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第二節(jié)教育技術(shù)的心理學基礎：行為主義與認知主義
本節(jié)知識點: 一、行為主義學習理論
1．行為主義學習原理
2．行為主義設計原則
二、認知主義學習理論
1．認知主義學習理論的興起
2．認知學習理論的基本概念
3．認知主義的教學設計原則
在現(xiàn)代教育技術(shù)的理論體系中，學習理論是處于核心地位的。學習包括知識、技能的學習和個性品質(zhì)的形成，是教育心理學研究最多的問題。許多心理學家從不同角度，運用不同的方法對學習問題進行了大量的實驗研究，提出了各種學說、原理，旨在揭示人類學習過程的心理、生理機制和規(guī)律。教育技術(shù)必須根據(jù)科學的學習理論進行學習過程和學習資源的設計、開發(fā)、利用、管理，幫助學生進行有效的學習?？v觀關(guān)于教育技術(shù)的理論的發(fā)展，行為主義的學習理論、認知主義的學習理論以及正在興起的建構(gòu)主義學習理論為教育技術(shù)的形成和發(fā)展奠定了堅實的基礎。
一、行為主義學習理論
在過去的幾十年間，學習理論/心理學經(jīng)歷了重大的變革。前半個世紀，占主導地位的關(guān)于學習的概念是以行為主義原則為基礎的，學習被看作是明顯的行為改變的結(jié)果，是能夠由選擇性強化形成的。因此，在行為主義者看來，環(huán)境和條件，如刺激和影響行為的強化，是學習的兩個重要的因素，學習等同于行為的結(jié)果。
1．行為主義學習原理
教學設計運動是以行為主義為先導的。早在二十年代，美國心理學家普萊西(S. Pressey)就提出了利用機器進行教學的想法，他還在1924年自行設計了一臺自動教學機器。運用這臺教學機器，可以向?qū)W生提供多重選擇題形式的練習材料，并能跟蹤學生的應答?？上墚敃r科學條件的限制，加之沒有找到合適的理論指導，這臺教學機器未能在教學中得到應用，因而也就沒有能引起人們的重視。但是，這臺機器的誕生卻表明了機器輔助教學的思想已經(jīng)開始萌芽。
作為程序教學的代表人物，美國行為主義心理學派的重要代表人物斯金納(B.F. Skinner) 是與計算機輔助教學的研究與應用緊密聯(lián)系在一起的。在斯金納看來，行為是人類生活的一個基本方面。因而他一直以行為作為自己的研究對象。他認為，通過對行為的研究，可以獲得對各種環(huán)境刺激的功能進行分析的方法，從而可以影響和預測有機體(包括人和動物)的行為。
按經(jīng)典的條件作用學說，讓一個中性刺激伴隨著另一個已知會產(chǎn)生某一反應的刺激連續(xù)重復呈現(xiàn)，直至單憑那個中性刺激就能誘發(fā)這種反應，新的刺激－反應（S-R）聯(lián)結(jié)就形成了。也就是說，新刺激替代了原刺激，例如，在著名的巴普洛夫?qū)嶒炛?，鈴聲替代了肉丸引起狗流口水。刺激替代現(xiàn)象在人身上也時有發(fā)生，例如在課堂講課時，當教師轉(zhuǎn)向黑板時，學生就會拿起筆來準備作筆記，雖然“轉(zhuǎn)身”動作本身并非引起“做筆記”這一反應的原始刺激。然而，在經(jīng)典的條件作用下建立的聯(lián)結(jié)屬隨意性的學習行為，這種學習模式對于人類學習沒有多大幫助，反而往往造成誤會。
比較有實際意義的是斯金納創(chuàng)立的操作性條件作用學說和強化理論。 斯金納在用白鼠和鴿子作為被試進行研究后認為，機體并不一定需要接受明顯的刺激才能形成反應。他把機體由于刺激而被動引發(fā)的反應稱為“應激性反應”，機體自身主動發(fā)出的反應稱為“操作性反應”。操作性反應可以用來解釋基于操作性行為的學習，如人們讀書或?qū)懽值男袨椤榱舜龠M操作性行為的發(fā)生，必須有步驟地給予一定的條件作用，這是一種“強化類的條件作用”，強化包括正強化和負強化兩種類型，正強化可以理解為機體希望增加的刺激，負強化則是機體力圖避開的刺激。增加正強化物或減少負強化物都能促進機體行為反應的概率增加。這一發(fā)現(xiàn)被提煉為“刺激-反應-強化”理論。這一理論可以用來指導教學工作：在學習過程中，當給予學習者一定的教學信息——“刺激”后，學習者可能會產(chǎn)生許多種反應(包括應激性反應和操作性反應)。在這些反應中，只有與教學信息相關(guān)的反應才是操作性反應，在學習者作出了操作性反應后，要及時給予強化，如學生答對時告訴他“好”或“正確”，答錯時告訴他“不對”或“錯了”，這樣在下次出現(xiàn)同樣刺激時作錯誤反應的可能性就會大為減小，從而促進學習者在教學信息與自身反應之間形成聯(lián)結(jié)，完成對教學信息的學習。
當一個刺激被重復呈現(xiàn)，且都能引起適當?shù)姆磻獣r，則稱該反應是受刺激控制的。建立刺激控制取決于二個條件：（1）積極練習，多次練習作正確反應；（2）跟隨強化，練習后緊接著給反應以強化。刺激控制可以在四個技能習得水平上建立：
辨別：學習從若干并列刺激中確定一特定刺激；
泛化：學習對屬于同一類的任何刺激作反應；
聯(lián)結(jié)：學習使一個適當?shù)姆磻c一個或一類刺激相聯(lián)系；
鏈接：學習將多個S-R聯(lián)結(jié)組合成一個完整的鏈，形成執(zhí)行復雜任務的能力。
在把操作性條件作用學說和強化理論應用于人類學習研究的基礎上，斯金納提出了程序教學的概念，并且總結(jié)了一系列的教學原則，如小步調(diào)教學原則、強化學習原則、及時反饋原則等，形成了程序教學理論。五十年代后期，斯金納積極倡導程序教學運動，他自己設計了教學機器，并在軍隊訓練實踐中運用程序教學的思想。斯金納提出了直線式程序教學的模式。他首先把教學內(nèi)容分成一組連續(xù)的小單元，在學生進入一個新的單元學習前，必須先回答一些關(guān)于前一個單元的問題。如果回答錯了，程序或者向?qū)W生提供一些暗示，或者直接告知正確答案，只有經(jīng)歷了這一關(guān)，且學生直正了解了與前一單元相關(guān)的問題的正確答案后，才可能進入新的學習單元。程序教學作為組織和提供信息的一種特殊方法，在操作中將預先安排的教材分成許多小的單元，并按照嚴格的邏輯順序編制程序，將教學信息轉(zhuǎn)換成一系列的問題與答案，從面引導學生一步一步地達到預期的目標。圖2-5顯示程序教學的基本過程。程序教學可借助多種不同的媒體來實現(xiàn)，從電動教學機，程序式課本，到電子計算機。
圖2-5 程序教學的基本過程
2．行為主義設計原則
以行為主義理論為基礎的程序教學在大量實踐的基礎上形成了一系列設計原則，這些原則成為早期計算機輔助教學（CAI）設計的理論依據(jù)，并且在當今的教學設計中仍然起著重要作用。我們在此對這些原則作簡要介紹：
（1）規(guī)定目標：將教學期望明確表示為學生所能顯現(xiàn)的行為，保證行為主義心理學的基本方面—可觀測的反應；
（2）經(jīng)常檢查：在課程的學習過程中經(jīng)常復習和修正，以便保證能夠適當?shù)匦纬深A期的行為；
（3）小步子和低錯誤率：將學習材料設計成一系列小單元，使單元間的難度變化比較小，達到較低的錯誤率；
（4）自定步調(diào)：允許學生自己控制學習速度；
（5）顯式反應與即時反饋：課程中通常包含頻繁的交互活動，盡多地要求學生作出明顯反應；當學生作出反應時應立即給予反饋；
格魯帕（G. Groper，1983）對行為主義的教學設計原理作了系統(tǒng)性的總結(jié)。他將教學過程分為初期練習、中期練習和終期練習三個階段，并且確定了用于支持教學過程的六種“工具”（tools）：提示量，學習單元長度，刺激與反應模式，練習任務種類，內(nèi)容類型以及練習頻度。這些工具實際上是學習系統(tǒng)的調(diào)控變量，適當改變這些變量就能設計出滿足許多不同要求的教學程序。表2-3是格魯帕建議的教學程序設計規(guī)則。
表2-3 格魯帕的程序教學設計規(guī)則
學習類型
初期練習
中期練習
終期練習
學習事實
告訴事實；
提供暗示強調(diào)事實；
要求做少量練習。
讓學生運用并敘述事實；
減退初期練習中的暗示；
增加練習量。
讓學生運用所有事實，但不作敘述；
消除所有暗示；
按全部標準做練習。
定義概念
定義概念并要學生敘述；
用提示來區(qū)別正例與反例；
讓學生作實例分類。
繼續(xù)提供正例與反例，增加區(qū)分難度；
讓學生提供實例；
讓學生敘述定義；
實例漸趨抽象。
讓學生敘述定義，分類或提供實例而不予暗示；
做抽象的，言語的或符號的練習。
提供解說
向?qū)W生提供說明并要求敘述；
提供特別暗示（如流程圖并演示），幫助學生建立概念間的聯(lián)系；
提供正例與反例。
繼續(xù)提供正例與反例，逐漸增加難度；
要求學生作標準解說，還要用自己的語言產(chǎn)生解說；
逐漸減退暗示。
讓學生以自己的語言敘述解說而不予暗示；
要求學生不僅作解說，還要使用所解說的概念。
仿效過程
提供過程的構(gòu)成步驟或演示過程；
要求學生按步驟練習該過程；
將長的或難的過程分解為若干小單元，并按單元練習。
繼續(xù)按步驟練習；
加長過程鏈或提高過程難度。
要求學生連貫地練習全過程。
解決問題
告訴學生解題規(guī)則；
要求學生區(qū)別解答的正確與錯誤；
將長的或難的問題分解為若干小單元，并按單元練習。
給學生一個解答錯誤的問題，要求其糾錯；
要求學生提出自己的解題規(guī)則。
要求學生自行解題而不尋求幫助；
在可能情況下（若非唯一解法問題），要求學生產(chǎn)生自己的解法。
行為主義學習理論在研究中不考慮人們的意識問題，只是強調(diào)行為。把人的所有思維都看作是由“刺激-反應”間的聯(lián)結(jié)形成的。這就引起了認知主義理論學派的不滿，從而導致了認知主義學習理論的發(fā)展。
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二、認知主義學習理論
1957年，喬姆斯基（Chomsky）對斯金納的《言語學習》（Verbal Learning)提出了尖銳的批評，之后，學習心理學經(jīng)歷了一場科學的變革。學習理論從運用行為主義原則，轉(zhuǎn)移到運用認知科學的學習理論和模型。認知理論不僅認識到了大腦的作用，而且研究了大腦的功能及其過程。
1．認知主義學習理論的興起
一般認為，認知主義學習理論的真正形成是以美國心理學家奈塞爾(U. Neisser)1967年發(fā)表的《認知心理學》為標志。人的認知過程是認知主義理論的主要研究對象，其研究目標是要說明和解釋人在完成認知活動時是如何進行信息加工的，包括信息的獲取、存儲、加工和轉(zhuǎn)換等方面。
在認知主義學習理論學派看來，學習個體本身作用于環(huán)境，人的大腦的活動過程可以轉(zhuǎn)化為具體的信息加工過程。生活在世界上的人既然要生存，必然要與所處的環(huán)境進行信息交換；人作為認知主體，相互之間也會不斷交換信息。人總是以信息的尋求者，傳遞者，甚至信息的形成者的身份出現(xiàn)，人們的認知過程實際上就是一個信息加工過程。人們在對信息進行處理時，也象通訊中的編碼與解碼一樣，必須根據(jù)自身的需要進行轉(zhuǎn)換和加工。
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，以西蒙(H.A. Simon)為代表的一些學者開始研究運用計算機模擬的方法來模擬人類的解決問題的過程，也就是借助計算機及計算機語言來描述人類信息加工的過程。他們認為計算機硬件類似于人的生理活動過程(包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)、神經(jīng)元、腦的活動)，運用計算機語言可以模擬人對信息的初級加工過程，而通過編寫計算機程序則可以模擬人類的思維活動。
西蒙與紐厄爾(Newell)設計了一個被稱為“邏輯理論家”的程序。此程序可以用來證明形式邏輯中的各種定理，成功地模擬了人類的思維過程。后來他們又設計了一個稱之為“通用問題解決者”的程序，這個程序中大量運用了人類解決問題時所運用的策略，使得其涉及面更為廣泛。
2．認知學習理論的基本概念
或許是從計算機的工作原理中得到啟發(fā)，大多數(shù)認知理論采取大腦信息加工的理論假設，由此形成一系列基本概念。
（一）短時記憶與長時記憶
如圖2-6所示，人的記憶系統(tǒng)由三個存儲器組成：感覺登錄器，短時記憶和長時記憶。來自環(huán)境的刺激經(jīng)過過濾首先進入感覺寄存器，通過選擇性知覺，信息被臨時存入短時記憶 (STM)。STM是一個過渡性的記憶緩沖器，其容量有限，只能記錄7± 2個信息組塊，且只能保持大約15~ 30秒鐘。STM中的信息經(jīng)過復述和編碼過程轉(zhuǎn)化為長時記憶 (LTM)），長時記憶是一個相當持久的容量極大的信息庫。
圖2-6 記憶信息加工模型
（二）知識表征
假定LTM中的信息有多種知識表征方式：
命題：是最小的信息單位，用于表示概念之類的陳述性知識。
產(chǎn)生式：類似于計算機語言中if-then語句，用于表示過程性知識。多個產(chǎn)生式可以聯(lián)結(jié)成為產(chǎn)生式系統(tǒng)，是推理系統(tǒng)的基礎。
心象：是知覺的信息表征。
圖式：是先驗知識組成的網(wǎng)絡。
（三）編碼與提取
大多數(shù)認知心理學家認為，信息一旦被編碼并存入LTM就不會丟失。接著的問題是如何從LTM成功提取（檢索）信息，這取決于信息編碼的質(zhì)量和檢索方法的好壞。對編碼和檢索起關(guān)鍵作用的認知過程有細化 (elaboration)，組建 (organization) 和活性擴散 (spread of activation)。
細化過程將已存于STM中的知識加強、擴充或修正STM中的新信息，或?qū)⑺D(zhuǎn)化為LTM；
組建過程將LTM中的信息作有意塑造，形成有意義的部件，在網(wǎng)絡結(jié)點間添加路徑；
活性擴散：拓展和組建過程都作用于信息的初始編碼存儲階段，而活性擴散過程則是在信息檢索時在LTM中有關(guān)的命題之間建立聯(lián)系線索。因為檢索是依靠為數(shù)不多的特別提示或暗示進行的，為使活性擴散，必須在命題間建立直接聯(lián)系。
（四）認知負擔
認知負擔是學習時學生必須加工的信息量，它取決于學生的STM容量、先驗知識和課程內(nèi)容的涵意，也與課程的教學步調(diào)、編碼要求以及學生對課程內(nèi)容的熟悉程度有關(guān)。當待學內(nèi)容比較熟悉時，認知負擔就輕。
（五）元認知
元認知 (metacognition，或譯作“超認知”)是學習者對自己認知過程的自覺意識，是通過對自己所用認知加工策略效驗的不斷監(jiān)測來選擇、評價與修正認知策略的能力。這種能力允許學習者檢出那些無效策略，評估特定任務的認知加工要求，以及修正當前策略，甚至產(chǎn)生全新的策略。
（六）知識狀態(tài)
認知學者力圖使學習達到可持久、可遷移和自我調(diào)控，促成從生手向?qū)＜业霓D(zhuǎn)變。在這一轉(zhuǎn)變過程中要經(jīng)歷增生 (accretion)、重建 (restructuring)和調(diào)整 (tuning)三種知識狀態(tài)，學習活動的安排應盡可能與學習者的知識狀態(tài)相符。
增生本質(zhì)上屬事實和新知識的積累階段；
重建是將新獲得的事實進行蓄意組構(gòu)，從而溝通新信息和先驗知識之間的聯(lián)系；
在調(diào)整階段，學習者提高提煉他們的知識儲備，基本達到反應自動化的程度。
3．認知主義的教學設計原則
有人對于行為主義教學設計思想與認知主義教學設計思想之間的差別作了簡單的概括：認知主義致力于尋求教學事件與學習結(jié)果二者之間的關(guān)系，而認知主義則力圖尋求教學事件、記憶結(jié)構(gòu)和學習結(jié)果三者之間的關(guān)系。認知主義教學理論的結(jié)構(gòu)主義特征可用圖2-7加以刻劃。
認知主義學習理論在形成之初就從與行為主義不同的角度來探討學習。在他們看來，環(huán)境的刺激是否受到注意或被加工，主要取決于學習者的內(nèi)部的心理結(jié)構(gòu)。個體在以各種方式進行學習的過程中，總是在不斷地修正自已的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。認知主義學習理論促進了CAI向智能教學系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化，人們通過對人類的思維過程和特征的研究，可以建立起人類認知思維活動的模型，使得計算機在一定程度上完成了人類教學專家的工作。
圖2-7 認知教學理論的模型
以認知主義學習理論為依據(jù)，專家們提出了一系列指導教學設計的原則，我們將它們歸并如下：
用直觀的形式向?qū)W習者顯示學科內(nèi)容結(jié)構(gòu)，應該讓學習者了解教學內(nèi)容中涉及的各類知識元之間的相互關(guān)系；
學習材料的呈示應適合于學習者認知發(fā)展水平，按照由簡到繁的原則來組織教學內(nèi)容。這兒所說的由簡到繁是指由簡化的整體到復雜的整體；
學習以求理解才能有助于知識的持久和可遷移；
向?qū)W生提供認知反饋可以確認他們的正確知識和糾正他們的錯誤學習。雖然行為主義教學理論也強調(diào)反饋的重要性，但認知主義教學理論一般將反饋看作為一種假設檢驗；
學習者自定目標是學習的重要促動因素；
學習材料既要以歸納序列提供，又要以演譯序列提供；
學習材料應體現(xiàn)辯證沖突，適當?shù)拿苡兄谝l(fā)學習者的高水平思維。
