技术优化学习与学习理论

时间：2022-03-07 理论教育版权反馈

【摘要】：现代学习理论可以分为三种类型：刺激—反应学习理论、认知学习理论、人本主义学习理论。认知学习理论探讨学习的角度与行为主义相反，认为是个体作用于环境，而不是环境引起人们的行为。信息加工学习理论作为认知学派的学习理论的重要分支，把人类的学习过程看成是由一系列架设的信息加工转换的过程来实现的。

第四节　技术优化学习与学习理论

心理学是研究人类心理活动规律的一门学科，而教育技术学的根本目的在于优化教学过程，提高教学质量。因此，对学生学习的心理规律的研究和认识乃是教育技术学优化教学过程、提高教学质量的基础。教育技术的发展历史已经清楚地表明了这一点。

一、学习理论的基本流派

学习理论是心理学中最“繁荣”的领域之一。最早对学习进行实验研究的是心理学家德国人艾宾浩斯（Ebinghaus，1885），他通过对人类语言学习的研究，提出了著名的“艾宾浩斯遗忘曲线”。最早对动物进行学习实验的是心理学家美国人桑代克（Thorndike，1898），他的研究引入了新的研究方式。现代学习理论可以分为三种类型：刺激—反应学习理论、认知学习理论、人本主义学习理论。

刺激—反应学习理论以行为主义心理学的基本假设“学习者的行为是他们对环境刺激所做出的反应；所有行为都是习得的”为依据，认为人的内心是无法观察的，只能通过对行为的研究来说明人的心理，心理学是一门行为科学。这种理论强调临近和强化在学习中的价值。例如，刺激与刺激的临近、刺激与反应的临近、反应与强化的临近、刺激—反应连接之间的临近。在教育技术中，主要采用刺激—反应学习理论关于“学习强化”的有关理论。它强调客观研究，在揭示动物心理、人的低级心理以及发展研究技术方面作出了贡献。教学技术史上，人们长期以来把重点放在使用媒体呈示刺激材料方面，而不是把心理学作为教学技术的基础。而在这一时期兴起的程序教学则与教改发展史上的主体形成了鲜明的对比。程序教学根据心理学的理论使用媒体，目的是贯彻学习原则，而不仅仅是为使用教学媒体而使用媒体的一种用于事后论证的理论基础。因此，这样一个认为教学技术的重要方面是媒体或产品的阶段在理论上是结束了。由于行为科学的影响，该领域的研究从仅仅重视媒体的使用扩展到同时重视学习者的行为，从注重“教学刺激物”的设计发展到对“学”的强调。从强调教到同时强调学，构成现代教育技术的一个重要指导思想。应该说，对学习理论最早研究始于行为主义。在动物实验的基础上，从20世纪20年代初桑代克的联结主义学习论、巴甫洛夫条件反射论，发展到斯金纳的操作学习论，行为主义牢固地奠定了其在学习理论中的地位。联结主义、条件反射和操作学习这三种学习理论虽有差异，但同属行为主义流派，有许多共同的关注点，如学习的强化、信息保持、迁移、学习者行为操练等。尤其是强化，行为主义者把它作为行为学习的一条基本原理，不仅能加强S—R联结，增加反应概率，而且在斯金纳行为分析体系中，更考虑到强化的安排与力度问题。反映到教学设计中，便成为一种对教学情境的精密控制。斯金纳还提倡采用教学机器来实现他“小步子呈现信息”和“及时强化”的程序教学。而对于信息的保持，绝大多数行为主义者认为是由反应强度决定的，同时必须依靠练习，增加训练，通过有目的地复诵、系统化复习并伴以适当强化来达到信息巩固的目的。此外，在日常教学中，还有一个主要目标便是增进学生的学习迁移能力。对此，不同行为主义学派持不同观点，桑代克提出了“共同因素说”；斯金纳的解释与桑代克类似，但他称之为“归纳”过程；而巴甫洛夫则从另一方面，把迁移与刺激泛化相联系。总之，行为主义者确信会发生迁移，但只承认其发生的条件是两种情境具有一定相似性。

认知学习理论探讨学习的角度与行为主义相反，认为是个体作用于环境，而不是环境引起人们的行为。环境只是提供潜在的刺激，至于这些刺激是否受到注意或被加工，取决于学习者内部的心理结构。心理结构指学习者知觉和概括自然社会和人类社会的方式。当新的经验改变学习者现有的心理结构时，学习就发生了。学习的基础是学习者内部心理结构的形成和改组。人的心理结构的改变遵循两个基本原理：一是不平衡原理。当学习者现有的心理结构在试图加工所选择的刺激不成功时，心理结构就会失去平衡。当学习者经过努力改变不平衡并重新得到平衡时，认知结构就发生了改变。二是新的认知结构始终受到原有的结构的影响。在教育技术中，主要采用认知学习理论的建构学说和信息加工学说。

人本主义学习理论认为应该研究或探讨的是完整的人，而不是对人的从属方面（行为或认知）进行分割或是还原式地分析；认为每一个人都有发展自己的潜力的能力和动力，真正的学习经验能够使学习者发现自己的独特品质和作为一个人的特征，实现自我。认为学习主要包括四个要素：第一，学习具有个人参与的性质，指整个人（包括情感和认知两方面）都要投入到学习活动中；第二，学习是自我发起的，指即便学习的推力或刺激来自外部，基本的学习要求如发现、获得、掌握和领会的感觉仍来自学习者个人（内部）；第三，学习是渗透性的，学习会使学生的行为、态度乃至个性都发生变化；第四，学习是自我评价的，例如在学习准则、学习目标和在何种程度上达到目标等。

二、加涅的学习理论

心理学家加涅从认知心理学的角度揭示人的学习与记忆的内部心理过程，为教育技术领域的视听教学和视听传播设计研究提供了认识基础和理论依据。认知主义心理学把研究焦点投注到了“人”，开始深入探讨学习者内部的认知活动。

信息加工学习理论作为认知学派的学习理论的重要分支，把人类的学习过程看成是由一系列架设的信息加工转换的过程来实现的。最典型的例子便是加涅的学习和记忆的信息加工模型。

加涅对学习过程进行了信息加工描述。根据信息加工理论，学习的过程类似于计算机的工作过程，学习者通过大脑输入一系列的信息，然后经大脑存储、转换、加工和输出，实现与环境的相互作用。其过程可用图2-13来表示。

图2-13　加涅的信息加工学习过程模型

加涅的信息加工学习过程模型把人脑设想为由各个具有不同功能的模块组成，把学习的过程比拟为计算机对外来信息的加工过程：学习环境中的刺激作用于学习者的感受器（感觉器官），感受器以神经冲动的形式将信息输入至中枢神经系统。信息在一个感受记录器里短暂停留后由选择性知觉将它转换成可辨认的形式并输入短时记忆。如果信息在短时记忆中没有被复述，一般只能保留几秒钟，且短时记忆的容量有限，一次只能记7±2个项目。需要记忆的信息须经过语义编码才能转化成有意义的信息模式进入长时记忆。这是一个信息输入的流程。

同样，信息输出流程类似于长时记忆的信息新提取到短时记忆，并和其他信息结合成新的知识。当信息从长时记忆中提取并传递到反应发生器从而激活效应器（肌肉）时，就可以观察到学习者的习得行为，学习者也就完成了一次学习过程。另外，在图2-13中还有两个重要部分，即“执行控制”和“期望事项”。它们的作用是激活和调节学习中的信息流程。例如：学习者对学习结果的期望将会对他如何感知外界刺激、如何编码记忆产生影响；而“执行控制”则主要体现在认知策略的运用上，它影响到学习者的注意与选择性知觉、信息的编码和检索、提取等。

加涅认为学习与记忆的信息加工过程是密切联系在一起的。因为不断的反馈，使信息流在学习者与环境之间形成了一个环路，两者不断地相互作用。从信息加工学习过程模型图可以看到，学习是学生与其环境之间相互作用的结果，学习过程是由一系列事件构成的。加涅认为，每一个学习行动都可以被分解成八个阶段，即动机阶段（期望）、领会阶段（注意）、习得阶段（编码）、保持阶段（记忆）、回忆阶段（提取）、概括阶段（迁移）、操作阶段（反应）、反馈阶段（强化）。

（1）动机阶段。学习动机即学习的动力。学生的动机或期望对整个学习过程都有影响。为了优化学习，必须设法诱导动机。有了这种动机，他的行动就会指向目标，并会因达到目标而获得某种方式的满足。

（2）领会阶段。有了学习动机的学生首先必须接受刺激，也就是必须注意与学习有关的刺激。注意的过程一般被认为是一种暂时的内部状态，或称心理定势。注意的定势是由外部刺激激活的，注意的时间因人而异。当学生把所注意的刺激特征从其他刺激中分化出来时，这个过程就是加涅所说的选择性知觉。学生只有对外部刺激特征做出选择性知觉后，才能进入其他学习阶段。

（3）习得阶段。习得阶段涉及两个环节，第一个环节是指对新获得的刺激进行选择性知觉后存储在短时记忆中，第二个环节是指把短时记忆中的信息进一步编码加工后转入长时记忆中。在短时记忆中被暂时保存的信息与被直接知觉的信息是不同的：在短时记忆中，知觉信息已经被转化成一种容易储存的形式；当信息进入长时记忆时，信息又要经历一次编码转换，目的是为了保持长时信息。

（4）保持阶段。保持阶段即信息进入长时记忆的存储阶段。如果用某种方式把刺激组织起来，或根据已经习得的概念对刺激进行分类，或把刺激简化为一些基本原理，这些都将会有助于信息的保持。存储在长时记忆中的信息会因长期不用而逐渐消退。

（5）回忆阶段。学生习得的信息要通过作业表现出来，而信息的提取是其中必需的一个环节。回忆或信息的提取容易受到外部刺激的干扰。作为教师，最重要的是指导学生，使他们为自己提供提取的线索，从而成为自主的学习者。

（6）概括阶段。学生所习得的知识并不是只运用于一种情况中，而是运用于各种类似的情境中。加涅所说的这种概括，就是我们通常所说的学习的迁移。一般来说，学生学习某件事时经历的情境越多，迁移的可能性也就越大。

图2-14　加涅的学习过程模型

（7）作业阶段。只有通过作业阶段才能反映学生对所学内容的掌握程度。对有些学生来说，作业的一个重要功能是获得反馈——学生通过作业看到自己的学习结果，从而获得一种满足感。

（8）反馈阶段。通过反馈，学生可以及时知道自己的作业是否正确。加涅所说的反馈，类似于心理学中的强化。反馈阶段是容易受到外部事件影响的，在教学过程中，教师可以使用作业批改、讲课、鼓励、表扬等多种方式反馈信息。

综上所述，加涅所说的学习内部过程可概括为九项学习事件，即：期望、接受、选择性知觉、短时记忆、语义编码、长时记忆、检索提取、行为表现、反馈。

加涅用信息加工理论揭示学习过程的目的是为安排有效教学事件提供依据。他认为，“许多内部过程，可能是所有的内部过程都受到发生在学习者外部的事件的影响”。学习者的内部过程与外部条件是相互依存、不可分割的统一体。与这九项内部学习事件相对应，加涅提出了优化学习的九个外部因素：引起注意、告知目标、激起回忆、呈现刺激、引导学习、诱发行为、提供反馈、评估行为以及加强保持。外因是通过内因而起作用的，因此，当教学活动的设计符合学生学习的内在规律时，能够有效地优化学生的学习。

内部过程的外部事件概要见表2-1。

表2-1　学习内部过程的外部事件概要

通过以上对学习过程的信息加工模型和学习过程八阶段的分析，我们可以深入地了解学习发生的过程，不管是教师，还是学生，都可以由此制定和安排合适的外部事件来促进内部心理过程的发展。所以，信息加工学习理论已被广泛接受，并在教学技术实践中得到了广泛应用。

三、建构主义学习理论

建构主义学习理论是学习理论由行为主义到认知主义之后的进一步发展，即向与客观主义更为对立的另一方向发展。见图2-15。

建构主义学习理论认为：“学习是建构内在的心理表征的过程，学习者并不是把知识从外部搬到记忆中，而是以已有的经验为基础，通过与外界的相互作用来建构新的理解。”（D.J.Cunningham，1991）正如皮亚杰在他所著的《发生认识论》所谈到的，“智力是一种适应的过程”，“是最高形式的适应，是事物不断地同化于活动本身和那些同化的图式适应客观事物本身的调节这二者的平衡”。他还说，既然“教育的主要目标就在于形成儿童的智力和道德推理能力”，那么问题就是“要发现最合适的环境和方法，帮助儿童自己去组织它”。维果斯基的“心理发展的文化历史理论”强调知识建构过程中学生所处具体情境中的社会文化历史背景的作用，强调活动和社会交往在人的高级心理机能发展中的作用。而斯腾伯格和卡茨等人则强调了个体的主动性在建构认知结构过程中的重要作用，并对认知过程中如何发挥个体的主动性作了较深入的探索。这些研究成果为建构主义学习理论实际应用于教学及教学媒体开发创造了条件。

此图引自Piet A.M.Kommers＆David H.Jonassen（ED.）Cognitive Tools f or Learning

图2-15　学习理论发展图

从图2-15中我们可以看到，行为主义的程序教学与认知主义的智能计算机辅助教学有着根本的区别。认知主义认为，人的认识不是由外界刺激直接给予的，而是外界刺激和认知主体内部心理过程相互作用的结果（内部的心理过程包括态度、需要、兴趣、爱好，以及原有的认知结构即过去的知识与经验）。行为主义的程序教学认为，学习的起因在于对外部刺激的反应，认为学习与内部心理过程无关，只要控制刺激，就能控制行为和预测行为，从而也就能控制和预测学习的效果。

智能计算机辅助教学（ITS）是以建构学生模型作为其重要的出发点，它认为学生的学习过程是可以跟踪的，它的模型是可以用计算机表示的。计算机可以以此对学生的学习进行指导和纠正。虽然它改变了程序教学的刺激—反应模式，深入到了学习的内部，从学生的学习内部寻找出错原因，从而采取相应的教学策略；但是，它并没有从根本上改变学生在认知过程中的地位，还是由系统控制学生。

而在建构主义理论指导之下，人们对于计算机这种媒体有了新的认识，认为它是一种工具，一种认知工具，它的基本思想是将学生放在认知主体的地位上。学生具有自我纠错、选择认知策略的能力，可以监控自己的学习过程。从学生的活动程度、创造性程度以及学生的控制程度这三个维度来比较认知工具、智能教学系统、程序教学，认知工具居于三者之首。实际上，认知工具是利用信息加工技术对思维过程加以模仿，帮助学习者使用恰当的信息处理和知识建构方法，对新的内容构筑起他们自己的体系。建构主义学习理论不但让人们更加全面地认识教学媒体的功能，而且还为组织教学活动、选用教学方法提供了指导。这里我们只介绍一种——支架式教学方法。

建构主义者是从维果斯基的思想出发，借用建筑行业中使用的“脚手架”（Scaffolding）作为上述概念框架的形象化比喻，其实质是利用上述概念框架作为学习过程中的脚手架。如上所述，这种框架中的概念是为发展学生对问题的进一步理解所需要的，也就是说，该框架应按照学生智力的“最邻近发展区”来建立，因而可通过这种脚手架的支撑作用（或曰“支架作用”）不停地把学生的智力从一个水平提升到另一个新的更高水平，真正做到使教学走在发展的前面。

支架式教学由以下几个环节组成：

（1）搭脚手架——围绕当前学习主题，按“最邻近发展区”的要求建立概念框架。

（2）进入情境——将学生引入一定的问题情境（概念框架中的某个节点）。

（3）独立探索——让学生独立探索。探索内容包括：确定与给定概念有关的各种属性，并将各种属性按其重要性大小顺序排列。探索开始时要先由教师启发引导（如演示或介绍理解类似概念的过程），然后让学生自己去分析；探索过程中教师要适时提示，帮助学生沿概念框架逐步攀升。起初的引导、帮助可以多一些，以后逐渐减少——愈来愈多地放手让学生自己探索；最后要争取做到无需教师引导，学生自己能在概念框架中继续攀升。

（4）协作学习——进行小组协商、讨论。讨论的结果有可能使原来确定的、与当前所学概念有关的属性增加或减少，各种属性的排列次序也可能有所调整，并使原来多种意见相互矛盾且态度纷呈的复杂局面逐渐变得明朗、一致起来。在共享集体思维成果的基础上达到对当前所学概念比较全面、正确的理解，即最终完成对所学知识的意义建构。

（5）效果评价——对学习效果的评价包括学生个人的自我评价和学习小组对个人的学习评价，评价内容包括：自主学习能力；对小组协作学习所作出的贡献；是否完成对所学知识的意义建构。

建构主义的研究者对学习的建构过程进行了探讨，提出了学习建构的各种模式，并试图应用于教学中。在本质上，建构主义对于知识的认识是与客观主义相对立的。客观主义认为，世界是真实的，具有结构性的，因此存在着有关世界的可靠知识。学习者在学习中就是要获取这些知识。教师的教学就是传授这些知识。学习者可以在学习中获得与教师同样的理解。而建构主义认为，我们个人的世界是由我们的大脑创造的，不存在唯一的真实和客观的实在。我们每个人都以不同的方式想像外部的世界，这种不同基于我们对世界的独特的经验集合以及我们对经验的信念。因此，知识的学习是没有统一标准的，应以个人的经验为依据。美国教育部教研室提出的建构主义在学校的教与学运用中应注意的要点，对理解运用建构理论很有启发，摘录其中要点如下：

（1）学习依赖于学习者以前的经验。每个学习者都具有以前经历所形成的、独特的知识结构网、信念和态度，这一切是获得和整合新知识的基础。

（2）学习者必须建构起自己的意义。学习并不是一个简单的、以其他人设计的形式获取知识的结果。学生必须自己进行知识的组织和再组织，并且把它们放入已有的知识储存库中去，而不是被动地获取知识。

（3）学习是情境性的，新知识所具有的意义高度依赖于情境，知识在不同的情境下具有不同的意义，很少有独立于任何具体情境的意义。

（4）学习依赖于共同具有的理解，这种共有的理解来自学习者与他人的商讨（negotiate）。在学校的学习中，学生和他们的老师带来了各自具有的知识、信念和对课堂的感受，通过日常的相互作用，师生商讨着对于知识的共同的理解。

（5）建构主义的教学包括理解学生现有的认知结构，并且提供适当的学习活动去帮助他们。建构主义的教育家们认为，建构主义的学习观看来与所观察到的大多数教学方法相左。因为学校的教学往往是把其他人的知识和权威的观点强加于学生，而学生们对于世界的很多理解是与他们所学的内容冲突的。

（6）针对概念变化的关键成分可以采取特定的教学方法。比如，可以设计聚焦于某一知识点的问题、在材料中标出大小标题、提出切实的目标等方法，引起学生对信息的意识。可以采取苏格拉底的辩论法，以引起对不平衡的意识。在辩论过程中，积极地理解学生的观点也是教学方法的一部分。为了引起学生认知再构造的动机，建议教师：提供机会让学生思考和表述他们的观点；鼓励学生挑战和反思同学的观点；引发学生理解个体的经验，从而使经验具有意义。

（7）建构主义导致了关于何为优秀的教与学的新观念和师生角色的新观念的产生。由于教学在社会情境中形成，这对于课堂教学具有深远的意义：课堂不再是以教师为中心，即认为教师是位于所有知识之前的；教师将作为指导学生学习的指导者和探路者，在必要时说明信息，维持进行学习的适当环境。

（8）在建构性的教与学中，更多强调的是“学会如何学习”，而不是事实的积累。并且创造了一个关于学习内容的哲学：“少就是多”。“少就是多”的意义是：在科学领域中，持续地产生着越来越多的知识，显而易见，不可能让学生去学得如此大量的信息。随着如此快速的变化，知识经常变为过时，即使有不少信息是学生所需要的，注意于不断增长的信息量也是不利于学习的（counterproductive）。最为重要的是，要使学生理解科学的作用，以及使学生形成阅读和分析科学信息的能力。尤其是需要对概念和技术作预测，从而能够注意到最重要的信息。需要发展的是质的理解而不是大量的信息。

维特罗克（Wittrock，1983）提出的生成学习模式过程是建构学习理论中比较有代表性的一种。如图2-16所示。