第三章   知识的表征与学习的信息加工过程

    学习目标：理解认知心理学有关知识分类和知识表征的观点；掌握感觉记忆、工作记忆、长时记忆各自的特点和相关的认知加工过程；掌握遗忘的原因、进程、影响因素及防止遗忘的方法。

    内容提要：本章是从现代认知心理学的角度谈知识和知识的学习问题。首先介绍了认知心理学新的知识观、知识分类观和知识表征观，然后通过一个学习的信息加工过程模型介绍了认知心理学对知识学习的内部心理过程的最新研究成果。

    课       时：4学时

    重点难点：本章的重点是：掌握认知心理学有关知识分类的观点并掌握学习的信息加工过程的特点和规律。本章的难点是：掌握学习的信息加工的特点和规律。

    学习指导：本章内容的学习要具有认知心理学的知识基础，可以通过超链接的学习资源，了解认知心理学的知识背景。本章的内容与后面的第四章、第五章和第八章的内容有内在的联系，在学习过程中，注意将这些知识联系起来加以理解。

（第三章）第一节 知识及知识的表征

    知识是学生在学校学习的主要内容，也是教师教学的重要内容之一。为了理解知识的本质，我们首先从认知心理学的角度分析什么是知识以及不同类型的知识在人的头脑中是如何存在的。

    一、认知心理学的知识观

    说到知识，我们首先会想到数学知识、语文知识、历史知识等不同学科的知识。这些不同学科的知识，作为人对客观现实的认识成果，通常以书本等各种载体的形式存在，并为人类所共同拥有。当一个人通过各种载体获取知识，并将知识贮存于头脑中时，知识便为个人所拥有，成为个体的知识。

    现代认知心理学从信息加工的角度将知识（knowledge)看作是个体与其环境相互作用后获得的信息及其组织。学习就是一个信息加工过程。根据认知心理学家安德森（J.Anderson,1983,1990)的观点，通过信息加工，人们获得两类知识，即陈述性知识和程序性知识。陈述性知识(declarative knowledge)是关于“是什么”的知识，包括各种事实、概念、原则和理论等。程序性知识(procedural knowledge)是关于“如何做”的知识，包括如何从事并完成各种活动的技能。

    陈述性知识与程序性知识有许多不同的特点。安德森认为，绝大多数的陈述性知识是可以言传的（比如，说出一个国家的首都在哪里），而很多程序性知识则不能言传（比如，很多人会骑自行车，但却不能把这种技能言传给他人）。当然，这种区别并非决对的。另外，陈述性知识可以通过回忆、再认、应用以及其他知识的联系等方式来表现，而程序性知识要通过完成各种操作步骤来表现；陈述性知识可以通过听讲座、读书本、看电视等方式获得，而程序性知识必须通过大量的练习和实践才能获得。

    陈述性知识与程序性知识又是密切联系在一起的。许多活动的完成既需要陈述性知识，又需要程序性知识。比如，“计算分数加法首先要通分”，能说出这一规则是陈述性知识，而操作通分的技能则是程序性知识。陈述性知识的获得与程序性知识的获得是学习过程中的两个连续的阶段。最初获得的通常是一些陈述性的知识，而经过大量的练习，这些知识具有了自动化的特点之后，就变成了程序性知识。比如，学习外语时，词汇和语法规则的学习是掌握陈述性知识，当我们通过大量的实践、练习之后，对外语的理解和运用与本民族语言一样好，一样流利时，关于外语的陈述性知识就转化为程序性知识了。在学习和教学过程中，我们要注意区分陈述性知识与程序性知识并促进必要的陈述性知识及时转化为程序性知识，使学生形成必要的基本技能(比如读、写、算在小学阶段必需形成熟练的技能）。

    美国心理学家梅耶(R·E·Mayer,1987)提出，知识包括三类，除陈述性知识、程序性知识外，还有一类策略性知识。策略性知识(strategic knowledge)是关于如何学习、如何感知、如何记忆、如何思维等方面的知识，即有关学习策略或认知策略等方面的知识。可见，策略性知识属于程序性知识中的一部分。策略性知识的单独提出有助于我们进一步认识智力的本质以及如何培养智力的问题。

    现代认知心理学的知识观与传统的知识观有何不同呢？传统的知识观是一种狭义的知识观，它所指的“知识”仅指陈述性知识，不包括技能。现代认知心理学的知识观是一种广义的知识观，它所指的“知识”包括陈述性知识（狭义的知识）和程序性知识（技能）两个方面。而在程序性知识内部，又可分为认知技能和动作技能（如打球、游泳、骑自行车等）。认知技能又分为智力技能（如读、写、算等）和认知策略（如怎样学习、记忆和思维等）。

二、知识的表征

    不同类型的知识在人的头脑中是如何存在的呢?这就是知识的表征问题。所谓知识的表征(representation.)是指知识或信息在人脑中记载和贮存的方式。尽管关于知识表征的问题存在着多种理论和争论，但当前较为普遍的观点认为陈述性知识以命题和命题网络表征；程序性知识以产生式和产生式系统表征。

    (一)陈述性知识的表征

    安德森(1983)认为陈述性知识是以命题和命题网络来表征的。

    命题是知识或信息的最小单元，例如“维C预防感冒”就是一个命题。每个命题都由论题和关系两个成分构成。论题是一个命题中的主体或客体（对象），多为名词或代词，关系是一个命题中各个论题之间的联系或对论题的限定，多为动词、形容词和副词。例如在“维C预防感冒”这一命题中，“维C”和“感冒”均为论题，而“预防”是两个论题之间的关系。

       命题可以用图示加以表示（见图3—2）。在命题的图式中，圆圈或椭圆代表一个命题，S代表主体，O代表客体或对象代表（object），R代表关系(relation)。 

图3—2   命题的图式

    命题网络是由命题之间相互联系而形成的。命题之间由于有相同的论题而相互联系起来，就形成了命题网络。例如“维C预防感冒”、“维C促进白血球的生长”、“白血球消灭病毒”、“病毒引起感冒”四个命题可以形成如下命题网络：

图3—3   命题网络图式

    一小段文章是由多个命题而构成的命题网络；一篇文章会构成一个更大的命题网络。因此，一门学科的知识，乃至不同学科的知识通常都是以命题网络的形式贮存于人的长时记忆之中。命题及命题网络被认为是表征陈述性知识的最主要形式。此外，有人(A.Paivio,1971)认为陈述性知识还可以用视觉的或听觉的表象的形式在人的记忆中加以表征，如所见过的各种动物在头脑中形成有关的视觉表象。

  (二)程序性知识的表征

  安德森（1983）认为程序性知识是以产生式（production）和产生式系统来表征的。

    产生式这个术语来自数学和计算机科学。认知心理学家纽厄尔和西蒙将这一术语引进心理学。他们认为，人脑和计算机一样都是“物理符号系统”，其功能都是操作符号。计算机由于贮存了一系列以“如果—那么（if-then)”形式编码的规则而具有了完成各种运算和解决问题的智能。同样可以设想，人脑之所以能进行计算和解决问题，也是由于人经过学习，在其头脑中贮存了一系列以“如果—那么”形式表征的规则，这种规则被叫做产生式。

      产生式是条件与动作的联结，即在某一条件下会产生某一动作的规则，它由条件项“如果”和动作项“那么”构成。人们在运用程序性知识完成各种活动时，总是根据当前的条件的不同，而采取与之相适应的行动或动作。例如，在分数加法中，如果两个分数的分母相同，那么，我们可以直接将两个分数的分子相加。如果两个分数的分母不同，那么，我们首先必须先通分，找到最小公分母，然后再将分子相加。用产生式可以表示如下（表3—1）：

表3—1  分数加法的两个产生式

P1  分母相同的分数加法的产生式

如果  目标是解分数加法

且有两个分数

且两个分数的分母相同

那么  将两个分数的分子相加 

P2  分母不同的分数加法的产生式

如果  目标是解分数加法

且有两个分数

且两个分数的分母不同

那么  首先求两个分数的最小公分母

   产生式系统是多个产生式的联结。当一个产生式的动作成为另一个产生式的条件时，产生式之间便相互联系起来，构成产生式系统。产生式系统表征了复杂的技能的完成过程。比如，要完成分母不同的分数加法要经过以下九个步骤（周国韬，1997）：

      1、求最小公分母

      2、用最小公分母除以第一个分数的分母

      3、将步骤（2）的得数乘以第一个分数的分子

      4、将步骤（3）的得数作为分子

      5、对第二个分数重复步骤2、3、4

      6、将步骤（4）求出的分子相加

      7、将步骤（6）的得数作为最后得数的分子

      8、将公分母作为最后得数的分母

      9、将最后得数中的分子与分母约分后的结果作为最终答案

   上述分数加法的前三步的产生式系统如下(表3-2):

表3——2  分母不同的分数加法的前三步的产生式系统

P1  如果  目标是解分数加法

且有两个分数

且两个分数的分母不同

那么  首先求两个分数的最小公分母

P2  如果  目标是解分数加法

且有两个分数

且两个分数的分母不同

且两个分数的最小公分母已求出

那么  将求得的最小公分母除以第一个分数的分母

得到结果1

P3  如果 目标是解分数加法

且有两个分数

且两个分数的分母不同

且两个分数的最小公分母已求出

那么 用结果1乘以第一个分数的分子

    在上述产生式系统中，第一个产生式的动作成为第二个产生式的条件之一，第二个产生式的动作又成为第三个产生式的条件之一，以此类推，使各个产生式联结成一个复杂的产生式系统，即完成分母不同的分数加法的规则系统。要想获得分数加法的计算技能，学习者首先必须掌握这些规则，然后经过大量的练习形成熟练技能。因此，程序性知识的获得是以陈述性知识的掌握为前提 的。

    可见，程序性知识的获得过程就是陈述性知识向技能的转化过程。练习与反馈是陈述性知识转化为程序性知识的重要条件。