学科能力障碍诊断技术的理论基础──知识分

一、问题提出：不会解题和作文的学生只有“多练”一条路吗？

　　

　　如果一名在各项活动中均表现聪明的学生就是功课成绩不佳；或者这名学生只是在某一两个学科不会解题或作文，就需要设法诊断其学科能力障碍的原因并设法排除它。一名既掌握知识分类智育理论与技术又通晓本学科知识的教师，可以轻而易举地做到这一点。这和传统的仅仅靠给学生大量增加作业练习提高其某学科能力的途径相比，不仅效果确切、方法简捷而且容易立竿见影。

    这一理论和技术在国内外教育心理学领域已经有了深厚的科学实验研究基础。例如美国认知派教育心理学家 Ellen. D.Gagne(1993)①；John  T. Bruer(1993)②；我国华东师范大学组织的全国协作研究等③④，都在确确实实地用自己的理论与实验向人们证明这种新的心理学智育技术。我国的智育技术及其理论正在悄悄走进一个崭新的历史时期，比如一位运用传统智育理论的教师面对这样一名中学生：她新学习过一个单元的物理课程，掌握了基本定义、公式、原理等基本知识，并通过例题练习掌握了解题所必须的基本的程序性知识，而这名学生仍然不会解物理题，这位用传统智育理论分析问题的教师会认为这是正常现象。因为传统智育理论认为知识与能力发展是不同步的，有了某些知识并不能说明他已经形成了某种能力，因为能力是在“精讲多练”过程中获得的。至于为什么“多练”会增加能力，在赞科夫的代表性著作中从未见过正面阐述；在苏霍姆林斯基和我国某些中小学骨干教师们的著述中都毫不避讳地认为，“多练”增强了大脑的机能。这是典型的形式训练智力说的翻版，是教育学家和心理学家们历来回避的说法。因为早在本世纪初的不到20年时间里，这种形式训练说就被美国的桑代克等教育心理创始者们用大量实验证明是一种“已经死亡的理论”⑤。在这种错误的智力理论引导下虽然学生在盲目的“多练”过程中也会自发地促进某些能力的提高，但是，学习者为此付出的作业练习量太大了。如果是一位持90年代知识分类智育观的教师面对这一切会怎样做呢？

    1997年初，鞍山师院实习教师刘热生运用问题图式分析技术解决中学女生“害怕”物理的个案研究首次回答了这个问题，引起国内同课题研究者们高度重视。⑥该被试学生把书上物理知识背得通熟，一到解物理题时就大脑中浑沌不清。经过检查其知识结构发现，该生从未见过实物电路，大脑中没有现成的真实经验表象供其理解电路图定义中的语言，所以，串、并联电路定义命题知识在该女生大脑中组合起来的理解表象（即表征，representation）因缺乏同化固定点（Anchorage）而不稳定，不清晰。每当要解决的问题中涉及到的电路图不象模式图型那么整齐、规范时，其大脑中的电路图就若隐若现，模糊不定。于是，该生在面对所有涉及各种不规则电路图的物理问题情境时，都不能清晰、稳定地表征出电路图表象。而电路图知识在初中物理中又恰恰是居核心地位的知识，影响该生对各章练习题的理解。当认知结构上的原因查明以后，研究者只对该生进行了半个小时左右的有针对的专门辅导，便立刻明显地改变了被试学生的解题能力状态。这一研究成果在上海召开的“知识分类与目标导向教学全国研讨会”大会上，以《物理单科学习困难的初中女生大脑中究竟缺少什么？》为题作了专题报告。该报告内容被收入华东师范大学心理系承担的国家教委“九五”重点科研项目成果文献中。⑦

    目前，国内对知识分类智育技术的正统思路是：因为是程序性知识转化为解决问题能力的，所以，在教学过程中把握住程序性知识的设计、输入环节，学生获得了程序性知识其必定具备某种能力。可是，这位“害怕”物理的女生并不缺少程序性知识还是不会解物理题，她大脑中还缺少什么呢？上述介绍的研究成果证明了程序性知识并不是简单地直地接转化为解题或作文能力，而是在对当前问题产生顿悟的前提下才能转化为实际能力。于是，阐明顿悟是怎样产生的，它所须的条件是什么，这是揭示一切学会了知识而不会解题或作文学生大脑中奥秘的根源。



    二、重新解释经典顿悟实验：程序性知识并不孤立地直接转化为能力



　　本世纪初，德国格式塔派心理学家苛勒（W. Kohller）用猩猩从悬挂着的筐子中取水果的学习实验，证明解决问题的顿悟(Insight)产生的条件在于整体问题条件在大脑中的“豁然贯通”，⑧或者说联贯成一个整体的内部表征。为了深入回答上述问题的需要，让我们回顾一下当年的实验：



一开始时，猩猩面临图示－1问题情境不知如何是好，无从做起。它因饥饿的驱使不停地观察和尝试，......突然，猩猩顿悟到：若顺着树干攀上去，解开绳结可使水果筐子自动落地而得到水果。

    从整个实验的介绍中，我们可以断定：猩猩大脑中是有如何解开活绳结的程序性知识的。有了解开活绳结的程序性知识只是具备了获得水果能力的潜在可能性；就象许多不会解物理题的中学生大脑中未必没有如何解物理题的程序性知识一样，如何解题的程序性知识与整体的解决问题能力之间还有着原则上的区别。这种区别在什么地方呢？就是这个程序性知识必须要和若干相关的陈述性知识结构成一个整体的知识系统──由水果筐子、绳索、绳索滑过的铜圈、树枝和树干……解开活绳结的程序知识组成的知识组块。当这些知识在大脑中整体地连贯表征清晰时，猩猩通过整体知识组块的连贯意义知道了解开活绳结这个知识在整个问题情境中的意义：即一旦绳结被解开绳索会顺着铜圈滑动而导致盛水果篮子自动落地，因此得到水果。在整体知识关系中猩猩顿悟了程序性知识的意义并操作，程序性知识转化为现实的取到水果的能力。

　　如果被试猩猩缺少铜圈、绳索、篮子会靠自身重力自动下落等知识中的任何一项，它都不会产生顿悟，都将使其大脑中本来已经具备的解开活绳结的程序性知识难以转化为能力。而在刘热生研究中的被试学生周某对电路图变式知识表征不清晰就导致了其大脑中本来存在的解题程序性知识不能转化为解题能力。这个结论经常可以在小学生的数学运算思维过程中得到验证。如让一组小学一年级新生解下边问题：“小明有１５块糖，小丽的糖比小明的多７块，小明和小丽一共有多少块糖？”全组同学可以立刻齐声回答。如果把同一道题的陈述性知识背景改变成这样问：“在海湾战争期间，有一队多国部队轰炸机从航空母舰上起飞去伊拉克执行轰炸任务。这个轰炸编队中有Ｂ－52型轰炸机15架，另有执行雷达预警和护航等其它任务的飞机７架。执行这次任务的多国部队飞机一共有多少架？”

    解这道题所须的程序性知识与上一道题相同，后者只是陈述性知识陌生一些，便导致这些小学生迟迟不能顿悟。在中学生功课学习中此类现象更是不乏其例：某初中一全校知名的理科尖子生被一道简单化学题难倒了。这道题的内容是：“含有氧化铜的样品5克，还原后生成0.8克的二氧化碳，求样品中氧化铜的纯度。”原来这名同学不知道题中的“样品”是什么意思，尽管该词在题中并不关键，也还是无法产生顿悟。经老师对“样品”稍作解释该生便又恍然大悟。

    综上所述，程序性知识转化为能力的基本条件，是必要的陈述性知识与程序性知识全部在大脑中顺利实现整体连贯表征（产生顿悟）时，程序性知识才最终现实为解决问题的能力。依据这一原理，我们就可以从影响顿悟实现的诸知识结构因素中找到直接阻碍学科智能的种种原因，形成诊断学科能力障碍的心理学技术体系。



    三、学科能力障碍诊断：找到阻碍顿悟的原因以减轻作业练习负担



　　多少年来我们遇到的所谓思维问题也好，智力问题也好，如果深究下去归根到底还是离不开知识。现在，这种感觉不仅可以得到认知学习理论最新研究成果的支持，还可以转化为有效的学科能力障碍诊断技术。掌握这一技术的教师可以实实在在地查到学科能力障碍学生知识结构中的具体原因，简捷地排除这些障碍；不懂得这一技术原理的教师，还难免要靠增加学生作业练习来解决学科低能问题。

    全面检查一名初中生的知识状况是十分困难的。要想知道一名聪明并掌握了基基础知识的学生为什么不会解题、作文，只能检查与该种能力有关的子知识结构系统。从解决某个问题到产生顿悟所必须的全部知识系统，称作这个问题的中心图式（Problem-Centre Schemata ）。例如上述的猩猩在解决从筐子中取水果的问题时，大脑中解决该问题的中心图式就是由筐子、连接筐子的绳索、绳索滑过的铜圈、树枝和树干以及解开绳结的程序知识等组成的知识组块。我们将通过检查问题中心图式中的知识缺陷来确定智力障碍的方法称作问题中心图式分析技术。

　　以下举几种因知识结构因素阻碍学科思维顿悟的类型实例，以期进一步说明运用问题中心图式分析技术诊断学科能力障碍的基本方法。

    ㈠原有知识经验对问题情境中新知识的同化水平阻碍或促进顿悟

    早在80年代，在实验奥苏伯尔（D. P. Ausubel）的同化学习策略过程中我们就发现，人们大脑中的原有相似性知识不单单能够促进记忆学习，同样也能够促进解决问题思维学习效果。⑨但是，却一直不能说明其心理机制是什么。现在我们可以回答这个问题：理解由陌生知识表述的问题情境时，由于这些知识在大脑中缺乏起固定作用（Anchorage）的原有相似性知识的同化作用（Assimmilation），因而不容易在大脑中清晰、稳定地进行整体连贯表征，所以会造成问题情境知识在大脑中的表征若明若暗、残缺不全，……这样情况下是难以实现顿悟的。

    打一个浅显的比方：当学会“门”字和“马”字的中国人再学习“闯”字时，扫一眼便可过目不忘；而当不曾接触过“门”字和“马”字的西方人学习“闯”字时，会把这个字看成是笔划杂乱难以辨认的一团。一个人善长学习什么和不善长学习什么，首先受其大脑中原有知识的同化作用大小的影响。上文中提到的初中女生学习电路图知识时，竟感到该知识如此复杂、陌生；而对有的男学生来说，电路图知识几乎是扫一眼就会的知识。在解题思维过程中，同一个涉及电路图知识的问题，大脑中有同化固定点知识的那位男生，比如他帮助父兄安装过电器等偶尔获得过电路图的感性印象，就能凭借这些印象的同化作用轻易在大脑中把问题情境整体表征得稳定、清晰；而被试女生由于没有相似感性知识的同化作用，所以大脑中的问题情境被表征得一片模糊。于是，两个学习同样课程面临同样问题的学生，一个轻易便可产生解决问题的顿悟而另一个则不能。

    个别受苏霍姆林斯基智育思想影响的教师试图通过大量练习增强学生大脑细胞活力，进而增强学生解题思维能力的做法，往往导致学生进行许多无效练习。这也是当今许多教师和学生家长主张增加学生作业负担的重要错误思想根源之一。

    ㈡大脑中知识经验的表征合理性水平阻碍或促进顿悟

    表征（Representation）是指信息表达和储存的方式。人们常运用一（些）事物和属性代表、表现或表达另一（些）事物和属性的信息。例如我们大脑中有“鸟”这个字或概念，就代表、表现或表达了鸟这种客观事物和它的属性信息。在认知心理学界，把信息在人脑中呈现和储存的方式统称为知识表征。

　　同一个知识内容，在大脑中以何种方式表达或储存，大大影响这个人的智能水平。大约六、七百年前，当欧洲人还没有用阿拉伯数字符号表征基数时，只有少数读到大学毕业并且留学过意大利的数学家才能做除法运算。学者们用罗马数字进行运算，而且不能用零（其实也没有零）的概念，因而只有极少数聪明绝顶的人用毕生精力才能完成百万数的除法。如今，一个小学生用十进位制的阿拉伯数字和除法规则解决这些问题，也只须片刻功夫。

    把这一原理用于中小学生学科能力发展障碍诊断，也是大有潜力可为的。例如在上文谈到的那位“害怕”物理的初中女生的个案研究过程中，若从表面上看，这位女生已经很好地掌握电路图概念了，她能熟背电路图的定义。可是，这些知识是怎样在她大脑中表达和储存的呢？一测验问题就暴露出来了──该生不能识别实用电路图，研究者据此假设她大脑中对电路图概念的表征有问题，她没能表征出该概念的实质意义特征。于是，进一步检查她大脑中的电路图概念是如何表征的。原来，教材中把并联电路定义为：“把几个电阻并列地联接构成的电路是并联”，从科学逻辑上说是严密无误的，但是从这位中学女生的表征知识逻辑上说则是有缺陷的。在她心目中“并列”相应的表象就是对应整齐地一并排列（电路图模型是这样的，但实用电路图则不然），因而影响了对电路“并列”本质特征的意义表征。所以研究者又在辅导中进一步解释说电路的“并列”就是：“头与头联，尾与尾联”。这样解释可以帮助一种知识结构的学生进一步理解并联的实质含意，而对该被试女生则不适用。由于她的特殊知识结构导致了她在运用这个概念解决具体问题时找不到何处为电阻的“头”，何处为电阻的“尾”，还是不能立刻在大脑中实质性地表征出电路图的知识。这就是在这位所谓“笨”女孩大脑中发生的障碍所在。研究者又针对她们的知识结构重新表征这个概念，利用电流流向来把并联电路描述为：“在电路图中电流在某点发生分支现象，就说明出现并联；电流流入电路不发生分支，依次连续经过几个电路原件即为串联。”这个表述使被试学生茅塞顿开，长期以来一碰上电路图知识就糊涂的问题立刻得到彻底解决。

　　㈢认知策略水平对顿悟的阻碍与促进

    在大脑中检索理解和解决当前问题所必须的陈述性知识或程序性知识的过程，始终是在认知策略监控和指导下进行的。由于人们在解决问题时认知策略往往是在下意识状态下自动化运行的，所以人们只能意识到一部分认知策略的存在。当前，通过检查学生学习某学科认知策略水平来诊断其学科能力障碍原因，其所面临的困难最大，但是可挖掘的学科智慧潜力也最大。

　　影响思维的认知策略种类很多。首先应该从不同问题所属的知识与学科领域角度来区分认知策略。一个人大脑中储存哪个知识领域的认知策略知识多并结构得好，就会在哪个领域表现出智能优势；反之亦然。比如在有的中学生大脑中储存的社交领域认知策略丰富，他就在交际方面表现出智慧优势，但这种智慧优势不能保证他在功课学习领域是聪明的；有的学生在解数学题方面认知策略知识结构良好，表现出不凡智慧，却可能不善长写作文等等。

　　另外，从认知策略影响智慧水平的角度，还可以将认知策略分为基本策略和技巧性策略两类。前者是指一个智力没有障碍的人在解决一个问题时应该具备的把握正确思维方向和途径的起码技能，例如一个小学生在读完一道数学应用题后不能理解题意，他的认知策略应该能够指导他先“怎么办”再“怎么办”，比如提醒自己再重读一遍习题等等。如果他一碰到难题就不假思索地大声地喊妈妈或立刻去问老师，就说明他的认知策略低于基本策略水平。而技巧性策略则属较高级策略，它是一些更聪明者才具有的。例如一个在课堂上没学懂分子与分母关系的小学生，在解题过程中想到用除数与被除数关系类比分母、分子关系，不但也得出了正确答案，还加深了对分母、分子关系原理的更实质性的理解。这说明该儿童具备了技巧性认知策略。不论这两种策略中的哪一种，都对人们解决学科问题和作文能力产生事关重要的阻碍作用，所以都是诊断学科能力障碍必不可少的重要环节之一。

　　除上述几种常见知识因素阻碍中小学生解决学科问题思维顿悟产生以外，还有诸如问题中心图式中原有知识稳定性、清晰性和熟练程度因素；原有知识上位化水平因素；以及条件性消极情绪反应因素等等。因篇幅所限，笔者拟另文阐述。

　　从知识分类角度揭示学科思维顿悟的机制，以求寻找一条既能解决学科能力障碍又能减轻作业练习负担的智育之路。但因笔者水平所限，文中错误在所难免，诚恳希望教育界和教育心理学界专家、同仁不吝批评赐教！