（教育技术学专业论文）注意理论及其对cai开发的指导研究.pdf

摘要 摘要 计算机自诞生之日起就尝试着被应用于教育，自1 9 5 9 年美国i b m 公司成功研制出第一个计算机辅助教学系统( c a i 系统) 以来，c a i 作 为计算机教育应用的重要方面在学习理论的指导下取得了可喜的成 就。现在认知理论、建构理论已经取代行为主义理论而成为c a i 的 主导理论指导人们设计开发认知型c a i ，但由于理论指导过于笼统 实施困难，c a i 的研制使用效果不佳。接着，我从认知学习理论的一 个重要方面一一注意理论入手，较全面深入地分析了作为信息加工重 要机制的注意与学习的关系，研究了注意理论的三个主要模型总结 出对c a i 开发的指导意义，并依此用a u t h o r w a r e 等多媒体著作工具 开发了c a i 中国濒危脊椎动物。 助教育理论与实践有所丰富。 关键词注意注意理论 v 希望对教育技术学尤其是计算机辅 c a i _ _ - - _ _ - _ _ _ - _ _ - - 。一”： 赣戤汜j蔌，酬。姓也瓤= 曩；o 糕 a b s t r a c t a b s t r a c t c o m p u t e r h a sb e e na p p l i e dt oe d u c a t i o ns i n c ei t sc o m i n gi n t ob e i n gi n 19 5 9 ，t h ef i r s tc o m p u t e ra s s i s t e di n s t r u c t i o n ( c a i ) s y s t e mw a s d e v e l o p e d a n dg e n e r a t e dw i t hi b mc o m p a n yo f a m e r i c a ，a n ds i n c et h e n ，t h e r eh a s b e e na na d v i s a b l e p r o g r e s s i n c a i ，w h i c hi s a n i m p o r t a n ta s p e c t o f c o m p u t e ra p p l y i n g t oe d u c a t i o na n db a s e do n l e a r n i n gt h e o r i e s ，n o w c o g n i t i v et h e o r ya n dc o n s t r u c t i v i s m ，i np l a c eo fb e h a v i o rt h e o r ya n da st h e o v e r w h e l m i n g t h e o r i e sh a v eb e e n i n s t r u c t i n g t h e d e s i g n i n g a n d d e v e l o p i n go fc o g n i t i v ec a is o f t w a r e b u tb e c a u s et h ei n s t r u c t i o nf r o m t h e s et h e o r i e sa r et o og e n e r a la n dv a g u e ，t h ee f f e c to fd e v e l o p i n ga n d u s i n gc a i i sn o tp l e a s a n t ，t h i st h e s i sc o n t i n u i n gw i t ht h ea t t e n t i o n t h e o r y ， a n a l y s e t h er e l a t i o nb e t w e e na t t e n t i o na n d l e a r n i n g ，s t u d i e st h et h r e e p r e v a i l i n g m o d e l so fa t t e n t i o n t h e o r y ，a n d l e a d st oi t sa d v i c et ot h e d e v e l o p m e n t o fc a i ，w i t ht h i s i n s t r u c t i o n ，w eh a v e c r e a t e dac a i s o f t w a r e w i t hs u c hm u l t i m e d i a w r i t i n gs y s t e m sa sa u t h o r w a r e ih o p em ya t t e m p t i o nb e n e f i t st h e t h e o r ya n dp r a c t i c eo fe d u c a t i o nt e c h n o l o g y ，e s p e c i a l l yo fc o m p u t e rb a s e d o ne d t l t l c a t j o n k e yw o r d s a t t e n t i o n a t t e n t i o nt h e o r yc a i i i 河北人学硕十学位论文 一、引言 自从1 9 5 9 年美国i b m 公司成功研制出第一个计算机辅助教学( c a i ) 系 统以来，作为c a i 系统最重要组成部分的c a i 软件便是随着教学和学习理论 的发展而进步的其理论基础严格说有两次的演变。第一次是强调刺激反 应并把学习者当作对外部刺激作出被动反应即作为知识的灌输对象的行为主义 学习理论，它指导下的c a i 软件具有小步骤、可自定步调学习的分支式线性 结构，对c a i 的发展有过积极作用，但由于它忽视了学习者的主观能动性而 在心理学研究和教学实践中让位于认知学习理论，这是c a i 理论基础的第二 次变革。认知学习理论要求人们注意学习者的内部心理过程，强调学习者的心 理特征和认知规律，不是把学习者看作对外部刺激的适应性反应，而是学习者 根据自己的态度、兴趣、爱好、需要，利用自己原有的认知结构，对当前外部 刺激所提供的信息主动作出的有选择的信息加工过程。9 0 年代初，认知学习 理论进一步发展为建构主义学习理论，它认为学习是学习者在一定的情境即社 会文化背景下，借助他人( 包括教师、学习伙伴) 的帮助，利用必要的学习资 料，对信息进行主动选择加工，建构知识的活动，它突出“情境”、“协作”、“会 话”、“意义建构”是学习环境中的四大要素。可以看出，认知学习理论( 包括 建构理论) 的很重要方面是对信息加工建构的自主选择性，是作为信息加工内 部机制的注意的本质特征。由于种种原因，人们常常只笼统地谈认知学习理论 对c a i 的指导作用，在实践中不容易贯彻下去，以至于现行的各种c a i 软件 依然带着深深的行为主义理论的烙印，并没有充分体现认知原则。另一方面， 人们往往忽略了注意是主体与外部信息的接口或信息过渡器这一理论事实，因 而认识不到注意理论对c a i 开发设计的指导意义，常常是不自觉地采用其某 些原则。没有深入具体地研究，以至于设计开发出的c a i 不能很好地发挥出 学习者的主动性，使用效果不佳。而且在信息化、网络化教育背景下，情境学 习成为学习的重要方面，对信息的选择性主动加工也就显得尤为关键，因此作 为创设情境学习为主要方式的网络化c a i 的开发研制更需要注意理论的指导。 二、多媒体教育应用的重大意义 自进入九十年代以来，多媒体技术迅速兴起、蓬勃发展，其应用己遍及国 民经济与社会生活的各个角落，正在对人类的生产方式、工作方式乃至生活方 式带来巨大的变革。特别是由于多媒体具有图、文、声并茂甚至有活动影象这 样的特点，所以能提供最理想的教学环境，它必然会对教育、教学过程产生深 靛； l；|一oi； 。，i矗_一 注意理论及其对c a i 开发的指导研究 刻的影响。这种深刻影响可以用一句话来概括：多媒体技术将会改变教学模式、 教学内容、教学手段、教学方法，最终导致整个教育思想、教学理论甚至教育 体制的根本变革。多媒体技术之所以对教育领域有如此重大的意义，是由于多 媒体技术本身具有许多对于教育、教学过程来说是特别宝贵的特性与功能，这 些特性与功能是其他媒体( 例如幻灯、投影、电影、录音、录像、电视等) 所不 具备或是不完全具备的。首先应该说明一点：这里所说的多媒体技术是以计算 机为中一i i 的多媒体技术。在前几年的一些书籍中曾提到过多媒体组合教学那 种多媒体的概念不一样，那只是将几种媒体加以简单的组合( 例如把幻灯、投 影、录音、录象加以组合) 。今天的多媒体技术则是以计算机为中心，把语音 处理技术、图象处理技术、视听技术都集成在一起，而且把语音信号、图象信 号先通过模数转换变成统一的数字信号，这样做以后，计算机就可以很方便地 对它们进行存储、加工、控制、编辑、变换，还可以查询、检索。显然，这与 原来把多种形式媒体组合在一起是完全不一样的，困为它是通过计算机把几种 处理不同媒体信息的技术集成在一起。集成方法就是通过模数转换，全变成数 字；而且为了便于加工，便于传输，还要进行数据压缩，传到指定地点以后再 还原，有一整套复杂的技术通过计算机来实现。所以现在的多媒体技术，实际 上是以多媒体计算机来体现的，下面我就从多媒体计算机四个方面的特性与功 能来说明它对教育应用的重大意义。 ( 一) 、多媒体计算机的交互i 生有利于激发学生的学习兴趣和认知主体作用 的发挥 人机交互、立即反馈是计算机的显著特点，是任何其他媒体所没有的。多 媒体计算机迸一步把电视机所具有的视听合一功能与计算机的交互功能结合在 一起，产生出一种新的图文并茂的、丰富多彩的人机交互方式，而且可以立即 反馈。这样一种交互方式对于教学过程具有重要意义，它能够有效地激发学生 的学习兴趣，使学生产生强烈的学习欲望。交互性是计算机和多媒体计算机所 特有的，正是因为这个特点使得多媒体计算机不仅是一种重要的教学手段而 且成为改变传统教学模式乃至教学思想的一个重要因素。大家知道，在传统的 教学过程中一切都是由教师决定。从教学内容、教学策略、教学方法、教学步 骤甚至学生做的练习都是教师事先安排好的，学生只能被动地参与这个过程。 而在多媒体计算机这样的交互式学习环境中学生则可以按照自己的学习基础、 学习兴趣来选择自己所要学习的内容，可以选择适合自己水平的练习，选择适 合自己的教学模式，比如说，可以用个别化教学模式也可以用协商讨论的模 式a 使计算机象学习伙伴一样和你进j 亍讨论交流。也就是说，学生在这样的交 互式学习环境中有了主动参与的可能而不是一切都由教师安排，学生只能被 靛玉 ? ；，。l 河北人学硕士学位论文 动接受。按认知学习理论的观点，人的认识不是外界刺激直接给予的，而是外 界刺激与人的内部心理过程相互作用产生的，必须发挥学生的主动性、积极性， 才能获得有效的认知，这种主动参与性就为学生的主动性、积极性的发挥创造 了很好的条件，即能真正体现学生的认知主体作用。 ( - - ) 、多媒体计算机提供外部刺激的多样性有利于知识的获取与保持 多媒体计算机提供的外部刺激不是单一的刺激，而是多种感官的综合剌 激。这对于知识的获取和保持，都是非常重要的。实验心理学家赤瑞特拉做过 两个著名的心理实验，一个是关于人类获取信息的来源，就是人类获取信息到 底主要通过哪些途径。他通过大量的实验证实：人类获取的信息8 3 来自视 觉1 1 来自听觉，这两个加起来就有9 4 。还有3 5 来自嗅觉，1 5 来自 触觉1 来自味觉。多媒体技术既能看得见，又能听得见，还能用手操作。 这样通过多种感官的刺激获取的信息量比单一地听老师讲课效果好得多信 息和知识是密切相关的，获取大量的信息就可以掌握大量的知识。他还傲了另 一个实验，是关于知识保持即记忆持久胜的实验。人们一般能记住自己阅读内 容的l o ，自己听到内容的2 0 ，自己看到内容的3 0 ，自己听到和看到内 容的5 0 ，在交流过程中自己所说内容的7 0 。这就是说，如果既能听到又 能看到，再通过讨论、交流用自己的语言表达出来，知识的保持将大大优于传 统教学的效果。这说明多媒体计算机应用于教学过程不仅非常有利于知识的获 取，而且非常有利于知识的保持。 ( 三) 、超文本功能可实现对教学信息最有效的组织与管理 随着多媒体技术的飞跃发展，以及人类对认知心理学的深入研究，超文本 ( h y p e r t e x t ) 技术也日臻完善和发展。超文本在空间上以非线性的网状结构来安 排、管理多媒体信息。它将文本、声音、图形、视频图象结合在一起是综合 表达信息的一种技术手段，极大地增强和拓宽了人类获得信息、加工信息的能 力。同时，超文本技术作为一种接口技术，提供了非常直观、灵活的人机交互 方法，是多媒体应用的有效工具。 超文本技术本身是一种数据库技术。它主要是由结点和表示结点问关系的 链所构成的信息网络。 结点( n o d e ) 是表达信息的一个单位。它可以包含不同的媒体如：文本 ( t e x t ) 、图形( g r a p h i c ) 、图象( i m a g e ) 、视频( v i d e o ) 、音频( a u d i o ) 、动画 ( a n i m a t i o n ) 、按钮( b u t t o n ) ，甚至可以是一段计算机程序。不同的系统中结点 的表示方法是不同的。结点之间按它们的自然关系用链( l i n k ) 连接成网。结点 可以分为： l 、文本类结点。结点内存储的是文字符号信息可用来表达思想、解释 。_ - - - - _ _ _ - l _ _ _ _ _ l _ - _ - - _ l _ _ 。_ l - - _ _ - _ _ _ - - l - _ _ _ _ 一一一 i 扎 ， d； 注意理论及其对c a i 开发的指导研究 概念，描述现象等。在我们的多媒体c a i 中国濒危脊椎动物中，生活习性、 致危因素等结点都是文本类结点。 2 、图文类结点。结点内存储有文字和图象媒体，图象可以是黑白、彩色 图形或图象，也可以是照片等，适合于表现事物的形态和结构。在我们的多媒 体c a i 中国濒危脊椎动物中，小图片按扭里存储的就是动物的图片。 3 、听觉类结点。结点内存储有波形音频、m i d 等音频媒体，它能提供 听觉感受。在我们的多媒体c a i 中国濒危脊椎动物中，声音按扭里存储的 是动物的叫声。 4 、视听类结点。结点内存储有视频、动画的视听媒体，它能给人综合的 视听感觉，是最具有表现力的结点。在我们的多媒体c a i 中国濒危脊椎动物 中视频按钮里存储的是动物的视频图象，丰富生动给学习者的印象深刻。 5 、程序类结点。结点内存储的是计算机程序，它具有特殊的功能通常 是用按钮来表现，进入这个结点，将启动相应的程序，完成特定的操作。 链是超文本的灵魂，从形式来说是从一个结点指向另一个结点的指针从 本质上则表示为不同结点上存在着的信息的联系。在超文本系统中，定义的各 种结点可以用链连接起来，使它成为极灵活的知识表示工具。链定义了超文本 的结构并提供浏览( b r o w s i n g ) 和探索( e x p l o r i n g ) 结点的能力。链还可以和结点 存储在一起，使其嵌入结点中或分开单独存储。链的种类复杂多样，一般可分 为如下几种类型： l 、基本链，用来建立结点之间的基本顺序，使结点信息在总体上呈现出 某一层次结构如同一本书上的章、节、小节等。 2 、移动链，可以简单地移动到某一个相关的结点，人们可以将这种链作 为超级文本系统中的导航( n a v i g a t i o n ) 。 3 、缩放链可以扩大当前结点，例如：在城市地图中，选定某一区域将 其放大，以便更清楚地看清该区域。 4 、全景链，返回超文本系统的高层视图，与缩放链相对应。 5 、索引链，实现结点中“点”、“域”之间的连接。链的起始点称为锚或 链源：终止点称为目的。索引链的锚通常呈现该链的标识符，给出链的名字或 同时给出类型、目标结点的名字、类型。 6 、执行链( 或称按钮) ，这是一种特殊的链，允许超文本系统与高级程序 设计接口触发执行链引起执行一段代码。 超文本的结点和链构成的网络是一个有向图，类似于语义网络。超文本中 的结点可以作为单一的概念或思想的表示，而结点i 日j 连接的链则表示概念或思 想间的语义关系。 河北人学硕十学位论文 超文本模型的功能主要包括：知识的表示，可连接到推理系统信息的检 索和浏览。 l 、知识的表示包括4 个任务：文本和图形、概念、组织结构、概念间 的关系。 2 、连接到推理系统，在一个语义丰富的超文本系统中，概念自j 的关系可 用链来表示。链是在逻辑程序设计中由谓词来定义的或者是为知识库提供可视 的表示。 3 、信息的检索( 也是最常见的功能) ，它由s e l e c t i o n 操作实现，s e l e c t i o n 允许对层次结构中被检索的信息项加标识，并通过向层次索引附加一个检索的 机制以提供信息检索的能力。 4 、浏览此功能通常被看作是使用超文本技术的最强的理由之一。模型 中的浏览是通过相关结点的连接来实现的，也可通过附加映像和浏览工具来实 现。通常允许用户检索的路径越多，用户最终迷失的可能性越大。 正由于超文本的上述结构特征，决定了它比传统文本的线性顺序结构组织 管理信息更符合人类思维特点和阅读习惯，因而可以实现对教学信息的组织与 管理： l 、可按教学目标的要求，把包含不同媒体信息的各种教学内容组成一个 有机的整体。在传统的印刷教材中，有关语音和活动影象的内容无法与文字内 容组成一体化的教材，只能以教科书、录音带、录像带三者各自独立的形式， 分别出版。显然，这样的教科书其内容必然是单调、枯燥的，与超文本方式 组织的图、文、音、像并茂的丰富多采的电子教材不可同日而语。 2 、按教学内容的要求，把包含不同教学要求的各种教学资料组成一个有 机的整体。教学过程的每个教学单元均包含课文、练习、习题、提问、测验、 对测验的解答及相应的演示或实验，把这些教学内容相关而教学要求不同的教 学资料有机地组织在一起，无疑对课堂教学、课外复习或自学都是大有好处的。 而按传统文本的线性、顺序方式来组织、管理教学内容绝不可能做到这一点。 3 、可按学生的知识基础与水平把相关学科的预备知识及开阔视野所需要 的补充知识组成有机的整体。因材施教是优化教学过程的重要目标之一，但由 于学生个体之间差异很大，要在传统印刷教材中同时满足基础较差学生、一般 学生和优秀学生对教学内容的不同需求是做不到的，而在多媒体电子教科书中 这却是轻而易举的事情，只要利用超文本功能设置和预备知识有关的热键以及 和补充知识有关的热键即可。 ( 四) 、多媒体计算机可作为认知工具实现最理想的学习环境 器$ l ；一 注意理论及其对c a i 开发的指导研究 从八十年代中期到九十年代初，计算机作为工具在教育领域被广泛应用 主要有两个方面：一是作为数据处理工具( 如各种数据库和电子表格处理软件 的应用) ：二是作为文字处理工具。近年来计算机在教育领域作为教学过程 中一种有效的认知工具应用有了很大的发展。众所周知在过去的二十年中， 强调刺激一反应把学习者看作是对外部刺激作出被动反应的知识灌输对象的 行为主义学习理论已经让位给强调认知主体的内部心理过程并把学习者看作 是信息加工主体的认知学习理论。随着心理学家对人类学习过程认知规律研究 的不断深入，认知学习理论的一个重要分支建构主义学习理论在西方逐渐流 行。由于多媒体计算机和网络通信技术所具有的多种特性特别适合于实现建构 主义学习环境换句话说，多媒体计算机和网络通信技术可以作为建构主义学 习环境下的理想认知工具，能有效地促进学生的认知发展，所以随着多媒体计 算机和i n t e r n e t 网络的飞速发展，建构主义学习理论正愈来愈显示出其强大的 生命力，并在世界范围内日益扩大其影响。 三、多媒体c a i 软件开发的现状 c a i 是多媒体计算机教育应用的一个重要方面经过几十年的发展无论 在指导理论上还是在操作实践上都有了一些成就。理论经由行为主义过渡到认 知学习理论完成了学习者从被动灌输对象到主动加工者的转变；建构主义理 论作为认知理论的新发展，更强调学习者对知识意义的主动建构，强调“情境”、 “协作”、“会话”、“意义建构”是学习环境中的四大要素或四大属性。在实践 上，人们一直都尝试着把学习理论与计算机科学发展的新成果相结合从程序 教学向多媒体c a i 发展从分支式固定路径向智能化c a i 发展，从单机c a i 向网络c a i 发展从单纯交互式个别化c a i 向网络协作化c a i 发展，从结构 化设计向面向对象设计发展。总之，理论实践相结合，c a i 变得更符合学习者 的思维规律，更符合社会需要，功能更强大完善，效果更好。但是，由于理论 与实践之间存在着鸿沟以及社会经济等外在因素和科学发展未知环节等的影 响c a i 开发效果并没有理论上的好，主要原因包括：软件针对性较差( 既指 学习内容上重点不突出，又指对学习者的年龄特征、认知水平和能力分析不够， 还指软件用于学习或教学定位不准确) ；软件结构死板，多数是固定路径，不 易于个别化学习：帮助资源系统简陋，意义建构资料贫乏：软件升级困难等。 还有一点也是很重要的一点在于理论上指导力度不够。教学设计专家、学科专 家与程序设计者在软件开发实旌中思想难统一，交流不够，专家们的指导过于 笼统，虽然强调知识结构与认知特点等方面，却不能完全实现，这就在很大程 6 睦 。、，：；：；。 t l 河北人学硕士学位论文 度上堵塞了认知主体( 学习者) 与外界信息( 这里指c a i 软件) 的交流通道 注意，进而影响学习者的高级水平加工，意义建构即影响了学习效果。 因此疏通信息通道的研究即注意理论的研究就显得很有必要。 四、注意与学习 ( 一) 、人的信息加工系统 人的感觉器官、神经系统和大脑构成了人的信息加工系统。人们通过眼 睛或耳朵等感觉器官接受外界的信息，这一信息通过神经系统传至大脑，在大 脑记忆系统的不同部位进行存储和加工。美国心理学家克拉兹基给出了人的信 息加工系统的一个模型( 见图4 1 ) ，并指出，信息加工是发生在刺激与反应 之间的心理活动，这一活动过程，也就是信息加工的过程，它包括以下几个阶 段： 外界刺激 一医丽西习 人类记忆系统 图4 1 人的信息加工系统 l 、感觉登记 外界刺激通过人的感官进入信息加工系统，刺激的一定信息量被记录在 系统的感觉寄存器即感觉记忆中：感觉寄存器有视觉、听觉、触觉、味觉和嗅 觉寄存器等5 种，具有短暂地把一个刺激信息以真实形式保持在浚系统中的功 能。这些信息将很快进入模式识别阶段。 2 、模式识别 模式识别把进入系统的刺激信息与先前掌握的存储在长时记忆中的信息 进行匹配，并辨认出该刺激属于什么范畴的过程，它需要利用感觉记忆、长时 记忆，经历分析、比较、决策三个基本过程。结果是完成对刺激的信息编码与 匹配。 藏l 注意理论及其对c a i 开发的指导研究 3 、短时记忆与复述 刺激信息经模式识别编码后被送到短时记忆中，在这儿可以保持一分 钟还能借助“复述”过程保持信息强度而不产生衰变“复述”使记忆项目 向长时记忆转移，并在长时记忆中存储。 4 、长时记忆 长时记忆是有关世界知识的永久性仓库，一方面把知识组织有序地长期 存储在大脑中，另一方面提供有关知识，供加工活动使用。 5 、注意 注意被看作人信息加工系统中的过渡器可发生在信息加工的任一阶段。 周围世界，任何时间刺激的信息都是大量的，但信息加工系统的加工容量是 有限的。注意可以保证被送进系统各部分有限的而且最重要的信息。例如，学 习者利用c a i 软件进行学习时，眼睛可以看文本也可以看图片或动画、电 影，耳朵可以听解说，或者听隔壁房间传出的电视的声音可能还在一边吃着 东西，嗅觉、触觉等也能接受刺激信息。其中有些信息是主要的，有些是次要 的，甚至是干扰信息。这时，“注意”可把不重要的、干扰信息过滤掉，选取 最重要的输入作迸一步处理加工。 上面简述了人的信息加工系统和信息的加工过程，尽管是一种图示的解 释，对学习者如何接受与加工信息已有较深刻的认识。加涅利用信息加工理 论，模拟学习过程，提出人的学习信息流程模式，阐明了信息加工的过程就是 学习的过程。它认为，人类的所有学习过程都是通过内在的一系列心理操作 对外来信息或己存在人的记忆中的信息进行不断的加工而完成的。注意在信息 加工过程中占有重要位置，因此也是学习过程不可或缺的部分。 注意是个体受内外动机的驱使，有选择地指向和集中于一定对象或活动 的心理状态。注意对心理活动起积极的组织和维持作用是学习者掌握知识， 从事实践活动必不可少的条件。 ( 二) 、注意理论 如前所述学习的过程就是人的信息加工系统获取、贮存、加工和使用信 息的过程。由于信息加工系统的能力有限，人不能同时应用一切可能的信息 也不能采取一切可能的行为，因而人必须采用一定的行动方案、计划或策略， 从而体现人的主动性和智慧性。在这些策略中，有一个重要的方面就是对来自 各方面的信息的选择即是注意。 注意作为心理活动的调节机制在近代心理学发展的初期即己受到重视。然 而后来随着行为主义和格式塔心理学的兴起和传播，注意的研究几乎被完全 地充斥。前者根本否定注意的存在，后者则将注意完全融化于知觉之中。只是 酴轧 t；tttt；-t-_tt，t卜。，。，。，。j，j。，j。，。，。，。，。，。卜。，卜。，。，i，。，。，iil。，。；，；一 塑些叁堂堡堂堡堡茎 在二次大战期间和战后由于通信工程的需要，工程心理学重又开始重视对注 意的研究以求了解人能同时加工信息的数量，注意的分配、保持和转换的特 性等，来保证人机系统的工作效率和可靠性。特别是5 0 年代中期认知心理学 的兴起以后，注意的重要性越来越清楚地显示出来，注意的研究得到广泛的发 展。这不仅因为认知心理学将注意看作信息加工的重要机制，而且也由于认知 心理学在整体上强调人的心理活动的主动性。此后注意的研究成为认知心理 学的一个重要领域，而信息加工观点则在注意的研究中占据了统治地位。 注意的基本特征有两个：即注意的指向性和集中性。1 8 9 0 年詹姆士 ( w j a m e s ) 在心理学原理一书中早就指出：意识的聚焦作用( f o c u l i z a t i o n ) 和 集中作用( c o n c e n t r a t i o n ) 是注意的本质。詹姆士所讲的意识的聚焦作用，就是 注意的指向性。它是指心理活动指向某一对象而离开另一对象。由于注意的指 向性，人才能通过选择对个体具有意义的外界信息，并在头脑中对它继续加工。 1 9 6 6 年海曼德兹皮昂但h e m a n d e zp e o n ) 曾把注意的指向性比做探照灯的一束 亮光。在亮光照射的中心，人们得到最清晰的印象；而在亮光照射的边缘，事 物就变得模糊不清了。注意的集中性，指注意对所指向的对象保持着高度的紧 张性。注意的集中性可以用心理努力程度来表示。我们听朋友聊天用不着很 大的心理努力，注意的集中性低；相反，听一门内容丰富而饶有兴趣的课程， 要求全神灌注，注意的集中性就高了。注意的集中程度不同，人们消耗在活动 中的心理能量( c a p a c i t y ) 是不一样的。 注意可分为无意注意和有意注意。这叫注意的双重系统假设。它也来自 詹姆士的心理学原理。无意注意也叫自发注意，它的发动和维持不需要人 的意志的努力；而有意注意是一种需要意志努力的注意，它的发动和维持需要 消耗更大的心理能量。 1 、注意的三个主要理论模型 ( 1 ) 、知觉选择模型( 过滤器模型和衰减模型) 、过滤器模型 过滤器模型( f i i t e rm o d e l ) 是英国著名心理学家b r o a d b e n t 于1 9 5 8 年提出的 一个较早的注意模型。( 见图4 2 ) 它对后来的注意研究产生很大的影响，并 且对信息加工观点在心理学中的贯彻，起过积极作用。b r o a d b e n t 认为，来自 外界的信息是大量的，但人的神经系统高级中枢的加工能力极其有限于是出 现瓶颈了。为了避免系统超载，需要过滤器加以调节选择一些信息进入高级 分析阶段，而其余信息可能暂存于某种记忆之中，然后迅速衰退。通过过滤器 的信息受到进一步的加工而被识别和存储。这种过滤器类似波段丌关，可以通 9 ， 。 注意理论及其对c a i 开发的指导研究 过一个通道，使该通道的信息通过，而其余的通道则被阻断，信息不能通过。 这种过滤器的作用体现出注意的功能，因此这种理论被称做注意的过滤器模 型。输入通道可以是不同的感觉器官或成对的感觉器官的两个部分( 如左耳和 右耳) 或不同方位的声音等等。输入通道的数量较多而过滤器至高级分析 水平的通道只有一条，体现出过滤器的选择作用。这个模型后来被w e l f o r d ( 1 9 5 9 ) 称为单通道模型。在这个模型中，过滤器的选择作用并不是随机的，而是有一 定的制约的。新异的刺激、较强的刺激、具有生物意义的刺激等易于通过过滤 器受到人的注意。后来b r o a d b e n t 强调人的期待的作用，儿人所期待的信息 容易受到注意。 过滤器模型得到不少双听实验的支持，但也有一些实验结果与b r o a d b e n t 的实验和理论不相吻合，那就是过滤器允许不止一个通道的信息通过。人可同 时注意两个通道的刺激。这些实验结果尽管没有完全否定b r o a d b e n t 的过滤器 模型。但对这个模型的核心思想，即只存在一条通向高级分析水平的通道提 出了严重的疑问。应当指出，b r o a d b e n t 本人也承认，如果信息呈现慢，信息 流动慢，是可以同时注意几个通道的。但是，就这个过滤器模型的实质来说， 它是一种单通道的模型，因而引起许多争论。 输入通道 图4 2b r o a d b e n t 过滤器模型 、衰减模型 根据非追随通道的信息也可以得到高级分析的实验结果，t r e i s m a n r l 9 6 0 1 9 6 4 ) 对上述过滤器模型加以改进，提出衰减模型( a t t e n u a t i o nm o d e l l ( 见图 4 3 ) 。她认为过滤器并不是按“全或无”的方式工作的，不是只允许一个通道 的信息通过而是既允许追随通道的信息通过，也允许非追随通道的信息通过， 只是非追随通道的信息受到衰减，强度减弱了，但一些信息仍可得到高级加工。 河北大学硕士学位论文 t r e i s m a n 将闽限概念引入高级分析水平。她比b r o a d b e n t 更加重视高级分 析水平本身的功能特征。t r e i m a n 的衰减模型不同于b r o a d b e n t 的过滤器模型 主要在于将过滤器的“全或无”的工作方式改为衰减，从而将b r o a d b e n t 的单 道模型改成双通道或多通道模型。应当说，这种变化还是很大的。衰减模型承 认注意在通道间的分配，显得比过滤器模型更有弹性。但是这两个模型有着 基本的共同点。第一，这两个模型的根本出发点是共同的，即都认为高级分析 水平的容量有限或通道容量有限，必须通过过滤器予以调节；第二这种过滤 器的位置在这两个模型中是相同的，都处于初级分析和高级的意义分析之间： 第三，这种过滤器的作用又是选择一部分信息进入高级的知觉性质的。因此， 在当前的认知心理学中多倾向于将这两个模型合并，把两个名称联合起来， 称之为b r o a d b e n t t r e i s m a n 过滤器一衰减模型，并且将它看作注意的知觉选择 模型。这个模型在当前的心理学中有广泛的影响，许多心理学家对它持肯定的 念度。 固 f 圈 tt 函 f丁 追随耳非追随耳 图4 3t r e i s m a n 衰减模型 ( 2 ) 、反应选择模型 对于非追随耳的信息可以得到高级分析的实验结果除t r e i s m a n 提出了 衰减模型以外还提出了另一个与之完全不同的理论。这个理论以d e u t s c h ( 1 9 6 3 ) 睦 ；t，t-，t，tt，-，tzttttt，tt，ttx，。rttttr，；。t，aa，t，jaj，ittt-tia*。aa，j，jijiaaaa，11111ijii，jzata l 注意理论及其对c a i 开发的指导研究 为代表，他认为，几个输入通道的信息均可进入高级分析水平，得到全部的知 觉加工，注意不在于选择知觉刺激，而在于选择对刺激的反应。他设想中枢的 分析结构可以识别一切输入，但输出是按其重要性来安排的，对重要的刺激才 会作出反应，对不重要的刺激则不作出反应。如果更重要的刺激出现，则又会 挤掉原来重要的东西，改变原来的重要标准作出另外的反应。显然，这种重 要性的安排还依赖于长期的倾向、上下文和批示语等。这个理论认为注意是对 反应的选择，因而它被称作反应选择模型( r e s p o n s es e l e c t i o nm o d e i ) ( 见图 4 4 ) 。 图4 4注意的反应选择模型 两类注意模型的比较，反应选择模型不同于知觉选择模型。( 见图4 5 ) 。 它们的主要差别在于对注意机制在信息加工系统中所处的位置有不同的看法。 知觉选择模型起注意作用的过滤器位于觉察和识别之间，它意味着不是所有 的信息都能进入高级分析而识别。这个模型也称为早期选择模型。依照反应选 择模型，注意的机制位于识别和反应之间，它意味着几个输入通道的信息均可 识别但只有一部分可引起反应。现在对于知觉选择模型和反应选择模型， 心理学家倾向知觉选择模型，原因之一是反应选择模型显得太不经济了，所有 的输入都得到包括高级分析在内的全部加工，然后大多数经过分析的信息几乎 立即被忘记了。不过这还不是有力的论据像这种看起来不经济的过程也不是 完全不可能的，类似的现象在认知心理学的其他研究领域中也是存在的，如 s t e r n b e r g 提出的短时记忆信息提取的模型。反应选择实际上是一种记忆堵塞 现象，它也是与认知系统加工能力有限联系着的。而且，这两个模型也都认为， 几个通道的信息可以同时受到注意，即都承认注意的分配。这就是一些实验结 果既可以从知觉选择模型，也可以从反应选择模型得到解释的重要原因。现在 可以设想注意既可是知觉选择；也可以是反应选择，而在不同的条件下，可 有不同的选择。主张知觉选择模型的人多利用附加追随程序的双听技术，将注 意引向一个通道，再来分析和比较两个通道的作业情况，他们所研究的是集中 l i l 塑些叁堂堡主兰堡垒苎 性注意( f o c u s e da t t e n t i o n ) ：而支持反应选择模型的人多应用不附加追随程序 的双耳作业，使注意分配到双耳，他们所研究的是分配性注意。 l 觉察l一识别l 叫复述与反应择定| il il 觉选择反应选择 图4 5两类注意模型的比较 ( 3 ) 、中枢能量理论 知觉选择模型和反应选择模型都与认知系统加工能力有限相联系。在这两 个注意模型黾，中枢加工能力或中枢能量有限只是作为它们的出发点，并没有 用来具体说明注意的机制，没有成为解释原则。一些心理学家用中枢能量来说 明注意，具体地说，他们并不设想一个瓶颈结构，即存在于某个位置的过滤器， 而是将注意看作人能用于执行任务的数量有限的能量或资源用这种能量或资 源的分配来解释注意。这种理论可称作中枢能量理论。( 见图4 6 ) 。 个人的长期倾向反映不随意注意的作用即将能量分配给新异刺激、突然 动起来的东西和自己的名字等，当时的意愿体现任务的要求和目的等，对完成 任务所需能量的评价是一个重要的因素，它不仅影响可得到的能量，使其增多 或减少，而且极大地影响分配方案。只要不超过可得到的能量，人就能同时接 收两个或多个输入，或者进行两种或多种活动。应当指出，这个模型非常明确 地将不随意注意包括进来。 遵循能量或资源分配的观点，n o r m a n 和b o b r o w ( 1 9 7 5 ) 还进一步区分两类 过程：资源限制过程和材料限制过程。所谓资源限制过程是指其作业受到所分 配的资源的限制，一旦得到较多的资源，这种过程便能顺利地进行。而材料限 制过程是指其作业受到任务的低劣质量或不适宜的记忆信息的限制因而即使 分配到较多的资源也不能改善其作业水平。例如，在强噪音的背景上觉察一 个特定的声音，如果该特定的声音过弱，那么即使分配较多的资源，也是难以 觉察的。即一个作业应用的资源增加多少就会使另一个作业可得到的资源作业 相应数量的减少。 中枢能量理论以资源分配来取代设在信息加工过程某个阶段上的过滤装置 或选择机制。这种做法给中枢能量理论带来不少优点，然而似乎也带来一定的 弱点。中枢能量理论所主张的分配是着眼于过程的整体的但没有深入到过程 的内部。而知觉选择模型和反应选择模型却是着眼于过程内部的加工阶段的。 酸g j 注意理论及其对c a i 开发的指导研究 几个作业或几个输入通道问的资源分配不能不涉及过程内部的各加工阶段的特 点。尽管中枢能量理论能在某种程度上克服知觉选择模型和反应选择模型的对 立，但却不能抹掉知觉选择和反应选择的可能性。似乎可以将这些模型结合起 来。这样就可以设想，注意的选择在总体上是受资源分配所决定的，但它在信 息加工过程中是如何实现的及在哪个阶段实现的，却要依赖内外许多因素如 信息加工系统的功能状态、作业类型和当前的情境等。 各种唤醒来源( 情绪、药物、肌紧张、强刺激等) r 唤醒 、7 i 各种唤醒表现 可得到的能量 1 岛迭 孺 l i 当前意愿i ，p 能量需求的评价 可能的活动卜 图4 6k a h n e m a n 的能量分配模型 2 、影响注意的因素 对于学习者来讲，获取知识是他们进行学习的主要目的之一。在具体的学 习过程中学生为了实现获取知识的目的，需要进行知觉、记忆在内的一系列 心理活动。在这些心理活动中，知觉直接起到认识和了解客观事物的作用，记 忆则要把被知觉的内容保持在大脑中，而注意保证学习活动的正常进行。因此， 提高或优化学习者的注意、知觉和记忆策略水平，无疑将有助于学习者用较少 。固 河北人学硕十学位论文 的“能源消耗”，柬获取较多的知识。虽然蜕，注意并不是一种独立的心理活 动过程，但它总是伴随于人的心理活动之中并影响心理活动的进行。所以， 人们一般认为，注意是学习活动赖以产生的前提。正因为如此我们认为设 法提高或优化学习者的注意的策略水平，对于提高他们的学习效率是有利的。 对于学习者的学习来讲注意是十分重要的。学习的过程如果没有注意的参加， 就不可能有对学习内容的感觉、知觉、记忆和思维。对此，古人早已有所认识。 例如，所谓“心不在焉。视而不见听而不闻食而不知其味”就是这个道 理。注意的反面是分心，分心不是没有注意，只是没有把注意指向和集中在当 前的学习任务中。我们通过讨论影响学习者的注意的因素有以下几点： ( 1 ) 、学习的间接兴趣 兴趣是个体积极探究某些事物或进行某些活动的倾向。学习者的学习兴趣 是学习活动中产生的。它是学习动机中最现实和最活跃的因素。学习兴趣可以 使学习变得积极、生动，从而获得良好的兴趣。学习兴趣可分为直接兴趣和间 接兴趣两种。就学习者而言，学习的直接兴趣是由学习活动的本身而引起的， 而学习的间接兴趣的产生是由学习活动的结果引发出来的。学习的间接兴趣的 产生，主要取决于学习活动的目的和任务，或者是活动的结果对学习者个体的 意义和价值。由于学习的间接兴趣和学习的目的和意义有关，所以它能影响注 意的水平。这也就是说，如果一个学生对学习具有浓厚的间接兴趣，那么。他 在学习的过程会保持注意的稳定性和集中性。反之，则不可能在学习过程中有 稳定的注意。在中国濒危脊椎动物中有关测验部分的反馈我们设计两种， 根据学习者的表现给予不同的反馈情况，如果回答都正确，我们的反馈是“太 棒了你竟然全做对了真是不可思议如果回答的情况不好，我们的反馈 是“你这样下去可不行要多下功夫迎头赶上! j ，对于学习者的学习结果我 们带有鼓励陛，以此培养学习者的间接兴趣，使他在学习的过程中保持注意的 稳定性和集中性。 ( 2 ) 、学习的态度 学习的态度是学习者对学习的一种较为持久的、肯定或否定的内在反应倾 向。具体和通俗地讲，就是学习者是否愿意学习。一般来讲，学习态度可以从 学生对待学习的注意状态、情绪倾向与意志努力等方面来加以判定和说明。一 个对学习具有否定的内在反应倾向( 如厌学) 的人，是难以在学习的过程中保持 稳定的注意的。 ( 3 ) 、学习的积极性 学习的积极性是学习者在学习活动中所具有的那种认真、紧张、主动与顽 强等心理状态。这些心理状态通常体现在学习者对待学习的注意状态、情绪倾 向与毅力等方面。一般认为，学习积极性越大，越能保持稳定的注意。 - _ - - _ _ _ _ - _ _ _ - _ 一_ _ - _ - - _ _ _ l _ - - _ _ _ 融d ， 骶r i | _ | 注意理论及其对c a 开发的指导研究 3 、注意的策略 在学习者的学习过程中，对学习起直接促进作用的主要是有意注意。我们 认为，可以将学习者在学习过程中的有意注意看作是学习者执行学习任务的数 量有限的能量或资源学习者在学习活动中的有意注意的形成和保持就是将这 种能量或资源分配到具体的执行学习任务的过程中去。 在一个实际的学习活动中，学习者的有意注意的形成和保持过程是这样 的：( 见图4 7 ) 通过个体的意识( 主要是对学习任务的理解、感到学习活动 是否有意义和学习的兴趣等，这是元认知体验的一个重要组成部分，