。如詹姆士这位美国心理学之父,曾提出将心理学运用于教育研究主张,并出版有关方面的论著《与教师谈心理学》。他以联想和统觉的概念 来描绘心理的机能,为提高学习的记忆效果,他建议人们遵循联想律、接近律和相似律。
 

  桑代克融联想主义与动物研究于一体,正式提出联结论。他认为心理是人的联结系统,学习就是联结。但桑代克的联结与联想主义的联想有区别,他指的是情境和反应之间的联结,而不是联想主义的观念之间的联想或联结。桑代克把他的心理学理论与动物研究结合起来,他的心理学又称为"联给心理学"或简称为"联结论"。桑代克的联结论最初试图用来显示观念联结的方式,他受达尔文进化论的影响,强调行为的功能层面。为了研究行为,他把行为分解为最简单的元素;刺激(S)-反应(R)单元。我们可以发现桑代克的理论实际上是达尔文主义、联结主义和科学方式的结合。
 

  桑代克所关心的不只是对刺激情境采取行盐趋势,而且还注意是什么使刺激与反应一起出现。他相信,刺激与反应是借助于神经连接而联结构。他的理论涉及刺激与反应之间的神经联结,我为地论。桑代克是学习心理研究的划时代人物,他根据其动物实验研究建立了S-R学习理论范式。这个范式在随后的近半个世纪中立于不败之地,这种理论观点至今仍为人们所广泛引用。
 

  桑代克的联结论思想集中体现在他的《教育心理概论》第二卷《学习心理学》(1913-1914)一书中,该卷主要论述了学习规律问题,如动物学习的规律;人的联想学习、分析和选择学习、心理机能及其提高、心理疲劳等。桑代克的联结主义学习论、学习规律在其中都得到了体现,他的研究为我们提供了在量的有关学习心理学方面的研究成果和资料。
 

  桑代克之后,学习心理研究基本上处于行为主义者的统治之下。早期行为主义者华生,对教育心理学中的学习问题进行了一系列的客观研究。随后的行为主义者格思里、赫尔等都提出了自己对学习问题的独到见解。操作行为主义者斯金纳的研究更系统、更全面客观,其学习理论观点给人留下了深刻印象。20世纪50年代以前,行为主义学心理论研究在教育心学中可以说占据着主导地位。然而,从总体上来看,行为主度者尽管对昔某些学习心理问题提问。他们的研究主要集中于学习问题领域。
 

  联结论的主要特征是;认为学习的实质在于现成刺激与反应之间的联结;这种联结是直接的、无中介的,是靠尝试错误而建立的;强调对学习过程的客观研究。相对忽视学习的内部过程。 因此,这种理论较适合于解释动物的学习和人类的低层次学习现象。 二、20世纪下半叶的学习心理研究:认知观的形成
 

  随着学习心理研究的不断深入,心理学家们逐步认识到联结论存在着忽视学习的内在心理过程的严重缺陷,所以他们纷纷反对将学习简单地划分为刺激与反应联结单元的研究方法,并试图寻求另一种理论范式取而代之,这就促成了关注学习的内在过程的认知学习理论的形成。
 

  认知学习理论以和联结论、行为主义相对立的心理学流派--格式塔心理学为理论依据,强调从整体上探讨学习的实质,并重视学习的中介过程的研究。格式塔心理学以韦特海默、考夫卡及苛勒为主要代表人物,他们以一种整体观"完形"为其理论范式,对知觉规则进行了深入研究,并提出了顿悟学习理论。
 

  认知理论的形成还与托尔曼的有关研究密不可分。托尔曼兼收并蓄,无论是行为主义的理论,还是格式塔的观点,他都采取"拿来主义"为我所用。这使他的理论既具有行为主义的特征。又具有格式塔心理学的整体观、并最终成为认知观的鼻祖。因此,托尔曼的学习理论具有行为主义、格式塔心理学的整体观,并最终成为认知观的鼻祖。因此,托尔曼的学习理论具有行主义、格式塔及认知心理学的性质。他成为由联结论向认知观过渡的重要人物。托尔曼以其认知学习实验闻名于世,这些实验括符号学习实验。在实验的基础上,托尔曼还提出了自己的符号学习理论及认知地图、中介变量、潜伏学习等重要概念,托尔曼的认知理论的建立为本世纪下本叶学习心理学认识观的形成奠定了坚实的基础。
 

  皮亚杰是对学习心理学进行认知研究的哲学家、心理学家。他对认知观的形成起到了推波助澜的作用。皮亚杰心理的发生发展、认知结构及其机能等问题进行了深入探索,并提出其著名的认知建构理论、认知发展理论,他的发生认识论在20世纪三四十年代已基本确立,50年代已广泛地传入美国。现人认知学习理论受到皮亚杰的深刻影响。
 

  学习心理的认知观于20世纪六七十年代正式提出,这使学习理论研究发生了重大转折,表现为由联结论范式向认知范重要转变。加涅、布鲁纳及奥苏伯尔成为这一运动的发言人。他们对学习心理问题进行了广泛的认知研究,使学习心理研究进入自桑代克以来的又一个辉煌时期。如加涅对学习的层次、学习结果、学习的条件及学习过程都作了深入研究。布鲁纳对学习过程、学生掖知发展阶段、学习动机等问题进行了研究,并提出了发现学习的重要概念等。布鲁纳的这些研究居果曾引起美国乃至整个世界的教育改革运动。奥苏伯尔提出了著名的有意义接受学习理论,并对有意义学心进行了深入探讨。奥苏伯尔还对学习理论和教学理论之间的关系问题提出独到见解,认为它们之间具有相互依存关系,这为学习心理完善和实际应用做出了贡献。
 

  认知观的特征是:认为学习的实质在于形成认知结构;承认在刺激与反应之间存在着中介心理过程(O),把学习看作是S-O-R过程;看到了学习者的能动性,适合于解释人类较为高级的认知学习现象。
 

  三、现代学习心理研究的状况
 

  (一)认知观成为现代学习理论的主流
 

  从前述的学习心理学发展历程可以看出,20世纪学习心理研究经历了两个繁荣时期,一是上半叶的联结论、行为主义运动,二是现代的认知观。学习理论的第一个理论是联结论、行为主义运动,二是现代的认知观。学习理论的第一个理论是联结论,如今已转化为认知观。如斯坎杜拉(1981年)等人指出,学习心理经历了所的"S-R范式向信息加工的转化"。维斯塔(1989年)也同样认为学习理论"新近的研究领域已从行为主义转向认知心理学"。
 

  认知观在目前的学习心理研究中以信息加工模型为主要代表,学习被社为信息的加工过程和知识的建构过程。学习包括选择有关信息和通过自己的耗有知识对其进行解释。如加涅在其1974年的《教学的学习基础》中曾提出一个学习的信息加工模型,它表明了刺激从感觉器到记忆储存以及到发生反应等一系列加工过程。加涅根据其加工模式,把学习过程细分为:动机、注意(知觉选择)、预习、编码、寻找和恢复、概括、反应生成及反馈一系列过程。加涅还把教学区分为与学习过程相应的几个阶段,并认为教师的任务就是安排学习者学习环境的各个条件,使得学习过程可以得到激化、支持、增进和保持。
 

  认知观的另一个代表为纯认知研究。如布鲁纳的结构主义理论反映了其认知观,他把学习过程区分为新知识的获得、知识的转换及对知识的评价一个阶段,其中包含了一各学习者对知识的加工同化观念,提倡通过发现学习使学生形成稳固的认知结构。
 

  (二)愈来愈强调学生学习的主动性
 

  从联结论向认知观的转化也引起了学习观念的变革。在联结论、行为主义者看来、学习是反应的获得。他们根据动物实验的结果,把学习看作是一种机械的过程,在这个过程中,成功的反应自动地受到强化,而失败的反应自动地被削弱,即刺激与反应的联结根据环境的反馈而得到加强或削弱。
 

  在这种行为主义观点中,学习者被视为被动的接受者,其行为全部由来自环境的奖与惩所决定。与这种行为主义学习观念相适应,教学应创造情境来引起学心者的反应,并为各个反应提供适当的强化。操练和练习是教学的要旨。如教师给学生提出引起反应的问题,如果学生回答正确,那么教师就说"正确",给以强化;如果学生回答错误,教师就让学继续操练。在这种教学过程中,学生是被动的接受者。
 

  现代认知观把学习视为知识的建构过程。学习者也因此由被动接受者成为知识的主建构者。如梅耶(1992年)明确指出:"和经典行为主义者把学习者视为其学习自动地受练习和强化影响的被动的接受者观点对照,如今统治心理学的认知理论提供了一种学习者是信息的主动加工者的观点。"维斯塔(1989年)也认为,"教育心理学中认知运动的一个重要方面是认识到在学习过程中,学习者作为一个积极的参与者出现。"在学习过程中,学习者主动地通过其它认知技能控制他的认知过程。学习不是记录信息而是理解信息的过程,与之相适应,教学的重心从课程转向学生的认知,教学的目的是帮助学生掌握适合运用于各种学科的学习和思考的策略。认知理论对学习结果的评价是质的而不是量的,它决定于学生的知识结构和知识的加工水平,而不是学会了多少知识。 (三)逐步将学习心理研究与教学问题研究相结合
 

  联结的早期研究领域主要集中于纯学习问题之上,用联结主义、行为主义的观点来解释学心的发生及其规律。然而,这些学习理论的研究中能揭示人们学习的一般规律,有关研究还应关心如何使人们更有效地掌握知识技能。学习心理学研究还应与教学心理研究相结合,根据学习的一般规律,制定必要的教育目标、教学措施,设置必要的课程,运用适当的教学方法,把知识技能有效地传授给学生。
 

  布鲁纳委刖就认识到了这一点,他十分强调学和智能的发展。为此,他研究为培养学生智能重新设计课程的问题,这需要教学技术方面的知识,来使学习理论为教学实际服务。在布鲁纳看来,学习理论是描述性的,而教学理论是指导性的。如学习理庥可能描述学习加法最适当的年龄,而教学理论指导教学加法的方法。布鲁纳的教改运动引起了人们对学习心理的进一步探索,使其更好地为教育教学工作服务。随后,奥苏伯尔在其学习理论的基础上对教学心理也做了深入研究,提出教材编写的不断分化、综合贯通原则、讲解式教学的徨点及一般步骤等,并就学习理论与教学理论之间的关系提出了自己的见解
 

  (四)更加重视教育情境实际应用研究
 

  对于这一转规律,贝尔·格雷德(986年)曾有明确认识,他 《学与教:从理论到实践》一书中曾提出,从1950年到大约1975年间,学惘心理研究 经历了"从实验室到课堂研究的化。"
 

  早期的联结论十分注重学习问题的纯理论研究,而不是对教育实际中人类学习行为进行直接研究。他们得出的学习规律虽然具有科学的可验证笥,但难以用来解释人类复杂的学习现象。到20世纪六七十年代,课程改革运动使学科专家、心理学家、社会学家及教育家开始对课堂实验研究发生了浓厚的兴趣,布鲁纳曾将自己的课程改革方案在中小学课堂中进行广泛的实验研究。布鲁纳根据其有关发现学习及教学的观点。编写或改编了中小学数学、物理、化学、生物各科教材,强调学科的知识结构、内容的现代化。布鲁纳的教改运动虽然没有收到预期的效果,但他代表了一种学民心理研究趋势,即从纯粹的实验室动物实验走向课堂教学的实际,试图通过课堂教学真实情境的实验研究揭示学习与教学的规律。
 

  随着信息加工认知心理研究的成熟,学习过程被视为一种包括输入与输出的信息加工过程。在此之后,心理学家们更加注重教育情境中的实际应用研究。如梅耶(1992)年指出,教育心理学已从研究乏味的实验室人工任务转 向对自然情境中从事学习任务学生的认知过程研究。研究者使用学生被试,对其信息加工过程中的刺激、注意选择、信息组织、解释 、反馈等一系列问题展开了实验研究。如加涅曾在这一时期提出学习的信息加工模型,并根据其信息加工原理设计教学。
 

  四、现代学习心理研究面临的问题与发展方向
 

  纵观本世纪学习心理研究的历史发展过程和成果,在其取得了长足进步的同时,还存阗一些严重的不足之处,它们制约着学习心理研究的深入开展和在教育实际中的具体运用,表现为以下几个方面。 其一,学习心理研究缺乏理论的系统性和完整性
 

  从总体上来看,20世纪学习心理研究所形成的两大理论范式--联结论和认知观可以通过相互补充、相互联系来共同解决一些学习问题,但这两种理论表现出更多的对立不相融之处,如前者认为学习是通过尝试错误实现的,而后者则认为是通过顿悟实现的。这些观点都有其适用的条件和前提,难以融全或取而代之。这表明,学习心理的研究还处于库恩所说的前范式阶段,还难以形成统一的理论范式。 其二、,认知观还有待于进一步完善
 

  尽管认知观上现代学习心理研究的主流,但从认知研究情况来看,其理范式十分松散,如现代学习心理认知观表现出两种倾向,一是以加涅为代表的信息加工模型二是以布鲁纳等为代表的纯认知研究。而且,心理学家们的研究角度也各不相同,像布鲁纳提倡发现学习,奥苏伯尔则提倡接受学习等。
 

  其三,学习心理研究对教育实际关注不够非教育实际,这使学习心理研究长期停留于从理论到理论的局面,而允以切实地解决一些扩大应当将学习心理的研究领域扩展到整个教育领域,从教育实际中发现问题,并进行理论和应用研究。学习心理研究不应只停留于学习过程、知识和技能的获得研究,还应关注学习方法、学习策略,学习动机以及影响学习的智力与非智力因素研究等,总这,学习心理研究应关注影响学生学习的所有内外部因素。
 

  学习心理研究尽客还存在着这样那样的不足,但其主流是朝着健康的方向发展的。根据国外的研究前没以及我国当前的研究状况,我们对学习心理的未来加以预测。
 

  第一,学习心理研究将更加关注教育实际中所存在的一系列问题,使其研究领域理步措扩展。除了一般的学习理文化大革命之心理学心将对教育实际中存在的具体问题进行研究。如学科心理学问题研究将逐步展开。研究的问题不再是人们如何学习,而是人们如何学习写作、如何学习计算、如何学习阅读等。学习心理学从纯理的实验研究转 向教育情凌晨中的实际应用研究,将进一步 大其研究范围,提高学习理论的应用价值,给学习心理研究注入新的活力。教育情境中的实际应用研究乃至对教育实际中存在的问题进行进直接的心理学研究是学习心理研究方向。
 

  第二,学习动机、学毛 学习情境间的相互作用的认知研究将得到加强。学习动机及教育情境中的社会心理因素对学习和教学具有重大的影响,但对此的研究还很薄弱。因此,要激发学生的学习积极性,要培养学生的社会交往能力等,就必须加强这方面的研究。
 

  第三,情感智力的理论与应用研究将逐步兴起,情感智力可以说是"一种社会智力,它涉及对自己和他人的情绪进行监控、辨别以及利用这些信息引导自己的思维和行动的能力。"它介于智力与非智力因素之间,对学生的社会学习产生重要的影响。这个概念使我们看到影响学生学习的智力与非智力因素之间的内在联系。所以,它一经提出,就受到心理学家们的广泛关注,并成为当前的一个研究热点。正如情绪智力的发起人葛尔曼(1995)年所说:"情绪智力这种有助于人们和谐相处的技能未来将像工作场地这样的资产一样不断升值。"因此,可以预言情感智力理论以及情智力的培养将成为未业学习心理研究的一个新领域。
 

  第四,学习策略与方法研究交更加深入。如记忆策略、问题解决策略来愈受到心理学家们的重视。这些策略是学习心理理论应用于实际的桥梁,有助于解决教育实际问题,真正提高学生的学习效率。美国心理学家梅耶近年来为适应计算机教学的要求提出了多媒体学习与教学理论,并对它进行了一系列理论与实际应用研究,取得一丰硕成果, 这将对未来的学习观念与方法的转变产生深刻的影响。
 

  第五,学习心理学的理论体系将进一步完善。随着认知研究的不断深入,学习心理理论观点将得到整合。尽管现代的学习心理认知研究还显得较为零散,但有关的研究已表现出相互融合与接纳的趋势。如有关的研究已表现出相互融合与接纳的趋。如现代的认知学习心理研究在信息加工理论和纯认和研究之间已不做严杰的区分,人们也认识识到发现学习与接受学习并非对立,在教育实际中是可以相联合和补充的。因此,未来的学习心理学的理论体系将在吸取当前有关研究居果的基础上进一步明确其研究范围,形成其基本的框架,为学习心理的理研〖分以及实际应用奠定基础。
 

  [作者系华中师范大学心理系副教授。
摘自《教育研究》2000年第2期
 

[转帖]认知弹性理论、超大型文本与承机通达教学

(这条文章已经被阅读了 42 次) 时间:2003/02/07 11:19pm  来源:管理员


认知弹性理论、超大型文本与承机通达教学——一种折中的建构主义学习与教学理论
高文


  二十世纪已接近尾声,对这一世纪有关教学理论与技术研究的回顾,提示了心理学研究的基础作用,即心理学通过学习理论的研究对教学技术在教育中的应用产生深远影响。本世纪心理学的研究获得了长足的进步,形成了学派纷呈的局面,但我们仍可从中区分出三种有关学习的不同观点,它们是行为主义、认知主义和建构主义的学习观。它们对学习的本质(学习是如何发生的)有着不同的看法:

  行为主义学习观:行为主义强调通过学习引起行为的变化,它所关注的焦点是通过重复直至变成自动的一种行为的新样式。
  认知主义学习观:认知主义是以隐藏在行为后面的思维过程为基础的,它认为行为中的变化是可观窑,但这只是学习者头脑中正在进行着的一切的指示剂。
建构主义学习观:建构主义的理论假设是我们大家都依据我们个人的经验与图式建构自己看待世界的观点,它所关注的是帮助学习者做好在不确定情境中解决问题的准备。
这些不同的看法或者说心理学领域有关学习的观点的变化,同时也引起技术(尤其是计算机)在教育领域中应用的变化。显然,心理学、教育与计算机科学之间在发展过程中存在着密切的联系,而心理学则在基中起着十分重要的基础作用(见图)。

图:心理这的基础作用:心理学、教育与计算机科学

  如图所示,心理学的发展(学习观点或假设的变化)对技术在教育中的应用的影响是十分重要的。心理学提供的基本思想作为理论背景影响着计算机以及其它技术在教育中应用的领域,即运用教育技术的各种教学系统,如CAI(计算机辅助教学)、程序辅助教学、ITS(教学指导系统)、CSCL(计算机支持的合作学习)等领域。同时,技术的发展以及教育方法的开发也对教学技术学的发展产生重大影响。换言之,这些领域之间的关系并不像图示中的箭头所显示出的呈单一方向,而是相当辨证的。因此,任何试图将这些内在固有的关系简单化的做法都是极为危险的。

  本文将着重介绍作为建构主义学派之一的认知弹性理论以及源于认知弹性理论的认知弹性超文本(CFHs: Cognitive Flexibility Hypertexts),这是适用于非线性和多维度方式跨越复杂教材的理论与技术,可用于系统化地开发非线性的与多维度的计算机学习环境。该派所持的建构主义立场适用于复杂的、结构不良的领域。

认知弹性理论
  斯皮若等于1990年提出的认知灵活性理论(Cognitive Flexibiliy Theory)的焦点是复杂和结构不良领域中学习的本质问题。他们指出:“所谓认知弹性,意指以多种方式同时重建自己的知识,以便对发生根本变化的情境领域作出适宜的反诮。这既是知识表征方式(超越单一概念维度的多维度表征)的功能,又是作用于心理表征的各种加工过程(不仅是对完形的修复,而且是对一整套图式的加工过程)的功能”(Spiro,R.J.&Jehng,J.,1990)。谬论理论与知识的迁移以及超越初始的学习情境的技能密切相关。因此,其重点落在以多种观点呈现信息,并利用能提供不同范例的多种研究案例。该理论还主张有效的学习应该是依靠情境的,因而,相应的教学必须是非常具体的。此外,该理论强调建构知识的重要性,要求教师必须为学习者提供机会开发他们自己的信息表征,使用权他们以更适宜的方式学习。

  面对不同的建构主度的观点,该学派所持的立场似乎是比较折中的,它既反对“不承认客观现实存在”的激进主义观点,也不同意“存在可能单一的或绝对的方式‘占有’的客观现实”的观点。其基本原理之一是:只有在显示多元事实时才能以最佳方式对结构不良领域的现象进行思考。这是因为从单一视角提出的每一个单独的观点虽不是虚假的或错误的,但却不是充分的,因此,认知弹性理论的焦点是试图提示复杂与结构不良领域中的学习本质。该理论的中心问题是多元认知表征,即要求从多于一个观点的角度检查某一概念,这既能增强对该概念自身的理解,同时也能增强将这一理解迁移至其它领域的能力。同样,从同一观点检查不同概念也能导致一种新的见识。在结构不良领域中这更是一个真实的事实。其基本原理之二是:概念与案例构成的多维与非线性的“十字交叉”形状(”criss-crissing” of conceptual and case landscape)。则表明,有理由、有根据的正确理解会因背景的不同而存有差异。也就是说,在解决问题的过程中,往往存在着不止一个正确的答案,因此在产出一个正确答案后,还应有足够的耐心对其它侯先的理解与答案一一加以证明。“十字交叉形”这一隐喻表明,从不同方向得到一个映像或观念可同时既加强新的观念,又加强作为出发点的原有概念。这是因为这一链接在原本没有联系的概念之间形成了一种新联结(可参见抛锚式教学)。当理解一个变化了的概念感到困难时,通过几个具体示例加以说明,可使该概念富有意义。显然,这正是认知弹性超文本(CFHs)的重要特征。

  在某个结构不良的知识领域中,每一个个别案例都可以从不同的概念侧面得到合乎理性的解释,每一个侧面又都补充某些为其它方面遗漏的有用信息。可用任何一个上下极概念结构的固定组织,以不充分的方式对作为整体的该领域的特征进行描述(根据该领域中概念相对重要性,给出穿越各案例的变化性)。为了作好灵活应用知识的准备,为了能发现适合某一独特案例需要的有效表征,人必须利用建构性的情境敏感的理解方式的不同储备(此外,还应有必要的和合适的证明)。在某一结构不良的领域中,任何一种过于局限的所谓“正确的”版本都会遗漏复杂性中的很多东西,掌握这一复杂性是必须的,这样才能达到对丰富的概念内涵理解的充分性以及案例覆盖面的完整性。这一观点是极其关键的。反之,单个的、可预先列出的事实则不能充分说明跨越案例的变化性和个别案例的复杂性,而变化性与复杂性正是不良结构的特点。显然,多元知识表征的目的正是试图通过构建各种观点的“马赛克”以及概念与案例构成的多维与非线形的“十字交叉形”,达到对复杂知识尽可能性完整的理解,即充分理解概念的丰富内涵并相对完整地酸辣各种变化的、复杂的相关案例,从而使学习者获得具有足够弹性与灵活性的知识以适应多变的真实情境。

认知弹性超文本
  上述有关认知弹性理论的阐述表明,必须以多种方式加以利用的知识(正如结构不良领域中的案例),也必须以多种方式进行教学和智力上的表片。因为,只有学习者从多种观点的角度接近概念并构建知识表征时,才有可能真正性病对复杂概念的掌握。具有非线性特征的超文本正是这样一种适用于认知弹性理论的理想的学习与教学媒介。它可用于系统化地开发计算机支持的非线性与多维度的建构主义的学习环境,它是进行非线性、多维度学科教学的最佳方式 。

  斯皮若等曾将学习划分为三大类型:适用于初学者的导论式学习、高级知识的获得与专业知识与技能的学习。导论式学习属学习班中的低级阶段,这是一种具有还原倾向的过于简单化的学习。学生通过导论式学习掌握的概念与事实只能在相同的精境中再现。高级知识的获得者一种比较高级的学习类型,它要求密闭得通过知识表征的建构,掌握概念的复杂性与跨越案例的变化性,使认知具有适应不同的真实情境地的弹性瑟灵活性。遗憾的是,传统教学往往混淆这两种不同类型的学习,而简单地使导论式的初级学习在学校中形成一统天下的局面。这一事实造成了学校传统教学中一些根深蒂固的弊病:将内容从其产生的复杂背景中抽取出来;将整体分割成部分等。这些过于简单化的处理极易导致学生对概念的误角或理解的浅表化,使学习停留于知识的再现,从而造成真正学习的缺乏,影响知识在真实情境中的灵活应用与新情境地中的迁移。为解决教学中的确良这一严重问题,斯皮若等对应作为学校学习主要类型的“高级知识获得”进行了深入研究,这在现有研究中实属凤毛麟角。他指出,“高级知识获得”学习适用于结构不良知识领域,它充分考虑了该领域的两个重要特征:概念的复杂性与跨越案例的不规则性。认知弹性理论迷一高级学习类型提供了理论依据,而源于该理论的认知弹性超文本则是适用于这类学习的最佳媒介。

  研究表明,认知弹性超大型文本并不适宜一切教学情境,如可用常规方式掌握一般原理与概念的结构良好的知识领域,就没有必要使用超文本。认知弹性超文本适用于城里是行高级知识获得学习的结构不良领域。在这一类型的学习中,学习者必须达到的两个基本目标是:1)掌握概念的复杂性;2)具备将已有知识独立应用至新情境的能力。这就是要求教学设计者为呈现教材设计多元化的背景,力求将内容镶嵌在相关的上下文或背景之中,以克服知识的抽象性并有助于对复杂性的理解与掌握。此外,认知弹性超文本开发了情境敏感的知识集群(situation-sensetive knowledge assembly)加工方法。该方法不同于将一样东西与另一样东西简单连接起来的做法,它提供了学习者在随机访问文档时根据需要对原有链接进行动态编辑的可能,以便更深刻地提示概念的本质并使其更好地与相关主题联系,由此,学习者可基于具体情境或案例整体构建知识集群。该方法依据这样一个设想:通常,学习者在头脑中以一定方式不断组合知识块使其更好地适应情境地,那么,认知弹性超文本则为学习者提供了一个计算机支持的可视的学习环境。他们可以类似的方法在随机访问时对文档中的超大型链接进行重新组合,不断重构情境地敏感的知识集群,以更清晰地提示概念的复杂关系,使其更灵活地适应所处情境地。因此,在认知弹性超文本中起核心作用的正是情境地敏感的知识集群的加工与应用。

  认知弹性理论的教学哲学在很大程度上定向于不良结构领域中高级知识的获得以及为方领域所必需社会性认知加工技能的发展。源于方理论的认知弹性超文本则为学习者提供了一个对复杂知识进行探索的环境,以鼓励对内容与结构关系的透彻理解,并有助于学习者构建知识的多元表征。为此,这是一种旨在削弱教师对学习者的控制,鼓励||、提倡学习者积极参与,超越再现学习,主动进行探索与建构学习的新型学习理论与方法。它既不同于为学生的学硬性预定一定的知识并相应要求学生通过记忆被动接受知识的机械学习,也不于让学生处于无结构状态中盲目探询并完全忽视概念在理解中的作用的自由放任的学习。事实上斯皮若等提出 认知弹性理论与认知弹性超文本正是谋略避免上述两个极端,走出一条“中间道路 ”,妥善处理预定知识与非预定知识之间的关系。

  在斯皮若开发的认知弹性超文本系统中确实包含着一些预定的知识,但首先,并不是要求学生获得的知识表征都全部、清晰地包含在其中。其次,该系统中预定的知识并不是要求学生被动吸收的,也不是学生应获得的知识的最终结果。认知弹性超大型文本提供的是构成知识集群的建材以及围绕该知识集群进行组织的探索环境,这能有效促进学习者反复进行建构型思考。再者,认知弹药性超文本中预定的知识范围通常局限于大致描述应如何对该领域进行思考的一些标志和起点,并把侧重点放在它们的灵活性上而不是结构与应用的刻板性上。这些知识樗并不具有预定的意义 ,即学习者不可能以抽象的方式获得意义 ,也不可能在应用知识于不背景之前就确定其意义 。知识的意义部分地是通过确定相似的一组概念的范型所确定的,然后则通过与具有独特应用背景的其它范型的相互作用充实。最后,认知弹性超文本还允许学习者超越预定结构,通过选择补充概念、命题和案例分析进行用户定制。

  有必要再一次强调的是,在认知弹性超文本中起核心作用的是情境敏感的知识集群,因为在结构不良领域中存在着极其丰富的潜在理解以及变化多端的、跨越各种个别复杂案例和情境的知识应用风格。认知弹性超文本可有助于学习者将自己的知识广泛地应用于新的案例以达到学习的迁移目标,因为认知弹性超文本既教会学生如何获得依据背景的、多维度的、非分割的整体知识,还教会学生对情境敏感的知识集群进行加工和灵活应用的技能。这些技能有的是为某些知识领域所特有的,有的则普遍有用的。

  总之,在认知弹性超文本中知识的预定是最低限度的,该教学的目的恰恰是使学生看到在不良结构领域中知识完全不是预定的。因此,认知弹性超文本更多明一种智力的“建筑设备”,该设备通过促进学习者在具有某些灵活的背景结构的前后关系中实行开放性的探索,致力于达到使知识对于学习者成为一种可操作自如的、“三维”实体的目的,同时,它还并根据不同目的向学生提供创建知识排列的工具。

随机通达教学
  斯皮若认为,一种教学方式应该比所需要的更复杂一些。无论如何,教学至少应该复杂到能达到所确定的学习目的,而学习目的的确定则受到知识领域(即学习科目)特征的制约。对“高级知识获得”的研究表明,一开始就将复杂的学科范围简单化会妨碍进一步获得比较复杂的、正确的理解,有时甚至于会造成误解,为此,斯皮若等提出了适用于结构不良领域中高级知识获得的新的教学方式——随机通达教学(Random Access Instruction)。这一方式相对较早地向学生呈现某一领域高级知识的复杂性特征,以达到对该高级知识的理解。这为以更加高级的方式处理教材提供了可依靠的基础。这种教学方式遵循一条公认的认知原理:理解包括对现有信息的超越,例如,为理解一个文本所需要的不仅仅是文本自身携带的语言与逻辑信息,它还包括对意义的建构,即文本只是一个建构理解的初略多于蓝图。文本中包含的信息必须与文本外的信息结合,其中包括学习者原有的知识,这样才能形成一个完整的、适当的文本意义的表征。

  随机通达教学方式运用各种多媒体交互技术(如光盘、超文本),为学习者提供一个复杂与结构不良的学习环境,并由此及彼鼓励学习者自己对知识的积极探索与建构。这种教学方式遵循以下原则组织支持建构学习的教学,它们是:

  学习活动必须为学习者提供知识的多元表征并鼓励学习者自身对知识进行多种方式的表征;
  教学设计应注意构建由概念与案例交织组成的“十字形”,以保证知识的高度概括性与具体性的结合,使知识富有弹性,以灵活适应变化的情境地,增强知识的迁移性和覆盖面;
  教学材料应避免内容的过于简单化,在条件许可时,尽可能保持知识的真实性与复杂性,以促进学习者大胆探索与建构能力的发展;
  教学应基于情境、基于案例、基于问题解决,强调学习者对知识的建构,而不信息的传递与接受;
  作为教学内容的知识源泉应该是高度联系的知识整体,而不是各自为政的、分割的。
  随机通达教学主要借助与创设认知弹性超文本系统进行,同时,它也十分重视跨学科背景下的可视化学习与教学。斯皮若等指出,当今日常世界中可视化学习与思考的机会的增多,这两者均对传统教学提出挑战。为此,斯皮若等依据认知弹性理论对可视化教学进行了研究。他们开发出一种处于超媒体环境之中的交互式光盘并将其作为概念引入结构不良领域的高级方式。该光盘可用于呈现影片《公民恺恩》中一个小场面,它表达了苛一主题的不同侧面。学习者利用控制程序能进行“主题搜寻”,这为学习者从多种观点中发现该主题的表征提供了路径。该光盘运用“袖珍案例”作为基本组织单元并通过案例之间关系的整合使各种场面序列化,即使一个完整的主题以凝聚的整体的形式出现。

  在这种可视化教学方式中,整个方法允许学习者以“一小口”这样的小块形式对复杂概念进行同化:当与复杂概念相关的一小块信息与其它信息块相联系时,它就会逐渐为学习者所熟悉并变得易于理解。这是因为,学习者能组合在一起呈现的观点越多,其在熟记中认知超负荷的可能性性也就越强。

  当然,在实践过程中,这种引进概念的多维方式并不易于执行,也不总是为学习者所接受。有些学习者在处理这些从表面看来未加组织的信息时会感到困难,还有些学习者也许根本不愿意为进行信息独立加工而承担额外负担。因此,在以此法进行教学时,应允许学习者有一个适应的过程。此外,这种方法在标准化课程中也很少应用,因为在这种方法中每一个学生循着自己定制的路径前进,因此很难以某种固定的、统一的标准对每个学习者的学习进行评估。

  总之,作为建构主义理论中居中的认知弹性理论及其相应教学方式的研究吸收了其他许多建构主义理论研究的成果,如布鲁纳的发现学习、奥斯贝尔的知识同化说以及皮亚杰的概念形成说与有关探索的复杂性的研究等,此外,该研究还与塞洛营蒙(Salomon)在媒体与学习的交互作用方面的研究工作有关,尽管该研究还存在着不少有待于进一步完美问题,但它至少给了我们有关改进教学的两点重要启示:

  尽可能鼓励教学设计者与学习者以多种多式进行知识表征,从多种角度审视知识,以便使学习者与教师通过互相交流观点形成对知识的一种比较完整和深刻的高级理解,克服传统教学中对知识掌握留于形式和过于简单化的弊病。
  在条件许可的情况下,应重视学习与教学的可视化、情境地化。比如,可利用光盘或影惩放映来淙概念,以帮助学习者,尤其是禄学者注意不同情境吵的重要特征和相关信息。


参考文献:
Spiro, R. J. & Jehng, J.(1990).Cognitive flexibility ahd hypertest: Theory and technology for the nonlinear and multidimensional traversal of comples subject matter. IN D. Nix & R. J. Spiro(Eds.).Cognition, education snd mulrinedia: Exploring ideas in high rechnology(pp.163-205).
Spiro, R. J.,Feltovich, P. J.,Jacobson, M. J>&Coulson, R..L.(1992).Cognitive Flexibility, Constructivism and Hypertext: Random Access Instruction for Advanced Knowledge Acquisition in Ill-Structurde Domains. In T. M. Duffy & D. H. Jonassen(Eds.),Constructivism and the Technolohy of Instruction: a Conversation (pp.57-75).Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum Associates.
Spiro R., Felrovich P., Michael J,.& Corlson R. Knowledge Representation, Cotent Specification, And the Development of Skill in Situation-Specific Knowledge Assembly: Some Constructivist Issues as They Relate to Cognitive Flexibility Theory and Hypertext. Educational Technology, September1991(pp.22-24).
Spiro, R.,Feltovitch P. & Corlson R. Cognitive Flexibility Theory.(from Internet).
Psychological theories; A brief survey of the changing views of learning (1998)(form Interner).
(作者单位:华东师范大学)
 

大家如何看待斯金纳的名言:“世界上所有的不幸都可以追溯到这样一个事实,人们缺乏充分的条件去发现愉快的事情和不愉快的事情”?
注意斯金纳的的学习观和斯特劳斯对教育的理解的区别(我认为后者源于苏格拉底的学习即回忆的看法)
 

帕斯卡就表达过类似的思想。

斯金纳的思想被过于简化的用于社会学,经济学,接上奥地利学派的传统就成为了功利主义或者理性选择理论。霍曼斯嘲笑他们为“剥皮行为主义”。功利主义和理性选择理论,他们的value or purpose是给定的,他们只是静态的处理value,从不考虑value是基因遗传还是文化遗传。斯金纳以降,我们拒绝“白纸论”,拒绝“个人原子主义”,拒绝不讨论“emotion”的行为主义。
行为主义并不是看上去的那么简单。
 

在严谨的理性面前,意识到自己的聒噪,我要回去看书了……
 
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