教育心理学：认知主义学习理论

第三节　认知主义学习理论

认知主义的学习理论把学习视为个体对事物经过认识、辨别、理解而获得新知识的过程。个体在这个过程中学会的是思维方式，也称为认知结构。个体运用已有的认知结构去认识、辨别以及理解各个刺激之间的关系，增加自己的经验，从而改变并发展自己原有的认知结构。认知主义的学习理论认为学习是内发的、主动的和整体性的。其学习理论主要包括：格式塔派的完形学习理论、托尔曼的符号学习理论、布鲁纳认知－发现学习理论、奥苏贝尔认知－接受学习理论、加涅的认知－指导学习理论。

一、布鲁纳认知－发现学习理论

布鲁纳是当代著名认知心理学家和教育心理学家，他反对以S－R联结和对动物的行为习得的研究来解释人类的学习活动，而是把研究的重点放在学生获得知识的内部认知过程和教师如何组织课堂以促进学生“发现”知识的问题上。他的认知－发现学习是当代认知派学习理论的主要流派之一。布鲁纳认为学习的实质就是主动地形成认知结构。他把人看做是思考者和创造者，对人的知觉、动机、学习和思维进行了认知研究，并据此创立其结构主义教学论。他的研究成果受到美国乃至整个世界的重视。

(一)布鲁纳学习理论的主要观点

布鲁纳认为学习的实质就是主动地形成认知结构，而学习过程实际上就是主动地形成认知结构或知识的类目编码系统的过程。布鲁纳特别推崇发现学习，他认为发现学习是指学生利用教材或教师提供的条件自己独立思考、自行发现知识、掌握原理和规律。

1．布鲁纳认知结构的观点

布鲁纳认为学习的结果是形成和发展认知结构，他关于认知结构的看法是与其对人类认知过程研究紧密联系的。他认为人类知觉物体并不仅仅是被客体的物理特征和观察的客观条件决定的，很大程度上取决于个人因素。在布鲁纳看来，人类根据类别或分类系统来与环境相互作用，通过创建分类方式简化认知过程。

所谓认知结构，就是指由个体过去对外界事物进行感知、概括的一般方式或经验所组成的观念结构，它的主要成分是类别编码系统。认知结构既是在先前学习活动过程中逐步形成的，又是理解和学习新知识的重要的内部因素和基础。

2．关于学习过程的观点

①学习过程就是类目化过程。布鲁纳认为学习的实质在于学习者主动地进行加工活动形成认知结构，其主要的成分是类别编码系统。学习过程主要是类目化的过程。学习者在学习过程中通过类目化活动将新知识与原有的类目编码系统联系起来，不断形成和发展认知结构。因此在学习过程中，学生必须对学习材料所揭示的规则、现象、事物正确地进行类别化(概括化)，以便在具体知识的基础上形成一般编码系统，促进知识的获得和认知结构的形成。他强调应选择与学习者当前的智力水平相适应的表征形式来呈现新知识。同时，布鲁纳注重内部学习动机在学习过程中的作用。

②发现学习是学习知识的最佳方式。布鲁纳认为学习的最佳方式是发现学习。所谓发现学习是指学生利用教材或教师提供的条件自己独立思考、自行发现知识、掌握原理和规律的学习方式。他认为学生的这种发现和科学家在科学研究领域里对人类以前未知的现象、规律进行探索而获得的新知识的发现，其本质是一样的，都是把现象进行重新组织转换，超越现象本身，在更一般的层次上进行类别组合，从而获得新的编码系统，得到新的信息或领悟。布鲁纳认为发现学习法有诸多优点：首先，发现法提高学生的智慧潜能，培养学生的直觉思维；其次，发现法有助于培养学生的内在动机，使学生对知识和学习过程本身发生兴趣；第三，发现法有利于培养学生发现的技巧，通过把丰富的实践经验加以总结，并提炼成技巧，并在以后的情境和问题中自觉地加以迁移；第四，发现法有利于知识的记忆、保持和提取。

③新知识学习过程的环节。布鲁纳分析了学习知识的具体环节，认为每一个学科都包括三个“几乎同时发生的过程”，即新知识的获得过程、知识的转化过程及知识的评价过程。新知识的获得过程是个体运用已有的个人经验，使新的信息与原来的认知结构发生联系，从而理解新知识的内容，并使之于原有知识建立起联系的过程。知识的转化过程是通过对新知识的进一步分析概括，从而对原有认知结构进行重构，获得更多信息的过程。转化的目的在于推导出更多的知识。知识的评价过程是对新知识的转化过程和结果的检查和验证过程，从而确保对新知识分类和推导过程的合理性以及新认知结构的合理性。

(二)布鲁纳的结构－发现教学理论

根据认知－发现学习理论，布鲁纳提出了结构－发现教学理论。他认为，教学活动应该能最大限度地促进学生主动地形成认知结构，因此其教学思想最重要的是结构教学观和发现法教学模式。

1．结构教学观

布鲁纳强调学习的结果是形成认知结构，因此教学活动的最终目标是“学科结构的一般理解”。学科的基本结构包括基本概念、基本原理及其内部规律。他提倡将学科的基本结构放在编写教材和设计课程的核心地位。所以，布鲁纳认为编排教材的最佳方式是以“螺旋上升”的形式来呈现学科的基本结构。一方面便于儿童尽早学习学科的重要知识和基本结构，另一方面有利于学生认知结构形成的连续性和渐进性^[1]。

2．发现法教学模式

发现法教学模式是根据发现法学习而提出的。其指导思想是教师不应该让学生处于被动接受知识的状态，教师要为学生提供一定的材料，创设问题情境，引导学生独立地发现解决问题的方法，从中发现事物之间的联系和规律，获得相应的知识，形成或改造认知结构。其主要特点是：教学围绕一个问题情境展开而不是围绕知识项目展开；教学中以学生的“发现”活动为主，教师起引导作用；没有固定的组织形式。其最大的优点是可以最大限度地发挥学生在学习中的主动性和创造性。

(三)对布鲁纳学习与教学理论的评价

布鲁纳的认知－发现学习理论强调学习的主动性，强调学习的认知过程，重视认知结构和学生的独立思考在学习中的重要作用，把学习理论研究的重点转移到学生的知识学习和课堂教学方面来，这对学习理论的研究和课堂教学实践都具有重大的意义。但是他的学习和教学理论完全放弃知识的系统讲授，以发现教学法代替，夸大了学生的学习能力，忽视了知识活动的特殊性。同时，发现学习法花费的时间多，不经济，不适合在短期内向学生传授知识的集中教学以及以获得概念为主要学习方式的中高年级学生的学习。

二、奥苏贝尔认知－接受学习理论

奥苏贝尔致力于课堂教学中学生对言语材料学习的研究，并在此基础上提出了认知－接受学习理论，他还探讨了认知结构的形成和发展，个体学习和解决问题能力的提高，学习的类型及教学的主要原则等问题。

与格式塔学习理论和托尔曼的认知观理论不同，布鲁纳和奥苏贝尔都属于当今的教育心理学家，因此他们的观点也称之为现代认知学习观。旧的认知论建立在动物心理学的研究基础上，他们讲的认知其实是知觉水平的认知，故难以直接应用于人类课堂学习情景中的学习，对实际教学的作用不大^[2]。而现代认知论建立在研究人类课堂情境中的学习的基础上，他们讲的认知达到了抽象思维水平，因此比较符合教学实际，能比较满意地解释抽象语言材料的学习。

(一)奥苏贝尔学习理论的主要观点

奥苏贝尔提出的认知－接受学习理论认为学生的学习主要是有意义的接受学习，是通过同化将当前的知识与原来的认知结构建立实质的、非人为的联系，使知识结构不断发展的过程。奥苏贝尔的一句名言是“如果我不得不把教育心理学的所有内容简约成一条原理的话，我会说：影响学习的最重要的因素是学生已知的内容。弄清了这一点后，进行相应的教学。”可以说，这一条原理是奥苏贝尔整个理论体系的核心，他所论述的一切，都是围绕这一原理展开的。

1．意义学习的概念

通过区分意义学习与机械学习，接受学习与发现学习之间的关系，奥苏贝尔阐明了意义学习的思想。奥苏贝尔指出在接受学习中，学习的内容基本上是以定论的形式传授给学生的，对学生来讲，学习不包括任何发现，只要求把教学内容加以内化，将新知识融入原有认知结构之内。

意义学习是针对机械学习而言的。奥苏贝尔认为，意义学习有两个先决条件：其一是学生表现出意义学习的心向，即表现出一种在新学的内容与自己已有的知识之间建立联系的倾向；其二是学习的内容对学生具有潜在意义，即能够与学生已有的知识结构联系起来。需要注意的是，这里的“联系”一定要是一种非任意性的、非字面上的联系^[3]。任何学习只要符合这两个条件都是意义学习。因此意义学习指在学习知识的过程中，符号所代表的新知识与学习者认知结构中已有的适当观念建立实质性和非人为性的联系的过程。

2．意义学习的类型

奥苏贝尔根据意义学习任务的复杂程度将意义学习分成有层次组织的类型。基本的意义学习有表征学习、概念学习和命题学习三种，还有较高级的发现学习，包括知识运用，问题解决和创造等。

①表征学习是意义学习中的最低层次，又称代表性学习，是指学会一些单个符号(主要是词汇)的意义或者说学习他们代表什么。其学习的心理机制是使符号和它们所代表的具体事物或观念之间建立起等值关系。比如儿童在注视一条狗时，家长便指着这条狗说“这是一条狗”。最开始，“狗”这个词对幼儿来讲没有意义，但是通过幼儿对狗的视觉映像以及听到狗这个词激活了幼儿的内部刺激，通过多次实物(实际的狗)和符号(狗这个词)配对后，只出现符号，也能引起相应的视觉映像。这类学习虽然带有机械学习的特点，但在该过程中幼儿不能任意给客体命名，符合意义学习“符号与客体有实质性联系”的特征^[4]。

②概念学习是掌握同类事物或现象的共同关键特征或本质特征，具体的形式包括概念的发现和概念的同化。概念发现是从许多具体事例中概括而来的，如在见过各种不同类型的狗之后，形成狗的概念；概念的同化是利用认知结构中的相应概念对新概念进行同化而获得新概念的意义的过程，如在学习了“狗”的概念基础上再学习“狼狗”的概念就是利用狗的概念对狼狗的概念进行同化。

③命题学习是学习以命题形式表达的观念的新意义。在命题学习过程中，所学习的命题与原有认知结构中已有的概念或命题建立联系。奥苏伯尔认为，新学习的概念或命题与已有概念与命题之间的关系有三种类型：第一种是下位关系，即新学习的概念或命题是已有概念或命题的下位知识。第二种类型是上位关系，即新学习的知识与已有知识间是一般对特殊的关系，新概念或命题是上位的，包涉性更广泛，概括水平更高。第三种类型是并列结合关系，是指新命题与已有命题之间既不是下位关系，也不是上位关系，而是并列关系，学习者可以根据新旧命题并列组合的关系而使新命题与已有命题建立起意义联系，从而理解新命题的意义。

3．意义学习的心理机制

奥苏贝尔认为，意义学习的内部心理机制是同化，其实质是新知识通过与已有认知结构中的起固定作用的知识或观念建立实质性的非人为的联系而被同化到已有认知结构中来，一方面使新知识被学习者理解，获得心理意义；另一方面使已有的认知结构发生改变，增加了新内容，建立了更广泛的联系。奥苏贝尔不仅用同化来解释心智的意义的获得，也用同化来解释知识的保持和遗忘。他认为新知识获得意义之后，新旧知识的相互作用并未停止，而是继续进行，这就是对新知识的保持和遗忘过程，这两个过程是同时进行的。

4．意义学习的结果

与布鲁纳一样，奥苏贝尔也认为，意义学习的结果是形成认知结构。虽然在认知结构上，奥苏贝尔与布鲁纳的提法不同，但实质上是一致的，都将认知结构看做是按照概括程度高低层级组织起来的概念与规则体系。概括地说，奥苏贝尔认知结构是指个体头脑中已经形成的按层次组织起来的，能使新知识获得意义的概念系统。

(二)奥苏贝尔的教学理论

根据“认知－接受”学习理论，奥苏贝尔提出了与其相适应的学习组织原则和“先行组织者”的教学策略。

1．学习组织的原则(www.xing528.com)

奥苏贝尔认为，为了使学生有效地进行意义学习，教学过程中应该遵循“逐渐分化”和“整合协调”的学习组织原则。

①逐渐分化的原则。根据逐渐分化原则，学生首先应该学习最一般的、包涉性最广的观念，然后再根据具体细节对他们逐渐加以分化。这种呈现教学内容的顺序，不仅是与人类习得的认知内容的自然顺序一致，而且也与人类认知结构中表征、组织和贮存知识的方式相吻合。

②整合协调的原则。整合协调原则是指对学生认知结构中现有的要素重新加以组合，通过类推、分析、比较、综合，明确新旧知识间的区别和联系，使所学知识能综合贯通，构成清晰、稳定、整合的知识体系。整合协调主要表现在上位学习和并列组合学习中。

2．“先行组织者”的教学策略

奥苏贝尔根据两个学习组织原则，提出了“先行组织者”这一具体应用的教学策略。教师在讲授新知识之前，先给学生提供一些包涉性较广的、概括水平较高的学习材料，用学习者能理解的语言和方式来表述，以便给学习者在学习新知识时提供一个较好的固定点，将它与原有知识结构联系起来，这种预先提供的起组织作用的学习材料就是“先行组织者”。“先行组织者”包括比较性组织者和说明性组织者两类。奥苏贝尔的实验研究结果表明，合理地使用“先行组织者”，不仅可促进知识的学习，也有利于知识的保持。

(三)对奥苏贝尔学习与教学理论的评价

奥苏贝尔的认知－接受学习理论突出了学生的认知结构和意义学习在知识获得中的重要作用，对有意义学习的实质、条件、机制、类型等作了精细的分析，澄清了长期以来对传统讲授教学和接受学习的偏见，澄清了对发现学习和接受学习与意义学习和机械学习之间关系的混淆。他提出的“先行组织者”策略对改进课堂教学设计、提高教学效果有重要的实用价值。当然，奥苏贝尔的理论在实践中也有值得质疑的地方。他注重学生知识的掌握，对学生能力的培养尤其是创造力的培养不够重视；奥苏贝尔提出的教学思路事实上更符合陈述性知识的教学，但对于程序性知识来说欠妥。另外，奥苏贝尔也过于强调接受学习和讲授方法，没有对发现学习予以应有的重视。

三、加涅的认知－指导学习理论

加涅是美国当代著名的教育心理学家，自上世纪60年代以来，他致力于重新恢复教育与心理学结合。他的关于学习见解的代表作《学习的条件》和在这一学习观的基础上提出的《教学设计原理》，这两本杰作代表了20世纪末科学心理学与学校教育相结合的极大的成就。加涅长期致力于人类学习的研究，他对学习的性质和过程、学习的分类和条件以及教学及这三方面之间的关系做出了深刻见解，为教育心理学的发展作出了巨大贡献。

(一)什么是学习

加涅认为：学习是指人的心理倾向和能力的变化，这种变化要能持续一段时间，而且不能把这种变化简单地归结于生长过程。

加涅认为，人的发展取决于生长与学习，这两个因素是相互作用的。但这两者又是相互区别的，影响生长的因素主要是由遗传决定的；而学习主要是由外界环境因素决定的。加涅反复强调了学生学习的内部条件和外部条件。由于每一个学习类型都是以学生的内部的知识机能为基础的，但同时，要使有效的学习得以发生，需要有不断的外部条件。

(二)学习层次理论

加涅意识到，人类学习的复杂性程度是不一样的，是由简单到复杂的。据此，他按八类学习的复杂性程度，提出了累积学习的模式，一般称之为学习的层次理论。他的基本论点是，学习任何一种新的知识技能，都是以已经习得的、从属于它们的知识技能为基础的。例如，学生学习较复杂、抽象的知识，是以较简单、具体的知识为基础的。学生心理发展的过程，除基本的生长因素外，主要是各类能力的获得过程和累积过程。

加涅通过描述八个学习层次来研究学生理智技能的累积方式。这八个学习层次是：信号学习、刺激－反应联结学习、动作连锁、言语联想、辨别学习、概念学习、规则学习、问题解决。

加涅把上述八类学习看做是学生理智技能的八个方面。其中前四类学习是基础性的，相对说来比较简单，而且有相当一部分是在学龄前就已习得的。因而，学校教育更关注的是后面四类学习，但这并不意味着前四类学习不重要。加涅学习层次说的一个重要特征是：学习是累积性的，较复杂、较高级的学习，是建立在基础性学习的基础上的；每一类学习都是以前一类学习为前提的。

(三)学习的要素

加涅认为，学习的要素包括：学习者、刺激情境或刺激、记忆和反应。当刺激情境与记忆内容以某种方式影响学习者的操作水平时，学习便发生了。操作水平的变化，是根据学习者在学习之前和学习之后操作水平的差异来界定的。我们判断学习是否发生，主要是根据操作水平是否发生了变化来推断的。

(四)学习结果分类(教学目标分类)

加涅将人类学习分成五类，分别是言语信息、智慧技能、认知策略、动作技能和态度，这五类学习代表了个体所获得的所有学习结果，如下表所示。

五种学习的结果及其内外条件

续表

(五)学习的信息加工模式

加涅坚持用当代认知心理学的信息加工的观点来解释学习过程。他主张用学习和记忆的信息加工模式来解释学习的结构和过程。加涅对学习和记忆的信息加工过程作了具体地说明。描述了信息从一个假设的结构流到另一个假设结构的经过：感受器从环境中接受刺激或输入信息，输入的信息在感觉登记器中保留非常短暂的时间，然后进入短时记忆，最长大约可持续30秒。学习者的复述能把信息在这里保持稍长的时间，然后把信息加以编码以便储存，并转移到长时记忆里。人们假定长时记忆是一个永久的贮藏仓库。后来，信息经过寻找以后，得以恢复。信息恢复以后，又转移到短时记忆(在某种意义上说，又回到了记忆的“前沿”)。在此，信息的适当性得到进一步地考虑，结果是作进一步地寻找，或者利用反应发生器的活动，产生持久的反应。加涅强调指出，在这个模式中，重要的组成部分是执行控制过程，各种信息的转移都利用这些过程而被激化和改变。为了准备学习的行为而建立的预期事项也可以用相似的作用加以说明。

此外，加涅还提出了关于学习的八个阶段，而且在教学论上也有其独特的观点。他在推进心理学与教育结合、提升教育理论与实践的科学层次方面，做出了卓越贡献。他对教育理论中长期含糊不清的许多概念作了明确解释，如区分了习得的性能与心理测量学测得的能力，学习的结果与教育目标，知识与技能等，并将学习与教学相沟通，建立了新的心理学分支——教学心理学，提出了一整套教学设计原理技术，开发了一系列实施其教学论思想的具体教学设计技术。加涅的理论体系也存在着一些缺点与局限性，例如，他强调学习，而对发展的作用考虑得很少；他强调对学习类型作分析，将复杂现象加以分解，但对于如何由个别成分合成复杂的心理能力研究不够；他强调学习的顺序是由下位到上位、局部到整体，但有时学习顺序并非完全如此。

四、认知信息加工的学习理论

在20世纪50年代末期的认知革命的时代中涌现出的认知心理学并没有形成一个统一的学派，从60年代开始其便分化出两大派别：一是以皮亚杰、布鲁纳等人为代表的认知结构主义，从知识结构与认知结构的角度阐述个体知识获得及发展的内在心理机制；另一派则以加涅、安德森、西蒙等为代表的信息加工心理学，他们坚持以计算与信息加工的观点研究并分析个体认知加工活动的具体机制与规律。

信息加工心理学把人的学习看作像计算机一样的信息加工系统，该系统能够用符号来加以表征。认知心理学强调人的心理结构或心理组织。在认知心理学家看来，知识经验有其内在的结构，人的心理过程也有着内在的结构。人们总是倾向于将过去的知识经验解释、同化或吸收新的经验和知识。同时，认知心理学把人看做是积极的、建构的、有计划和有目的的主体。它反对行为主义把人看成是强化刺激的消极接受者。人不仅接受外界信息，同时还以过去的知识经验选择、解释和储存信息，并赋予信息以特殊的意义。

表征是指客观信息在人心理活动中的表现和记载方式，因此又被称为“心理表征”。“表征既反映和代表相应的客观事物，同时又是内部加工的对象。不同的表征所具有的共同信息称为表征的内容，而每一种不同的表征形式称为编码。主要有命题表征、类比表征和程序表征。”^[5]

表征是人的认知活动过程的一个重要标志和步骤，也是认知信息加工理论的核心概念之一。根据认知心理学家的定义，心理表征也是计算主义的角度来阐述的。但是，表征与计算这两个术语既有联系又有区别的概念。心理表征属于系统的内部状态，主要是根据它们相对于外部物体或事件的语义而界定的，属于认知心理学的核心概念，也是认知科学的“元假设”。而计算的概念则比较具体，心智表征是以纯粹形式化的同时又具有物理意义的方式来描述，属于“符号的表达式”，同时所有与系统有关的语义的区别都依靠深层的符号表达式及其变换形式的关系结构来规定。

安德森等人认为，心理表征的实质是知识表征，而关于知识表征的模型主要有单一性编码和多重性编码这样两种。单一性编码理论提出，人的知识表征是单一性的“命题”来组成。命题表征按照语言网络形成认知图式。单一性编码理论建立有三个根据：首先，信息的精确加工需要按照算法形式来表征人的知识，如果有一种编码能够完成就不需要有其他的方式；其次，表征理论最吸引人的地方在于其强调意义性表征，而不是表层的语言形式或事件；第三，表征的功能按照自然的逻辑法则进行具有推理意义的自动化活动程序，如陈述性知识与程序性知识。多重编码理论认为，人类的知识表征有多种形式，最为主要的形式是命题编码和类比编码，前者是以精确的信息加工为主要特征；后者是按照一种直接感知的方式贮存信息，与特定的感觉通道相联结。

加涅则以为，学习是学习者大脑神经系统中发生的各种过程的复合。在加涅看来，学习不是刺激反应之间的一种简单联结，在刺激与反应之间存在着“学习者”“记忆”“执行控制”等学习活动的基本要素。学习过程的基本模式是一个信息加工的过程。他认为，学习包括外部条件和内部条件，学习过程实际上就是学习者头脑中的内部活动。

近年来，认知信息加工理论范式出现了向认知科学发展的新趋势，物理符号表征主义逐渐向神经联结主义发展。同时，认知生态主义的情境认知理论和认知动力主义的“具身论”新观点的出现，标志着对人类的知识学习本质问题的探讨正在向纵深层次方向发展。

信息加工心理学的学习表征观点对当前教育实践的重要启示是：

①学习活动应该在表征即表达组织上下工夫。教师的教学活动应该根据不同的知识类型开展有效的组织表征活动。这就要求教师在教学中，经常必须根据课程的知识内容搞好“组织和表征”工作。在知识的表征上多下工夫，是提高教学效果的关键。

②要求教师明确试图达到的预期学习结果的实质(认知、行为和情感三个方面)。

③了解可以达到这些结果的学习过程或活动。

④掌握可能会影响这些活动的内部和外部因素。

⑤区分学习者作为个人和小组成员的不同学习方法。教师需要确定有用的策略。

当然，认知信息加工学习理论也存在着不少缺陷。主要问题在于这一学习理论虽然重新强调了学习者在学习过程中的主动角色，他们很少重视个体思维和学习能力的发展途径；也不重视个人对于自己学习经验的意义理解。他们把学生的学习过程看作一台较慢的“计算机”，信息的输入、表征等观点实际上与传统的“灌输式”教学模式是没有什么大的区别的。