（第三章）第二节 学习的信息加工过程

 根据认知心理学的观点，学习就是一个信息加工的过程。作为信息加工的结果，使个体获得了知识并贮存在记忆中。那么，知识是怎样进入人脑的?人又怎样从记忆中检索或提取所需要的知识呢?这就是信息加工过程要回答的问题。

   为了便于理解和说明人脑内部的信息加工过程，心理学家根据大量的研究结果，提出了有关学习的信息加工过程的一些模型。是由加涅等人(E.Gagne,Yekovich,&Yekovich,1993;Leahey&Harris,1993)提出的一个信息加工模型。该模型代表着认知心理学家们对信息加工过程的一般观点。

图1-4学习的信息加工模型(采自P.Eggen 等，1997)

    该模型包括三个主要成分：

    第一个成分是信息贮存库，这是一些资料库，用来保存信息，相当于用来贮存信息的计算机磁盘。信息加工模型中的信息贮存库包括感觉记忆、工作记忆和长时记忆。

    第二个成分是认知加工过程，即将信息从一个贮存库转换到另一个贮存库的内部的智力活动，相当于计算机中用来发布指令、转换信息的各种程序。在信息加工模型中的认知加工包括注意、知觉、复述、组织和检索等。

    第三个成分是元认知(meta cognition)，是对认知过程的认知，包括个体拥有的有关认知过程的知识和对认知过程的控制。元认知控制并协调着将信息从一个贮存库转移到另一个贮存库的各种认知加工过程。

    下面我们对信息加工模型的各成分做详细的分析。

    一、感觉记忆及有关的认知加工过程

 （一）感觉记忆及有关的认知加工过程

  来自外界环境中的大量的刺激信息首先进入人的感觉器官，因此，学习的信息加工过程是从感觉开始的。

  感觉记忆(sensory memory)是第一个信息 贮存库，它将来自环境中的刺激信息直接保留，直到它们受到注意并得到进一步的加工。(Neisser,1967)

  感觉记忆具有以下特 点：

    1．保留在感觉记忆中的信息以它在外部世界中的相同的形式存在，是一种“未被加工”的状态。(Leahey & Harris,1993)

   2．感觉记忆的容量几乎是无限的，但如果加工过程不立即开始，记忆痕迹将迅速消退。视觉信息在1秒之内，听觉信息在2秒之内就从感觉记忆中消失(J.Walker,1996)

  感觉记忆的存在对于进一步加工信息是至关重要的。感觉记忆使得信息能够保留足够的时间以便转换到下一个贮存库即工作记忆中去。

    (二)有关的认知加工过程：注意和知觉

    1．注意

  注意是对刺激的有意识关注，是将心理活动指向并集中到某些刺激。对感觉记忆中的信息的加工是从注意开始的。注意是外界信息进入人脑的门户，只有受到注意的信息才能得到人脑的进一步加工。所有其它的加工都有赖于学习者对学习环境中的适当的刺激的注意程度。

  在教学中吸引并保持学生的注意是很关键的一步。教师应有意识地采取适当措施使学生保持对所教内容的注意，而不为外界噪音等与学习无关的刺激所分心。

  2.选择性知觉

  进入感觉记忆的信息，只有一部分信息受到注意，大部分信息因未受到注意而迅速消失。这少部分受到注意的信息便成为选择性知觉的对象，得到进一步的知觉加工，使信息获得意义并进入工作记忆。

  可见，选择性知觉是使受到注意的部分信息获得意义的过程。选择性知觉是信息能否从感觉记忆进入到工作记忆的关键环节。学习者的注意状态、动机状态、先前经验和期望都会影响对信息的选择性知觉。

二、工作记忆及有关的认知加工过程

  （一）工作记忆

    工作记忆(working memory)是第二个信息贮存库，其中保留着的是个体正在有意识地思考着、使用着或工作着的信息。比如，当你问查号台一个陌生的电话号码，并用来拨号时，这个电话号码便正保留在你的工作记忆中，且正被使用着。

    工作记忆有以下三个特点：

    1.保持时间短。对新信息的保留大约是10至20秒(E.Gagne et al.,1993)。超过这一时间，信息或者消失，或者受到进一步的加工而转入长时记忆。由于工作记忆对信息的保留时间短，因而也被称作短时记忆。比如，用过陌生电话号码后，如果不加复述，它很快便从记忆中消失。

    2.容量有限。在有限的时间里只能记住大约5-9个独立的信息单位(G.Miller,1956)。由于工作记忆只能容纳少量的信息，因此，它成了“信息加工的瓶颈”(E.Gagne et al.,1993)。比如，一次记忆的陌生电话号码超过9位，除非你用笔记下来，否则你可能记不住或记错。

         3.信息处于激活状态。工作记忆中的信息正在被个体意识着、思考着、使用着。当你听课时，阅读并理解文章时、解决数学问题时，你便正在使用你的工作记忆。因此，工作记忆是完成各种心理操作的“工作台”。

    工作记忆在信息加工过程中起到非常重要的作用。只有进入工作记忆中的信息，才能得到进一步的加工并进入长时记忆中贮存。然而，工作记忆的有限容量，使信息的进入和加工都受到限制。为了增加工作记忆的信息容量，提高其加工效率，可以采取两条途径：组块和自动化。

  （二）有关的认知加工过程：复述和组织

  进入工作记忆的信息只能保留很短的时间，我们怎样才能将其中的重要内容转移到长时记忆中去呢？复述和组织是两种主要的认知加工策略。

  1.复述

  复述是指在工作记忆中重现信息。复述有两种类型即维持性复述和精制性复述(Craik & Lockhart,1972)。

  维持性复述(maintenance rehearsal)是指一遍一遍地、原封不动地重复要记忆的信息。维持性复述的主要作用是使信息暂时地保存在工作记忆中以便使用，比如，当你从查号台问到一个陌生的电话号码后，你可以先将这个号码复述两遍，然后再去拨号。因为如果不复述，你可能在拨号过程中就忘记了这个号码而无法使用。维持性复述的第二个作用是使工作记忆中的部分新信息通过反复的、充分的复述而转换到长时记忆中去贮存。比如，还是那个电话号码，你为了能够把它长久地记住以便以后再使用，你需要一遍遍地复述这个号码，最终使它牢固地贮存在你的长时记忆里。通过维持性复述进入长时记忆的信息，通常是一些意义性不强的学习材料，如电话号码、外文单词、数学公式等等。由于维持性复述只是原封不动地重现新信息，而没有和已有知识建立任何联系，因此，即使通过简单的维持性复述进入到长时记忆的信息，也容易从长时记忆中遗忘。请看下面的一串数字：

     3 8 6 1 1 2 5 2 3 6 5

  你需要复述几遍才能将这串数字记住?记住以后能保持多久?多数人在一两天之内便会忘掉。

  精制性复述(elaborative rehearsal)是指将要记忆的信息与已贮存在长时记忆中的信息建立联系的过程。

  精制性复述是通过运用精制策略实现的。所谓精制(elaboration)是指在工作记忆中完成的对新信息的精心制作或精细加工，是对要记住的新信息附加额外的信息的过程。具体包括以下各种方式：(1)对新信息进行联想，(2)产生关于新信息的视觉表象，(3)对新信息的字面意思做进一步的扩展和延伸，(4)把新信息同别的事物进行比较；(5)举出一个关于新信息的实例；(6)补充新信息的某些细节；(7)找出与新信息有关的上位观念或下位观念；(8)对新信息做合乎逻辑的推理等等。

  现在，让我们再想想前面说过的那串数字，你还记得吗?如果记不住了，请试着用精制性复述的策略把它们更好地记住。仔细观察那串数字，看你能想到什么,你会惊喜地发现这串数字与你所知道的一些其它事情有关：

   3 8——“三八”妇女节

       6 1——“六一”国际儿童节

       1 2——12个月

       5 2 ——52周

       3 6 5——365天

  做了这样的精制后，相信你对这串数字一定会记得更牢固、更长久。

  精制过程是在工作记忆中完成的。新信息进入工作记忆后，新信息本身处于激活状态，以新信息为线索，通过学习者有意联想，贮存在学习者长时记忆中的一些与新信息有关的信息相继被激活，这一过程叫激活的扩展(Anderson,1983)。通过激活的扩展，长时记忆中的原有知识进入工作记忆，与新信息建立起联系，精制过程便同时完成。可见，精制是一个主动的信息加工活动，学习者必须有主动精制的意识，主动地考虑如何在新旧知识之间建立联系，主动地以新信息为线索去激活长时记忆中贮存的有关信息。精制作为一种认知技能，可以用产生式系统来表征。

  对于一些意义性不强的学习材料（如记忆一串数字），我们可以运用精制策略帮助我们更好地记住它。我们所学习的各门学科的知识，通常是一些有意义的知识，更可以大量运用精制的策略。学生可以在听教师讲课的同时，主动完成各种精制。

  精制性复述的作用有两个：第一，通过新旧知识建立联系，促进对新知识的理解，并使新知识进入长时记忆，更长久地保持；第二，通过精制性复述而进入长时记忆的新知识，当需要从长时记忆中提取时，能够更容易对信息进行检索。

  2.组织

  所谓组织(organization)是指对要记忆的新信息，按照项目之间的相似性或项目之间的关系归类，并形成一定的结构模式的过程。比如将要学习的外文单词，按着一定的标准分成人物、动物、植物、服装、颜色、动作、数字、星期、月份等去记忆，就是一种组织的过 程。

  精制和组织都是在工作记忆中对信息进行加工的方式，但又是两种不同的方式。精制性复述有助于建立新知识与已有知识之间的联系，但却没有建立新知识之间的内在联系。组织则是建立新知识之间的内在联系，使之结合成一个整体。

  归类法是一种最常见的组织策略。许多实验证明了人们在学习和记忆过程有一种群集倾向即将相同类别的记忆项目归为一类进行记忆。

  不仅儿童利用分类组织的策略可以提高记忆成绩，成人也同样可以通过分类组织提高记忆效率。鲍尔(G.H.Bower,1969)等人研究了范畴组织和联想组织对记忆效果的影响。所谓范畴组织是指在信息加工中将属于同一范畴的项目归类到一起。实验中使用的一个范畴组织如下图（图3—5）：

图1-5  矿物的范畴组织图

让实验组被试学习范畴组织图下面有组织的全部名词共112个。对比组的被试也学习范畴组织图下的同样的名词，但所有的名词的位置全部打乱，随意安放。结果如下表（表3—4）：

表3-4  四次试验平均回忆单词数与组织的关系

  组织的另一种方法是纲要法，主要用于把握课文的结构。将课文内容按纲目要点编成提纲，按提纲进行学习和记忆，既能节省工作记忆的空间，又能有助于知识在长时记忆中建构命题网络。

  无论是归类法还是纲要法，组织的作用包括两个方面：第一，经过组织的信息最容易进入长时记忆中贮存并在长时记忆中建构命题网络；第二，经过组织的信息，也便于从长时记忆中提取(回忆)信息。

三、长时记忆及有关的认知加工过程

   （一）长时记忆

    长时记忆(long-term memory)是一个长期的信息贮存库。来自工作记忆的信息，经过复述、精制和组织后，都进入到长时记忆中贮存。

    长时记忆与工作记忆相比，具有如下三个特点：

    1.保持时间长。长时记忆中的信息保持时间可达1分钟以上，乃至终生。

        2.容量巨大。长时记忆中的信息容量不再是5-9个组块，而是无限大，可以贮存无数的信息。以命题和命题网络的形式表征的各种陈述性知识，以产生式和产生式系统表征的各种程序性知识均贮存在长时记忆中。

    3.未激活状态。长时记忆中贮存的大量信息通常是一种未被激活的状态。它们通常在我们的记忆仓库里“沉睡”着，不被我们所意识。当我们需要这些信息时，它们就被激活，为我们所使用。这时，信息又从长时记忆中返回到工作记忆状态。从工作记忆中输出有关的反应。

   （二）长时记忆的提取

    信息一旦贮存到长时记忆中，当需要的时候，如何提取呢?

    所谓提取(Retrieval)是指积极地从长时记忆中检索信息，将信息激活并转换到工作记忆中使用的过程。

    提取过程始于刺激情境提供的一个线索。提取线索通常以问题的形式呈现。问题可以由自己提出，比如自问“上周四下午点我在哪？”将可能使你回忆起过去的那个时候，你在哪，正在做什么。问题也可以由他人提出，比如教师问学生：“维C对感冒有什么影响？”将使学生回忆起以前学过的命题——“维C预防感冒”。

    提取线索在促进回忆中的重要性已被广泛认可。然而，各种线索如何影响提取的过程呢?安德森(1983)认为，提取过程乃是通过激活和激活的扩展实现的。提取线索以问题的形式首先进入工作记忆，并转化为内部的命题表征，该命题被激活以后，通过激活的扩展，使贮存在长时记忆的命题网络中的有关命题得以激活。如果激活的命题能够回答所提出的问题，提取就结束了。如果激活的命题回答不了问题且又有时间去检索的话，那么会继续进行激活的扩展，直到找到合适的答案。比如，前面提出的“维C对感冒有何影响?”的问题，进入学生的工作记忆后转化为命题，进而激活了长时记忆命题网络中“维C”和“感冒”两个概念，并进而激活“维C预防感冒”这一命题，这时学生就能够回答教师的问题了。如果学生没能直接激活“维C预防感冒”的命题，但由于学生在学习该命题时运用了精制策略，那么，学生会激活长时记忆中的“维C促进白血球的生长”、“白血球消灭病毒”、“病毒引起感冒”这样几个命题，从而使学生推论出“维C预防感冒”的命题。

    激活和激活的扩展过程是需要一定量的时间的。为了提高提取的速度，一是在学习过程中要运用复述、精制和组织等策略；二是学习以后还要经常做提取练习。如果一个命题最近被激活过，那么再次激活所用的时间就会减少，提取速度就会提高(Ander-son,1990)。这相当于复习的作用。