信息加工心理学的“知识”、“技能”观[精]

信息加工心理学的“知识”、“技能”观

作者：佚名    文章来源：转载    点击数： 20    更新时间：2011-11-28

以往围绕知识与技能这一主题而展开的争论主要是从哲学及教育学的角度讨论知识和技能的本质及其在教学中的地位问题。现代认知心理学，尤其是信息加工心理学的发展，一改以往思辨的研究方法，从实证的角度深入探讨了知识、技能的心理机制，涌现了一些令人耳目一新的理论，如加涅(Gagne,1985)的智慧技能层级论、安德森(Anderson,1990)的记忆激活论以及梅耶(Mayer,1987)的广义知识分类论等。

　　按照信息加工理论，狭义的“知识”即“陈述性知识”，“技能”即“程序性知识”，在大脑中分别以假想的命题网络与产生式系统来表征。部分“知识”可以转化为“技能”，即部分陈述性知识可以转化为程序性知识，程序性知识是由陈述性知识转化而来的。这一观点建立了“知识”与“技能”在心理机制上的联系，促进了学习论与教学论更深层次的结合。本文着重通过信息加工心理学对“陈述性知识”与“程序性知识”的研究来阐述狭义的“知识”与“技能”的心理本质及其关系。

　　一、“知识”与“技能”的心理表征

　　信息加工理论的前提假设是人类认知依赖于对符号的操作，符号或类似于语言，或类似于图画。基于此假设，信息加工理论对传统的“知识”、“技能”概念及其关系赋予了新内涵。

　　1．狭义“知识”的心理表征
　　教学中的“知识”概念常引用哲学的解释，即知识是对事物属性与联系的认识。该观点因未说明“知识”如何在大脑中表征，故其对教学的指导作用相当有限。信息加工理论用“陈述性知识”解释“知识”，恰好克服了该缺陷。该理论认为，陈述性知识(又称语义知识或言语信息)回答世界是什么的问题，其本质是输入的信息在大脑中形成命题(或意义)的网络，表征它的基本单位有命题、形象、和线性序列。命题是基本的信息单元，大体上和某一观念对应。单个命题通过相关观念而联结成网络，从而检索相关观念更为容易。形象是有关知觉实体或抽象观念的连续变化特征的知识单元。线性序列则代表了序列性信息。不同类型的知识发挥作用的背景和目的不同。命题用来表征抽象观念，将抽象观念联结在网络中；形象用来表征实体的空间信息或抽象关系；线性序列用来贮存和检索序列信息。这三类基本单元的共性是在有限的工作记忆空间中三类表征均具有经济性。整合了命题、形象、线性序列的高级陈述性知识单元就是常说的图式，它常呈现为多层次的形式。在问题解决过程中可以运用图式进行推理，正因为其推理作用，图式是一种十分重要的知识表征类型。

　　2．“技能”的心理表征

　　“技能”常被解释为主体在已有的知识经验基础上经练习形成的执行某种任务的活动方式，这同样也未反映其心理表征。信息加工理论认为程序性知识是关于如何做事的知识，即办事的一套操作步骤。这种知识以产生式的形式表征。产生式在形式上被表征为“如果—那么”的相依性陈述。陈述的“如果”部分包含了必须存在且为规则所运用的条件，“那么”部分包含了条件满足时将实施的行动，故产生式亦被视为“条件—行动”对。产生式具备四个特点：独立性、全或无、强度累积、抽象性(Singley,Anderson,1989,第51页)。产生式联结起来形成产生式系统，以表征内隐的或外显的生理程序中的所有步骤。系统中的产生式通过目标结构彼此联系，每个产生式以某种方式产生随后的目标行为。不同产生式所适用的领域相异。一般领域的产生式跨多种情景运用，因其具有一般性，针对性弱，故有时称之为弱方法。具体领域的产生式仅适用于特定领域，是专长的基础，针对性强，故有时称之为强方法。不同产生式所消耗的认知资源也不尽相同，其中一些被称为自动化的产生式，因其运行时信息加工系统意识不到；另一些则被称为受控制的(或需要注意的)产生式，因其运行时消耗了部分或所有工作记忆容量。某些领域的技能具有这两种类型的产生式，一种代表了该领域自动化了的基本技能，即智慧技能；另一种代表了该领域受控制的策略性知识。同样，产生式也是一种表征程序性知识的经济型方式。

　　二、“知识”与“技能”在心理机制上的关系

　　正因对“知识”、“技能”的心理表征缺乏研究，以往对知识与技能关系的解释常显得模糊与简单。若借助以上有关两者心理表征的特点来说明它们在心理机制上的关系，对深入研究如何通过教学来传授知识与技能不无启发。

　　1．陈述性知识与程序性知识的共性与个性

　　陈述性知识和程序性知识的表征特点差异很大，但两种表征系统都运用了集约型方式来贮存知识和经验。如，在陈述性知识中网络通过保持相关知识的可接近性来减轻工作记忆的负担，形象通过将大量空间信息压缩成紧凑的单元来缩减空间，图式通过使相关的知觉、序列和抽象信息保存在一起而降低负荷。程序性知识中，产生式通过两种方式，即凭借自身的特征控制认知流和自动化，来突破工作记忆的限制。

　　它们的差异点主要表现在四方面：①功能上，陈述性知识适合于反思和多种潜在用途。一方面，命题、形象、时间序列和图式较易在工作记忆中被加工操作，从而用来进行反思。另一方面，因为它们将相关的信息储存在一起，因而便于人们思考相关的主题，于是便具有多方面的用途。程序性知识的作用在于使训练有数的技能快速执行，因为产生式这种形式允许在较具体的条件下迅速执行一套行动。②状态上，陈述性知识是静态的，只有当产生式运行时才能被激活。一旦产生式运行了，活动才能在陈述性知识基础中产生，直到产生式的目标达到或直到活动已耗尽，激活才能扩散。相反，程序性知识是动态的，它将“行动”置入系统中。行动可以具有信息检索的意图，或是具有转换信息的目的。③获得的效率上，在接收信息后，陈述性知识的基本单位可以被编码，并被贮存在长时记忆中。图式要比陈述性知识的基本单位花费更长的时间才能建立起来，但能以较快的速率被提取。相反，获得程序性知识较缓慢。许多研究者认为至少要花费1000次的练习才可能使复杂的认知程序自动化。④可修正性上，既然可以相对快地获得陈述性知识，那么就可以相对容易地修正其基本单位，可以不费事而增加、重组或修正命题信息、形象和线性序列。当然，一旦精致的图式建构好以后，其修正会有一定难度。就程序性知识来说，只有在获得的早期阶段才能较便利地修正产生式。一旦一套产生式在记忆系统中已经建成或自动化，修正起来就很困难。

　　2．陈述性知识与程序性知识的联系

　　首先，陈述性知识和程序性知识在学习和问题解决期间以多种方式相互作用。图1为陈述性知识和程序性知识相互作用的一般模型。该图表明工作记忆是程序性知识和陈述性知识发生交互作用的中介。当产生式所要求的所有条件同时在工作记忆中得到满足，匹配就会发生，从而引起产生式运行，于是便导致工作记忆内容改变。产生式一般需要运用陈述性知识才能连续运行。常规性问题解决中一般发生此种类型的交互作用。此外，当陈述性知识被用来建立新产生式或运用一般领域的程序性知识(即弱方法)建立新图式时，也存在着陈述性知识和程序性知识的交互作用。

　　其次，陈述性知识与程序性知识存在相互转化的关系。陈述性知识可向程序性知识转化，此观点最初由人工智能研究者提出，后被引入心理学。正如安德森(Anderson,1982)的ACT理论对技能的获得过程所述，技能的获得分两阶段：首先规则以陈述性知识的形式编入学习者原有知识的命题网络，后经一系列练习，规则转化为产生式，多个产生式联结成产生式系统。此理论认为程序性知识的获得存在一个由陈述性知识向程序性知识转化的阶段。后来有学者(Ohlsson和Rees,1991)提出了类似的理论。两种理论都表明这一转化可能需要较多的认知努力和时间。假设在教学中有两个命题：

　　命题1：若一三角形的两边a、b相等，则其对应角A、B也相等；

　　命题2：要证明A、B两角相等(＝目标)，且若其在同一三角形中(＝情景)，则试证明其对应边a、b相等(＝行动)。

　　命题1是关于三角形的真命题，它没有指出目标，也没有说明行动。命题2便是所谓的“启发式”，没有描述三角形，但举出了在某一具体背景中的特定行动，并表明了目标及其面临的情景。命题1的价值在于其真实性，而命题2在于有效地解决问题。此启发式源于几何命题，但和它又不同。掌握几何需要几何命题(即定理)及用来解决几何问题的启发式两方面的知识。因为陈述性知识独立于某个目标或情景，故可将其运用于任一它可以发挥作用的场合。然而这种一般性在实际运用时，必须转化为可行动的操作步骤，即转化为产生式。例如，“无论何时两物体彼此滑动，其间必存在摩擦”这一原理实际上暗示了这样一些派生规则：“运动场上，若想滑得快，则磨锐冰鞋，以减小摩擦”，“在家中，若想防止小地毯滑动，则在其底下放一片防滑垫，以增加摩擦”。原则是一般的，但要从中获得任一条派生的行动规则，需要复杂的推理过程。然而，不是所有的陈述性知识都能转化为程序性知识，如关于人名、地名、历史年代、具体事实等知识就不能转化，能转化为的主要是概念、规则(包括原理、定律法则等概括化的命题知识)。

　　就程序性知识向陈述性知识的转化来说，皮亚杰(Piaget,1969)曾提出知识是通过对行动的逐渐内化而获得的。布鲁纳(Bruner,1966)提出知识首先以规则的(程序性的)形式出现，后经过感性的(视觉的)形式进入符号的(陈述性的)形式。这一“行动—知识(action-to-knowledge)”原则曾被广泛运用于操作性较强的数学和自然科学教学中，即设计几套可供操作并体现数学和自然科学概念或原则的实物，以便学生通过操作来内化这些概念或原则。持类似观点的还有前苏联加里培林的智力动作五阶段论等。虽然这方面的研究还不深入，但甚为重要，对教学研究的意义很明显。奥森(Ohlsson,1994)等人指明了这方面今后的研究方向，他们基于信息加工理论提出，关于概念的理解是通过行动的内化来建构的思想的证据很单薄。若要进一步研究内化，必须要精确描述内化的过程。