加涅的教学程序 程序性知识的教学
程序性知识是有关“怎么办”的知识,主要涉及概念和规则的应用。这类知识与我国流行的“技能”概念在内涵与外延上基本一致。基于此,皮连生(1996)将技能定义为,在练习基础上形成的按某种规则或操作程序顺利完成某种智慧任务或躯体协调任务的能力。
就个体的程序性知识而言,又有两种表现。一种是个体必须使自己的机体或器官在时空中发生位置移动才能完成任务的程序性知识,比如某人想到山顶去看日出,要达成此目的,他就必须通过登山才能执行和完成。
这类程序性知识的完整展现需要两个要素,一是形成身体运动能力,二是躯体或器官发生位移。它与我国教育领域惯称的“动作技能”概念同质。另一种是不需要个体的时空中发生位置移动就能完成任务的程序性知识。
比如要证明两个三角形是否全等,个体只需在大脑内部运用两个三角形全等的规则进行隐形操作就能完成。这类程序性知识与我们常用的“智慧技能”概念所表征的意义是相同的。认知心理学又根据加涅的认知学习结果三分法,即认知学习结果包括言语信息、智慧技能和认知策略,将程序性知识分为用于对外办事的智慧技能和用于对内调控的认知策略。
(二)程序性知识的分类
对任何事物的分类都是建立在一定的分类原则,即分类标准基础上的。对程序性知识亦可从不同的维度进行分类。
E.加涅在其父亲对智慧技能所作区分——将智慧技能区分为对外办事和对内调控两种技能——的基础上提出了两个分类维度,即一般与特殊维度和自动与受控维度。从一般与特殊维度,可将程序性知识分为专门领域的程序性知识和非专门领域的程序性知识。
专门领域的程序性知识是由只能用于特殊领域的产生式系统构成的知识,如数学中的“四则混和运算规则”、语言学中的各种“语法规则”。非专门领域的程序性知识是指可以跨越不同学习领域的一般方法、步骤的知识,如“知己知彼,百战不殆”“学习有法,学无定法”等。
从自动与受控维度,可将程序性知识分为自动化的程序性知识和受意识控制的程序性知识。自动化的程序性知识是由经过充分练习而能自动激活的产生式系统构成的知识。如在外语学习中,一个达到熟练化程度的学习者面对呈现在自己面前的外语材料,可以直接地、迅速地将其所表达的意义用汉语表述出来,在此过程中他对外语与汉语的语法规则以及两种语言间的转换规则的运用都达到了熟练化的程度,这些规则对他来说都是自动化的程序性知识。
受意识控制的程序性知识就是指未能达到熟练化的、不能自动激活的产生式系统构成的知识,如一个刚学毛笔字的学生所拥有的有关书写规则方面的知识。
图6-4智慧技能中的复杂性水平
加涅在对知识和技能进行区分并进行了系统研究之后,按智慧技能的复杂水平将其分为由低到高的五个层次(即五类):辨别、具体概念、定义性概念、规则和高级规则。这五类智慧技能之间形成如图6-4所示的关系:辨别是指区分事物之间的异同点,当我们在任一学科里要求学生将两个新的、有着各自特征的或对象区分开来时,那么这只是一种最简单的、要求作出辨别的智慧技能,它的获得可以用形成一系列刺激—反应的联结来解释;具体概念旨在识别具有共同特征的同类事物,当我们要求学生掌握某一具体概念时,那么这是一种比辨别稍为复杂的能力,因为它的获得须以辨别为基础,抽取出这类对象的共同特征;定义性概念就是运用概念的定义特征定义事物,当我们要求学生获得某一定义性概念或某一规则时,由于定义性概念或规则通常以若干个概念来界定,或表示若干个概念之间的关系,因此它们是一种比具体概念稍为复杂的能力,它们的获得须以学生已经获得定义中的各个部分概念为前提;规则是指运用单一规则办事的能力,当我们要求学生解决第一次遇到的新问题时,学生必须回忆并使用过去业已获得的有关规则,才能着手解决问题,而问题一旦解决,学生将获得某一高级规则;而高级规则特指同时运用几条规则来处理问题。
简而言之,这五类智慧技能之间不仅是一个从低级到高级的序列,而且任一高级智慧技能的获得都是以低一级智慧技能的获得为条件的,是在低一级智慧技能获得的基础上才发展起来的。
二、程序性知识的学习过程
(一)辨别学习
加涅在其智慧技能分类系统中将辨别置于最低层,认为辨别是“对刺激物在某一物理维度或某些物理维度上的相互差别能够作出不同反应的一种能力”(吴庆麟:《教育心理学》,48页,北京,人民教育出版社,1999。)。
由此,辨别需要相应的参照物,没有相应的参照物,就无从产生辨别。根据参照物性质的不同,智慧技能中包含两个亚型,一是对客观现实世界中单一事物或物体的辨别,二是两个以上事物或物体的辨别。这种类型的辨别的根本目的在于“辨异”,即通过对作用于个体的感觉器官的两个事物或物体进行对比,找出二者的不同之处。
这类辨别在日常生活中是极为普遍的,为此,加涅有时又把辨别这一智慧技能称之为多重辨别(multiplediscrimination)。
辨别能力的形成过程包含两个层次:一是模式获得的过程,即“刺激—反应”连锁学习的过程;其二是模式识别的过程。
加涅认为,影响辨别学习的内部条件是:“在个体的内部必须的一个条件是,能够回忆和恢复为表现这种辨别而必须具有的不同的刺激—反应连锁……在学习对多重刺激作出反应时,学生必须能够表现也与这些刺激差异同样多的不同的刺激—反应连锁。
”(吴庆麟:《教育心理学》,48页,北京,人民教育出版社,1999。)“辨别学习的一些外部条件表现为某些最基本的学习原理的应用。第一,接近的原则必须具备,即在刺激呈现后必须紧接对它作出反应。
第二,强化的原则在辨别学习中起特别重要的作用,应当使强化随正确与错误的反应而有区别地出现。第三,重复也起着重要的作用。辨别的情境可能需要重复多次,以便选出正确的刺激差异,对于学习多重辨别来说,必然需要更多的重复。
”(R.Gagne(1985),TheConditions of Learning and Theory of Instruction.Harcourt BraceCollege Publishers,p.51.)
(二)概念学习
概念的心理学意义是指符号所代表的一类事物或性质,是一类事物与彼类事物相区别的本质属性的集合体。大多数概念都由四个成分构成:概念名称、概念定义、概念例子和概念属性。概论名称就是一个集音、形于一体的符号,如“人”就是世界上“会制造和使用工具”的类物的名称。
概念定义是用以陈述类物的本质特征的句子,如“心理是大脑对客观事物的主观能动的反映”。概念例子就是一个个特殊的个体。概念的属性是这类事物用以区别其他类事物的特征。
概念学习就是能概括出同类事物的共同本质特征。加涅把概念分成两类:具体概念(concreteconcept)和定义概念(definedconcept)。具体概念是指可以通过具体对象来表示的,是直接观察得到的,如杯子、书、树木、电灯等。定义概念是凭少数融合可以识别的,它们都包含一些抽象的关系,因而必须通过学习,如心理、意识、哲学、人本主义等。
具体概念学习要求学生具备辨别能力,因为概念学习通常涉及对基本概念的辨别。作为外部条件,需同时呈现属于该概念范畴的例子和不属于该概念范畴的例子,要求学生辨别该概念的特征。此外,还需提供必要的强化和练习。
定义概念学习要求学生事先掌握定义的组成部分,如主语、宾语、谓语。同时还需掌握语法。教师需用口头的或书面的形式呈现概念的定义,以便定义的各组成部分按适当顺序进入学生的工作记忆。同样,定义概念学习也需给学生各种例子,包括不属于该概念范畴的例子,以供学生识别该概念的特征。
(三)规则学习
规则有两种功能:一是用作对事物分类的标准,在本质上这种规则就是一个定义性概念;二是指导人们如何办事。对此,加涅总结说:“规则是支配人的行为并使人能够证明某种关系的内在状态。规则并非只是表述某一规则的言语陈述,比如像‘正方形的周长是其边长的四倍’这样一种命题,规则必然涉及人在面对特殊刺激实际上有无数变化时,行为始终表现出规律性的原因。
因此,规则是使人能够对一类刺激情境作出与一类操作相适应的举动而推论出来的能力,据此我们预计,这种操作同一类特定的关系刺激发生了联系。
”(R.Gagne(1985),TheConditions of Learning and Theory of Instruction.Harcourt BraceCollege Publishers, p.118,p.120.)此处的规则在本质上是一种能力。
规则学习的目的是获得规则、掌握规则。那么,确认一种规则是否为个体所掌握的标准是什么呢?比如,一个小学生在乘法运算学习中,已将乘法口诀表背得滚瓜烂熟,但在实际面对“23×45=?”的算式时却一筹莫展,这个小学生是否已经掌握了乘法运算规则呢?答案是否定的。
该学生获得的只是言语信息。为此,加涅一再强调,“规则”这一术语与表征它的言语命题不能相提并论。“当人们能够阐述代表规则的命题时,人们通常不会认为这一规则实际上已经获得。
要确认是获得仅是获得了规则的言语表述,人们必须去了解:(1)学生是否能鉴别其中包含的各个概念;(2)学生是否能揭示构成这些概念之间的关系。作出这种了解的方法有各种各样,但归根到底是看学生是否能证明这种关系的举动。
”(R.Gagne(1985),The Conditions ofLearning and Theory of Instruction.Harcourt Brace CollegePublishers, p.118,p.120.
吴庆麟对加涅关于规则学习条件的相关论述归纳总结,并认为规则学习的内部条件是:对构成规则的这些子概念的理解,这种理解意味着学生能够鉴别一类客体、一类事件或一类关系的各个成员。如果这些前提概念尚未把握,那么规则是不能被适当地掌握的,如果部分概念仅是作为一种言语信息而获得的话,也不可能充分把握本身的含义。
规则学习的外部条件有五条:第一,影响规则学习的言语指导,一开始往往应当陈述在学习完成之后教师期望在学生身上能够表现出来的行为操作;第二,言语指导继而应让学生回忆起在要学的规则中将会出现的那些子概念;第三,随后呈现整个规则的语言提示;第四,要求学生证明规则中所含的那种关系的言语指导;第五,注意在规则学习中使用强化的原理,当学生对规则作出充分的证明之后,教师应表扬、称赞。
(吴庆麟:《教育心理学》,66~67页,北京,人民教育出版社,1999。)
规则学习一般表现为两种基本形式。其一是从例子到规则的学习,它属于奥苏伯尔同化论中涉及的上位学习的一种形式,也就是我们通常所说的发现学习。其二是从规则到例子的学习,即下位学习的一种形式,是在教学实践中常用的接受学习。
三、程序性知识的教学策略
现代认知心理学家将程序性知识的获得划分为三个阶段。(1)认知阶段。在这一阶段,学生将使用自己已有的为达到一定目的有效方法,对某一技能作出陈述性解释,并对这一技能的各项条件及行动形成最初陈述性特征的编码。
(2)联系阶段。在这一阶段,原先指导行为的知识将发生两种转变:第一,最初对技能所作的表征将慢慢转变为特殊领域里的程序性知识;第二,构成这一程序的各个部分的产生式间的联结将得到增强。(3)自动化阶段。在这一阶段,整个程序本身将得到进一步的精致和协调。
基于程序性知识获得的三阶段理论,在教育教学过程中可相应地从三个方面展开对程序性知识的教学:帮助学生实现子技能或前提技能的自动化;帮助学生将一些小的程序合并成一些大的程序;帮助学生将这些技能程序化,使学生可以对程序本身无须多作考虑,就能使用程序的目标与子目标结构。
(一)掌握子技能或前提技能
当人准备执行一项复杂的认知技能时,对其中的部分技能还未把握或达到自动化的程度时,要成功地并顺利地执行整个技能显然是不可能的。事实上,无论是在加涅的学习层级论还是在适应个别差异的掌握学习中都渗透了这一思想。
安德森曾指出,加涅从许多需传授的技能中分解出它的子技能,从这些子技能中又再次分解出它们的子技能。例如,可以将代数看做微积分的子技能,而算术又是代数的子技能,而基本的计算技能又是算术的子技能。在加涅看来,成功的教学设计的关键是确定这类正确的子技能的层级,课程的教学便是旨在分别传授这种层级中的各子技能。
同样,在适应个别差异的掌握学习中,让学生按各自的学习速度前进,并对学生在各个教学目标上的掌握情况提供测验。
如果在教学之后尚未达到目标,便需要提供另外的教学时间,直到该目标被掌握为止,这种教学也是旨在保证让每个学生学会必要的前提知识,以及为掌握新的复杂的技能提供所需的子技能。如果教学人员能对掌握的目标和测验作出适当的设计,那么这类教学实际上就是以掌握作为实现子技能必须达到自动化的教学程序。
(二)促进组合
教师要给学生提供将一些小的程序组合成大程序的机会。在认知心理学家看来,在实现技能程序化的第二阶段,最初形成的仅是一些小的产生式,一旦形成了一些小的产生式,它们之间的组合将有可能出现。为了促进这种组合的产生,必须使两个小的产生式能够在工作记忆中连续处于激活状态,这样人的信息加工系统有可能注意到,前一产生式的行动为后一产生式的启动创设了条件,由此获得的一个新的产生式既含有前一产生式的条件,又含有前后两个产生式的行动,而对后一个产生式的条件则作为多余的信息予以删除。
在帮助学生将基本技能合成的过程中,练习和反馈是两个极重要的因素,因为每一次练习均给两个有关联的产生式在工作记忆中同时激活的机会,因而也给了它们合成的机会。在练习中应提供多少反馈以及何时提供反馈似乎是一个有争议的问题。
一方面有研究揭示,及时反馈相当重要,因为它可以使学生及时纠正错误,避免使错误成为基本技能中的一个自动化的成分。但另一方面也有研究指出,及时反馈或过多的反馈可能是有害的。在这种情况下,学生可能会变得过分依赖反馈,而反馈时常会干扰对任务的学习。
布卢姆曾对个别导师制和正规课堂授课制作过比较,他发现,配备个别导师的一般学生要优于正规课堂里的优秀生,究其原因是,个别导师的指导似可完全根据学生的需要来提供适时的反馈。
不过个别导师制毕竟代价高,因而不可能为每一个学生配备一名专职的指导教师,在这方面,计算机辅助教学似乎是一种希望,它可以根据学生的需要来提供反馈。当然要提供这类反馈需要有足够的理解力。使计算机具有这种足够的判断和理解能力曾一度是一个主要的障碍,但近年来已有这方面的成功报道。
(三)促进程序化
一旦学生在一些小的产生式上达到了自动化的程度,并开始将这些小的产生式组合成大的产生式时,教师为学生实现整个技能自动化所需做的工作是,保证让学生练习整个程序中所含的一系列产生式步骤,而不再是单独练习部分的产生式。随着一次次成功地执行这种动作序列,整个程序中各个步骤的联系将会以前后步骤的匹配来替代有意识的思考或搜索过程。
实现程序化的障碍之一是,学生可能会对要做这么多的练习感到厌倦。施奈德(Schneider,1985)曾建议使用达标式的反馈给完成一组练习提供外部强化,这不失为一条可供借鉴的意见,但在实现程序化时遇到的另一类更大的麻烦是,学生往往学习了各种不同的部分技能的合成,但对这些技能的关系以及何时适当地使用它们却并不了解。
例如,在经过一定的练习后,当都是明确要求学生做加、减、乘、除的运算时,学生可以认知得又快又准确,但一旦遇到某种特定的应用情境时,却不知道该用何种运算,或不知道可以用加法来作检验。
看来,在实现某一组合技能的程序化的同时,教师还需考虑的另一个问题是,怎样使学生学会识别与特定的行动相联系的条件图式,了解各子技能的关系及合成的技能与总目标的关系,这一问题的解决通常采用变式策略。
如在教各种运算时要给学生提供含有混合运算的实际应用情境,以帮助学生认识到在使用这些方法时,应确认与这些方法相适宜的条件。
因为混合练习的情境有助于学生了解应当把计算方法与某种特定的目标联系起来,如果在练习中不把计算方法同目标联系起来,学生可能只是学会了正确地执行某种程序,但并没有学会如何适当地使用它们,因为他们还不了解特定的程序只适用于特定的情境。
近年来,尽管人们一直在强调学习目标和看重课程计划中的基本胜任力,但包括安德森在内的一些认知心理学家则认为,尽管这种方式已产生了一些有益的学习结果,但如果就此期望学生能将子技能整合为复合的程序似乎并不充分。
为了使学生充分地理解在何时使用这些子技能(而不仅只知道怎样执行这些子技能),学生还必须在一定的情境中练习,才能对子技能的关系有更为明确的了解。唯有对含有组合的子程序作出广泛的练习,才能使学生将一些小的产生式组合成一些大的产生式集合,并了解和探查到产生式集合的内在关系。
小结
程序性知识是个人具有的有关“怎么办”的知识,主要涉及概念和规则的应用。加涅在对知识与技能进行区分并进行了系统研究之后,按智慧技能的复杂水平将其分为由低到高的五个层次(即五类):辨别、具体概念、定义性概念、规则和高级规则。不同层次程序性知识的学习规律各具特殊性。促成程序性知识的有效策略是掌握子技能或前提技能、促进组合和促进程序化。
