教育心理学 第06章 知识学习

第六章知识学习
第一节知识学习概述
一、知识的分类
认知心理学认为，知识是对信息的表征。

按照知识所表征的信息类型及表征方式的不同，可以将其分为两类：一类是能够描述或者识别客体、事件和观念的陈述性知识；另一类是能够执行某些身体或心理活动的程序性知识。

（一）陈述性知识
1．陈述性知识的含义
陈述性知识是指人类心智表征事实、观念与概念的方式，由于可以用口头或书面语言的方式来陈述这种知识，故而得名。

这类知识主要用来回答事物“是什么”、“为什么”和“怎么样”的问题，也可用来区别和辨别事物。

例如，“三角形三个内角之和是1800'’，“人的中枢神经系统包括脑和脊髓”等都属于这一类知识。

2．陈述性知识的基本单元和表征方式
信息加工理论认为，陈述性知识的基本单元是组块。

安德森提出3种不同类型的组块：时间序列、表象和命题，每一种组块储存不同类型的信息。

组块类型的多样化意味着陈述性知识能用不同方式来表征不同类型的信息①。

[美]托马斯·费兹科，约翰·麦克卢尔．教育心理学——课堂决策的整合之路．吴庆麟等译．上海人民出版社，2008: 69 -70．①时间序列储存的是个体对事件发生的时间顺序的知觉。

例如，音阶上的音符可在记忆中被表征为一系列声音和停顿的特定次序，由此产生一组旋律；一首诗在记忆中可被表征为若干词的次序。

如果某个经验的重要特征是次序或顺序，那么这类经验或信息就很可能以时间序列的形式被表征。

表象是表征物体物理特征和空间结构的信息组块。

表象与视知觉紧密联系，如果某项经验的重要特征是空间关系或物理特征，那么这项经验往往会被贮存为表象。

例如，在头脑中想象某件衣服在衣柜中的挂放位置；附近的建设银行在什么位置。

表象能够蕴涵丰富的信息，教师可以让学生通过形成心理表象来理解和记忆复杂的信息。

命题是表征观念及概念间的有意义联系的信息组块，是一种基于语言的表征。

命题是在对经验作出解释的基础上对经验所含意义的存储，这使得个体在加工信息时可以剔除一些无意义的信息，从而获得更为紧凑的记忆单元。

（二）程序性知识
1．程序性知识的含义
程序性知识是指导个体如何执行动作技能和心智技能的知识。

无论是动作技能还是心智技能，都可用程序性知识来储存，拥有这类知识使我们能完成诸如解数学方程、阅读文章、做实验、操作电脑、演奏乐器、做蛋炒饭、驾驶汽车等活动。

程序性知识所表征的技能有一个重要特点：自动化，即个体在执行某一技能时已达到无须有意识地思考和决定每一步行为的程度。

按照加涅的观点，认知策略是一种对学习和思维极为重要的心智技能①，因此，程序性知识也包含作为一种心智技能的认知策略在内。

2．程序性知识的基本单元和表征方式
程序性知识的基本单元是产生式，每个产生式由条件和行动两部分组成。

其中，条件部分储存了能够激发行为的环境条件和心理条件的有关信息，行动部分储存了指导心智或身体行动的信息。

当个体识别出来条件的存在，相应的行动就会被激起②。

下面是关于产生式的几个例子，“如果你想加快滑雪的速度，那么需要把身体稍稍后仰”。

“如果面条想要筋道一
些，那么和面时不能放太多水，而且煮面条的时间不能太长。

”“如果想培养孩子的某种行为，那么在该行为出现时要及时给予奖励。

”产生式的条件和行动规则的练习次数越多，反应的自动化程度就越高。

（三）知识的联系
人类认知能力的一个重要方面是能把知识联结和组织起来从而形成更大的整合体。

信息加工理论提出了对陈述性知识和程序性知识进行组织和整合的各种心理机制③。

下面简要介绍相关内容。

陈述性知识的整合与组织机制主要是图式或陈述性知识网络。

图式是个体在特定领域中拥有的有组织和内在联系的陈述性知识的记忆结构。

当个体从类似事件的多次经验中抽取出其共同元素时，就形成了图式，例如，关于餐馆吃饭的图式，关于动物范畴的图式，关于文章结构的图式，等等。

陈述性知识网络是指陈述性知识的组块被表征为相互联系的节点，从而形成由时间序列、表象及命题形成的网络。

这样，学习可以被理解为给这个网络增加某一新的组块，给各信息组块间增加新的联结，或改变了联结的性质或强度。

程序性知识的整合与组织机制主要是产生式系统。

产生式系统包含一系列产生式，它们逐个被激活从而完成一个复杂行为。

也就是说，产生式系统的激活会使一系列离散的行为形成一个连锁，并以顺畅且相对自动化的方式运行，直到达到主要的目标。

（四）知识分类的教学含义
区分陈述性知识与程序性知识对于教师的教学设计和实施非常重要。

例如，在物理学科中，一些事实和概念（如能量守恒、光速的值等）可以被学生表征为陈述性知识，而一些技能（如分析技能、实验技能、操作仪器的技能）则需要学生以程序性知识的形式来表征。

教师需要理解两种类型知识的性质、表征方式以及它们是如何被学习的，在此基础上才能进行有效教学。

二、知识学习的分类
（一）符号学习、概念学习和命题学习
根据知识本身的存在形式和复杂程度，可以把知识的学习分为符号学习、概念学习和命题学习。

1．符号学习
符号学习是指学习单个符号或一组符号的意义，或者说学习符号本身代表什么，所以奥苏伯尔称其为“表征学习”。

符号学习的主要内容是词汇学习。

例如，中文的认字组词、外语的单词学习都属于词汇学习。

但是符号学习不限于语言符号，一些非语言符号，如图像、图表、图形、实物等，也可以作为符号进行学习。

有一些事实性知识的学习，如历史课中的历史事件和历史人物的学习，地理课中地形地貌和地理位置的学习，也属于符号学习。

奥苏伯尔举了一个例子说明儿童符号学习的过程。

当儿童看见一条狗时，家长告诉他：“这是一条狗。

”“狗”这个词本来对儿童没什么意义，但听到家长的话时，在儿童认知结构中两种内容被激活了，一是狗的视觉映像，二是“狗”这个词的声音符号听觉映像。

通过家长讲和打手势，向儿童表明“狗”这个词代表实物的狗，儿童也就给“狗”这个词赋予了意义，即实物狗引起的认知内容——狗的视觉映象。

在声音符号“狗”这个词与实物狗多次配对后，只要出现符号“狗”，就会引起对狗的视觉映象，这时声音符号“狗”和实物狗引发的认知内容是等值的，儿童就获得了实物狗的名称。

在由意义学习和机械学习构成的连续体上，符号学习所处的位置是靠近机械学习这一端的。

但这种学习也不是任意性的，因而有意义学习的性质。

概念学习指掌握概念的一般意义的过程，实质上是通过学习掌握同类事物的共同的关键特征和本质属性。

例如，哺乳动物的关键特征是哺乳和胎生行为，母鸡虽然会孵蛋，但不是哺乳动物。

如果掌握“哺乳和胎生的行为”这个关键特征，就掌握了这个概念的一般意义，这就是概念学习。

儿童在掌握概念时，往往是分步学习的，由符号学习水平向概念学习水平过渡。

奥苏伯尔把儿童通过归纳发现某一类物体的关键属性的过程，称为概念形成。

这时尽管儿童还不知道这一概念的名称，但已有了概念的意义，然后再学习概念的名称。

奥苏伯尔指出，概念学习一般说来要经过概念形成和概念名称学习，但也可以用定义的方式，让学习者利用认知结构中原有的有关概念来理解新概念，这种获得概念的方式，叫做概念同化。

一般说来，概念学习是通过概念形成和概念同化两种方式进行的，但概念同化是学生学习概念的主要方式。

3．命题学习
命题是由句子来表述的，句子是由若干概念组成的。

命题学习就是学习若干概念之间的关系，掌握句子表述的意义。

命题学习，必先获得组成命题的有关概念的意义。

例如，学习“长方形的面积等于长乘宽”这一命题时，必须先理解“长方形”、“面积”、“长”与“宽”等概念，然后才能获得这一命题的意义。

可见，命题学习必须以符号学习和概念学习为基础，这是一种更为复杂的学习。

（二）下位学习、上位学习和并列结合学习若根据新知识与学习者原有认知结构中的观念之间的关系，也就是根据新旧知识之间的关系，知识的学习又可以分为下位学习、上位学习和并列结合学习（见图6 -1）。

图6 -1下位学习、上位学习和并列结合学习
学习者原有的观念是带有总体性的上位观念，新学习的观念是它的下位类属观念。

下位学习就是把新观念归属于认知结构原有的上位观念之下，并使之联系起来，从而获得新观念意义的过程。

奥苏伯尔称这种过程为类属性同化，这种学习也叫做类属性学习。

例如，学生已掌握了“水果”这个概念，再新学“菠萝”这个概念时，只要把它归属于“水果”这一概念之下，就可以理解和掌握。

认知心理学假定，认知结构本身是按层次组织的，当原有观念的概括和包摄水平高于新学习的概念时，新概念与原有观念之间就构成了类属关系，亦称下位关系，所以这种学习亦称为下位学习。

下位学习有以下两种。

(1)派生类属学习：这是指新观念是认知结构中原有观念的特例或例证，新知识是旧知识的派生物。

派生类属学习不仅使新概念或新命题获得意义，而且也使原有概念或命题得到充实或实证。

上面学生掌握“菠萝”的概念就是派生类属学习。

(2)相关类属学习：当新学习的知识从属于原有认知结构中的某一观念，但并非完全包含于原有观念之中，并且也不能完全由原有观念所代表，二者仅是一种相互关联的从属关系时，便产生相关类属学习。

此时新知识需对原有认知结构作部分调整或整合，是对原有知识的扩充、深化限定或精确化的产物。

例如，学生原来认知结构中已有了“爱国行为”的观念，学生学习获得了“反击外来侵略”是爱国行为的观念，现在要学习“保护历史文物”也是爱国行为的观念，后者不能从前者派生出来，但有相关关系，是“爱国行为”观念的加深、拓展和具体化，再学习升国旗、唱国歌都是爱国行为，都属于相关类属学习。

2．上位学习
上位学习又称总括性学习，就是通过综合归纳来获得新意义的学习。

当原有认知结构中已形成某些概括程度比较低的观念，在此基础上再学习一个概括和包容度更高的概念或命题时，便产生上位学习。

例如，学生学过“苹果”、“梨”、“桃”和“李子”等概念，再学“水果”这个概念时，就是通过对这些概念进行归纳、总括获得意义，从而使“水果”的概念得以理解。

原有观念是新概念的下位概念，新概念通过总括下位概念的关键属性而获得意义。

所以，这种学习过程又称为总括性学习。

在这过程中实现的同化过程称为总括性同化。

3．并列结合学习
并列结合学习就是通过并列结合获得意义的学习。

这是在新知识与原有观念既非从属关系又非总括关系，而是并列结合的一般关系时产生的。

例如，学生学过热量和体积、速度和距离等变量关系的概念，现在学习质量和能量的关系，这新旧概念之间既不是从属关系，也不能总括，但它与原有概念之间有吻合性，有共同的关键特征，即是自变量和因变量的关系，根据这种关系，新学习的这个关系概念就与原有的关系概念并列结合，新的关系概念就获得了意义。

这种同化过程称为并列结合性同化。

三、知识学习的作用
知识学习历来是学校教育系统的主要内容。

通过知识学习，学习者可以增长经验、形成技能和发展创造力。

因此，知识的学习在学生成长过程中起重要作用。

(1)知识的学习和掌握有助于学生的成长。

知识就是力量，知识的学习将有助于学生更好地适应现代化社会的生活。

学校教育的主要任务就是组织和引导好学生的知识学习。

学校教师的职责就是通过有计划、有组织、有目的地向学生传授人类长期积累的宝贵知识经验，使学生更好地进行知识学习。

(2)知识的学习和掌握是学生各种技能形成和能力发展的重要基础。

学生的心智技能形
成，是以知识学习为前提的。

没有知识学习，心智技能的形成就无从谈起。

因为心智技能包含有程序性知识的成分，只有进行知识学习才能使心智技能形成过程有效。

许多研究表明，知识掌握水平越高，越有助于心智技能的形成。

(3)知识学习是创造性产生的必要前提。

通过知识的学习，个体可以体验前人的创造成果，可以培养个体的创造态度和创造能力。

第二节知识的获得与保持
人们获取信息和知识的过程是怎样的，学生如何记住必要的知识和技能？20世纪70年代中期以来，在学习和记忆领域中占主导地位的是信息加工理论。

持信息加工理论观点的认知心理学家提出，陈述性知识和程序性知识的获得和保持可以用信息加工模型来解释。

信息加工模型通过心理结构和一些基本的认知过程来描述和解释人的学习过程。

其中，心理结构是保持信息或知识的记忆储存系统，包括感觉登记、工作记忆和长时记忆；基本认知过程是指对记忆存储系统中的信息进行加工，并将信息从一个存储系统转移至另一个存储系统的心理活动，主要包括注意、选择性知觉、组块、编码、提取等。

信息加工模型如图6 -2所示，对该模型的心理结构和相关心理过程的阐释将在下文展开。

图6-2信息加工模型图
一、记忆系统及其认知过程
现代认知心理学根据信息从输入到提取所经过的时间和信息编码方式的不同，把记忆系统分成3个子系统：感觉登记、工作记忆和长时记忆。

这3个子系统有各自的功能和特点，在知识的获得和保持过程中起不同的作用。

（一）感觉登记及其认知过程
1．感觉登记的特点
感觉登记是记忆系统的第一个成分，外部信息通过感觉登记进入记忆系统。

感觉登记接受来自各种感觉系统的信息，包括视、听、触、嗅、味等，它的容量很大，几乎可以保存所有的感觉信息。

感觉登记储存信息的时间很短而且视刺激性质而不同，图像记忆的储存时间为0.25 -1秒，声像记忆的储存时间为2-4秒。

2．认知过程
很多感觉信息没有达到意识水平就消失了，有一部分感觉信息通过选择性知觉过程而进人工作记忆。

选择性知觉是对信息进行初步选择的认知过程，包括知觉和注意。

学习者通过知觉和注意过程来识别并标明需要进一步加工的信息。

注意过程使个体关注某些特定的感觉信息，而忽略其他感觉信息。

学习目标对于学习者将选择哪些信息加以注意具有重要的
影响作用。

注意缺损的学生由于不能有效排除无关刺激的干扰，结果他们的加工系统负担过重，在各种刺激相互竞争的过程中，最重要的学习内容可能就会被忽略，从而造成学习问题。

知觉是对通过信息赋予意义的认知过程。

信息刺激被知觉到，必须经过感觉登记，并且和长时记忆中的知识进行比较。

与长时记忆中的知识进行比较通常以两种方式进行：自下而上的加工和自上而下的加工。

自下而上的加工首先要分析信息刺激的特征，然后建立一个识别信息刺激的有意义的表征，例如，刚开始学习阅读的人在遇见生字或生词并试图把它们读出来时，采用的就是自下而上的加工。

自上而下的加工是指由刺激情境、个体的过去经验或两者相互作用而产生的预期所引导的加工过程。

比如，把13放在11、12、13和14这一序列中，与放在A、13、C这一序列中，个体对它的知觉可能不一样，前者会知觉为数字13，后者被知觉为字母B，之所以如此，是因为刺激呈现情境的不同以及它所唤起的先前知识的差异。

有效地进行自上而下的信息加工需要大量的先前知识。

由上可见，知觉过程在很大程度上受到事物特征、刺激情境、个体的知识经验、心理状态、动机等因素的影响。

3．感觉登记的教育含义
感觉登记对教育的重要意义有3点。

(1)选择性知觉过程要求学生具备足够的与学习材料有关的情境经验来理解所需加工的信息，学生认识和应用情境的能力有赖于他们的先前知识。

因此，教师应确保在学习新材料时能让学生回忆起相关的先前知识。

(2)教师要帮助学生识别并注意重要的信息，这可以通过情境设计、板书、重复等多种方式来实现。

(3)感觉登记所接受的信息进入意识状态需要一定的时间，因此，每次给学生呈现的信息不能太多，而且要给学生留出充分的注意时间，那么学生才能更好地完成学习任务。

（二）工作记忆及其认知过程
1．工作记忆的特点
感觉登记的信息受到主体注意和知觉，就会被输入到工作记忆中去。

工作记忆是感觉登记与长时记忆的中间阶段，持续时间为几秒到2分钟。

在工作记忆中储存的信息可能来自对外部信息的选择性知觉，也可能来自对长时记忆中信息的提取。

工作记忆是一个储存人们正在思考的信息的系统，它有3个重要特征。

(1)信息的保存时间短暂，因此，工作记忆又被称为“短时记忆”。

需要说明的是，虽然保持时间短，但只要信息被有意注意到，它在工作记忆中就能维持激活状态。

(2)它的工作或活动状态。

在任何时候，个体积极思考的观念会被保留在工作记忆中，一旦个体停止思考，这些观念将会从工作记忆中消退。

(3)工作记忆容量相当有限，为7+2个组块。

组块是一种信息的组织或再编码，是个体利用储存在长时记忆中的知识经验，对进人工作记忆的信息加以组织和编码，使之变成有利于记忆的较大单位。

组块的作用就是在工作记忆中合并“单位”，减少“单位”数量，扩大“单位”所包含的信息。

在工作记忆中，信息可能以表象形式存在，或者根据它们的意义，以更抽象的言语形式被组织起来。

最近的一些理论指出，存在两套工作记忆系统，一套针对基于语言的信息，一套针对非言语的、空间的、视觉上的信息。

2．认知过程
一般而言，从感觉登记阶段中选出需进一步加工的信息进入到工作记忆中，在此处，运
用从长时记忆中提取的已有知识对新信息进行分析处理，这样，信息被表征为知识。

工作记忆所涉及的认知过程主要包括：复述、组块和编码。

工作记忆中的信息是不牢固、易忘的，如果不能得到及时复述，就会很快消失或被遗忘。

有两种复述形式：一是保持性复述，是指信息在头脑中不断被重复，保持性复述对于那些用完就可忘的信息或简单的学习任务是有效的，如电话号码，拼写生字、背诵课文或算算术等；二是精细复述，是指把新信息与来自长时记忆的信息相联系，从而使其进入长时记忆。

对于更复杂和更有意义的信息，维持性重复并不能保证它们被充分加工并记入长时记忆，精细复述或编码才能做到这一点。

组块就是将信息组成更大的有意义的信息片段，例如，在阅读文章时，一个字是一个组块，一个词可以是一个组块，一句话也可能是一个组块，不同的组块能力将影响阅读的效率。

组块能力依赖于个体的知识和经验，比如背景知识就是一个重要因素，一个人掌握的相关背景知识越多，就越能很好地吸收和组织新知识。

编码是指将输入信息与长时记忆中已有的概念和思想相联系以便新的学习材料能更好掌握的认知过程。

编码方式主要包括组织、精细加工等，记忆术、形成表象等因素都会影响编码过程。

3．工作记忆的教育含义
工作记忆对教育的意义主要有以下几点。

(1)必须给学生留出一定的时间用于复述。

如果给学生呈现太多的信息，但是没有留出时间使学生能对信息进行充分的复述，这些信息可能会被后来的信息挤出工作记忆。

当学生学习新的、有难度的材料时，进行复述是非常必要的。

(2)由于工作记忆容量有限，每次给学生呈现的信息不能过多，不能超出工作记忆的负荷。

而且要注意控制课堂上呈现信息的节奏和信息的复杂程度，以避免学生的工作记忆负担过重。

要尽量使信息很好地组织起来，并与长时记忆已有的信息密切联系。

总之，教师要对工作记忆的局限性保持敏感。

(3)教授学生一些更有效的记忆策略来更好地组织信息，从而扩展工作记忆容量，这些策略主要包括复述和形成组块等。

(4)形成适当的程序性知识表征也有助于克服工作记忆容量有限的问题。

程序性知识所表征的心智技能或运动技能具有自动化特征，这些技能无须在工作记忆中对其有意注意就可执行，例如，如果阅读解码技能已达到自动化，那么它们就不会给工作记忆造成负担，其他阅读技能则能更有效地运行。

自动化主要通过练习来形成，使某个技能达到自动化的练习量远远超出将该技能储存于长时记忆中所需的练习量。

例如，一个棋手可以很快地掌握下棋的规则，但却需要漫长的时间来练习怎样识别取胜的棋局。

(5)鼓励学生掌握更多的背景知识，有助于提升工作记忆效能。

（三）长时记忆及其认知过程
1．长时记忆的特点
长时记忆是指信息经过充分和有一定深度的加工后，在头脑中长时间保存下来的一种记忆。

与工作记忆存储当前正激活的信息不同，长时记忆存储的是已经掌握的信息。

长时记忆中信息的保存时间很长，从一分钟以上到许多年甚至终生不忘。

长时记忆的容量非常大，没有限度，从理论上讲，我们想记住多少就能记住多少。

在长时记忆中信息是以有组织的知识系统的形式来储存的。

按所存储信息类型的不同来划分，长时记忆可以分为陈述性长时记忆和程序性长时记。