认知弹性理论,超文本与随机通达教学.doc

外国教育资料 1998第6期认知弹性理论、超文本与随机通达教学一种折中的建构主义学习与教学理论高 文（字数：7000） 二十世纪已接近尾声，对这一世纪有关教学理论与技术研究的回顾，揭示了心理学研究的基础作用，即心理学通过学习理论的研究对教学技术在教育中的应用产生深远影响。本世纪心理学的研究获得了长足的进步，形成了学派纷呈的局面，但我们仍可从中区分出三种有关学习的不同观点，它们是行为主义、认知主义和建构主义的学习观。它们对学习的本质（学习是如何发生的）、知识的属性（知识究竟是给予的、是绝对的，还是建构的、相对的）有着不同的看法：l 行为主义学习观：行为主义强调通过学习引起行为的变化，它所关注的焦点是通过重复直至变成自动的一种行为的新样式。l 认知主义学习观：认知主义是以隐藏在行为后面的思维过程为基础的，它认为行为中的变化是可观察的，但这只是学习者头脑中正在进行着的一切的指示剂。l 建构主义学习观：建构主义的理论假设是我们大家都依据我们个人的经验与图式建构自己看待世界的观点，它所关注的是帮助学习者做好在不确定情境中解决问题的准备。这些不同的看法或者说心理学领域有关学习的观点的变化，同时也引起技术（尤其是计算机）在教育领域中应用的变化。显然，心理学、教育与计算机科学之间在发展过程中存在着密切的联系，而心理学则在其中起着十分重要的基础作用（见图）。教学技术在教育中的应用：CAI,ITS,CSCL心理学学习的观点,学习理论计算机科学学习理论的启示： 学习材料结构化的方式 学习材料呈现的方式 教育系统中学习者的角色 其它图：心理学的基础作用：心理学、教育与计算机科学20世纪：从行为主义到认知主义到建构主义教育本世纪已接近尾声，对这一世纪心理学研究的回顾，我们可以确认三种有关学习的不同观点，它们是行为主义、认知主义和建构主义的学习观。它们对学习的本质（学习是如何发生的）、知识的属性（知识究竟是给予的、是绝对的，还是建构的、相对的）有着不同的看法。这些不同的看法或者说心理学领域有关学习同时也引起技术（其中包括计算机）在教育领域中应用的的观点的变化变化。行为主义的依据是通过学习引起的行为的变化，它所关注的焦点是通过重复直至变成自动的一种行为的新样式。础的，它认为行为中的变化是可观察的，但这只是学习者头脑中正在进行的一切的指示剂。认知主义是以隐藏在行为后面的思维过程为基建构主义的理论假设是我们大家都依据我们个人的经验与图式建构自己看待世界的观点，它所关注的是帮助学习者做好不确定情境中问题解决的准备。该图试图阐明心理学中的发展（学习观点或假设的变化）对技术在教育中的应用的影响是十分重要的。心理学提供的基本思想影响着教育与计算机、技术学 如图所示，心理学的发展（学习观点或假设的变化）对技术在教育中的应用的影响是十分重要的。心理学提供的基本思想作为理论背景影响着计算机以及其它技术在教育中应用的领域，即运用教学技术的各种教学系统，如CAI（计算机辅助教学）、程序辅助教学、ITS（教学指导系统）、CSCL（计算机支持的合作学习）等领域。同时，技术的发展以及教育方法的开发也对教学技术学的发展产生重大影响。换言之，这些领域之间的关系并不像图示中的箭头所显示出的呈单一方向，而是相当辨证的。因此，任何试图将这些内在固有的关系简单化的做法都是极为危险的。本文将着重介绍作为建构主义学派之一的认知弹性理论以及源于认知弹性理论的认知弹性超文本（CFHs：Cognitive Flexibility Hypertexts），这是适用于以非线性和多维度方式跨越复杂教材的理论与技术，可用于系统化地开发非线性的与多维度的计算机学习环境。该派所持的建构主义立场适用于复杂的、结构不良的领域。一、 认知弹性理论 斯皮若等于1990年提出的认知弹性理论（Cognitive Flexibility Theory）的焦点是复杂和结构不良领域中学习的本质问题。他门指出：“所谓认知弹性，意指以多种方式同时重建自己的知识，以便对发生根本变化的情境领域作出适宜的反应。这既是知识表征方式（超越单一概念维度的多维度表征）的功能，又是作用于心理表征的各种加工过程（不仅是对完形的修复，而且是对一整套图式的加工过程）的功能”（ Spiro, R. J. & Jehng, J. ，1990）。该理论与知识的迁移以及超越初始的学习情境的技能密切相关。因此，其重点落在以多种观点呈现信息，并利用能提供不同范例的多种研究案例。该理论还主张有效的学习应该是依靠情境的，因而，相应的教学必须是非常具体的。此外，该理论强调建构知识的重要性，要求教师必须为学习者提供机会开发他们自己的信息表征，使他们以更适宜的方式学习。 面对不同的建构主义的观点，该学派所持的立场似乎是比较折中的，它既反对“不承认客观现实存在”的激进主义观点，也不同意“存在可以单一的或绝对的方式占有的客观现实”的观点。其基本原理之一是：只有在显示多元事实时才能以最佳方式对结构不良领域的现象进行思考。这是因为从单一视角提出的每一个单独的观点虽不是虚假的或错误的，但却是不充分的，因此，认知弹性理论的焦点是试图揭示复杂与结构不良领域中的学习本质。该理论的中心问题是多元认知表征，即要求从多于一个观点的角度检查某一概念，这既能增强对该概念自身的理解，同时也能增强将这一理解迁移至其它领域的能力。同样，从同一观点检查不同概念也能导致一种新的见识。在结构不良领域中这更是一个真实的事实。其基本原理之二是：概念与案例构成的多维与非线性的“十字交叉”形状（criss-crissing of conceptual and case landscape）。则表明，有理由、有根据的正确理解会因背景的不同而存有差异。也就是说，在解决问题的过程中，往往存在着不止一个的正确答案，因此在产出一个正确答案后，还应有足够的耐心对其它侯选的理解与答案一一加以证明。“十字交叉形”这一隐喻表明，从不同方向得到一个映像或观念可同时既加强新的观念，又加强作为出发点的原有概念。这是因为这一链接在原本没有联系的概念之间形成了一种新联结（可参见抛锚式教学）。当理解一个变化了的概念感到困难时，通过几个具体示例加以说明，可使该概念富有意义。显然，这正是认知弹性超文本（CFHs）的重要特征。在某个结构不良的知识领域中，每一个个别案例都可以从不同的概念侧面得到合乎理性的解释，每一个侧面又都补充某些为其它方面遗漏的有用信息。可用任何一个上下级概念结构的固定组织，以不充分的方式对作为整体的该领域的特征进行描述（根据该领域中概念相对重要性，给出穿越各案例的变化性）。为了作好灵活应用知识的准备，为了能发现适合某一独特案例需要的有效表征，人必须利用建构性的情境敏感的理解方式的不同储备（此外，还应有必要的和合适的证明）。在某一结构不良的领域中，任何一种过于局限的所谓“正确的”版本都会遗漏复杂性中的很多东西，掌握这一复杂性是必须的，这样才能达到对丰富的概念内涵理解的充分性以及案例覆盖面的完整性。这一观点是极其关键的。反之，单个的、可预先列出的事实则不能充分说明跨越案例的变化性和个别案例的复杂性，而变化性与复杂性正是不良结构的特点。显然，多元知识表征的目的正是试图通过构建各种观点的“马赛克”以及概念与案例构成的多维与非线形的“十字交叉形”，达到对复杂知识尽可能完整的理解，即充分理解概念的丰富内涵并相对完整地覆盖各种变化的、复杂的相关案例，从而使学习者获得具有足够弹性与灵活性的知识以适应多变的真实情境。 二、 认知弹性超文本上述有关认知弹性理论的阐述表明，必须以多种方式加以利用的知识（正如结构不良领域中的案例），也必须以多种方式进行教学和智力上的表征。因为，只有学习者从多种观点的角度接近概念并构建知识表征时，才有可能真正改善对复杂概念的掌握。具有非线性特征的超文本正是这样一种适用于认知弹性理论的理想的学习与教学媒介。它可用于系统化地开发计算机支持的非线性与多维度的建构主义的学习环境，它是进行非线性、多维度学科教学的最佳方式。斯皮若等曾将学习划分为三大类型：适用于初学者的导论式学习、高级知识的获得与专业知识与技能的学习。导论式学习属学习中的低级阶段，这是一种具有还原倾向的过于简单化的学习。学生通过导论式学习掌握的概念与事实只能在相同的情境中再现。高级知识的的获得是一种比较高级的学习类型，它要求学习者通过知识表征的建构，掌握概念的复杂性与跨越案例的变化性，使认知具有适应不同的真实情境的弹性与灵活性。遗憾的是，传统教学往往混淆这两种不同类型的学习，而简单地使导论式的初级学习在学校中形成一统天下的局面。这一事实造成了学校传统教学中一些根深蒂固的弊病：将内容从其产生的复杂背景中抽取出来；将整体分割成部分等。这些过于简单化的处理极易导致学生对概念的误解或理解的浅表化，使学习停留于知识的再现，从而造成真正学习的缺乏，影响知识在真实情境中的灵活应用与新情境中的迁移。为解决教学中的这一严重问题，斯皮若等对应作为学校学习主要类型的“高级知识获得”进行了深入研究，这在现有研究中实属凤毛麟角。他指出，“高级知识获得”学习适用于结构不良知识领域，它充分考虑了该领域的两个重要特征：概念的复杂性与跨越案例的不规则性。认知弹性理论为这一高级学习类型提供了理论依据，而源于该理论的认知弹性超文本则是适用于这类学习的最佳媒介。研究表明，认知弹性超文本并不适宜一切教学情境，如可用常规方式掌握一般原理与概念的结构良好的知识领域，就没有必要使用超文本。认知弹性超文本适用于需进行高级知识获得学习的结构不良领域。在这一类型的学习中，学习者必须达到的两个基本目标是：1）掌握概念的复杂性；2）具备将已有知识独立应用至新情境的能力。这就要求教学设计者为呈现教材设计多元化的背景，力求将内容镶嵌在相关的上下文或背景之中，以克服知识的抽象性并有助于对复杂性的理解与掌握。此外，认知弹性超文本开发了情境敏感的知识集群（situation-sensetive knowledge assembly）加工方法。该方法不同于将一样东西与另一样东西简单连接起来的做法，它提供了学习者在随机访问文档时根据需要对原有链接进行动态编辑的可能，以便更深刻地揭示概念的本质并使其更好地与相关主题联系，由此，学习者可基于具体情境或案例整体构建知识集群。该方法依据这样一个设想：通常，学习者在头脑中以一定方式不断组合知识块使其更好地适应情境，那么，认知弹性超文本则为学习者提供了一个计算机支持的可视的学习环境。他们可以类似的方法在随机访问时对文档中的超链接进行重新组合，不断重构情境敏感的知识集群，以更清晰地揭示概念复杂的关系，使其更灵活地适应所处情境。因此，在认知弹性超文本中起核心作用的正是情境敏感的知识集群的加工与应用。认知弹性理论的教学哲学在很大程度上定向于不良结构领域中高级知识的获得以及为该领域所必需的社会性认知加工技能的发展。源于该理论的认知弹性超文本则为学习者提供了一个对复杂知识进行探索的环境，以鼓励对内容与结构关系的透彻理解，并有助于学习者构建知识的多元表征。为此，这是一种旨在削弱教师对学习者的控制，鼓励、提倡学习者积极参与，超越再现学习，主动进行探索与建构学习的新型学习理论与方法。它既不同于为学生的学习硬性预定一定的知识并相应要求学生通过记忆被动接受知识的机械学习，也不同于让学生处于无结构状态中盲目探询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，斯皮若等提出认知弹性理论与认知弹性超文本正是试图避免上述两个极端，走出一条“中间道路”，妥善处理预定知识与非预定知识之间的关系。在斯皮若开发的认知弹性超文本系统中确实包含着一些预定的知识，但首先，并不是要求学生获得的知识表征都全部、清晰地包含在其中。其次，该系统中预定的知识并不是要求学生被动吸收的，也不是学生应获得的知识的最终结果。认知弹性超文本提供的是构成知识集群的建材以及围绕该知识集群进行组织的探索环境，这能有效促进学习者反复进行建构型思考。再者，认知弹性超文本中预定的知识范围通常局限于大致描述应如何对该领域进行思考的一些标志和起点，并把侧重点放在它们的灵活性上而不是结构与应用的刻板性上。这些知识标志并不具有预定的意义，即学习者不可能以抽象的方式获得意义，也不可能在应用知识于不同背景之前就确定其意义。知识的意义部分地是通过确定相似的一组概念的范型所确定的，然后则通过与具有独特应用背景的其它范型的相互作用充实它。最后，认知弹性超文本还允许学习者超越预定结构，通过选择补充概念、命题和案例分析进行用户定制。有必要再一次强调的是，在认知弹性超文本中起核心作用的是情境敏感的的知识集群，因为在结构不良领域中存在着极其丰富的潜在理解以及变化多端的、跨越各种个别的复杂案例和情境的知识应用风格。认知弹性超文本可有助于学习者将自己的知识广泛地应用于新的案例以达到学习的迁移目标，因为认知弹性超文本既教会学生如何获得依据背景的、多维度的、非分割的整体知识，还教会学生对情境敏感的知识集群进行加工和灵活应用的技能。这些技能有的是为某些知识领域所特有的，有的则是普遍有用的。总之，在认知弹性超文本中知识的预定是最低限度的，该教学的目的恰恰是使学生看到在不良结构领域中知识完全不是预定的。因此，认知弹性超文本更象一种智力的“建筑设备”，该设备通过促进学习者在具有某些灵活的背景结构的前后关系中进行开放性的探索，致力于达到使知识对于学习者成为一种可操作自如的、“三维”实体的目的，同时，它还并根据不同目的向学生提供创建知识排列的工具。 三、随机通达教学斯皮若认为，一种教学方式应该比所需要的更复杂一些。无论如何，教学至少应该复杂到能达到所确定的学习目的，而学习目的的确定则受到知识领域（即学习科目）特征的制约。对“高级知识获得”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，有时甚至于会造成误解。为此，斯皮若等提出了适用于结构不良领域中高级知识获得的新的教学方式随机通达教学（Random Access Instruction）。这一方式相对较早地向学生呈现某一领域高级知识的复杂性特征，以达到对该高级知识的理解。这为以更加高级的方式处理教材提供了可依靠的基础。这种教学方式遵循一条公认的认知原理：理解包括对现有信息的超越。例如，为理解一个文本所需要的不仅仅是文本自身携带的语言与逻辑信息，它还包括对意义的建构，即文本只是一个建构理解的初略蓝图。文本中包含的信息必须与文本外的信息结合，其中包括学习者原有的知识，这样才能形成一个完整的、适当的文本意义的表征。随机通达教学方式运用各种多媒体交互技术（如视频、超文本），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。这种教学方式遵循以下原则组织支持建构学习的教学，它们是：1、 学习活动必须为学习者提供知识的多元表征并鼓励学习者自身对知识进行多种方式的表征；2、 教学设计应注意构建由概念与案例交织组成的“十字形”，以保证知识的高度概括性与具体性的结合，使知识富有弹性，以灵活适应变化的情境，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，以促进学习者大胆探索与建构能力的发展；4、 教学应基于情境、基于案例、基于问题解决，强调学习者对知识的建构，而不是信息的传递与接受；5、 作为教学内容的知识源泉应该是高度联系的知识整体，而不是各自为政的、分割的。随机通达教学主要借助于创设认知弹性超文本系统进行，同时，它也十分重视跨学科背景下的可视化学习与教学。斯皮若等指出，当今日常世界中可视信息的爆炸以及为增强适应世界的能力而进行可视化学习与思考的机会的增多，这两者均对传统教学提出挑战。为此，斯皮若等依据认知弹性理论对可视化教学进行了研究。他们开发出一种处于超媒体环境之中的交互式光盘并将其作为将概念引入结构不良领域的高级方式。该光盘可用于呈现影片公民凯恩中一个小场面，它表达了某一主题的不同侧面。学习者利用控制程序能进行“主题搜寻”，这为学习者从多种观点中发现该主题的表征提供了路径。该光盘运用“袖珍案例”作为基本组织单元并通过案例之间关系的整合使各种场面序列化，即使一个完整的主题以凝聚的整体的形式出现。 在这种可视化教学方式中，整个方法允许学习者以“一小口”这样的小块形式对复杂概念进行同化：当与复杂概念相关的一小块信息与其它信息块相联系时，它就会逐渐为学习者所熟悉并变得易于理解。这是因为，学习者能组合在一起呈现的观点越多，其在熟记中认知超负荷的可能性也就越强。 当然，在实践过程中，这种引进概念的多维方式并不易于执行，也不总是为学习者所接受。有些学习者在处理这些从表面看来未加组织的信息时会感到困难，还有些学习者也许更本不愿意为进行信息独立加工而承担额外负担。因此，在以此法进行教学时，应允许学习者有一个适应的过程。此外，这种方法在标准化课程中也很少应用，因为在这种方法中每一个学生循着自己定制的路径前进，因此很难已某种固定的、统一的标准对每个学习者的学习进行评估。总之，作为建构主义理论中居中的认知弹性理论及其相应教学方式的研究吸收了其他许多建构主义理论研究的成果，如布鲁纳的发现学习、奥斯贝尔的知识同化说以及皮亚杰的概念形成说与有关探索的复杂性的研究等，此外，该研究还与塞洛蒙（Salomon）在媒体与学习的交互作用方面的研究工作有关。尽管该研究还存在着不少有待于进一步完善问题，但它至少给了我们有关改进教学的两点重要启示：1、 尽可能鼓励教学设计者与学习者以多种方式进行知识表征，从多种角度审视知识，以便使学习者与教师通过互相交流观点形成对知识的一种比较完整和深刻的高级理解，克服传统教学中对知识掌握留于形式和过于简单化的弊病。2、 在条件许可的情况下，应重视学习与教学的可视化、情境化。比如，可利用光盘或影片放映来演示概念，以帮助学习者，尤其是初学者注意不同情境中的重要特征和相关信息。-参考文献： Spiro, R. J. & Jehng, J. (1990). Cognitive flexibility and hypertext: Theory and technology for the nonlinear and multidimensional traversal of complex subject matter. In D. Nix & R. J. Spiro (Eds.), Cognition, education, and multimedia: Exploring ideas in high technology (pp. 163-205)