《心理学史》课件-第12章 认知心理学

第十二章认知心理学CONTENTS目录导言1符号主义认知心理学23456联结主义认知心理学活动主义认知心理学认知神经科学认知心理学的现状、挑战与意义PART01第一节导言01第一节导言一、认知心理学的历史溯源与发展历程（一）认知心理学的历史溯源认知心理学研究和思想可以追溯到人类社会诞生之时，无论是东方还是西方，两千多年前人们就开始对认知或智慧进行探究。我国的老子、孔子、墨子、庄子、孟子等，古希腊的苏格拉底、柏拉图、德谟克利特、亚里士多德等，都做过这方面的探讨，并提出了许多有价值的看法。这些探讨，开人类对认知或智慧探讨之先河，对后世有很大的启迪作用。第一节导言一、认知心理学的历史溯源与发展历程（一）认知心理学的历史溯源在西方，到中世纪末和文艺复兴之时，西方哲学开始发生由本体论到认识论的转变，“心理是经验的还是先验的和知识是从哪里来的”逐渐成为心理学的中心议题。到16、17世纪，这种转变得以完成。自此，人的认识受到重视，形成了经验主义和理性主义两大思想，英国的联想主义、法国的感觉主义、德荷的唯理论三大思潮。19世纪末，随着科学心理学的诞生，人们开始对认知进行系统的科学研究。随后，构造主义和机能主义研究意识，格式塔心理学和皮亚杰把认知作为研究对象或内容，托尔曼也开始研究认知。所有这些都为认知心理学的诞生作了思想、知识、方法等准备。第一节导言一、认知心理学的历史溯源与发展历程（二）认知心理学的诞生与发展1.认知心理学的萌发与形成（二战结束到1955年的十余年）2.认知心理学的确立（1956年到1967年的十几年）3.认知心理学的巩固（1968年到1980年）4.认知心理学的多元化发展（1980年以后）第一节导言一、认知心理学的历史溯源与发展历程（三）认知心理学的发展历程第一节导言一、认知心理学的历史溯源与发展历程（三）认知心理学的发展历程但随着符号主义取向陷入一定的困境和研究技术手段的发展，20世纪80年代兴起了一场“人工神经网络革命”，联结主义取向得以复兴。符号主义和联结主义虽然取得了巨大成就，但主要研究认知或智能活动，基本不涉及认知或智能的形成与发展。与此同时，在认知心理学、心理语言学等多个研究领域，出现许多自身难以解决的难题，这些难题须在人脑认知活动机制中寻找答案。专门直接研究人类意识和智能的脑机制的新学科得以诞生。除此之外，20世纪末，哲学和心理学界通过对身心关系的重新审视与思考，提出了具身认知（embodiedcognition）概念，形成了具身认知取向。第一节导言一、认知心理学的历史溯源与发展历程（三）认知心理学的发展历程综上所述可以看出，到20世纪90年代，认知心理学向多元化发展，出现了许多新取向。其中既有以科学主义为理念建立起的取向（狭义的认知心理学），还有按照人文主义理念构建的取向，还有二者兼而有之的取向。本章主要阐述属于自然科学模式的符号主义、联结主义、活动主义、认知神经科学四种取向。第一节导言二、认知心理学的内涵（一）广义认知心理学广义的认知心理学是指以认知为研究对象所开展的一切心理学研究和所建构的所有心理学理论。广义认知心理学包含的范围比较广，包括皮亚杰的心理学理论、符号主义理论、格式塔理论以及建构主义、认知神经科学等。心理主义的认知心理学复活了符兹堡学派有关“无意象思维”的研究，强调以非联想原则解释记忆和思维。它通常以谚语（双关歇后语）和成段的文字材料进行研究，探讨意义和主题对认知活动的影响。符号主义的认知心理学把人看成是信息加工系统、研究人如何接受、编码、操作、提取和利用信息的信息加工模式。现今这个概念更为广泛，包括狭义的认知心理学各取向、建构主义、意义心理学等众多以认知为研究对象的心理学取向或学科。第一节导言二、认知心理学的内涵（二）狭义认知心理学狭义的认知心理学是以“认知可计算主义”为研究纲领，按照自然科学模式进行研究和理论建构的认知心理学。当前，它主要包括符号主义、联结主义、活动主义、认知神经科学等取向。本章所说的认知心理学主要是狭义的认知心理学。认知可计算主义是指认知的本质就是计算。基本含义是：作为信息处理系统，描述认知和智能活动的基本单元是符号，无论是人脑还是计算机，都是产生、操作和处理符号的形式系统，认知和智能的任何状态都不外乎是图灵机的一种状态，认知和智能的任何活动都是图灵意义上的算法可计算的。“人类认知和智能活动经编码成为符号都可以成为可计算的。第一节导言二、认知心理学的内涵（三）几个密切相关的概念1.认知科学和认知心理学（1）认知科学。（2）认知心理学。（3）它们之间的关系。2.认知心理学与认知神经科学、建构主义心理学（1）认知神经科学。（2）建构主义心理学。（3）三者的关系。PART02第二节符号主义认知心理学02第二节符号主义认知心理学一、符号主义取向兴起的历史背景（一）社会背景二战期间，为了满足战争的需要，各个国家大力研制新式武器。在这些武器装备中，有两个方面与认知心理学的兴起密切相关。一是制导系统。二是大量信息任务处理系统。这些研究涉及的核心问题是信息，主要包括：（1）人对信息的处理能力及其特点；（2）如何对仪器设备进行恰当设计，使人更容易识别信息并对设备进行操作。随着军事技术转为民用，社会和经济发展对自动化设备和信息通讯系统的需求也越来越多。正是这样的社会需要，向心理学提出了要求，要求心理学研究人的认知或智慧活动，在此基础上不断发明和更新社会所需要的“有目的和智慧”的机器（人工智能）。第二节符号主义认知心理学一、符号主义取向兴起的历史背景（二）哲学背景1.理性主义与经验主义的联姻2.还原论3.操作主义4.计算主义5.语言（义）学哲学第二节符号主义认知心理学一、符号主义取向兴起的历史背景（三）科学理论背景1.信息论2.控制论3.系统论第二节符号主义认知心理学一、符号主义取向兴起的历史背景（四）其他学科背景计算机科学与技术语言学神经科学物理学第二节符号主义认知心理学一、符号主义取向兴起的历史背景（五）心理学学科发展的内在背景心理学背景主要表现在两大方面：一是以往的心理学研究为认知心理学的诞生奠定了基础；二是行为主义心理学的危机呼唤像认知心理学这样的新心理学出现。早期实验范式、格式塔学派、行为主义、皮亚杰学派等为认知心理学的诞生作了相应准备。第二节符号主义认知心理学二、符号主义的基本理论观点第一，人脑和心灵与计算机一样都是物理符号系统，都具有产生、操作和处理抽象符号的能力，完全可以在形式系统中通过用规则操作符号演算来生成智能。第二，任何信息加工过程都是先把信息符号化，然后操纵和处理符号。第三，信息加工系统具有对环境的适应能力，表现出目的性行为。第四，符号主义主要研究信息的描述、不断分解、连续性、动态性和物理具体化。第二节符号主义认知心理学三、符号主义的目标与研究方法（一）符号主义的目标符号主义的目标主要是寻找一种形式结构，将人类的认知和知识活动转换成抽象的符号系统的运作。只要能对人们所了解或相信的日常生活的非形式知识提供形式化理论，就能通过恰当的编程来获取、表达和处理知识。由此可以说，信息加工论的主要研究内容是基于规则的形式系统研究。第二节符号主义认知心理学三、符号主义的目标与研究方法（二）符号主义的主要研究方法1.信息加工方法2.口语报告法3.计算机模拟法第二节符号主义认知心理学四、简评符号主义的诞生，是心理学发展史上的一次革命，对心理学的发展具有十分重要的意义。①开辟了现代心理学研究人类心智的新方向，把心智和行为研究统一起来；②关注高级认知过程的研究，对理解人类认知的奥秘具有重要意义；③引进并开创了新的科学研究方法和先进的研究工具，为了解人类智慧提供了新的途径；④强调认知主体的主观能动性，为主体作用的发挥提供了依据；⑤试图整合心理学的各个研究领域，对心理学的整合作了有益探索。第二节符号主义认知心理学四、简评其局限性主要有：①其基本假设存在逻辑错误，进而导致它不妥当地把人完全等同于计算机。②忽视了不同物质的属性与功能的差异，不利于对智慧活动的物质基础和内在的物质活动过程与深层次的加工过程的探讨。③难以对情感、意向活动、变态心理和心理治疗等进行研究。④难以处理大量的背景知识尤其是社会历史文化因素，很难弄清涉及背景知识的人类的智能，进而导致它探究智慧本质的目标难以完全实现。⑤对人的心理的形成与发展研究匮乏。正因为符号主义存在局限性，才导致人们对它的修正与发展，由此而形成了新的认知心理学取向。PART03第三节联结主义认知心理学03第三节联结主义认知心理学一、联结主义认知心理学产生与发展的背景（一）哲学背景1.联想主义2.经验主义3.唯物主义4.计算主义5.语言学哲学第三节联结主义认知心理学一、联结主义认知心理学产生与发展的背景（二）心理学背景1.斯宾塞的进化论心理学斯宾塞（H.Spencer，1820—1903）提出了一种进化心理学思想。他认为，人的生理和心理都是进化得来的，都遵循进化规律。其思想对联结主义诞生的影响主要表现在：①力的恒久性规律（thelawofpersistenceofforce）。②神经细胞的整体活动。③联想思想。2.詹姆斯的心理学詹姆斯的思想中对联结主义诞生起到积极推动作用的主要有以下几个方面：①记忆理论。②心脑关系论。第三节联结主义认知心理学一、联结主义认知心理学产生与发展的背景（二）心理学背景3.桑代克的机能主义心理学桑代克的机能主义心理学又被称为联结主义心理学，可见联结在该理论中的重要性。他明确指出：“学习即联结，心理即人的联结系统。”4.巴甫洛夫的大脑皮质理论巴甫洛夫的大脑皮质理论认为：①反射的生理基础是神经联系，条件反射的生理机制是暂时神经联系。②兴奋和抑制是神经活动的基本过程，二者相互联系、相互制约、相互转化，共同构成了神经系统活动。③神经细胞的兴奋和抑制具有扩散和集中、相互诱导等特性。第三节联结主义认知心理学一、联结主义认知心理学产生与发展的背景（二）心理学背景5.行为主义理论新旧行为主义理论对刺激和反应之间的联结的强调，启示心理学家把心理活动看成是心理因素的联结。在行为主义理论中，赫尔的理论对联结主义的产生有重要影响。他的反应势能和习惯强度理论、消退与抑制观、零星目标期待反应理论等对联结主义都有启迪作用。这从联结主义与这些理论的相似处可以看出。第三节联结主义认知心理学一、联结主义认知心理学产生与发展的背景（三）相关学科背景（1）控制论和系统论。（2）新三论。（3）计算机科学。（4）神经科学。第三节联结主义认知心理学二、联结主义取向的形成与发展历程联结主义取向源于仿生学，特别是对人脑模型的研究。其形成与发展历程一般可分为萌芽期、初步形成期、蛰伏期、复兴期。联结主义取向源于对心理的物质基础——脑的研究和联结主义思想，因此，它有一个遥远的过去。由于当时的理论模型、生物原型和技术条件以及人们对脑的认识的限制，神经网络模型的学习规则和算法很不成熟，难以对付复杂的计算问题，以及符号主义取得的巨大成就，使得联结主义的脑模型研究落入低潮。直到20世纪80年代，伴随着神经研究技术的突破性进展，联结主义得以复兴。此后，联结主义从模型到算法，从理论分析到工程实现，为神经计算打下了基础。第三节联结主义认知心理学三、联结主义的基本假设与特征（一）联结主义的概念与基本假设神经活动的实质即计算。神经元结构假设。动力系统假设假定。第三节联结主义认知心理学三、联结主义的基本假设与特征（二）联结主义的主要特征（1）分布式表征与平行结构和平行处理机制。（2）连续性和亚符号性。（3）容错性。（4）自学习、自适应、自组织等特点。（5）抵制噪音。第三节联结主义认知心理学五、简评联结主义克服符号主义单纯进行功能模拟的不足，精致化了符号主义范型，拓宽和深化了认知心理学研究，使对认知和智能的研究更加趋于深层，接近认知或智能的内在实质。但它也存在一定的局限性：①其大脑同构型或同态型假设具有局限性。②无法模拟带有文化色彩的特性。③脑模拟总是受人对大脑的认识水平的制约。④并未对认知或智能的形成与发展进行探讨，从而使得对认知或智能的认识受到影响。PART04第四节活动主义认知心理学04第四节活动主义认知心理学一、活动主义认知心理学兴起的背景（一）社会背景到20世纪80、90年代，社会迫切需要能有一种通过与环境的相互作用进行自学习、自组织、自调节和自行解决问题等能够移动的机器即智能机器设备。同时，军事上的需求很快转向民用，引发民用社会实践领域的需求。这些需求都向心理学提出了要求，需要心理学把其作为研究课题。正是这种社会需要，极大地激发了人们的兴趣和愿望，为活动主义的诞生提供了原动力。第四节活动主义认知心理学一、活动主义认知心理学兴起的背景（二）哲学思想1.哲学进化论2.交互隐喻3.计算主义4.语用学哲学5.心智哲学第四节活动主义认知心理学一、活动主义认知心理学兴起的背景（三）科学理论背景科学理论基础主要是新三论。耗散结构论使人们认识到：①人的心智及其所处的环境构成一个动态的开放的系统；②心智的形成与发展过程实际上是由不平衡到平衡再到平衡被打破再重新平衡等连续过程；③心智的形成与发展是非线性的；④心智的形成过程中可能会出现变异、突变现象。协同论认为，系统中各种因素的协同变化导致系统由已有结构向新的结构发生改变。突变论为活动主义心理学的诞生提供了：①突变思想；②方法论和基本方法；③研究的基本思路。第四节活动主义认知心理学一、活动主义认知心理学兴起的背景（四）其他学科的影响1.生物学生物学对活动主义的影响是巨大的：①生物进化论在活动主义的诞生中起着关键性作用；②生物学中的遗传、变异等现象被活动主义所借鉴，成为活动主义的理论基础；③提供了研究方法和技术手段。2.计算机科学和人工智能计算机科学和人工智能的发展既为活动主义的诞生奠定了理论、方法、技术手段基础，也向它提出了要求或需求。第四节活动主义认知心理学一、活动主义认知心理学兴起的背景（五）科学技术的发展到20世纪80年代，随着计算机技术、材料技术、方法等科学技术的发展，造出具有自学习、自组织、自适应的机器已成为可能，由此，人们用机器来模拟有机体与环境的相互作用，并据此研究认知或智能在其中的变化，就逐渐被提到议事日程上来。可以说，若没有科学技术发展所奠定的技术基础，活动主义诞生似乎还无日可待。第四节活动主义认知心理学一、活动主义认知心理学兴起的背景（六）以往心理学的影响1.詹姆斯的心理学思想2.机能主义3.行为主义4.条件反射尤其是操作性条件反射理论5.符号主义和联结主义认知心理学的影响第四节活动主义认知心理学二、活动主义的基本假设活动主义其基本思想是：行为是适应性的，它总是指向一定目标，因而可以通过认识行为的目标来了解行为。其基本假设是目的论与进化论：目的论来自于亚里士多德的目的论（Teleology），其基本含义是，认知和行为具有目的性。活动主义认为认知是有目的的，目的是一种运动形式，是行动或事物的终极原因。由此，心理学研究应略去知识的表征与推理环节，考虑在感知和行为之间建立直接联系，期望主体在感知刺激后，通过自适应、自学习、自组织的方式产生适当的行为反应。这是活动主义认知心理学的基本出发点。该取向提出心理事件公开性假设，即心理与行为一样具有公开性，在某种意义上说，认知也是一种行为，或者说是行为的一个组成部分，其终极状态是行为。第四节活动主义认知心理学三、活动主义的理论观点、基本目标、方法与主要研究内容活动主义的理论观点主要有：认知行为以“感知—行动”反应模式为基础；认知系统具有自学习、自组织、自适应等特性；认知或智能是整个有机体的活动结果，是在整个有机体进化和对环境的适应过程中产生和发展的；生命是系统内各组成部分的一系列功能的有机化，这些功能的各方面特性能够在物理机器上以不同方式被创造；进化可看作搜索试验过程，完全可以独立于特殊的物质基质，可能简单地发生在为了争夺存储空间的计算机程序的某种聚合中，就像在早期环境中以碳为基础的有机体在竞争中发生的进化过程那样。活动主义的基本目标是用计算机生成自然生命系统行为的仿真系统，了解真实世界中的生命和生命过程。其主要研究内容是人工生命研究。该取向的基本研究方法是进化计算方法。它包括遗传算法、进化策略和进化规则。第四节活动主义认知心理学四、简评活动主义从生命体适应与进化的角度研究认知或智能的形成与发展，开辟了认知心理学的新的发展方向；促进了人工生命和模拟进化计算的研究与发展；提出了新的研究思路和方法；加深了对认知或智能本质的认识或理解。但它也存在一定的不足：仍未能摆脱“强计算主义”的樊篱；有很多方面不可行；仍无法获得一般规则；忽视历史文化因素。PART05第五节认知神经科学05第五节认知神经科学一、认知神经科学产生的渊源与背景（一）心理学发展的需要1.古代人们的探讨2.近代探讨3.现代认知心理学的产生与发展第五节认知神经科学一、认知神经科学产生的渊源与背景（二）神经科学研究技术的突破性进展认知神经科学的产生得益于神经科学研究技术的突破性进展，这些进展为认知神经科学的产生提供了技术支撑。早期的研究方法或技术主要是脑损伤尤其是脑解剖技术。由于这些技术会对脑造成伤害，因此无法研究正常工作的脑的机能。为此，开发出无损伤技术才更加必要和重要。随着技术的发展，逐渐开发出脑电波技术、事件相关电位（event-relatedpotential，简称ERP）技术、电子计算机X射线断层扫描机（简称X-CT或CT）、磁共振成像技术（magneticresonanceimaging，简称MRI）、正电子发射断层扫描技术（positronemissioncomputedtomography，简称PET）等，正是这些技术为认知神经科学奠定了技术支持。第五节认知神经科学一、认知神经科学产生的渊源与背景（三）人类疾病研究的实际需要要治疗与神经系统相关的疾病，比如脑肿瘤（压迫神经）、老年痴呆、脑血管疾病、癫痫、毒品成瘾、精神分裂等，需要了解哪个部位发生病变，发生了什么病变，病变后会产生什么样的心理功能障碍，尤其是认知功能障碍，脑功能障碍与心理活动有什么关系。对这些疾病的治疗和预防，需要了解它们的生理和心理机制，测查脑认知功能，弄清执行认知任务时的脑功能图像。由此就呼吁了认知神经科学的产生。第五节认知神经科学二、认知神经科学的性质与基本理论（一）认知神经科学的基本观点认知神经科学的基本观点主要有二：脑的结构与功能具有多层次性，脑结构是其功能的基础。从结构来说，我们现在研究最细微的是分子水平即生物活性分子水平，比如蛋白质分子；其次是亚细胞结构（亚细胞结构不是完整的细胞而是细胞的某一部分，研究细胞的某一部位）；再高一层的是神经元（它是神经系统的基本功能和单位）；再高一层是简单的局部神经网络（它由多个神经元组成）；然后到脑区；再到功能系统；最后到最高层次整个脑。从功能上看，一种功能常需要多结构参与，一个结构单位可能参与多种功能活动。第五节认知神经科学二、认知神经科学的性质与基本理论（二）认知神经科学的主要理论1.特征检测器与功能柱理论2.群编码理论3.模块理论：模块重组4.基于环境的生态论第五节认知神经科学三、认知神经科学的各分支学科（一）认知神经心理学认知神经心理学是从宏观上研究脑区和整个脑，研究对象是脑损伤病人，研究方法是神经外科检查、神经心理测查（用心理学工具对人的心理机能进行测查）、行为实验研究（设置行为情景对人的行为进行研究）。其研究对象是有特定认知过程受损或未能正常获得某些认知能力的病人即脑损伤患者的认知活动模式。其理论假设主要有：①认知系统具有模块化（modularity）特点。②心脑同型论。③研究脑损伤患者的认知功能可帮助了解正常人的认知机制。④绝大多数患者可依据综合征或症候群或综合病征（syndrome）加以分类。第五节认知神经科学三、认知神经科学的各分支学科（二）认知心理生理学认知心理生理学是心理学与神经病学和神经外科学的交叉学科，主要采用神经监测的方法研究脑损伤病人的心理障碍与脑损伤定位以及性质的关系。它主要研究人的生理、心理机制，研究对象是人的脑区、整个脑，方法主要是用生理仪器记录生理信号。认知心理生理学的理论主要有：认知过程与生理参数的时序性原理、认知活动的通道容量有限性原理、生理参数与心理时序性和容量有限性的关系理论。第五节认知神经科学三、认知神经科学的各分支学科（三）认知生理心理学认知生理心理学诞生的基础是：①微电极与微机控制技术的发展；②现代神经组织学和组织化学交叉融合。目前这方面的研究主要有：①前额叶皮质高级功能的研究：前额叶神经元的多重感觉性和可塑性，前额叶神经元的功能特异性；②颞叶皮质的认知功能：猴颞叶的面孔认知单元，颞叶与记忆、听觉；③视觉功能研究。第五节认知神经科学三、认知神经科学的各分支学科（四）认知神经生物学认知神经生物学是研究神经系统内分子、细胞水平及细胞间变化过程以及这些过程在中枢功能控制内的整合作用的一门学科。其研究材料：多种多样；其研究对象：认知活动的生化机制。主要研究内容有：①联合型与非联合型学习的神经机制；②学习和记忆的分子基础；③突触的可塑性与学习和记忆。PART06第六节认知心理学的现状、挑战与意义06第六节认知心理学的现状、挑战与意义一、认知心理学的困境（一）研究纲领面临挑战认知心理学的研究纲领（硬核）——“认知计算主义”存在一定的问题，由此遭遇许多质疑与挑战。许多学者从哲学视界对认知心理学的研究纲领进行反思，他们认为，人类的许多认知或智能活动不能简单地被看作是遵循规则行事的。人类的心灵、大脑和计算机之间存在着“本质差别”，大脑的功能也许可以说是一台计算机，但更深层的智能活动，特别是以意向性为核心的心智活动决不是计算机的算法可穷尽的。按照语法规则定义的计算机程序本身不足以担保心的意向性和语义的呈现，心理的本质不是可计算的。第六节认知心理学的现状、挑战与意义一、认知心理学的困境（二）理论受到质疑认知心理学的研究和理论是建立在还原论基础上的，因此，导致它无法顾及社会文化因素，缺失心理活动的意向性和主观性。一些批评者指出，人们无法从大脑或神经状态来确定心理的内容，即大脑神经过程决定不了意识的内容。认知心理学