程序性知识心理表征：学与教的基本理论

研究者用自由回忆方法检测被试者保持的命题成分的联想速度。当呈现slow，被试者最先联想到的是children；当呈现bread，被试者最先想到的是cold。这种自由联想现象可以用命题网络得到适当解释，即被试者读到句子，保持的不是句子原文，而是意义的命题网络。从命题网络来看，slow和children最接近，bread和cold最接近，所以它们联系更紧密，容易相互联想。而在句子中，slow和bread同它们分别与children和cold相比，联系更紧密，但由于人的记忆中未保持这个句子，所以当呈现slow时几乎没有人联想到bread。

再如，科林斯（A.M.Collins）和奎廉（M.R.Quillian）的一个经典实验支持了知识以命题网络的层次结构储存的观点。他们认为对动物、鸟、鱼等分类的知识，以下图的层次结构储存（如图4-1所示）。

图4-1　命题网络的层次结构示意图

科林斯和奎廉认为，不同动物的知识概括水平不同。在每一概括水平上储存了可以用来区分其他水平的物体的属性。例如，“有皮”是所有动物的属性，储存在最高水平，用这一属性可以把动物与矿石（没有皮）等区分。又如，“有羽毛”是所有鸟的属性，储存在比“动物”低一级水平上，可以被用来区分鸟与非鸟的动物（如鱼、狗等没有羽毛）。科林斯等进一步假定，由于储存在知识网络中的事实的距离不同，提取它们的反应时也将不同。例如，“金丝雀是金丝雀吗？”“金丝雀是鸟吗？”“金丝雀是动物吗？”这三个问题，其中第一个问题概括水平最低（被定为0级），第二个问题概括水平较高（被定为1级），第三个问题概括水平最高（被定为2级）。研究表明，随着问题概括水平的提高，被试者判断问题真伪的反应时越长。

（三）图式与脚本

现代著名认知心理学家安德森（John R.Anderson）认为：“对于表征小的意义单元，命题是适合的，但是对于表征我们已知的有关一些特殊概念的较大的有组织的信息组合，命题是不适合的。”例如，人们有关房子的知识，如果用“房子是人的居住处”这一命题表征，则不足以表征与人有关的“房子”的全部知识。他认为人的较复杂的整块的知识是用图式来表征的。［资料来源：John R.Anderson（1990）. Cognitive Psychology and Its Implications，133~135］

康德认为人的心灵中生来就有某些认知图式，只有把这些图式施加于混乱的经验“材料”上，人才可以理解知觉经验。在皮亚杰认知发展理论中，图式是一个中心概念。皮亚杰认为儿童生来就有某些认知图式，如“吸吮图式”“抓握图式”。现代认知心理学家在巴特利特和皮亚杰的图式概念基础上进一步发展了图式概念。

现代认知心理学家把图式定义为，人头脑中关于普通事件、客体与情景的一般知识结构。其含义是：

1.图式具有概括性

图式具有概括性。例如，人关于房子的图式不只表示个别房子，而是表示个体所看到的一般的房子。

2.图式中含有同类事物的本质特征和非本质特征

人关于鸟的图式中既有“有羽毛”这一本质特征，也有“能飞行”这样的非本质特征。因此，一类事物的图式不同于它的概念，后者只反映一类事物的本质特征。

3.图式中的知识是以某种方式或结构组织起来的

房子的图式包括：

上位集合：建筑物

组成部分：房间

材料：木头、石头、砖头

功能：供人居住

形状：方形、三角形、图形等

大小：100平方米~1000平方米

房子图式的这些维度被称为图式的槽（slots）。每一个槽中的值不是一成不变的，如“功能”这个槽可以填充“供人居住”“供人开会”“展览场所”等不同的值。

4.个体的图式是发展的

个体的图式是发展的。例如，儿童最初的房子图式只表征他所见到的茅草房，随着经验增长和图式变化，能表征砖瓦房、水泥房等。

心理学家把图式分为表征客体的图式与表征事件的图式两大类。香克（R.C. Schank）和阿伯尔逊（R.Abelson）把表征反复出现的有序事件的图式称为脚本（script）。脚本不同于客体图式，它表征的事件有一定的时间顺序。例如，“去电影院看电影”这个经常出现的事件，一般可以分解成如下阶段：上影院、购票、进场、观看影片、退场。由于这样的步骤多次重复出现，人头脑中形成有关上影院看电影的定型图式。

某些认知心理学家又提出课文结构图式（text structure schema）和数学问题图式，认为这些图式是学生理解课文和数学问题的关键。

三、双编码理论

双编码理论认为陈述性知识以言语和意象两种方式表征。这一理论的提出者佩维沃（A.Pavio）认为知识是由言语和意象（或表象）表征的联想网络构成的。言语系统中的词是客体、事件和抽象观念的代码，它们与其表征的对象的联系是任意的（如“书”这个词与实际书并没有物理上的相似性）。意象系统（imagery system）的非言语表征与引起它们的知觉具有某些共同特征（如一本书的表象与实际书的知觉有某些共同特征）。意象表征包括视觉表象（如铃的表象）、听觉表象（如铃声）、动觉（如摇铃的运动）、与情绪有关的骨骼肌感（如心跳加速）以及其他非言语表征。例如，一本书的意象表征涉及与书相关的视觉和触觉的性质。言语表征一般是系列化的，而意象表征能同时对许多特征进行编码。一个复合意象（如教室的意象）能同时对与教室有关的特征进行编码，而教室的言语表征一次只能涉及某一信息（如房子内有课桌，中间有通道，墙壁上有窗子，直至穷尽教室的所有特征）。

意象表征系统和言语表征系统的成分是彼此联系的。例如，大多数人的书的意象表征和言语表征之间存在联系。当客体与图片呈现时，由于有这样的联系，人们见到图片，就能生成心理表征和名称。又如，“外科”一词可以引起丰富的非言语联想，包括生动的疼痛的意象，缝针处一带撕裂和紧绷感的记忆。因此，双编码是有效和高效思维的重要方面。

佩维沃曾经列举了60种可以用双编码理论解释的现象。例如，具体材料比抽象材料易记，因为前者易于双编码，后者不易于意象表征。又如，图片与词语相比，图片比词易学，词读起来快，而图片的命名较慢。这表明对于词语而言，可以直接进行言语编码，在对图片的反应中，只能通过意象表征才能接近言语编码。许多证据表明，视觉表象的激活干扰视知觉，反之亦然。从神经生理学来看，左半球损伤更易于干扰言语加工。相反，右半球损伤则更易于干扰非言语加工。这些都是有利于双编码理论的证据。

班杜拉的社会学习理论也对双编码理论提供了支持。班杜拉认为观察事物主要依赖两种表征系统：意象表征系统和言语表征系统。有些行为以意象形式保持。感官刺激激活并引起外部事件的知觉，由于重复接触外部世界的结果，起榜样作用的刺激（观察）最终产生持久的、可提取的、被示范的行为。以后意象（内部唤起的知觉）能激活客观物质中不存在的事件。事实上，当事情高度关联（如当一个人的名字总是与该人相连）时，最终只听到名字，而未想象那个人是不可能的。同样，只要提及重复观察的活动（如开车），通常能唤起其表象。在发展早期，由于言语技能缺乏以及由于有些学习行为模式不易于言语编码。在这些条件下，视觉意象在观察学习中起特别重要的作用。表征系统涉及被示范的行为的言语编码，它能说明人类观察学习和保持的显著快速性。这种编码系统由于携带容易储存的大量信息，它能促进观察学习和保持。

第三节　程序性知识的心理表征

在信息加工心理学中，知识与技能这两个概念是密切相关的，所以在论述技能的心理实质之前，我们先来研究知识与技能的关系问题。

一、知识与技能的关系

（一）技能的传统定义

我国教育学和心理学沿用活动方式定义技能。例如，《中国大百科全书·心理学》把技能定义为“通过练习获得的能够完成一定任务的动作系统”（潘菽、荆其诚主编：《中国大百科全书·心理学》，中国大百科全书出版社，1991年，第153页）。《心理学大词典》的技能定义是：“个体运用已有的知识经验，通过练习而形成的智力动作方式和肢体动作方式的复杂系统。”（朱智贤主编：《心理学大词典》，北京师范大学出版社，1989年，第300页）《教育大辞典》的技能定义是：“主体在已有知识经验的基础上，经练习形成的执行某种任务的活动方式。”（顾明远主编：《教育大辞典》第一卷，上海教育出版社，1990年，第147页）

把技能定义为活动方式来源于苏联心理学。例如，1956年出版的由斯米尔诺夫主编的《心理学》说：“我们把依靠练习而巩固起来的行动方式叫熟练。”又说技能“正像熟练一样，它也是完成行动的方式。”（阿·阿·斯米尔诺夫主编：《心理学》，朱智贤等译，人民教育出版社，1956年，第459、468页）1980年出版的克鲁捷茨基主编的《心理学》把“人已掌握的活动方式叫技能”（B.A.克鲁捷茨基主编：《心理学》，赵璧如译，人民教育出版社，1984年，第86页）这两个定义都是针对动作技能而给出的。1953年苏联学者叶戈波罗夫在《阅读技能的掌握心理学》一书中曾使用智力熟练一词，后来梅钦斯卡娅等人在他（她）们的著作中把智力熟练称为智力技能。

把技能定义为活动方式的缺点是人们从这样的定义中看不出知识与技能到底有什么关系。看不清知识与技能的联系，人们就无法有效地指导技能的学习。

（二）从信息加工观看知识与技能的关系

从现代信息加工心理学的观点看，技能是广义知识中的一种类型，即程序性知识，这里的程序性知识是就个体知识而言的。程序性知识中包含做事的规则，如将主动句“红军打败了敌人”改为被动句“敌人被红军打败了”，其暗含的规则是：第一，将主动句中的宾语“敌人”提前作为被动句的主语。第二，将主动句中的主语“红军”作为被动句介词“被”的宾语。第三，在被动句中，介词“被”的宾语常可省略（被动句是“敌人被打败了”）。

按信息加工心理学的知识与技能观，如果学生能陈述将主动句改为被动句的三条规则，就可以认为，该学生习得了主动句改为被动句的陈述性知识。如果学生能正确完成主动句和被动句互换的任务，不论他能否正确陈述上述规则，都可以认为，该学生已掌握了主动句与被动句互换的技能。(www.chuimin.cn)

技能习得可分为两种情况。一种情况是先知道做事的规则，然后学会用这些规则来支配自己的行为。如，给予“1/3+1/4＝？”这样的问题，如果学过分数加法的小学生能顺利完成这一任务，就认为该学生已经掌握分数加法技能。这种技能一定是规则学习在先，而且这种规则是学生能意识到和能陈述的，故称为陈述性知识。其后经过反复的运用练习，当规则支配儿童的解题行为时，规则变成了技能。技能习得的另一种情况是行为或实践在先，对行为或做事规则的意识在后。这类技能的学习主要是通过模仿和自发发现进行的。本族语的学习是一个典型的例子。例如，通过反复模仿和语言实践，3~4岁的幼儿能正确说出“风吹倒了大树”和“大树被风吹倒了”这样的句子，但他们不知道其中暗含的主动句变为被动句的规则。这样的规则学习被称为内隐学习，习得的知识被称为默会知识。

从上面的实例分析可见，技能的本质是知识的运用，说得明确一点是程序性知识的运用。有些程序性知识是技能的执行者能意识到的，有些是他们意识不到的。

（三）技能的新定义

本书把技能定义为在练习基础上形成的、按某些规则或操作程序顺利完成某种智慧任务或身体协调任务的能力。这个定义强调技能是一种习得的能力，其实质是一套办事规则支配了人的行为，这一定义使技能变得可以捉摸和便于操作。

二、技能的心理实质

由于现代信息加工心理学用程序性知识来解释技能，这就与我们研究技能的心理实质（即技能的心理表征）问题提供了方便。

（一）产生式

信息加工心理学认为，表征程序性知识的最小单位是产生式（production）。产生式这个术语来自计算机科学。信息加工心理学的创始人西蒙和纽厄尔（A. Newell）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。计算机之所以具有智能，能完成各种运算和解决问题，是因为它储存了一系列以如果/那么（if/then）的形式编码规则的缘故。也就是说，由于人经过学习，其头脑中储存了一系列以如果/那么的形式表示的规则，这种规则被称为产生式。产生式即所谓的条件—行动规则（简作C-A规则）。C-A规则与行为主义的S-R公式有相似之处，但也有原则上的区别。相同的是，每当S出现或条件满足时，便产生反应或活动。不同的是，C-A中的C不是外部刺激，而是信息，即保持在短时记忆中的信息，A也不仅是外显的反应，还包括内在的心理活动或运算。

正如命题网络有不同的表示方法一样，不同作者用于表示产生式的符号也不完全统一。以E.D.加涅（E.D.Gagné）的描述方法为例，说明最简单的产生式（简作P）的表示法（如表4-1所示）。产生式中的“如果”部分规定行为必须满足的条件，在第一个产生式中有两个条件，在第二个产生式中有三个条件；“那么”部分规定应进行的活动，第一个产生式中的活动是“表扬”儿童，第二个产生式中的活动是“识别”与“说”三角形。

表4-1　实施强化和鉴别三角形的产生式

（二）产生式系统

简单的产生式只能完成单一的活动，有些任务需要完成一连串的活动。因此，需要许多简单的产生式。经过练习，简单产生式可以组合成复杂的产生式系统。这种产生式系统被认为是复杂技能的心理机制。如果若干产生式通过控制流而相互形成联系，当一个产生式的活动为另一个产生式的运行创造了需要的条件时，那么控制流从一个产生式流入另一个产生式（如表4-2所示）。

表4-2　分数加法前三步的产生式表征

三、技能与程序性知识分类

（一）加涅的广义技能分类

在加涅的学习结果分类中，广义的技能可分三类。

1.智慧技能

智慧技能是运用规则对外办事的能力。

2.认知策略

认知策略也称认知技能，学习者内部组织起来的、用以支配自己心智加工过程的技能，加涅认为认知策略是一种特殊的智慧技能。

3.动作技能

动作技能是运用规则支配自己身体肌肉协调的能力。

加涅用对内调控和对外办事来区分智慧技能与认知策略，但在实际运用时，这一划分标准似乎难以操作。加涅的女儿E.D.加涅提出程序性知识划分的两维标准，似乎更有助于区分一般技能与认知策略。

（二）E.D.加涅的程序性知识分类

1.一般与特殊维度

根据这一维度，可以区分专门领域的程序性知识与非专门领域的程序性知识。

专门领域的程序性知识是由仅适用于特殊领域的产生式系统构成的。例如，分数加法产生式，只适用于解决分数加法问题（如表4-2所示）。又如，中小学生学习的算术四则运算规则，在语文课上学习的造句、改错句的规则，在英语课上学习的语法规则等，都属于专门领域的程序性知识。

非专门领域的程序性知识也称思维或解决问题的一般方法和步骤的知识，如“做事之前先有计划”“三思而行”“从多方面考虑问题”等等，这些规则不只是适用于特殊情境，还可以适用于多种多样的情境，所以这类程序性知识又称跨情境的程序性知识。描述“做事之前先有计划”的产生式系统（如表4-3所示）。

表4-3　“做事之前先有计划”的产生式系统

2.自动与受控维度

根据这一维度，可以区分自动化的程序性知识与受意识控制的程序性知识。

自动化的程序性知识是由经过系统练习而能自动激活的产生式系统构成的，也可以称为经过充分练习而达到熟练的技能。在现代认知心理学中，自动化程序性知识与熟练技能是等同的。如前面所说的异分母分数加法的程序，儿童在初学时要分成许多小步子，一步学一个子程序。首先，学习找最小公分母的方法；其次，学习通分方法，再学约分方法等等。有经验的教师在教这些子程序时，使儿童对每一个小步骤都有明确的意识，并能用明晰的语言说出每一个子程序所遵循的规则。但当学生的运算达到高度熟练以后，他们反而不能明确说出自己运算中每一步的规则。中小学生掌握有关读、写、算的程序性知识，大多数要达到自动化的程度。

受意识控制的程序性知识是由一系列未达到自动激活程度的产生式构成的。例如，“做事之前先有计划”的产生式系统，因为X所指对象是变化的，与X有关的因素及其组合也是变化的，所以这样的产生式系统难以达到自动化执行的程度。

应当指出的是，从受意识控制到自动化是一个连续不断变化的维度，完全自动化的与纯粹受意识控制的，只是这个连续体的两极，大量的程序性知识是介于这两极之间的。同理，从特殊到一般也是一个连续变化的维度，大量的程序性知识介于一般与特殊的两极之间。

【思考题】

1.简述知识的本质属性及其存在方式。

2.简述陈述性知识的心理表征。

3.简述程序性知识的心理表征。