（发展与教育心理学专业论文）复杂陈述性知识学习的研究.pdf

华东师范大学2 0 0 5 届博士学位论文复杂陈述性知识学习的研究 摘要 人们如何学习复杂陈述性知识，如太阳系的结构、人体血液循环系统等等? 在学习这些复杂陈述性知识时，认知加工过程发生了怎样的变化? 与简单记忆单 词对的联想学习过程相比，学习复杂陈述性知识需要花费更长的时间，并且要求 更多和更复杂的认知加工过程，目前研究者对于此类知识的学习还知之甚少。 本论文的核心是研究复杂陈述性知识的学习，主要阐释了如下几个问题：什 么是复杂陈述性知识，它具有怎样的特征? 在学习的过程中，这类知识的哪些方 面发生了变化? 复杂陈述性知识的学习过程是怎样的? 哪些因素影响学习者的 学习过程? 教师如何更好地改善教学，传授陈述性知识? 论文从理论和实证两个 研究角度，探求上述问题。论文共分为六章： 第一章论述研究的背景、意义和构想。一方面，与复杂程序性知识的研究相 比，复杂陈述性知识学习的研究仍处于萌芽阶段，较少有学者深入探讨复杂陈述 性知识学习的过程。另一方面，从学习和教学实践来看，教师所教授和学生所学 习的多数是有组织的、有系统的知识体系，即多数是复杂陈述性知识，所以本论 文对复杂陈述性知识学习的研究具有理论价值和实践意义。 第二章着重论述复杂陈述性知识的特征和变化类型。从梳理概念改变的理论 入手，阐明支撑概念改变的是复杂陈述性知识：随后从知识基数和组织两个角度， 阐述复杂陈述性知识的特征：复杂陈述性知识的基数很大，并且表现出了复杂的 组织；接下来从七个维度刻画复杂陈述性知识的变化类型：更大的容量、更密集 的联系、更小粒度的表征、更高的一致性、更大的复杂性、更高的抽象水平和不 同的视角。 第三章重点建构复杂陈述性知识学习过程的模型。采用心理模型概念，从正 确性、完整性、一致性三个维度表征学习者的原有知识，把复杂陈述性知识的学 习过程构想成一个模型，将学习过程分成理解监控和建构活动两个阶段，并根据 此模型，提出实证研究的四个基本假设。 第四章阐述实证研究中采用的研究方法。首先系统地梳理了相关实证研究文 献中采用的言语分析方法，指出言语分析的八个技术步骤以及其他技术细节，然 后详述了本论文开展实证研究所采用的学习材料、后测问题的设计、实验被试和 实验程序。 第五章分析言语数据，验证实验假设。作者从质和量两方面分析言语数据。 在量的方面，首先建立一套编码分类图式，其中明确界定了每一类别的含义，并 列举具体实例加以说明：接下来运用此编码分类，量化分析言语数据；在质的方 面，主要对单个被试的学习过程进行微观分析，与量化分析互为补充。验证了如 华东师范大学2 0 0 5 届博士学位论文复杂陈述性知识学习的研究 下假设：复杂陈述性知识的学习过程是心理模型、学习活动和文本材料相互作用 的过程：学习者的学习成绩受学习过程中深层次建构活动的影响：深层次建构活 动越多，学习者的学习成绩越好，而浅层次建构活动对学习者的学习成绩影响不 大：学习者的学习成绩受学习过程中自我监控活动的影响：自我监控活动越多， 学习者产生的深层次建构活动就越多；深层次建构活动目的不仅是填补文本中的 空缺，而且还要修补心理模型的缺漏。 第六章总结理论和实证研究，得出结论。作者在总结以上研究的基础上，从 替换原有知识体系的角度，提出进一步研究的方向，并从支撑错误概念的复杂陈 述性知识的学习过程入手，得出针对不同阶段的概念改变的教学策略。 关键词：复杂陈述性知识、陈述性知识、学习、言语分析、心理模型、概念改变 华末师范大掌2 0 0 5 届博士学位论文复杂陈述性知识学习的研究 h o wd op e o p l el e a r ns 懈c o m p l e xd e c l a r a t i v ob 坩w l e d 铲，s u c h t h es t r u c t u r eo f t h es o l a r s y s t , - m , t h eh u m a nc i 托t l l a l o f ys y s t e n la n ds oo n ? w h e np e o p l e 蛔t h ec o m p l e xd e c l a r a t i v e k n o w l e d g e 。h o w w i l lt h e i rc o g n i t i v ep r o c e 辨sc 蛔n g e ? c o m p l e xd e c l a r a t i v ek n o w l e d g el e a r n i n g t a k e sl o n g e rd m ea n d r e q u i m sc o g n i t i v ep r o c 粼t h a t 啦mc o m p l i c a t e dt h a nt h ea s s o c i a t i v e l e a r n i n gp r o c e s s e sn e e d e dt om e m o r i z ep a i r so fw o r d s b u tr = * = c h e r sk n o wl i t t l ea b o u tt h i s d o m a i n t h ed i s s e r t a t i o nf o c u s e so n c o m p l e xd e c l a r a t i v ek n o w l e d g el e a r n i n ga n dm m n l ys p e c i f i e st h e f o l l o w i n gt o p i c s w h a t i sc o m p l e xd e c l a r a t i v ek n o w l e d g e ? w h a tc h a r a c t e r i s t i c sd o e si th a v e ? h o w d o e si t c h a n g ed u r i n gt h ec o u r s eo fk 唧& l 啦w h a ti s t h e p r o c e s so fc o m p l e xd e c l a r a t i v e k n o w l e d g el e a r n i n g ? w h i c h f a c t o r sw i l la f f e c tt h e p r o c e s so f l e a r n i n g ? h o w c a nt e a c h e r s 曲p m v e t h e i ri n s t r u c t i o no nt h ed e c l a r a t i v e k n o w l e d g e ? t h ed i s s e r t a t i o ne x p l o r e st h e s e q u e s u o n s r e s p e c t i v e l y i n p e r s p e c t i v e o f t h e o r y a n d e x p e r i m e n t t h e d i s s e r t a t i o n i sc o m p o s e do f s i xc h a p t e r s c h a p t e ro n ed e a l s w i t ht h e b a c k g r o u n d ，t h es i g n i f i c a n c ea n dt h ea s s u m p t i o no ft h i s d i s s e r t a t i o n t h e s t u d yo fc o m p l e xd e c l a r a t i v ek n o w l e d g ei s s t i l li ni t s m f a n c ys o t h a tf e w r * s e a r c h m sd i s c u s st h ep r o c e s so fc o m p l e xd e c l a r a t i v ek n o w l e d g el e a r m n g b u ti n f a c t , t h e k n o w l e d g e i n v o l v e d d u r i n g t h e p r a c b c e o fi n s t r u c t i o na n d l e a r n i n g i s o r g a n i z a t i o n a la n d s y s t e m a t i c t h a t i st h ec o m p l e xd e c l a r a t i v e k n o w l e d g e t h e r e b y t h er e s e a r c ho n c o m p l e x d e c l a r a t i v ek n o w l e d g e l e a r n i n g i nt h i sd i s s e r t a t i o ni sv a l u a b l ei nt h e o r ya n d p r a c t i c e c h a p t e rt w od i s c u s s e sb a s i cc h a r a c t e r i s t i c sa n dt y p e so fc h a n g e so fc o m p l e xd e c l a r a h v e k n o w l e d g e s t a r t i n gw i t hs e t t i n g f o r t ht h et h e o r i e so fc o n c e p t u a l c h a n g e ，i te l u c i d a t e s t h a t d e c l a r a t i v ek n o w l e d g e s u p p o r t sc o n c e p t u a lc h a n g e a f t e f w a r d s ，i td i s c u s s e st h ec h a r a c t e r i s t i c so f c o m p l e xd e c l a r a t i v ek n o w l e d g ei nt e r m so fk n o w l e d g eb a s e sa n do r g a n z a t i o n a n dl n a k e s 如 c o n c l u s i o nt h a td e c l a r a t i v ek n o w l e d g eb a s e sm v e r yi a 咎a n dt h e ye x h i b i tc o m p l e xo r g a n i z a t i o n a n db e s i d e s ，i ti l l u s t r a t e st h ec h a n g e so fc o m p l e xd e c l a r a t i v el e a r n i n gt h a ti n c l u d el 哪e rs i z e ， d e n s e rc o n n e c t e d n e s s ，f i n e rg r i n ，i n c r e a s e dc s i s i c y g r e a t e r c o m p l e x i t y , h i g h e rl e v e lo f a b s t r a c t i o n ，a n ds h i f t e dv a n t a g ep o 血 c h a p t e r t h r e ec o n s t r u c t st h em o d e lo f t h e p r o c o f c o m p l e x d e c l a r a t i v ek n o w l e d g e l e a r n i n g 华东师范大学2 0 0 5 届博士学位论文 复杂陈述性知识学习的研究 i t a d o p t s m e n t a lm o d e lt or e p r e s e n tl e a r n e r s p r i o rk n o w l e d g ei np e r s p e c t i v eo fc o r r e c t n e s s ， c o m p l e t e n e s s ，a n dc o h e r e n c e ，a n dc o n c e i v e so f t h ep r o c e s so fc o m p l e xd e c l a r a t i v ek n o w l e d g e l e a r n i n g a m o d e lc o m p o s e do f t w o s t a g e s 。n a m e l yc o m p r e h e n s i o nm o n i t o r i n g a n do o n s t r u c d v e a c t i v i t i e s a c c o r d i n g t ot h em o d e l ，i t p u t sf o r w a r df o u r b a s i ce x p e r i m e n t a lh y p o t h e s e s c h a p t e r f o u r e x p a t i a t e s o nt h em e t h o df l m ti s a d o p t e d i n e x p e r i m e n t a l r e s e a r c h i t s y s t e m a t i c a l l yd e m o n s t r a t e s t h em e t h o do f v e r b a la n a l y s i si ne x p e r i m e n t a lr e s e a r c h ，a n dp o i n t so u t e i g h tt e c h n i c a ls t e p sa n d o t h e rt e c h n i c a ld e t a i l sf o ra n a l y z i n gv e r b a ld a m w h e r c a r e r , i ts p e c i f i e s t h el e a r n i n gm a t e r i a l ，t h ed e s i g no fq u e s t i o n si nt h ep o s t t e s t ，t h es u b j e c t s ，a n dt h ee x p e r i m e n t a l p r o c e d u r e c h a p t e rf i v em a k e s a n a n a l y s i so f v e r b a ld a 忸i nt e r m so f q u a l i t a t i v ea n dq u a n t i t a t i v em e t h o d s t ov a l i d a t es e v e r a le x p e r i m e n t a lh y p o t h e s e s a st ot h eq u a n t i t a t i v ea n a l y s i s ，i tb u i l d su pac o d i n g c a t e g o r i c a ls c h e m a ，i nw h i c h i td e f i n e sa n di l l u s t r a t e st h em e a n i n go f e a c hc a t e g o r y , a n du s e st h i s s c h e m at oa n a l y z ev e r b a ld a t a a st ot h eq u a l i t a t i v ea n a l y s i s ，i tm a i n l ya n a l y z e st h ec o u p eo f l e a r n i n go fas u b j e c t as u p p l e m e n tt o t h eq u a n t i t a t i v e a n a l y s i s i t v a l i d a t e st h e f o l l o w i n g h y p o t h e s e s ：t h ep r o c e s so fc o m p l e xd e c l a r a t i v ek n o w l e d g el e a r n i n gi s t h ei n t e r a c t i o na m o n g m e n t a lm o d e l ，l e a r n i n ga c t i v i t i e sa n dt e x t t h el e a r n e r s a c h i e v e m e n ti sa f f e c t e d b yd e e p c o n s t r u c t i v ea c t i v i t i e si nt h el e a r m n gp r o c e s s ：t h em o r el e a r n e r sd od e 印c o n s t r u c t i v ea c t i w t i e s ， t h eb e t t e rt h e ya c h i e v el e a r n i n ga c h i e v e m e n t ，b u tt h es h a l l o wc o n s t r u c t i v ea c t i v i t i e sd o n ta f f e c t t h el e a r n e r s a c h i e v e m e n t w i 也m o r es e l f - m o n i t o r i n ga c t i v i t i e s t h el e a r n e r sw i l lp r o d u c em o r e d e e pc o n s t r u c t i v ea c t i v i t i e s t h ed e e pc o n s t r u c t i v ea c t i v i t i e sn o to n l yf i l lt h eg a p si nt e x t ，b u ta l s o r e p a i ro m i s s i o n si nt h em e n t a lm o d e l c h a p t e rs i xs u m m a r i z e st h ec o n c l u s i o n si nt h et h e o r e t i c a la n de x p e r i m e n t a lr e s e a r c h e s ，a n d p u t sf o r w a r daf l l r t h e rr e s e a r c hd i r e c t i o ni np e r s p e c t i v eo fd i s p l a c i n gab o d yo fp r i o rk n o w l e d g e a tl a s ti te d u c e ss o m et e a c h i n gs t r a t e g i e sc o r r e s p o n d i n gt ot h ed i e f e n c es t a g e so fc o n c e p t u a l c h a n g e f r o mt h e l e a r n i n gp r o c e s s o f c o m p l e x d e c l a r a t i v e k n o w l e d g es u p p o r t i n g t h e r n i s c o n c e p t i o n k e yw o r d s ：c o m p l e xd e c l a r a t i v ek n o w l e d g e ，d e c l a r a t i v ek n o w l e d g e ，l e a r n i n g ，v e r b a la n a l y s i s ， m e n t a lm o d e l 。c o n c e p t u a lc h a n g e 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经 发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在 文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名 1 卒坠 学位论文使用授权声明 本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保 留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权 将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。有 权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索。有权将学位论文的标题和摘要 汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。 学位论文作者签名： 名：韶夺幼 导师签名：，铱zi if 爿 日期： 2 ：6 ：扩i 杜伟宇博士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 多巍桶教摄上喝，币龙赠 主席 办缌荔撵k 涵勉捌刚 i 袁臻数缓五洒，怖扬杰学 7 历涫强煮老箨尔”韦扬娥 象搦、教握华身、1 1 缸绝交学 毕东师范大学2 0 0 5 届博士学位论文 复杂陈述性知识学习的研究 第一章研究的背景l 意义与构想 人们如何学习一些复杂的知识体系，如太阳系的结构、人体血液循环系统、 汉朝的历史等等? 在学习这些复杂知识体系时，认知加工过程发生了怎样的变 化? 与简单记忆单词对的联想学习过程相比，这种复杂知识体系的学习需要花费 较长的时间，并且要求更为复杂的认知加工过程。在课堂中，支持复杂学习的材 料，如文本、图表、练习题等，通常较难理解，并且需要学生更深入的加工。例 如学生学习人体血液循环系统时，需要许多认知加工过程，如需要整合多方面信 息，产生推论，建立新信息与已有知识的联结，找到合适的类比，做出解释，协 调不同的表述和观点，放弃和否定没有用处的前概念等等。目前，人们对这些认 知加工过程知之甚少，对复杂知识体系学习的了解也很贫乏。 第一节研究背景和意义 在过去的三十年里，认知心理学家一直致力于探讨人的知识和与其功能相适 应的各种表征形式。教师们都十分清楚，不同的学科知识需要采用不同的教学方 法，例如教授历史事件与教授打篮球的教学方法就大为不同。当然存在很多理由 促使教师在教学过程中采用不同的教学方法，其中包括激发学生动机，体察学生 原有知识等等。但在认知心理学家看来，其中最重要的理由就是，所传授知识的 表征类型。在这里，知识表征类型是指人在工作记忆和长时庀忆中对信息的表示 方式。按照a n d e r s o n 的观点，知识可分为两种基本类型：陈述性知识和程序性 知识。陈述性知识是知道是什么的知识，而程序性知识是知道怎么做的知识 ( a n d e r s o n ，1 9 7 6 ) 。陈述性知识是描述性的，可独立使用。它包括概念、原理、 原则、图式和理论( o h l s s o n ，1 9 9 4 ) 。例如，数学中的定律、达尔文的进化论、 苏州河的历史等等。一个人具有的陈述性知识的总和就是他对世界或世界的某些 部分的理解。研究者采用命题、表象、线形序列等基本单元表征较简单的陈述性 知识，使用图式等更高级的单元表征较复杂的陈述性知识。程序性知识是处置性 的知识，例如如何操作实验，如何检修机器、如何解决物理问题、如何使用计算 机语言编程等。它由目标、情境和行为之间的关联组成，可以用产生式加以表征 ( 吴庆麟，2 0 0 0 ) 。认知神经科学的研究为陈述性知识和程序性知识的区分提供 了支持证据( s q u i r e 。1 9 8 7 ) 。 在2 0 世纪6 0 年代中叶心理学家g a g n c 在学习的条件( t h e c o n d i t i o n so f l e a r n i n g ) ) ) 一书中综合大量的研究成果，将学生的学习结果分为5 大类：言语 乍东师范大学2 0 0 5 届博士学位论文 复杂陈述性知识学习的研究 信息、智慧技能、认知策略、运动技能、态度，并分析了每一学习结果的内外条 件。他又将言语信息区分为三种子类：名称或符号、单一命题或事实、在意义上 加以组织的大量命题( g a g n e ，1 9 6 5 ) 。其中言语信息类似于a n d e r s o n 所说的陈述 性知识。如果把g a g n e 的工作，与a n d e r s o n 的工作加以对比，我们可以发现， 前者倾向于从更低一级的学习出发探讨更高一级的学习，后者似乎更能够认识到 复杂学习的本质，但还不全面。在本研究中我们将这种在意义上加以组织的大量 命题定义为复杂陈述性知识，复杂陈述性知识学习就是对这类知识的学习。 在技能获得、问题解决和专长的实验室研究中，以及在专业人员的领域研究 中，研究者广泛地考察了复杂程序性知识的获得。探讨的问题包括专家决策中知 觉组织的作用、目标到子目标的分解、定义不良的目标效应、搜索策略的本质、 竞争策略的选择、从一个问题情境迁移到另一个问题情境的问题解决策略迁移的 条件、不同问题的表征效应、复杂任务中合作的作用等等。很显然，复杂程序性 知识的学习与复杂陈述性知识的学习所研究的问题不同。在过去的几十年中，对 复杂程序性知识的获得的研究进行得很深入，近些年已发表一些相关的评论 ( h o l y o a k ，1 9 9 5 ；l o v e t t ，2 0 0 2 ；v a n l e h n ，1 9 9 6 ) 。 与复杂程序性知识的研究相比，复杂陈述性知识学习的研究仍处于萌芽阶 段，较少有学者深入探讨复杂陈述性知识学习的过程，没有形成统一的理论或范 式框架，因此本论文着眼于复杂陈述性知识学习研究具有较好的理论价值和意 义。虽然人们对复杂陈述性知识学习研究很少，但对概念学习的研究已大量涌现， 如概念是什么? 如何建构概念? 概念获得的过程是什么? 概念如何在学习过程 中发挥作用? 概念怎样发生变化? 能否真正地与他人分享概念? 在历史上，哲学 家对这些问题做了大量的精辟论述，近年来认知科学、语言学和心理学广泛地探 索了这些主题，提出了一些理论和解释模型，以期回答这些重要的问题。因为人 们在学习大多数概念的时候不可能脱离在其后支撑概念的复杂知识体系。正如 k e i l ( 1 9 8 9 ，p 1 ) 所说：“概念被解释为事物固有的关系种类。它们不是孤立的实 体，但仅在命题中相互联系。人们对概念的理解都是通过理解某一概念怎样与其 他概念相联系而实现的。概念不仅仅是特征或者性质的概率分配，或者特征频率 和关系的消极反应；它们也不是对必要和充分特征的简单罗列。多数概念关乎世 界上的事物，而且它们与特征频率和相互关系之间存在非任意联系，这也为这些 频率和相互关系提供了解释。如果概念的本质是提供这些解释，那么它们被看作 能体现出观念间关系的系统集合，在本质上这些集合很大程度上是因果关系。” 复杂陈述性知识学习可以从概念学习中获得启示，概念学习的研究为我们研究复 杂陈述性知识学习提供一种自下而上的视角，即从概念到支撑概念的复杂知识体 系。 毕东师范大学2 0 0 5 届博士学位论空 复杂陈述性知识学习的研究 二十世纪七十年代认知心理学盛行，其在学习和教学中有两大重要贡献，其 中之一就是明晰了知识在学习和教学中的核心作用，这里的知识是指在某一领域 中复杂的、有组织的、系统的知识，而不是简单的刺激一反应联结。复杂陈述性 知识学习远非g a g n e 所说的符号、单一命题学习所能够解释的，也不是g a g n e 所说有组织的言语信息所能够完全概括的。正因为如此，在认知教学心理学中对 复杂陈述性知识学习的探讨，才更有理论价值和意义。从学习和教学实践来看， 教师所教授和学生所学习的并不单单是符号、名称、命题和简单的事实多数情 况下是有组织的、有系统的知识体系，其中涉及到体系内各成分间的相互作用。 只有明晰复杂陈述性知识的特征和变化，以及其学习过程和影响其学习的因素， 学生才能据此更好地学习这类知识，教师才能据此选择更适合的教学方法和策 略，教授这类知识。 华东师范大学2 0 0 5 届博士学位论文复杂陈述性知识学习的研究 第二节。研究的基本构想 无论对复杂陈述性知识的研究，还是对复杂程序性知识的研究，都会越来越 多地引起研究者的关注。在学习和教学实践中，人们愈加关注认知心理学的研究 能够在多大程度上解释实际的学习与教学问题。正如认知心理学家a n d e r s o n ( 1 9 7 6 ) 所说：“对于捍卫一些理论的正确设想，我已不再有多大的兴趣，而更 感兴趣的是发展某种能够阐明一些重要的经验现象的理论。我所说的阐明一些 重要的经验现象的理论，是指这种理论不仅能回答实验室里的现实，而且还能 够回答现实世界中的一些有争议的问题。”人们已经达成共识，人类的学习并不 能够用刺激一反应这类知识贫乏领域研究来加以解释，于是我们从复杂陈述性知 识本身出发，把研究的目光转向了知识丰富的领域，以此更好地向学生的学习和 教师的教学实践迈进。 在本论文中，将思考这样几个基本的问题：什么是复杂陈述性知识，它具有 怎样的特征? 在学习的过程中，这类知识的哪些方面发生了变化? 复杂陈述性知 识学习过程是怎样的? 哪些因素影响学生的学习过程? 教师如何能够更好地传 授陈述性知识? 我们将围绕着复杂陈述性知识学习的过程，从理论和实证两个研 究角度，回答上述问题。具体来说，本论文的基本构想是这样的： 1 复杂陈述性知识的特征和变化类型。( 1 ) 首先对概念改变的理论进行梳 理为复杂陈述性知识学习提供借鉴：( 2 ) 然后从知识基数和组织两个角度，结 合大量现有的研究成果，阐述复杂陈述性知识的特征：( 3 ) 最后从容量、联系、 一致性、表征的精练、复杂性、抽象水平和视角七个维度，结合大量现有的研究 成果汇总学习复杂陈述性知识的变化类型。 2 复杂陈述性知识学习过程模型的建构。( 1 ) 首先采用心理模型概念表征 学生的原有知识，把复杂陈述性知识学习过程构想成一个模型，并将其分成理解 监控阶段和建构活动阶段：( 2 ) 随后从复杂陈述性知识的学习过程模型中，提出 实证研究的一些基本假设。 3 实证研究方法。( 1 ) 首先系统地梳理了实证研究采用的言语分析方法。( 2 ) 然后详述了实证研究部分中所采用的实验材料、实验被试和实验程序。 4 言语数据分析。( 1 ) 首先建立一套编码分类图式，并界定每一类别的含 义，列举具体实例；( 2 ) 然后量化分析言语数据，进行统计检验，验证事先确立 的研究假设：( 3 ) 最后质性分析言语数据，验证研究假设。 5 研究总结、建议与教育意义。( 1 ) 总结理论和实证研究的结论，并提出 进一步研究的方向，( 2 ) 从复杂陈述性知识学习过程出发，得出概念改变的教学 策略，此为本研究的教育实用价值。 4 华东师范大学2 0 0 5 届博士学位论文 复杂陈述性知识学习的研究 第二章复杂陈述性知识的特征和变化类型 复杂陈述性知识都是由基本概念构成的，心理学家对概念改变做了大量研 究，所以本章首先梳理概念改变的理论，这些研究成果对于我们探索复杂陈述性 知识有一定的启示和借鉴。随后从复杂陈述性知识本身出发，论述其特征和变化 类型。 第一节概念改变的理论 概念是构成复杂知识体系的基本要素，人们始终是在概念所处的知识体系中 学习概念本身的，概念与概念所处的知识体系是相互密切联系的，由此可知复杂 陈述性知识的学习必然涉及对组成它的概念的学习。虽然很少有学者系统地研究 复杂陈述性知识的学习，但在概念的学习研究中，概念是什么? 如何建构的? 概 念获得的过程是什么? 它们如何发挥作用? 它们怎样发生变化的? 对这些问题 很早就有哲学家做了大量的精辟论述，近期认知科学、语言学和心理学也广泛地 探索了这些主题，提出了一些理论和解释模型，以期回答这些重要的问题。对于 这些问题的探讨可以为复杂陈述性知识学习的研究，提供另外一个视角，即从复 杂陈述性知识的构成要素来分析或透视其学习。本部分主要关注的是概念改变理 论。这些理论虽然在某些主要假设上有些差异，但在几个具体的维度上彼此互相 支持，因此我将系统梳理有关概念改变的几种理论，讨论这些理论的特点并描述 它们与目前研究的之间关系。 一、不满和概念替换理论 p o s n e r 等人( 1 9 8 2 ) 提出的概念改变模式在科学教育领域产生了巨大的影响。 其概念改变理论的基础是p i a g e t 的认知发展的动机理论。p i a g e t ( 1 9 8 5 ) 提出， 耍在儿童原有概念和要学概念之间，创设失衡、不满或者不一致，而解决这种认 知冲突的努力会导致对新观念的“同化”和“顺应”过程。 s 砸k e 和p o s n e r ( 1 9 8 5 ) 概念改变的模型扩展了p i a g e t 通过同化和顺应学习 概念的观点。他们认为，同化需要考虑相异的概念，并将其与现有概念比较：如 果相异概念的合理程度达到某一水平，并超出了原有概念的水平，那么将会发生 概念改变。他们描述了概念改变的四个条件：( 1 ) 首先，学习者对当前的概念产 生不满，即当前的概念不能解释新的事件或者不能解决当前遇到的问题；( 2 ) 新 5 华东师范大学2 0 0 5 届博士学位论文 复杂陈述性知识学习的研究 的概念必须是可理解的，学习者能明白新概念的含义，理解其意义，发现表征它 的方式：( 3 ) 新概念必须是合理的，并能够与学习者所认同的其他概念相符；( 4 ) 新概念必须是富有成效的，不仅可理解、合理，而且对学习者来说，还必须育价 值，能够解决其他概念所不能解决的问题，从而使学习者认为有必要花费时问和 精力去学习。由s t r i l ( e 和p o s n e r ( 1 9 8 5 ) 提出的概念改变理论的核心主张，就是 在概念情境概念生态中，新概念可被理解、判断、获得或者拒绝。值得注意 的是，有许多因素影响概念改变，而非仅概念自身。他们认为学习者在概念改变 的过程中可能经历停止、开始甚至沿原路退回等状态变化。 在这以后，s t r i k e 和p o s n c r ( 9 9 2 ) 又修改了其概念改变的理论，扩展了概 念生态的作用。他们认为，错误概念不是被人们明确表达的观点的产物，而是在 概念生态中产生的。他们提出稳定性的问题，认为错误概念是相对松散的、暂时 的、不一致的；事实上，它们是受概念生态的影响。另外他们还提出了概念结构 的问题，并关注概念网络的系统本质。 s 砸k e 和p o s n e r 理论的重要性有两点：( 1 ) 对一些因素的关注，例如影响学 习者概念生态形成的动机和目标；( 2 ) 在课堂教学中的应用。他们的理论已经成 为大多数概念改变教学的里程碑，但是该模型没有充分地提出如何建构相异的概 念的过程，不过一旦概念改变过程和机制的理论弄清楚研究者要想改变别人的 概念，就要返回到这个模型上。 二、知识建构理论 某一概念是嵌于稳定而复杂的其他概念的网络中，这些网络能够表征朴素的 或者个人的理论，而最基本的思维单元，如本体论和认识论的观点，构成了对因 果的自我解释，这些自我解释一起支持了朴素的或者个人的理论，它将帮我们揭 示普遍存在于科学学习的错误概念。下面阐释一些知识建构的理论。 ( 一) v o s n i a d o u 的理论 v o s n i a d o u ( 1 9 9 4 ) 认为概念根植于并被限定在一个更大的理论结构中。她 区分了两种不同水平理论控制了学习者的观念：朴素的框架理论和各种具体的理 论( 见图2 1 ) 。v o m i a d o u 提出框架理论不为意识所觉察；虽然意识不到，但框 架理论限制学习者获得物理世界的真实知识。它是由本体论和认识论假设组成 的。另一方面，具体理论是意识可觉察到的，并且由一套相互关联的命题组成， 这些命题能描述物体可观察到的行为。也就是说，具体理论是基于个体观察还 有教学信息，并在框架理论的假设限定下逐渐出现的。这两种理论联合在一起构 成了概念结构，学习者通过它们能建立对世晃的因果解释( 见图2 1 ) 。 6 华东师范大学2 0 0 5 届博士学位论文 复杂陈述性知识学习的研究 图2 1 儿童关于地球的概念结构( 引自v o s n i a d o u , 2 0 0 2 ) 事物像它们 裹现的埔样 v o s n i a d o u ( 1 9 9 4 ) 区分了两种概念改变：丰富和修正。前者被描述为在原有 知识上新信息的增加，并且通过累加过程可以获得。后者是发生在新信息与具体 理论或框架理论不一致的时候，是学习者要实现的实质性变化。她认为新信息 和框架理论之间的不一致比与具体理论之间的不一致更难于解决。 v o s n i a d o u 认为在修正的过程中有些概念很难改变，因为框架理论是解释的 连贯系统，这些解释是以日常经验为基础，以多年的证据为依托的，从而形成相 应的本体论和认识论，而概念是以本体论和认识论为根基的，所以概念改变都会 引发框架理论系统的变化。这个论断相似于s t r i k e 和p o s n e r 的概念生态的含义。 学生未能学习某一概念，就是因为要学知识与框架理论之间存在不一致。当儿童 力图把一些信息加到错误的原有心理结构上时，就会产生不一致。错误概念就是 学习者努力协调不一致信息块的结果，在这个过程中会产生混合的模型。这种解 释异常数据的尝试类似于认知冲突方法。因此，她的模型可以被看作s t r i k e 和 p o s n e r 的模型和随后要描述模型之间的桥粱。 v o s n i a d o u 和b r e w e r ( 1 9 9 4 ) 的实证研究表明：( 1 ) 存在一个概念获得的顺 序；( 2 ) 概念结构的重要性就在于对知识获得过程的限定。这些结论引发了这样 的理论假设，即概念改变是一个渐进的，并能导致错误概念的过程。她们也认为， 在概念改变过程中存在不同的发展阶段：( 1 ) 起初的心理模型；( 2 ) 混合的心理 模型学习者力图将起初的模型和科学模型协调起来；( 3 ) 科学的心理模型。 另一个研究群体，j a c o b s o n 和a r c h o d i d o u ( 2 0 0 0 ) 在进化主题上的概念改变研究 中已成功地区分了这些发展阶段。 7 华东师范大学2 0 0 5 届博士学位论文复杂陈述性知识学习的研究 最近，v o s n i a d o u 和i o a n n i d e s ( 1 9 9 8 ) 对原始模型作了两个主要的精致，首 先她们对概念改变的类型做了区分，表明概念改变可能是：( 1 ) 自发的，或者( 2 ) 基于教学的。前一种类型是源自在社会学习情境中丰富的观察所带来的一种变 化，而非正式的科学教学，其中一个例子就是语言学习，它是社会化的结果。后 者是正式教学的结果，它要求建立混合的模型，力图把科学教学协调到原有的理 论中。第二，她们对v o s n i a d o u ( 1 9 9 4 ) 关于精致过程的原有论断做了进一步阐 释。元概念意识所起的作用被加强了，精致被看作“带有更系统、连贯和解释力 的理论框架”的发展( v o s n i a d o u i o a n n i d c s ，1 9 9 8 ，p 1 2 2 2 ) 。 ( - - ) d i s e s s a 的理论 d i s e s s a 和s h c r i n ( 1 9 9 8 ) 的工作更接近c h i 的工作，他们非常关注概念形成 和概念改变的过程和机制等更深入的问题。本部分将把关注点放在联合种类( 在 概念改变中的一个主要的结构成分) 过程的论述上，并简要地描述这个理论。 d i s e s s a ( 1 9 9 3 ) 以朴素学习者占有空乏的因果模型这一假设为基础，理解物 理概念的学习，提出了概念形成的理论。他认为因果观点由现象本源 ( p h e n o m e n o l o g i c a lp r i m i t i v e s 简称p - p r i m ) 组成，现象本源是从一般的经验中抽 取出来的，p p r i m s 是特定知识成分的最小单元，并产生解释。d i s c s s a ( 1 9 9 3 ) 表明p - p r i m s 直观地等同于物理定律，并构成了人们所见和解释世界的基础。因 此，p - p r i m s 能解释d i s e s s a 所称的因果网络的结构。然而，p - p r i m s 并不是概念 自身，多个p - p r i m s 涉及到因果网络的创设。 因果网络近似符合人们直观期望的因果。他们认为：“因果网络大致是在 观察背后的理论的替代品，或者是蕴涵在基于理论的种类观点中”( d i s e s s a & s h e r i n ，1 9 9 8 ，p 1 1 7 4 ) 。因此，因果网络可被描述为用于理解世界的基于推论的解 释，这反过来构成了人们理解世界的理论基础。他们通过一个结构成分，即联合 种类，把这种解释机制与概念获得联系起来。为了理解这个复杂的成分交织情形， 我们需要一些背景信息。 d i s e s s a 和s h e r i n ( 1 9 9 8 ) 首先认为所有概念都是不相同的。事实上，像“知 更鸟”这样的概念不同于像“速度”或者“力”这样的概念，理解它们需