認識彈性理論及其在教學中的應用初探

（福建師范大學教育學院，福建福州 350007）

認知彈性理論（Cognitive Flexibility Theory） 是20世紀90年代初由斯皮羅等人提出的，該理論關注的是復雜和結構劣領域中學習的本質問題。斯皮羅在他所著的《認知彈性、建構主義和超文本》中指出：“所謂認知彈性，意指以多種方式同時重建自己的知識，以便對發生根本變化的情境領域做出適宜的反應。這既是知識表征方式（超越單一概念維度的多維度表征)的功能，又是作用于心理表征的各種加工過程(不僅是對完形的修復，而且是對一整套圖式的加工過程)的功能[1]。”

認識彈性理論旨在削弱教師對學生的控制，并盡可能為學生提供多種學習背景知識，讓學生能夠多角度、多維度去理解知識。該理論是能夠指導和促進學生的知識遷移，特別是在彈性超文本的環境下學習，概念和案例縱橫交錯，讓學生可以獲得更多的理解知識的情境。同時，隨機通達教學策略可以使教師從不從教學角度來解釋概念，學生可以對知識在不同背景下有差異的理解，進而達到全面的理解。

一、知識的分類

斯皮羅提出認知彈性理論是以對知識領域的劃分為基礎的，他認為知識可以被劃分為良構領域（wellstructured domain） 的知識和劣構領域 (ill－structured domains)的知識[2]。良構領域的知識是已經有框架、有條理，是有關某一主題的事實、規則、定理，它們是以一定的框架結構組織在一起的。劣構領域的知識是沒有現成的框架，需要臨時的組織在一起的知識，也是對于良構領域知識的應用，從而擴充知識理解。劣構領域的知識具有以下兩大特性：

一是概念的復雜性。知識應用的每一個具體情境中，都同時涉及到多種概念，這些概念自身都有其復雜性，而且，這些概念是相互作用，在動態中去理解。

二是實例的異質性。每個實例所涉及概念的性質、數量和種類不同，而且，這些概念的等級、作用以及反作用的方式也不盡相同。

對于良構領域的知識和劣構領域的知識可以通過下面的例子加以理解（如圖1）：

圖1

這是個簡單的例子，良構領域的知識猶如只要識記了乘法口訣A*B＝C，不需要再具體的應用，這是基本的學習，也是基礎的學習，當然認知彈性理論中的劣構領域的知識是需要建立在良構領域知識的基礎上，更進一步的應用。劣構領域的知識需要把所學的知識進行利用，可以歸為以下三類：當前所學的知識類屬于學習者認知結構中某個包容性更廣、抽象概括程度更高的原有觀念；當前所學的知識具有較廣泛的包容性與概括性，因而能把一系列原有觀念總括其中；當前所學的知識與學習者原有認知結構中是知識既不存在類屬，也不存在總括，但卻具有某種共同或相關屬性。劣構領域的知識需要把良構領域的知識進行歸類，以便達到學以致用，猶如能夠把乘法口訣加以理解和應用到 A*B＋A*C＝A*(B＋C)，這樣在具體問題中可以活學活用。

二、學習的分類

斯皮羅等人在對新手和專家解決問題的過程進行研究后指出，在新手的入門性知識(introductory knowledge)和專家的專家知識(expertise knowledge)之間[3]，存在著初級知識 （primary knowledge） 和高級知識(advanced knowledge)，他據此將學習分為初級學習（primary learning）和高級學習(advanced learning)兩類（如表1）。

初級學習是學習中的低級階段，教師主要要求學生能夠在測驗中把學習良構領域的知識按原樣回憶出一些基本的概念和事實。初級學習相當于機械的接受學習，學習的主要內容基本上是以定論的形式呈現，只要求學生能夠把知識加以內化（即把它結合進自己的認知結構之內），以便將來能夠再現或派做他用，學生不需要其他的努力而只要能夠再現原樣的知識就可以。

高級學習是學習中的更高階段，與初級學習所不同的是它要求學習者在學習劣構領域的知識時，能夠把握概念的復雜性及實例間的異質性，并廣泛而靈活地運用到具體情景中。高級學習相當于發現學習，知識的學習更多地需要學生自己去加工和理解，學習內容不是以定論的方式呈現，而是要求學生在把最終結果并入認知結構之前，先要從事某些心理活動，如：對學習內容進行重新排列、重新組織或轉換，以期能夠對所學的知識進行遷移。學習遷移是一種學習對另外一種學習的影響，先前學習對后續學習的影響是正遷移，反之是負遷移；一種學習對另外一種學習是積極的、促進的作用是積極遷移，反之是消極遷移。

表1 學習分類和知識分類的關系圖

學習是個體建構知識的過程，知識是學習的客體，學習是知識的主體。學習分類是為了更好地掌握知識，使教學中避免學生所學知識過于簡單化或復雜化，能夠把學習到的知識遷移到具體情境中解決問題，從而達到既定的教學目標。知識分類是為了讓學習者和教師更清楚學習目標，而不致于偏離實際的學習需要，更好地實現學生個性化學習和教師因材施教。當然在實際教學中，高級學習是基于初級學習之上，知識的學習需要有一個過程，不能一蹴而就，是需要循序漸進。

三、認知彈性理論在教學中的具體應用

1.高級學習的應用

高級學習是學生學習知識的目標，然而在學生的學習中，學習缺失導致了無法達到知識的高級學習。學習缺失有以下三種表現：

相加傾向：沒有把復雜知識的各個部分聯系起來，孤立地認為知識各個部分在重新整合歸類時仍能保留原有的特征。

離散傾向：沒有把知識看成是連續的，而是分開的，將連續的過程理解成是分散的、不連續的片段。

隔離傾向：把本身具有相依的概念孤立地理解成是獨立的、沒有相互作用。

學習缺失的三種表現形式是孤立地、靜止地、片面地理解所學的知識，從而導致了在初級學習中就出現問題，高級學習更是無從談及。通過圖2的例子，將有助于對學習缺失的理解：

圖2

在這三個例子中，相加傾向的學生會誤認為Na（鈉）放入H2O（水）中，鈉和水仍然沒有發生變化，仍然能夠保持原有的特征，而實際上鈉和水已經發生了化學反應，形成新的化學物質，這種傾向性的學生對知識的學習就如同對這個化學反應的理解。離散傾向的學生會誤認為物理當中的聲波的波形圖是不連續，是間斷的，導致了知識理解的偏離，其實在物理中是為了把聲波更形象化、更易于理解，而描繪波形圖。隔離傾向的學生會誤認為A和B兩個木塊中，只有A作用于B，而B對A沒有反作用，把A、B之間的力相互作用理解成是單向，導致了知識的片面理解，而實際上A對B有向下的壓力，B對A有向上的支撐力。

因此，在教學中要顯示多元知識和事實，教師應該讓學生從多個觀點理解同一個概念，同一觀點理解多個概念，這是因為從單一視角提出的每一個單獨的觀點雖不是虛假的或錯誤的，但卻是不充分的，該理論的中心問題是多元認知表征。這樣不僅有利于學生理解知識，也有利于學生的知識遷移，例如：understand、make sense、see、know、broadness、clearabout、clearness、evidence、indisputability、palpability、plainness都有表達“明白”的意思，學生可以從多個英語單詞來理解“明白”的意思；同時，see可以表達“看見、觀看、參見、領會、理解、考慮、想想、訪問、會見、遇見、務必做到、保證、發生、經歷”等意思，學生可以從同一個單詞理解多個意思。這些所舉的例子是為了更好地說明多元事實和知識在教學中的重要性及其在教學實踐中的具體應用。

2.概念與案例構成“十字交叉”的應用

概念與案例構成的“十字交叉”形狀表明，學生對知識的理解會因背景的不同而存在差異，因為學習的起點水平存在差異，任何一個學習者都是把他原來所學的知識、技能、態度帶入新的學習過程中。也就是說，在理解概念與案例的過程中，往往有著自己的見解，進而在解決問題的過程中，往往會有不止一個的正確答案，在產生出一個正確的答案后，還要有足夠的耐性對其它候選的理解與答案一一加以證明。“十字交叉”就是為了表明從不同方向得到同一個觀念的理解，這即增進了新的觀念，又促進原有觀念的更新，在新觀念與原有觀念之間形成一種新鏈接，當學生在實際當中理解一個變化的概念時，可以通過具體的例子加以說明，可使認知結構發生變化，正如本文上面所示例，對于知識分類和學習缺失分別列舉出相應的具體例子，讓學生能夠對某一領域的知識更進一步理解和內化。下面通過一個具體的例子來理解概念與案例構成“十字交叉”（如圖3）：

圖3

舉一個例子，可以暫且把案例與概念的“十字交叉”看成是數學中的映射，圖中A點若是關于y＝x函數的映射，那么就為B點；若是關于Y軸對稱，那么就為C點；若是關于Y＋X＝0函數的映射，那么就為D點；若是關于X軸對稱，那么就為E點。同理，對于案例與概念“十字交叉”的理解，可以把案例看成Y軸，把概念看成X軸。

因此在教學中，應該做到既重視情境的創設，也注重概念和案例緊密結合。一些研究已經證明，課堂學習并非能夠很成功地幫助學習者將他們學習的知識在日常的實際情境中應用，原因在于課堂學習常常側重于抽象的、脫離實際情境的，當然很難把習得的知識遷移到真實情境中去，因此教師在教學中，要根據教學目標、學生需求、教學內容創設盡可能接近實際生活的情境。教師在教學設計時也應重視概念和案例對解決問題的針對性，要針對相應的問題而進行教學。

3.隨機通達教學的應用

斯皮羅等人認為，學習者之所以不能在新的實際情境中將所學知識靈活地應用，是由于教師教學有時候把某一劣構領域的知識簡單化，而學生在實際情境中解決問題是復雜的。必要的簡單化是有一定的意義，但應該注意到對于整個教學過程，把知識簡單化處理會導致學習者對知識的機械學習，最終在實際應用中難以實現知識的遷移。因此，斯皮羅等人提出了一種新的教學方法:隨機通達教學（Random Access Instruction）。這種教學方法是向學習者呈現某一領域高級知識的復雜性特征，防止把高級知識簡單化，以求達到對高級知識的理解，進而形成更全面的理解。

隨機通達教學是為了讓學習者在不同背景中對不同的知識理解，跨越現有知識網絡的復雜、劣構領域知識的實例異質性、情境的多變性、多元知識的關聯性。人的腦海中有大量的知識意象，當與外界知識相接觸時，遇到的模式與知識意象兩者大致相吻合時，就把獲得的新知識與原先的知識意象進行所對應的歸類，也就是起到把輸入的知識意象進行分類的作用，新知識與原有知識就組成一個知識組塊，使學習者的學習資源能夠合理地分配，進而幫助學習者進行意義建構。

4.超文本學習的應用

書本是一種按章節或知識點有序的組成線性的文本形式，然而在各個知識點之中，無法很好地實現超鏈接，而且各個相關的概念和案列在書本中是有限的，無法很好地實現點對點的動態鏈接，具有一定的局限性。一種用來彌補書本的不足之處——超文本學習，它是基于各個知識點之間的關系而構成的網狀知識結構，使學習者的學習由線性、靜態、文本的方式轉變為非線性、動態、數字化、網絡化、智能化、多媒體化。

超文本，就是超越線性文本，在非線性文本中學習，特別是現在信息化時代，網絡課程已經成為一種好的學習手段，在網絡化的學習環境中，學習者可以主動、自由地選擇自己感興趣的知識進行學習，學習不同概念時，可以超鏈接到相關的不同案例，實現概念與案例的動態鏈接，這是超文本學習靈活性的充分體現，能夠幫助學習者更好地形成自己的網狀知識體系。在超文本中可以通過多媒體網絡教室，在此教室中，充分發揮計算機的交互性和網絡的及時性，使教師和學生能夠自主地交流和溝通，充分發揮教師的主導作用和學生的主體作用。在網絡教室中，可以通過虛擬現實系統來實現在現實中無法完成的操作，使學習者劣構領域的知識在此更好地習得，特別是對于醫學中的手術學習，在現實中無法直接進行人體解剖和實驗，而在虛擬的教學實驗室中，可以很好地實現。教師在教學中可以充分利用超文本學習材料來實現因材施教，同時也幫助學習者實現個性化學習，師生雙方都受益。

5.具體案例分析

本案例（如圖4）是基于浙江師范大學的網絡課程中的《現代教育技術——理論與應用》，http:／／course.jingpinke.com／jiaoyuxue／xiandaijiaoyujishu／data／index.html

圖4

本案例是基礎彈性超文本的學習，特別是在“相關資源”這個信息欄中可以有高級學習的信息，不僅是學習本單元“課程講義”信息欄中的知識，而且可以對本單元中的概念知識的理解進行擴展，可以就“媒體演示”信息欄中的實際操作音視頻教材進行理解，可以相關鏈接到專業刊物、參考文獻、相關論文、教育技術學網站等，實現概念與案例的“十字交叉”學習。本案例中有提供明確的“學習目標”信息欄，能夠讓學習者明確學習的目的，從而更好地完成初級學習到高級學習的過渡，學習者也可以隨機進入學習內容，包括專題講座、視頻教學，進而達到更全面理解知識。同時能夠完成自我評價，依據“模擬試題”信息欄中的練習，“思考練習”信息欄中的反思，可以給自己的學習進度做一個合理的評價。

四、總結與展望

認知彈性理論對教學的指導提供了有力幫助，該理論中對學習的分類和對知識的分類，使教學工作能更好地開展。同時在教學中的隨機通達教學策略和超文本學習策略對教師和學習者都有很大的幫助，教師能夠更好實施因材施教，學生能夠更好地實現個性化學習，對于信息化時代的教學有很大的促進作用。

當然，任何事物的發展都是動態的，認知彈性理論也是在不斷地前進中發展。首先，認知彈性理論中幾乎不提及“情感、態度、動作技能”，而這在教學中是很重要的因素，特別在教學設計前端中，學習者需求分析、學習過程中的學習者情感和態度該如何進行分類，是屬于劣構領域的知識還是良構領域的知識，是屬于初級學習還是高級學習，本理論沒有進行明確地分類。其次，沒有一個完整的評價策略，無法進行良構領域知識和劣構領域知識的教學評價，沒有了評價策略也就缺少了反饋機制，若是有反饋會更好地促進發展。再者，超文本設計的原則沒有明確，在非線性的、動態的網絡知識體系中，學習者很容易信息迷航，并且該理論的應用存在一定的局限性。以上這些都值得探討，以期能夠對教學有更好地幫助。

[1]Spiro,R.J.＆Jehng,J.Cognitition,Education,andMultimedia:ExploringIdeasinHigh Technology[M].Hillsdale,NewJersey:LawrenceErlabum Associates,1990.

[2]毛齊明.認知彈性理論及其對教書培訓的啟示[J].外國教育研究,2006,(1).

[3]曹賢中等.認知彈性理論的學習遷移觀及其教學含義[J].現代教育技術,2008,(1).

[4]張建偉,陳琦.從認知主義到建構主義[J].北京師范大學學報(社會科學版),1996,(4):75－82.

[5]Spiro,R.J.,Feltovich,P.J.,Jacobson,M.J.andCoulson,R.L.Cognitive Flexibility,Constructivism,andHypertext:RandomAccessInstruction forAdvancedKnowledgeAcquisitioninIll－structuredDomains[J].EducationalTechnology,1991,(5):24～33.

[6]曹賢鐘,等.認知彈性理論與劣構領域課件設計[J].中國電化教育,2006,(1):73－76.

[7]劉春燕,鐘志賢.論學習環境中教師－學習者角色與關系的轉型[J].電化教育研究,2005,(12):53－58.

[8]Hill,J.＆M.Hannanfin.TeachingandLearningEnvironments:theResurgenceofresource－basedLearning[J].ETR＆D,2001,49(3):46.

[9]曹賢中.認知彈性理論的邏輯結構分析[J].繼續教育研究,2005,(6):170－172.

[10]高文.教學模式論[M].上海:上海教育出版社,2002.

[11]張瑩,李玉斌.基于認知彈性理論的網絡課程中高級知識學習的設計[J]現代遠程教育研究,2006,(6).

[12]馬紅亮.認知彈性理論對網絡教學的指導原則[J].現代遠程教育研究,2002,(3).

[13]武法提.認知靈活性理論和基于Web的教學[J].中國電化教育,2000,(5).

[14]王超杰.認知彈性理論與網絡課程設計[J].電化教育研究,2001,(4).

[15]劉儒德.基于問題學習對教學改革的啟示[J].教育研究,2002,(2).