第一节 知识学习与迁移概述
一、知识学习概述
(一)知识及其含义
从心理学的观点看,知识是个体头脑中的一种内部状态。持行为主义观点的心理学家反对研究人脑中的内部状态,自然不会研究知识。随着心理学领域认知革命的兴起,心理学家对知识的本质及其获得机制的研究越来越深入,涌现出了许多颇具价值的观点。比如,当代著名发展心理学家皮亚杰认为:知识是主体和环境或思维与客体相互交换而导致的知觉建构,知识不是客体的副本,也不是由主体决定的先验意识。根据皮亚杰的思想及当代认知和教育心理学家的观点,可以把知识定义为主体与其环境(包括物理环境和社会环境)相互作用而获得的信息及其组织,知识的本质是信息在人脑中的表征。
(二)知识的分类
当前心理学领域最具影响力的知识分类观是由美国认知心理学家安德森(Anderson)提出的。他从信息加工的角度,把人类习得的知识分为两大类:一类为陈述性知识(declarative knowledge),另一类为程序性知识(procedural knowledge)。前一类知识主要用于回答“世界是什么”的问题,如“中国的首都在哪里”、“第二次世界大战的原因是什么”、“人的心脏结构与血液循环有什么关系”等问题,都需要陈述性知识。后一类知识主要用于回答“怎么办”的问题,如回答“1÷3+2÷5=?”以及“将‘We go to school yesterday’改成合适的时态”等问题,就需要程序性知识。此外,还可依据两个维度对程序性知识作进一步的划分。第一个维度是按照知识与领域相关的程度来划分,分为特殊领域的程序性知识与一般领域的程序性知识。前者仅适用于特殊领域,但通常由一些能够有效地应用于特殊领域的产生式组成,因此也称为“强方法”,如上述数学问题和英语问题的解答等;而后者则广泛适用于各个领域,但它对于要达到特定目标来说并不十分有效,多数时候只能起到一种指导作用,因此又称为“弱方法”。第二个维度是根据程序性知识执行的自动化程度来划分,分为自动化的程序性知识和有意识的(受控制的)程序性知识。例如,一位专家在阅读他所熟悉的领域的文章时,对一些较简单的词汇或术语无须刻意琢磨它的意思,往往是一看便知,而对一些较难的语句,则需要通过查字典或联系上下文才能准确认知。值得注意的是,这两种维度的划分是相对的,而不是绝对的。例如,特殊领域的程序性知识可以是自动化的(称为自动化基本技能),也可以是有意识的(称为特殊领域的策略)。综合两个维度,程序性知识的分类可用图7-1来表示。
除了从信息加工角度将知识划分为陈述性知识和程序性知识之外,还可以从其他多个角度对知识进行分类。比如:依据知识与言语的关系,可以将知识分为显性知识(explicit knowledge)与隐性知识(implicit knowledge);依据知识及其应用的复杂多变程度,可以将知识划分为结构良好领域知识(well-structured domain knowledge)和结构不良领域知识(ill-structured domain knowledge)。

图7-1 程序性知识的分类
(三)知识的表征
知识表征(knowledge representation)是指知识在工作记忆和长时记忆中的表示形式和组织结构。不同类型的知识在头脑中以不同的形式表征,一般认为,陈述性知识以命题和命题网络、表象、线性排序及图式表征,而程序性知识主要以产生式和产生式系统表征。
1.陈述性知识的表征形式
1)命题和命题网络

图7-2 命题举例
认知心理学家认为,意义主要以命题(proposition)的形式在人的记忆中得以表征。他们将命题看作陈述性知识的最小单元,即一个命题大致与我们头脑中的一个观念相当。研究发现,一个命题总含有两种成分:一个关系(relation)和一个或一个以上的论题(arguments)。例如,在“张三走了”这一命题中,“张三”是命题的论题,即提及的话题或主题,而“走了”是这一命题的关系,即对张三的情况作了限定。再如,在“小明买书”这一命题中,“小明”和“书”是论题,关系是“买”,可用图7-2来表示。
由于一个命题可能有多个论题,因此可根据论题在命题中扮演的角色,给予不同的名称或称谓。论题可以是执行某一行动的主体(subject),也可以是行动、作用的对象或客体(object),还可以是行动的目的(goal)、行动时使用的工具和手段(instrument)及客体的接受者(recipient)。表7-1显示了一些命题的关系及论题,论题的称谓根据论题在各自命题中扮演的角色来定。
表7-1 含多个论题的一些命题样例

现在我们再来考察一下命题中的关系。应当指出,命题的关系不仅可以由动词来充当,而且可以由形容词、副词来充当。比如,“高个子中锋传出了球”这一句子,表达了两个命题(观念):一是中锋传出了球,二是这位中锋是高个子的。一般而言,以形容词为关系的命题只有一个论题,这不同于以动词为关系的命题。再比如,“高个子中锋巧妙地传出了球”这个句子包含了几个命题?答案是三个。副词“巧妙地”限制了“传出”这一动作,因此“巧妙地”是关系。跟以形容词为关系的命题一样,以副词为关系的命题也只有一个论题;但跟以形容词为关系的命题不同的是,以副词为关系的命题,其论题是动词或形容词,而不是名词或代词。综上所述,如果我们要知道一个句子中含有多少个命题,最好的办法是划出句中的动词、形容词和副词,因为只有动词、形容词和副词才是关系,而一个命题只有一个关系。知道句中有几个关系,句中含有多少个命题就一目了然了。
应当说明,命题不等于句子。一个命题可能是一个完整的句子,也可能不是。如“高个子中锋”是一个命题,但它不是一个句子,仅仅是一个短语。同样,一个句子可以是一个命题,也可以包含多个命题。如“高个子中锋传出了球”就包含了两个命题。如果若干个命题因共享同一主题而发生相互联系,就会形成命题网络(propositional network)。如“高个子中锋巧妙地传出了球”的命题网络图可表示为图7-3。

图7-3 命题网络举例
2)表象
虽然个体常以命题的形式来处理或保存自己所知道的知识,但在另一些情况下,也经常会采用表象(image)这种非言语的形式来处理或保存知识。命题建立在事物抽象意义的基础上,不必保留对象的知觉信息,而表象建立在对事物知觉的基础上,保留了事物的知觉特征。从适应的角度看,当需要对陈述性知识所描述的物体的连续性加以表征时,表象显得比命题更为有效。图7-4比较了这两种表征形式。

图7-4 命题与表象
显然,它们都表达了“年轻的女士在草地上打高尔夫”这一意思,但在表象中,它还直观地表明站姿、握杆及击球的姿势等。因此,表象比命题传递了更多的信息。表象具有如下特征:①表象能够表征不断变化的信息,能够更现实地表征客观对象的三维空间特征及各个维度上连续的细节特征;②表象能够承受各种施加于它们的心理运作,如对表象作旋转、扫视或有层次的组织与分解;③尽管表象能够表征不断变化的信息,但与实际的知觉相比,这种表征形式可能会比较模糊与概括,或者说更欠完整、精确。
视野扩展
表象、想象与科学
享有盛名的物理学家法拉第往往在研究抽象概念时运用想象。有人曾这样描述他:法拉第将磁体和电流周围的应力想象为存在于空间中的一些曲线,并为此杜撰了“场力线”这一名称。在他的想象中,场力线好像是由有形物质组成的客观存在。他想象整个宇宙都可以用场力线来描绘,或者更确切地说,可以用传播各种“振动射线”即辐射能的窄长管路来描绘。事实证明,浮现在他眼前的这类有关弯曲管路的想象,具有不容置疑的多产性:它不仅孕育了发电机和电动机,还促使法拉第摒弃以太,设想光是一种电磁辐射。人们常说“科学是需要想象的”。现在我们也许能把这句话理解为:一方面,因为科学总是需要不断创新,有所发现和发明,所以科学家应该大胆地去构想从未有过的事物或事件,而不必总是因循守旧;另一方面,当科学家真正在运用表象思索他所研究的问题时,首先激活有关这一问题的一些重要知觉特征,而不是激活代表这一问题的众多命题(意义)表征,可能会节省他的工作记忆空间,有助于他比较游刃有余地思考其中一些关键问题。
3)线性排序
线性排序(linear ordering)是不同于命题与表象的又一种陈述性知识的表征形式。这种表征结构是对一些元素所作的线性次序的编码。例如,在第29届北京奥运会上,金牌总数第一的国家是中国,第二名是美国,第三名是俄罗斯。如果别人问你,在北京奥运会上,俄罗斯与美国哪个国家获得的金牌总数更多?你会很快回答出美国。这是因为你在头脑中已对三个国家作了线性排序,在需要的时候就能很快提取出来。这种情形就是所谓对一组元素按某一特征所作的先后次序上的编码。
线性排序与命题的区别在于,命题仅保留了命题中所提及的元素(主题)之间的基本语义关系,但没有排定元素的次序;线性排序与表象的区别在于,表象仅保留了知觉特征之间的间隔关系(即各个特征之间的相对距离),线性排序则排定一组元素从头至尾的顺序,并不涉及各元素之间的间隔大小。
4)图式
图式(schema)是一种有组织的知识结构,是陈述性知识表征的一个整合单元,它包括命题、表象和线性排序这三种基本表征形式。如果要对上课的经验进行表征的话,头脑中出现的上课的一般情境,除了命题外,还有表象、线性排序,如图7-5所示。
位置:初一(3)班
人数:较多
教室:狭长
内容:数学
顺序:上课,开始讲课,下课

图7-5 关于上课的图式
图7-5所示的图式具有一些基本特征。①图式中含有变量。人数、内容都是该图式的变量。上课的人数可能不一样,上课的内容也会发生一些变化。第一次上课或许有60人,第二次上课可能只有57人。但这些变化不会影响图式的形式。②图式可按层次组织起来,并可嵌入其他图式当中。例如,上课的图式可被嵌入整个教学图式中。③图式有助于推理。
与教学情境相关的图式,可以分为三种类型:自然范畴图式、事件图式和文本图式。自然范畴图式是指一些客观存在的实体范畴图式。它既包括自然界本身具有的,如动物、植物等范畴;也包括社会文化所造成的人为范畴,如汽车、飞机等。事件图式也称为脚本(script),是指对多次与我们发生联系的典型活动及其顺序的表征。例如:对三角形全等的一般证法,通常是先找出要求哪两个三角形全等,然后再看要证全等尚缺哪些条件,接着找出这些条件,最后得出证明。文本图式是指对各种文本的一般规律的表征,如要表征一则新闻或一篇记叙文,就可以采用“5W”图式来组织,即谁(who)在何时(when)、何地(where)由于什么原因(why)发生了什么事情(what)。
2.程序性知识的表征形式
1)产生式
日常活动中通常包含着一些决策,例如:如果口渴,就找水喝;如果学习累了,就听听音乐调节一下;考试中如果不知道这道题的答案,就先放下它做下面的题。作出这些决策时,通常需要先确定当时的情境和条件,然后采取相应的行动。认知心理学家称这些“条件-行动”规则为产生式(production),它表明了所要进行的活动及发生这种活动的条件,是程序性知识的基本单元。表7-2为产生式的两个样例,其中,第一个是使用强化程式的产生式,第二个是对三角形进行分类的产生式。
表7-2 用产生式表征的程序性知识样例

续表

从表7-2可见,一个产生式从内容上看,包含条件部分和行动部分;从形式上看,包含如果(if)部分和那么(then)部分。如果部分规定了要执行一系列特定的行动必须满足或必须存在的条件,那么部分列出了在符合这些条件时将要执行或激活的行动。一个产生式的语句越多,表明这一产生式越复杂。对产生式作仔细考察可以发现,它具有一些特点。①产生式的条件部分可分为内部条件和外部条件,行动部分也可分为内部行动和外部行动。如在表7-2的“使用强化程式”这一产生式中,第一个条件为个人目的,它属于个体的内部条件,不能为别人所看到或认同;但第二个条件存在于个体的外部,别人既可观察到也可认同。在表7-2的“鉴别三角形”这一产生式中,第一个行动属于个体内部的心理活动,即此时个体对看到的特定图形作出某种心理表述(分类);而第二个行动“说出‘三角形’”则属于外部行动,即个体向环境输出某种信息。认知心理学家对产生式中的内外条件和内外行动作出区分,是为了便于提出一些仅含内部条件及仅含内部行动的产生式规则。也就是说,有些产生式只负责处理不可观察的内心活动。我们将一系列这类产生式连接起来,就有可能模拟人在从事复杂认知活动(如问题解决、阅读理解等)时的一系列心理步骤。可以认为,产生式为描述人的内部认知活动提供了一种有力的手段。②产生式的条件数目和行动数目可以有多种搭配形式。根据条件和行动的多少,可以有“一对一”、“多对一”(见表7-2中产生式1)、“一对多”和“多对多”(见表7-2中产生式2)四种可能的搭配。③产生式具有自动激活的特点,一旦存在、满足了特定的条件,相应的行动就会发生,常常不太需要明确的意识。④产生式产生的总是由目的指引的行为。这种目的性表现为,产生式的条件部分总含有关于目的的陈述。
2)产生式系统
不难发现,表7-2中所列举的两个产生式仅表示人们行为的一些很小的片段。在现实生活中,人们的行为常常是高度复杂的,因此,我们需要某种形式来表示个别产生式之间的联系。上面曾提到,当多个命题共享某一论题时,可以形成命题网络。对于程序性知识而言,其基本单元间之所以能够建立起内在联系,是因为一个产生式的行动可以作为另一个产生式的条件,即当一个产生式的输出能够成为另一个产生式的输入时,这两个产生式就有可能建立起相互联系。众多的产生式联系在一起,就构成了复杂的产生式系统(production system)。产生式系统是程序性知识的主要表征形式。一个典型的产生式系统如表7-3所示。
表7-3 产生式系统举例

产生式P1、产生式P2、产生式P3和产生式P4构成了一个产生式系统。从该产生式系统中,我们可以看出,产生式系统通过许多子目标,控制产生式的流向。尤其应当注意的是,产生式系统的这种监控表明,它并不需要一个外在的监控系统,它的监控蕴藏于运行之中。
3.两类知识的比较
陈述性知识和程序性知识既有区别,又有联系。其区别主要表现在以下五个方面。
(1)两类知识在记忆中的表征形式不同,陈述性知识以命题和命题网络、表象、线性排序及图式表征,而程序性知识以产生式和产生式系统表征。
(2)不同的表征形式反映了两类知识不同的功能。陈述性知识主要通过网络化和结构性来表征观念间的联系,为个体考虑或反思事物间的联系提供了方便;程序性知识主要通过目的流将一系列条件-行动组装起来,体现了个体会在何种条件下采取何种行动来达到一系列中间的子目标,又如何通过实现相关的子目标来达到最终的总目标。
(3)由于所服务的功能不同,两类知识还有静态和动态之别。陈述性知识仅反映事物的状况及其联系,而程序性知识则要对信息进行某种运作并使之发生转变。
(4)正是由于表征和功能上的差异,两类知识在获得速度方面不相同。对陈述性知识,个体只需一次接触或体验,或者经历一定的时间,便可在长时记忆中加以编码或储存,而程序性知识的获得速度则比较慢。如多位数加减乘除之类的算法,不可能只尝试解决了一两个问题便可学会。至于某些复杂技能(如开车),要达到自动化水平,则可能需要付出上万次的努力和练习。
(5)不同的获得速度,导致对两类知识作出改变的难易程度有所差别。陈述性知识由于学习时付出的代价较低,可以比较快地获得,因而对之加以修正也比较容易;但对于复杂的程序性知识而言,如某些根深蒂固的观念,更改起来则较为困难。程序性知识,特别是已达自动化水平的技能,要对它们作出改变就相当困难了,这是因为当个体的加工系统对获得的程序放弃了监控后,人在执行这一程序时就不会再去考虑其中哪一步是否正确或哪一步是否会产生预期的行为。
上述区别并不意味着两类知识之间缺乏内在的联系与互动。从认知心理学的观点来看,从会说到会做要经历一个过程,如果对知识还说不清道不明,那么要实现向会做的转变是不可能的,因此陈述性知识是程序性知识的基础或起步阶段。掌握了会做的知识,又有助于我们去获得会说的知识。
(四)知识学习的一般过程
现代认知心理学家认为,陈述性知识的学习可以分为三个阶段。第一阶段,新信息进入短时记忆,与长时记忆中被激活的相关知识建立联系,从而出现新的意义的建构。第二阶段,新建构的意义储存于长时记忆中,如果没有复习或新的学习,这些意义会随着时间的延长而出现遗忘。第三阶段,对意义进行提取和运用。
程序性知识的学习一般也可以分为三个阶段。第一阶段与陈述性知识的学习相同。例如,在英语学习中,学习“将‘We go to school yesterday’改成合适的时态”,这是一种典型的程序性知识的学习(或智慧技能的学习)。学生要能顺利完成这一任务,必须知道英语中动词时态变化的规则,在这里是将动词改为过去式的规则。知道某一规则或能陈述该规则,与应用这一规则支配自己的行为并不是一回事。所以,程序性知识学习的第一阶段学习的是陈述性知识,也就是说程序性知识学习的前身是陈述性知识学习。程序性知识学习的第二个阶段是通过应用规则的变式练习,使规则的陈述性形式向程序性形式转化。就“英语动词一般现在时态改为一般过去时态”来说,学生通过教师讲解或阅读教材,知道了一般现在时态改为一般过去时态的规则,并能陈述这些规则(陈述性知识),再通过大量的句子变化的练习,每当看到“yesterday”、“some years ago”等表示过去某时刻的词时,能立即根据规则把句子中的动词改为适当的过去式。此时相应的规则已经开始支配学生的行为,规则开始向办事的技能转化。程序性知识学习的第三个阶段是程序性知识发展的最高阶段,规则完全支配人的行为,技能达到相对自动化的程度。例如,熟练掌握英语的人,可以脱口说出规范的、符合时态规则的英语句子,而不必有意识地去考虑有关规则。作为一种特殊的程序性知识的认知策略的学习也是如此。首先必须知道要学习的认知策略是什么;然后通过应用有关策略的练习,使有关学习、记忆或思维的规则支配自己的认知行为;最后能在变化的条件下顺利地应用有关规则,支配和调节自己的认知行为,达到提高学习与记忆效率的目的。
二、迁移概述
学习是一个连续的过程,新的学习总是建立在先前学习的基础上,新问题的解决总是受到先前问题解决的影响,因此迁移是人类认知的普遍特征,凡有学习的地方就有迁移。迁移能使个体适应新情境,解决新问题。研究、学习迁移不仅有助于深入了解人类学习的实质和规律,进一步完善学习理论,还有助于指导教育工作者和学习者改进教与学,促进知识的最有效运用。
(一)迁移的含义
不同的研究者给迁移下定义时,尽管在叙述方式和使用的术语上有所不同,但都或明或隐、或多或少地指出了迁移内含的三个关键要素:学习者(learner)、任务(task)和情境(context)。首先,迁移的主体是学习者,教育的重要目标是以迁移的能力武装学习者。但学习者的迁移能力千差万别,这主要取决于其经验和知识,同时也和学习者的智力、动机、情感、态度、信念等因素有关。所以从这个角度讲,迁移是学习者的一种能力。其次,迁移的效果要借助一定的任务来测量和评估。任务包括训练(学习)任务和迁移任务,比如学习材料与练习题以及当前要解决的问题等。一般而言,迁移任务要和训练任务有所不同(比如难度上的增加)。这意味着迁移不仅是对已有知识的原样提取,还包含获得新知识的过程,即要求学习者生成新的意义和理解。再次,迁移涉及两种情境,即学习情境和迁移情境。进一步说,情境包括物理背景和社会背景,比如教师提供的教学和支持、其他学生的行为以及内在于这些背景的标准和期望等。通常,学习情境和迁移情境总存在一些差异,所以学生常常不能把课堂和学校中的学习迁移到课堂之外的生活之中。可见,对迁移的完整界定,必须具备学习者、任务和情境这三大要素。
基于以上分析,结合De Corte(2003)的观点,我们将迁移界定为:学习者获得的知识、技能与动机在新的情境和学习任务中的广泛的、创造性的、支持性的使用。
(二)迁移的分类
从不同的角度出发,可以对迁移作出如下分类。
(1)根据迁移发生的方向,可以将迁移分为顺向迁移和逆向迁移。前者指先前学习对后续学习的影响,后者指后续学习对先前学习的影响。
(2)根据迁移的效果,可以将迁移分为正迁移和负迁移。正迁移是指一种学习对另一种学习产生积极影响或促进作用。负迁移是指一种学习对另一种学习产生消极影响或阻碍作用。
(3)根据迁移发生的水平或层次,可以将迁移分为横向迁移(也称侧向迁移或水平迁移)和纵向迁移(也称垂直迁移)。前者是指知识或技能在相同水平上的迁移,后者是指低水平技能向高水平技能的迁移。
(4)根据迁移发生的方式,可以将迁移分为特殊迁移与一般迁移(非特殊迁移)。特殊迁移是指迁移发生时,学习者原有的经验组成要素及其结构没有变化,只是将从一种学习中习得的经验要素重新组合并移用到另一种学习之中。一般迁移是指从一种学习中所习得的一般原理、原则和态度对另一种具体内容学习的影响,即将原理、原则和态度具体化,运用到具体的事例中去。
(5)根据学习情境和迁移情境的相似性程度,可以将迁移分为自迁移、近迁移和远迁移。如果个体所学的经验影响着相同情境中的任务操作,则属于自迁移;如果学习者把所学的经验迁移到与先前的学习情境比较相近的情境中,则属于近迁移;如果学习者把所学的经验迁移到与先前的学习情境有较大差异的其他情境中,则属于远迁移。
(6)根据迁移的自动化程度,可以将迁移分为低路迁移和高路迁移。低路迁移是指经过充分练习的技能自动迁移,不需要反省性思维。这种迁移的关键是原先的技能有充分的练习,而且练习是在变化的情境中进行的。高路迁移涉及有意识地将先前习得的抽象知识应用于新的情境。这种应用可分为两种情形:①在当前的学习中想到今后的应用;②在面对新的问题时,回头思考先前习得的知识在新情境中的应用。
(7)根据认知心理学对陈述性知识与程序性知识的区分,可以将迁移分为四种类型,分别是程序性知识到程序性知识的迁移、陈述性知识到程序性知识的迁移、陈述性知识到陈述性知识的迁移及程序性知识到陈述性知识的迁移。这是一个极具包容性的理论框架,可以把很多迁移研究囊括其中。这反映了当前在认知心理学影响下人们对不同类型的知识之间的相互作用的关注,试图深入揭示知识迁移的内在机制。在下一节中,我们将主要从这种知识分类的观点进一步探讨迁移的内在机制。