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认知建构主义学习理论

 
 

认知建构主义主要是以皮亚杰的思想为基础发展起来的,与布鲁纳、奥苏伯尔等的认知学习理论有较大的连续性,它主要关注个体是如何建构认知经验(如知识理解、认知策略)和情感经验(学习信念、自我概念)的。其基本观点是:学习是一个意义建构的过程,是一个通过新旧经验的相互作用而形成、丰富和调整自己认知结构的过程。就其实质而言,意义建构是同化和顺应统一的结果。一方面,新经验要获得意义需要以原来的经验为基础,从而融入到原来的经验结构中;另一方面,新经验的进入又会使原有的经验发生一定的改变,使它得到丰富、调整或改造。换言之,认知建构主义强调意义的双向建构过程。其中的典型代表是维特罗克(MCWittrock)的生成学习理论和斯皮罗等人的认知灵活性理论。

 

一、生成学习理论

 

维特罗克的生成学习理论主要包括对学习实质的理解和学习生成过程模式两个方面的内容。

 

(一)学习的实质

 

维特罗克认为,我们所知觉的事物的意义总是和我们已有的知识经验联系在一起的。信息输入本身并不能直接导致意义的产生,相反,我们总是倾向于从长时记忆中提取与当前信息相关的事实,并主动去建构外界信息与头脑中已有的相关信息的联系,以使输入的信息获得具体意义。或者说,我们总是倾向于根据已有的知识经验建构一种模式,并将这一模式应用于对当前所输入信息的理解,这个过程就是学习。单纯的信息输入不是学习,只有将新的信息和已有的知识经验结合在一起,只有当新的信息被纳入学习者已有的模式并获得了具体的意义以后,学习才算真正地发生了。

 

学习是学习者通过原有的认知结构与从环境中接受的感觉信息相互作用来生成信息的意义的过程。学习的发生依赖于学习者已有的相关经验,人们要生成对所知觉事物的意义,总是需要与他以前的经验相结合。另外,人脑并不是被动地学习和记录外界输入的信息,而是主动建构对输入信息的解释,主动地选择一些信息而忽视一些信息,并从中得出推论。也就是说,在生成学习中,学习者原有的认知结构──已经储存在长时记忆中的事件和信息加工策略──与从环境中接受的感觉信息(新知识)相互作用,在这一过程中,学习者主动地选择信息和注意信息,主动地建构信息的意义。

 

维特罗克之所以产生了这样的认识,主要是基于他对个体认知和学习过程的分析。在对学生阅读和写作的研究中,维特罗克发现,儿童到了两岁左右就能说出一些符合语法规则的完整的句子,这一年龄阶段的儿童已经有了一些初步的生成语言的能力,这种能力就是他们学习时建构意义的基础。而当学生认识了一些常见的字词,学会了一些基本的语法知识并掌握了一些必要的阅读技巧之后,学习过程的建构性就显得更为明显。以阅读为例,阅读活动就是一个典型的意义生成的过程。在他看来,阅读实质上就是学习者通过一系列的建构活动获取书本文字的具体意义的过程。单纯的字词输入并不意味着学习,如幼儿也可以翻看成人的书,但是他们不能理解。有时不同的学习者即使阅读的是同一材料,往往也会产生不同的理解。之所以出现这样的现象,主要是因为学习者已有的知识经验是不同的。在阅读时,学习者往往会进行两种不同的建构,即他们既要建构所学材料各部分之间的关系,又要建构所学材料与自己已有的知识经验的关系,正是这种建构导致了学习者对同一学习材料的不同理解。

 

学习活动是通过一系列主动的建构过程完成的,而这一建构又是在已有的知识经验的基础上进行的。基于这样的认识,维特罗克提出了下面的假设:在学习过程中,如果能有效地促进学习材料和学生已有的知识经验的联系,将有助于学生对所学材料的学习和理解。为此,他设计了大量实验用以验证他的这一假设。例如,在维特罗克等人于1975年所做的一项实验中,他们将一组生词分别插入学生熟悉和不熟悉的两段故事中,然后比较学生阅读了这两段故事以后对这组生词的理解和掌握情况。实验结果表明,为学生所熟悉的故事情节可以帮助学生生成和记住所学新词的意义,这说明学生的学习是在已有知识经验的基础上进行的,已有的知识经验可以促进学生对所学内容的理解和掌握。

 

在维特罗克等人于1978年所做的另一项实验中,实验对象是公立学校六年级的学生,实验组和对照组的学生被要求阅读同样内容的一篇文章,但在实验组的学生所阅读的材料中每一段落前都有一个段落标题,而且学生在读完每一段落后还要在教师的指导下对内容进行概括,对照组学生所阅读的材料则未经这种处理,在阅读过程中也未得到教师指导。实验结果表明,实验组学生对这一材料的理解和记忆成绩超过对照组学生的两倍以上。这说明学生对所学材料各部分内容之间内在关系的建构和学生对所学材料与自己已有的知识经验之间的关系的建构,有利于学生对所学内容的理解和掌握。

 

维特罗克等人在1975年所进行的一项研究中,要求学生在阅读材料的部分字词下画线。先要求学生在教师的指导下把一些在语法和结构上显得比较重要的字词画出来,然后让学生各自把自己认为比较重要的字词画出来。实验结果表明,学生理解得最好的部分是自己认为比较重要的字词,其次是在语法和结构上显得比较重要的字词,最差的是未画线的字词。这一研究结果表明,在学习过程中,学生可能进行不同的建构,学生自己主动的建构有利于学生对所学材料的理解和掌握。

 

总之,维特罗克通过这些实验说明学生的学习是在已有的知识经验的基础上进行的。在学习过程中,学生的主动建构有助于他们对所学内容的理解和掌握。

 

(二)学习生成过程模式

 

按照维特罗克的理论,人类的所有学习活动都可以用生成过程来解释。面对不同的学习材料,人们的建构和意义生成方式是不同的,但一般会经过几个固定的阶段。和其他现代认知心理学家一样,维特罗克也是用信息的输入、转换、编码和加工来解释学习过程的,不同的是他对学习者的学习和意义生成过程的分析更为具体、细致,并提出了学习生成过程模式(见图9-1)。

 

 

9-1学习生成过程模式

 

从图9-1可以看出,学习者的学习一般要经过以下几个过程。

 

1)长时记忆中存在一些知识经验,它们会影响个体的知觉和注意的倾向,会影响到个体以某种方式来加工新信息的倾向。学习者需首先把这些内容提取出来,进入短时记忆。

 

2)这些内容和倾向实际上构成了学习者的动机,使他不仅能注意外来的、意想不到的信息,而且也能主动地对感觉经验进行选择性注意,注意那些已经有过经验、仍让人感兴趣的信息,并进行选择性知觉。在这种注意和知觉的过程中,要求学习者作出随意控制的努力。

 

3)经过选择性知觉得到的信息,要达到对其意义的理解,或者说要生成学习,还需要和长时记忆中存在的有关信息建立某种联系,即主动地理解新信息的意义。

 

4)要从感觉信息中建构意义,必须与长时记忆中的有关信息建立联系,这是意义建构的关键。在最后完成意义的建构之前,需要试探性地建立这种联系,进行试验性的意义建构。

 

5)在与长时记忆进行试验性联系和试验性意义建构的过程中,学习者既可以通过与感觉经验的对照来进行,也可以通过与长时记忆中已有经验的比较来完成。

 

6)经检验,如果意义建构不成功,应该回到感觉信息,检查感觉信息与长时记忆的试验性联系的策略,这包括:①构成选择性注意和选择性知觉的信息基础是否可靠;②从长时记忆中提取的建立联系的信息是否适宜;③从感觉信息中选用的信息是否合用;④如果必要,应该系统地考虑感觉信息与长时记忆中各个方面所有可能的联系。

 

7)如果建构意义成功,即达到了意义的理解。

 

8)在新的信息达到意义的理解后,可以从多方面对获得的理解进行分析检验,看新经验是否合理,是否符合自己长时记忆中的其他相关经验,是否与其他有关的信息一致。经过这种检验,如果新经验与自己原来的经验结构之间基本是一致的,不存在什么冲突,就可以把新经验从短时记忆中归属到长时记忆中,同化到原有的认知结构中;相反,如果发现了新旧经验之间的冲突,便可能导致长时记忆中原有认知结构的重组。

 

客观地说,学习生成过程模式不仅看到了学习中的信息加工过程,而且它认为生成学习不等于对新信息的理解和记忆,学习的生成过程还包含了对学习过程的监控。特别值得注意的是,这里的监控不仅是对学习及其效果的监控,即是不是真正恰当地理解了信息意义,而且还包括对新观念的合理性的分析和检验,看新观念是否符合原来的经验,这就是观念合理性的监控问题。从这种意义上说,学习不仅要解决知与不知的问题,而且要在“知”的基础上对新观念的合理性、有效性作出分析和鉴别。

 

总之,生成学习理论重视学生学习的主动性,重视对学习者内部认知特点的探讨,得到了心理学家的普遍赞同。维特罗克对个体学习的生成过程的分析尽管带有一定程度的推测成分,但由于其具体性和严密的逻辑性,因而也被大多数人所接受。对生成学习理论的研究,既有助于我们进一步探讨学习的实质,也对我们如何做好日常教学工作有很大的启示。

 

二、认知灵活性理论

 

斯皮罗等人提出的认知灵活性理论试图从信息加工的角度解释建构性学习的过程,以揭示学习者在实际情境中灵活应用知识的心理机制,以便发展出一套教学设计的原则来培养学习者灵活应用知识的能力。

 

(一)认知灵活性理论的学习观

 

1.结构良好领域的知识和结构不良领域的知识

 

斯皮罗等人提出认知灵活性理论是以他们对知识领域的划分为基础的。根据知识的复杂性,斯皮罗等人将知识划分为结构良好领域(well-structured domain)的知识和结构不良领域(ill-structured domain)的知识。所谓结构良好领域的知识,是指有关某一主题的事实、概念、规则和原理,它们之间是以一定的层次结构组织在一起的。结构不良领域的知识,则是将结构良好领域的知识应用于具体问题情境时产生的,即有关概念应用的知识。这意味着,将结构良好领域中的同一个概念应用在各个具体实例的过程中,其内涵将表现出一定的差异。结构不良领域的知识具有以下两个特点:(1)概念的复杂性。知识应用的每个实例同时涉及许多概念,如多种图示、角度和组织原则等,每个概念都有其自身的复杂性,而且这些概念存在相互作用。(2)实例的不规则性。每个实例所涉及概念的数量、地位、作用以及相互作用的模式各不相同。结构不良领域是普遍存在的。在所有领域中,只要将知识运用到具体情境中去,都有大量的结构不良的特征。因此,我们不可能靠将已有的知识简单提取出来去解决实际的问题,只能根据具体情境,以原有的知识为基础,建构用于指导问题解决的图式。而且,在问题解决的过程中往往不是以某个概念、原理为基础,而是要通过多个概念、原理以及大量经验背景的共同作用来实现。认知灵活性理论正是针对复杂和结构不良领域中学习的本质问题提出来的。

 

认知灵活性理论继承了建构主义关于学习的基本观点,它认为,学习是学习者在一定的社会文化背景中以自己的方式主动建构内部心理表征的过程。与极端建构主义相比,它采取的是较为折中的观点。它既反对传统教学机械地对知识作预先限定,让学生被动地接受;同时也反对极端建构主义只强调学习中的非结构的一面,忽视概念的重要性。它主张,一方面要提供建构理解所需的基础,另一方面又要留给学生广阔的建构空间,让他们针对具体情境采取适当策略。

 

所谓认知灵活性,就是指学习者通过多种方式同时建构自己的知识,以便在情境发生根本变化的时候能够作出适宜的反应。也就是说,学习者在学习复杂和结构不良领域的知识时,只有通过多维表征的方式,才能完成对知识意义的建构,才能够达到对知识的全面理解。此外,通过多维表征所建构的知识能够较好地迁移到其他领域。因为在结构不良领域中,从单一视角提出的每个单独的观点虽不是虚假的或错误的,却是不充分的。只有超越单一概念维度的多维知识表征,才能完成对复杂和结构不良领域知识的建构;而当学习者对知识有了全面的理解之后,就能够在各种不同的情境中灵活地运用知识。

 

2.初级学习和高级学习

 

斯皮罗等人在对新手和专家解决问题的过程进行研究后指出,在新手的初级知识(introductory knowledge)和专家的专门知识(expertise)之间,存在着高级知识(advanced knowledge)。他据此将学习分为初级学习和高级学习两类。初级学习是学习中的低级阶段,教师只要求学习者知道一些重要的概念和事实,在测验中只要求他们将所学的东西按原样再现出来,这时所涉及的内容主要是结构良好领域的知识。而高级学习则与此不同,它要求学习者把握概念的复杂性,并广泛而灵活地运用到具体情境中。这时,概念的复杂性以及实例间的差异性都显而易见,因而涉及大量结构不良领域的问题。由此可见,高级学习的学习目标相对于初级学习有了很大改变,从记忆概念和事实转变为掌握概念复杂性的重要方面,从知识的简单提取转变为知识的迁移和应用。也可以说,结构良好领域的学习主要是初级学习,而复杂和结构不良领域的学习则主要是高级学习。

 

以斯皮罗等人的初级学习和高级学习为基础,乔纳森(Jonassen,1991)提出了知识获得的初级学习、高级学习和专家知识学习的三阶段理论(见图9-2)。在初级知识的获得阶段,学习者往往还缺少可以直接迁移的关于某领域的知识,这时的理解大多依靠简单的字面编码。在教学中,此阶段所涉及的主要是结构良好问题,其中包括大量的通过练习和反馈而熟练掌握知识的活动过程。在高级知识的获得阶段,学习者开始涉及大量结构不良领域的问题,这时的教学主要以对知识的理解为基础,通过师徒式的引导而进行。学习者要解决具体领域的情境性问题,必须掌握高级知识。在专家知识的学习阶段,所涉及的问题则更加复杂和丰富。这时,学习者已有大量的图式化的模式(schematic patterns),而且其间已建立了丰富的联系,因而可以灵活地对问题进行表征。

 

 

9-2乔纳森关于知识获得的三阶段

 

斯皮罗认为,传统教学混淆了高级学习和初级学习之间的界限,把初级学习阶段的教学策略(如把整体分割为部分、着眼于普遍原则的学习等)不合理地推及高级学习阶段的教学中,使教学过于简单化。比如,将事物从复杂的背景中隔离出来进行学习,将本来连续的过程简单地当成一个个的阶段处理,忽视各部分之间的相互联系等。必要的简单化对教学来说是有意义的,但在整个教学过程中都过于简单化,则会使得学生的理解简单片面,这正是妨碍学习在具体情境中广泛而灵活迁移的主要原因,而建构主义就是要寻求适合高级学习的教学途径。

 

斯皮罗等人针对传统教学中结构不良领域高级知识学习所存在的问题,结合高级知识获得的目标,探讨了结构不良领域高级知识获得的建构过程,提出了认知灵活性理论。正如皮亚杰一样,斯皮罗认为建构的过程是双向的:对新信息的理解是通过运用已有经验,超越所提供的信息建构而成的;从记忆系统中所提取的信息本身,也要按具体情况进行建构,而不是单纯地提取。建构一方面是对新信息意义的建构,另一方面又包含对原有经验的改造和重组。斯皮罗等人认为,由于结构不良领域存在概念的复杂性和实例的多样性,我们不只是从记忆中原封不动地提取知识结构来帮助新意义的建构,而是在已有心理表征的组织结构中抽取先前知识,针对当前具体情境进行新的组装。但传统认知理论强调,学习者是通过从记忆中提取组织良好的知识包或图式来丰富当前事物信息的。例如,我们走在路上,看见前面走着一个留着披肩发、身穿花格衣服的人,就会想到这是一个女人,于是就推断这个人不会有胡子、声音比较清脆等。我们并没有直接看到这些,而是根据头脑中有关女人的图式推理得来的。而斯皮罗等人认为,由于结构不良领域存在概念的复杂性和实例的多样性,我们并不只是简单套用这种事先包装好了的图式。如果一看见留着披肩发、穿着花衣服的人,我们就原封不动地从头脑中提取“女人”这一图式,很可能会犯错误。相反,我们是根据当前的情境,利用头脑中有关女人、艺术家、变态者以及标新立异者等多种知识,针对当前具体情境(如走在大街上、艺术馆或精神病医院)进行重新组装,来确定此人的身份,从而推知其他我们没有直接知觉到的信息。这意味着,学习者不是从记忆中提取事先包装好了的“处方”来指导自己的思维和操作,因为事先存储的单一处方不足以涵盖所有待处理的实例;相反,学习者是针对当前情境的需要,将各种知识源整合在一起。

 

(二)认知灵活性理论的教学观

 

斯皮罗等人认为,学习者之所以不能将所学知识灵活地应用于新的实际情境中,是由于学校所教的知识都是经过简化处理了的结构性知识,而在实际情境中问题的解决需要学习者具有大量的非结构性知识。而且,学校教学的目标是让学习者接受、记忆和套用这些结构性的知识。对高级知识学习的研究表明:一开始就将复杂的学科范围简单化,会妨碍进一步获得比较复杂的、正确的理解,有时甚至会造成误解。为了实现结构不良领域高级知识获得的学习目标,促进学习者积极主动的双向建构过程,斯皮罗等人提出了随机通达的教学原则。

 

在阐明随机通达这一教学原则时,他们运用了这样一个类比:在日常生活中,当我们在不同的时间、不同的场合,带着不同的目的观看某一风景时,我们会对这一风景产生不同的感受和认识。同理,对同一内容,学习者要在不同的时间、重新安排的情境中,带着不同目的、从不同的角度进行多次交叉反复的学习,以此把握概念的复杂性并促进迁移。这种反复绝非为了巩固知识、技能而进行的简单重复,因为每次的学习情境中存在着互不重合的方面,可使学习者获得对概念新的理解。斯皮罗认为,由于复杂和结构不良领域存在概念的复杂性、实例的不规则性、情境的变化性、多种表征之间的相互关联性,因而对知识的理解会因背景的不同而存在差异。为了达成全面的理解,教学必须不止一次地涵盖内容。从单一的角度看待概念、实例,就难以充分说明跨越实例的变化性和个别实例的复杂性,因而是一种简单化的倾向,会导致学习者对概念产生片面的认识,并阻碍学习者在新情境中灵活运用所学知识。

 

随机通达教学运用各种媒体交互技术为学习者提供一个复杂与结构不良的学习环境,并由此鼓励学习者自己对知识的积极探索与建构。这种教学方法一般按照以下原则来组织支持建构学习的教学:(1)教学活动必须为学习者提供知识的多元表征方式,如多种观点、多种模式、多种方案等,并鼓励学习者自己对知识进行多种方式的表征;(2)教学设计应注意建构由概念与案例交织组成的“十字交叉形”,使用多个案例理解复杂知识,揭示抽象概念在结构不良领域中的细微变化,以保证知识的高度概括性与具体性的结合,使知识富于灵活性,能够适应变化的情境,增强知识的迁移性和覆盖面;(3)教学材料应避免内容的过于简单化,在条件许可时,尽可能保持知识的真实性与复杂性,使学习者认识到结构不良知识的多样性、多种关联性以及对情境的依赖性,而且使学习者认识到从不同角度考虑知识的复杂性是非常重要的;(4)教学应基于情境、案例、问题解决,强调学习者对知识的建构,而不是信息的传递与接受;(5)作为学习材料的教学内容,应该是高度联系的知识整体,而不是孤立的、分割的。

 

认知灵活性理论强调,在教学中要避免抽象地讲解概念一般如何应用,而应把概念具体到一定的实例中,与具体情境联系起来。每个实例分别用来说明不同方面的含义,而且各实例都可能同时涉及其他概念。有时,在与其他实例相比较的情况下,重新考察某个实例,引导学习者建构新的理解。通过这种学习,学习者可以从多个角度理解概念,并把概念的意义与具体情境联系起来,形成背景性经验。在结构不良领域,没有任何单一的图式能涵盖实例的所有东西,更没有任何图式或概念能统率广泛范围内的实例。因此,可用的图式或概念越多,利用多种图式或概念涵盖实例复杂性的可能性就越大,使用最合适图式或概念解释结构不良领域中新实例的可能性也越大,为某一个实例找到最佳图式或概念的机会也越多。唯有如此,才能促进学习者针对具体情境的需要,从记忆中选取知识并重新组装,达成对新信息意义的建构。

 

客观地说,斯皮罗等人的认知灵活性理论在建构主义所必须回答的某些问题上采取了折中的立场。对于知识的客观性,斯皮罗等人拒绝两种极端的观点:一种观点认为世界不存在客观的实体,因此根本就不存在客观的知识;另一种观点认为世界存在着客观的实体,这种客观的实体能通过任何单一而绝对的方法加以把握。相反,他们认为,结构不良领域的现象正好说明真理的多元性。正因为如此,他们反复强调多元知识表征在认知灵活性理论中的重要性,注重对结构不良领域的概念和实例作多维度的非线性的学习,从而每个实例可以从不同的角度得到合理的解释,各个角度相互补充有用的东西。在结构不良领域,对理解作任何严格限制都将会丧失许多复杂性。

 

对于知识的预先确定性,斯皮罗等人认为,教学过程不应该预先确定准备教给学习者的知识,也就是说不应该向学生提供知识的成品,而应着眼于发展结构不良领域所需的特殊的认知技能,向学习者提供一个探索环境,帮助学习者进行心理表征,从而促进他们领悟学习内容和有用的结构、关系。由于概念意义的多样性和对情境的依赖性,预先确定性具有明显的局限性。这样,斯皮罗等人采取了一个中间立场,既不同于严格的预先确定论(严格地预先确定结构和知识应用,学习者被动接受),同时也反对让学习者投入一个非结构的环境中而无视概念在理解中的作用。他们提倡学习者积极参与学习,随着学习的进行,对学习的控制要逐渐从教师移向学习者。由于结构不良知识存在着意义的多样性与应用实例的可变性,因此学习者难以事先确定所需的知识,并从记忆中原封不动地提取这些知识,学习者必须依情境而重新组装知识。这意味着,学习者必须具有建构性学习技能,通过这一学习技能来获得依赖于情境的多维度的和非隔离性的知识;同时还必须具有建构性的知识应用技能,通过这一技能来灵活组装因情境而定的知识。可见,在认知灵活性理论中,知识获得、解决问题和学会学习三者是一体化的,它们遵循同样的建构性加工过程,同样需要认知灵活性。

 

总之,认知灵活性理论在很大程度上定位于结构不良领域中高级知识的获取以及该领域所必需的社会性认知加工技能的发展。源于该理论的随机通达教学,则是一种旨在削弱对学习者控制,鼓励、提倡学习者积极参与、主动进行探索与建构的教学方法。它既不同于为学习者硬性预定一定的知识,并要求学习者通过记忆被动接受的机械学习,也不同于让学习者处于无结构状态的盲目探寻,并完全忽视概念在理解中的作用的自由放任的学习。事实上,斯皮罗等人提出认知灵活性理论与随机通达教学正是试图避免上述两个极端,走出一条“中间道路”。

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