第七章 学习的认知观：信息加工

S代表主体，O代表客体，它们都是论题；R表 示关系。
命题网络
• 命题并非孤立地存放在那里，分享同一主题的若干命题会 发生相互联系，形成命题网络。
年轻的
R
O
女人 S
P S
O 草地上
R P O
打
P
R 在
高尔夫
命题的抽象性质
• 命题不等于词、短语或句子，命题代表观念本身，而词、 短语或句子代表交流观念的方式。 • 人们是用命题而非句子的形式将言语信息贮存下来。 • 我们一般只记住观念，而不去记住交流观念时所用的具体 例句。
命题的获得
（1）命题的记忆：新命题进入个体大脑，收到认知加工或 储存在长时记忆中。 （2）命题的联系：新命题通过某些主题，与头脑中原有命 题建立相应的联系。 （3）命题的整合：新命题与原有命题产生结构性关系。 （4）命题创新：在命题整合基础上，形成自己的新命题。
陈述性知识表征形式-表象
• 表象是一种保留和操纵外部信息的非言语形式或“代码”， 认知不仅是符号的操作，而且也包括对表象的操作。
性。 • 最典型的文本图式是5W图式。即who、when、where、 what、why。 • 文本图式指导我们对文本信息进行处理与记忆。
• 文本图式影响我们对文本意义的理解。
图式的改进和形成
• 新图式的形成与原有图式在头脑中的表征有关；表征越深， 知识联结就越丰富，既可能促进新图式的产生，也可能有 阻碍作用。 • 关键在于新图式和旧图式发生冲突，学生可能采取三种行 动：忽视、容忍、解决。新图式学习八步教程： （1）对现有图式进行诊断和探查 （2）正视原有图式，挑战原有观念 （3）探查现象、收集可得出新解释的数据 （4）形成自己的观点 （5）组织系统询问 （6）简要汇报解释和概念 （7）简要描绘认知过程 （8）拓展原有图式，与已有概念联结起来
信息加工模型-信息存储
复述 注意 信息 感觉记忆 工作记忆
提取 复述
长时记忆
遗忘
遗忘
遗忘
感觉记忆
（1）感觉记忆(sensory memory)：短暂保持感觉信息的 系统；对环境中的刺激进行直接的知觉复制，而不进行 任何形式的加工；持续时间1-3秒。 ---知觉(perception)：觉察刺激并赋予刺激意义的过程。 a.分解物体的特征并进行大致分析 b.各种特征或元素被整合为模式 c.根据情境将觉察到的模式组合起来；输入刺激的原型 (prototype) ---注意(attention)：关注一个刺激的过程。 a.具有选择性 b.是一种有限的资源，一次只能注意一种需要认知努力的任 务(Anderson, 2005) c.取决于练习多少和所处的环境，注意可以变得自动化
工作记忆
（2）短时记忆/工作记忆(working memory)：新信息暂时 储存以及将新信息与长时记忆中的信息进行整合以理解或 解决问题的界面。 ---包括暂时储存，又包括主动加工 ---信息保持15-20秒(Baddeley, 2001)，5-9个组块(Miller, 1956)
中央执行系统： 负责监控、指引注意 和其他心理资源
信息加工模型-信息存储
• 三种记忆系统的差异： （1）刺激信息保持时间方面 （2）信息存储的容量限制方面 （3）刺激信息的输入与信息转移的方面 （4）对刺激信息的认知编码方面 （5）遗忘机制方面
信息加工模型-信息存储
• 长时记忆分类： （1）外显记忆(explicit memory)：可被回忆的、有意识思 考的长时记忆的知识（我们知道我们记得它们） ---情景记忆：你自身的经历 ---语义记忆：事实、一般知识（陈述性知识） （2）内隐记忆(implicit memory)：不能有意识回忆起来的 知识，但是无意识地影响我们的行为和思考 ---经典性条件反射，如条件性情绪反应 ---程序记忆：运动技能、习惯、隐含规则等（程序性知识） ---启动效应(priming)：长时记忆中概念的内隐激活
表象的层次结构
（A）
（B）
（C）
（D）
（Reed et al., 1975）
26
陈述性知识表征形式-线性排序
• 对一些元素所作的线性次序的编码。 • 线性排序与命题的区别在于：命题仅保留了命题中所提及
元素（主题）之间的基本语义关系，但不必排定元素的次
序。 • 线性排序与表象的区别在于：表象仅保留了知觉特征之间 的间隔关系（即各个特征之间的相对距离），线性排序则 排定一组元素从头至尾的顺序，不涉及各元素之间的间隔
信息加工视角的发展
• 格式塔心理学(Gestalt psychology)： ---将认知视为结构建立的过程是当今认知科学中许多核心观 念的基础。 ---强调人的意识的整体性，对知觉和高级认知活动（思维和 问题解决）进行专门的实验研究。 ---认知的内容包括一致性结构，认知的过程就是建构这一结 构的过程。
信息加工视角的发展
• 社会历史背景：二战后知觉研究开始重视需要、动机、情 感和价值取向和过去经验的影响等 • 哲学背景：经验主义与理性主义的纷争 • 科技背景：心理语言学、控制论和信息论、计算机科学的
影响
• 心理学背景：行为主义的危机、格式塔心理学学派的影响
等
信息加工视角的发展
• 语言学研究发展： ---20世纪50年代前，行为主义占优势地位，但对人类语言 发展的研究很薄弱，行为主义用“S－R”公式和强化，来
大小。
陈述性知识表征形式-图式
•Rumelhart & Norman曾将图式定义为：“表征记忆中
业已储存的有关类概念的资料结构”。
•Anderson认为，图式是“对范畴中规律性作出编码的 一种形式，这些规律性既可以是知觉性质的，也可以是 命题性质的”。 •图式是一种有组织的知识结构，是陈述性知识表征的整 合单位，它包括命题、表象和线性排序这三种表征形式。
三种图式类型
（2）事件图式 • 事件图式代表人与客观世界打交道时，对自己反复从事的 那些事件中典型活动按先后次序所作的有组织的认识。 • 事件图式也具有层次性。 • 事件图式影响个人对特定事件的记忆。
三种图式类型
（3）文本图式
• 对各种文本的一般规律的表征；既可代表基本客体与事件
中的规律性，也可以代表在各种文本或文章中出现的规律
• 表象建立在对事物知觉的基础上，保留了对事物的知觉特 征。
• 处理空间信息或视觉信息为主的任务，往往使用心理表象。 • 对心理表象的操作，似乎经历了类似于对实物进行操作的 过程。
表象的特征
• 对于空间信息来说，表象是一种经济的 表征形式。 • 表象更现实地表征客观对象的三维空间 特征及各个维度上的细节特征。 • 表象能承受各种施加的心理运作，如旋 转、扫视、组织与分解等。 • 与实际知觉相比，表象可能会比较模糊 与概括，或欠完整，欠精确。 • 人对复杂图像形成的心理表象具有一种 有层次的结构。
---提供了可用的类比和术语，引导心理学重视人的内部心理
活动过程；对后来与计算机的类比，提供了过渡和桥梁。 ---申农的通用通讯系统（1948）：
接受到
消息源
消息
传送器
信号
通道
的信号
接受器
消息
目的地
噪音源
信息加工视角的发展
• 计算机科学的启发： ---计算机例示了对逻辑符号的操作。 ---可将心理活动理解为对符号的操作或加工过程。 ---认知心理学从计算机科学借用的概念：（1）符号操作 （符号处理）系统（2）程序层次（程序水平）分析。
图式的特征
• 图式中含有变量。
• 图式可按层次组织起来，并
可嵌入其他图式当中。 • 图式有助于推理。
对象：12级心理学辅修学生 人数：较多 教室：宽敞 内容：教育心理学 顺序：上课、开始讲课、小组讨论、下课 关于上课的图式
三种图式类型
（1）自然范畴图式：自然界本身具有的一些实体范畴，如 各种动物、植物，也指由社会文化所造就的一些客观实在 范畴，如汽车、犯罪。 • 人们善于根据个别成员身上出现的一组特征，将某些客体 划归为某一范畴（即范畴化）。 • 人们对范畴的这组特征的定型的看法，被视为有关这一范 畴的图式。 • 有关自然范畴的图式中，存在该范畴的一些样例（原型）。 • 人往往在最经济的概括水平对客体加以归类。图式保留了 同一范畴成员间的最大相似性，也保留了不同范畴成员间 的最大差异性。
语音环： 负责处理口头 和听觉信息
视空间模板： 负责处理视觉 和空间信息
长时记忆
（3）长时记忆(long-term memory)：信息在人脑中长久 保持的记忆。 ---陈述性知识(declarative knowledge)：“知道是什么” 语言信息、事实、定义、规则、事件等 ---程序性知识(procedural knowledge)：“知道怎么做” 操作过程必须是可以示范的 ---自我调节知识(self-regulatory knowledge)：”知道什 么条件下如何应用知识“，知道如何管理学习，知道如何 以及何时使用陈述性和程序性知识。 ---这三类知识都可以是普遍的，也可以是领域特定的 (Schraw, 2006)
processing)逐渐成为认知科学的主要内容。
• 认知科学的基本假设：认知涉及计算；个体接受某个表征
形式的输入，运用某个过程，然后产生某个表征的输出。
• （1）经典观：基于人机隐喻，人的心理就像一台计算机， 知识是要处理的数据，认知就是明确数据如何处理的程序。 • （2）建构主义观：基于知识建构隐喻，知识是存在大脑 之内的心理表征，学习者是建构知识的理解者(sense maker)，建构涉及旨在获得意义的认知过程。
Next：程序性知识
程序性知识的结构特征
• 程序性知识是知道如何行动的知识，通过产生式 (production)来完成。 • 产生式是一种“条件-行动”的规则；一个产生式针对某 一或某些特定条件得到满足时发生的某一或某些行为编了 程序。 • 产生式的特征： ---结构特征是“如果-那么”的形式，产生式语句越多，表 明这个产生式越复杂 ---条件与行为不一定以外部动作表现出来，可以在头脑里进 行认知过程的操作 ---产生式的执行必须有一定目标
Chapter Seven: The Cognitive Perspective of Learning - Information Processing
Dr. Qing Wang School of Psychology and Cognitve Science 2014.10
本章纲要
• 信息加工视角的发展 • 信息加工视角下的知识观 • 信息加工模型 • 信息加工视角的教学应用
信息加工视角的发展
• 行为主义内部纷争——托尔曼的理论： ---将中介变量（主要是认知）引入对人类行为的探讨中。 ---B＝f（S、P、H、T、A） ---S指环境刺激，P指生理内驱力，H指遗传，T指过去经验 或训练，A代表年龄。 ---由“S－R”转向“S－O－R”
信息加工视角下的知识观
• 20世纪50-60年代，信息加工观(information
Next: 信息加工模型
信息加工模型
元认知 反应器 反应生成器
提取 复述 编码
外
部
环 境 受纳器
长时记忆
注意 编码
感觉记忆
工作记忆
信息加工模型三个主要部分
（1）信息存储：类似计算机中的文件夹。包括感觉记忆、 短时记忆（工作记忆？）、长时记忆 （2）认知过程：转换信息，使信息从前一个阶段进入下一 个阶段。包括注意、知觉、复述、编码和提取。 （3）元认知(metacognition)：监控认知过程中的每一个环 节，自我监控形式。
解释语言的获得。
---乔姆斯基：人类具有掌握语言的天赋能力，人存在某种
“言语获得装置”，内在机制被激活便自然获得语言。
---研究语言问题，应考虑人的认知过程和内部心理活动过程。
---进一步认识到行为主义环境决定论、操作性强化作用的缺
陷。
信息加工Байду номын сангаас角的发展
• 信息论的启发： ---认知心理学从通讯科学理论引入以下概念： （1）信息装置（2）信息编码（3）通道容量（4）系列加 工和平行加工
Next: 陈述性知识
陈述性知识表征形式-命题
• 语言信息在头脑中以命题形式得到表征，一个命题对应一 个观念。 • 命题不等同于句子。一个命题可能是一个完整句子，也可 能不是。 • 句子可以是一个命题，也可以包括多个命题，对应一个观 念，包括关系和主题两部分。 买 R S ”小明买书“
小明
O P 书