认知主义学习理论

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。

（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。

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。