“學習內存”：一個不恰當的比喻

□ 李 亮 邱崇光 胡麗萍

“學習內存”：一個不恰當的比喻

□ 李 亮 邱崇光 胡麗萍

研究腦科學與學習的關系將使教育科學獲益無窮，沉浸理論又是學習科學最近研究的又一個亮點。在《中國遠程教育》雜志2009年第1期上，陶侃為了解釋沉浸現象，以《沉浸理論視角下的虛擬交互與學習探究——兼論成人學習者“學習內存”的拓展》為題，借用計算機內存的概念，提出了“學習內存”的概念。本文針對人的學習過程、從加涅的信息加工理論的學習模型和現代腦科學中對學習和記憶的研究成果出發，指出了這樣比喻的種種不妥之處。希望對沉浸理論的研究不要因為不恰當的比喻而誤入歧途。

學習內存；沉浸理論；學習過程；腦科學

一、問題的提出

從腦科學角度研究教育現在已受到了研究者的重視，西方研究腦科學與教育關系問題的專家凱恩夫婦(Caine,R.N,Caine,G)認為，在教育領域中以腦為基礎的研究不是一個孤立的運動，它是一種方法，教育最終會獲益無窮。[1]我國著名教育家呂型偉指出，[2]由于科學和技術的發展，教育正面臨重大而深刻的復蘇。一種嶄新的教育將在世界誕生，從而取代產生于工業時代一直沿用至今的教育模式。這種嶄新的教育模式，將是建立在兩個全新的基礎之上，其一是信息技術，其二是腦科學。前者是教育的物質基礎與外部條件：后者是人類對自身的發現，可以說是內部條件。技術使教育的手段更加先進，腦科學使教育更自覺更符合規律。兩者結合，將使教育產生一個飛躍，最終使人的潛能得到極大的開發。

許多學者從腦科學的視野對人類學習活動進行了深入的研究，取得了不少成果。在《中國遠程教育》雜志2009年第1期上，陶侃以《沉浸理論視角下的虛擬交互與學習探究——兼論成人學習者“學習內存”的拓展》 （以下簡稱為“原文”）為題，根據腦科學研究的成果以及借用計算機內存的概念，創新地提出了“學習內存”的概念，并對其含義、構成、表現與功能以及對學習的影響進行了闡述。

筆者將對“學習內存”這一新概念，特別是其不妥之處進行討論，與原文作者商榷。

二、原文對“學習內存”的概述

在原文中，作者認為：“學習內存”是指存儲在個人大腦中的各種信息、符號、數據、記憶、經驗和所形成的認知結構等綜合體的容量，以及在合適的外部刺激或情境作用下，大腦中的這些綜合體被激發、激活并調用于信息（符號）處理、消化、合成、創新等活動的效率。[3]這個定義在去掉各種修飾性的定語之后，就成為：學習內存就是容量和效率，這種內涵不清的定義，首先就使研究缺乏科學的邏輯起點。同時，作者還指出，成人學習者的“學習內存”的構成要素分為四大模塊：知識模塊、信息模塊、認知模塊、能力模塊，前兩者屬于基礎性模塊，后兩者屬于發展性模塊，它直接決定著“學習內存”的外在表現。最后作者認為，成人學習者的“學習內存”大小、優劣直接決定其學習的效率，人的“學習內存”大或優質，就意味著學習者知識面廣、視野寬、思維流暢，具有較快的運轉處理能力。必須指出的是：作者關于所謂學習內存的四大模塊的說法也缺乏生理的和心理的實驗支持。

作者提出這一新概念的主要目的是說明，在沉浸狀態下，沉浸感成為學習的引擎，學習者處于極度亢奮中，此時其“學習內存”始終高密度、高強度運轉，處理“未知空間”中的知識、信息等，并實現迅速轉換。即沉浸感通過對“學習內存”的推動和拓展，促進學習者的學習。

三、人的學習過程

要探討“學習內存”這一概念是否合理，首先需要對“人是如何學習的”這一復雜過程進行討論和分析。“學習”在現實生活中是人們再熟悉不過的現象，但是人們卻對“學習過程”的本質缺乏真正的了解，這是因為學習是一個很復雜的過程。在科學研究中，研究者從不同觀點和角度對它進行了深入的分析和研究。

1.加涅的信息加工理論的學習模型

隨著信息（加工）理論和電子計算機模擬的迅速發展，信息加工的模式也發展起來。美國著名心理學和教學設計專家加涅運用信息加工的理論和方法來解釋人類復雜的學習過程，并運用計算機來模擬人的學習活動，研究得出學習與記憶的信息加工模型。如下圖所示。[4]

從以上模型可以看出人的學習與記憶是由加工系統、執行控制系統和預期系統三者相互影響、相互作用、協同活動的過程。

加涅認為一個學習過程就是一個信息流程。學習者從環境中接受刺激，這個刺激推動感受器（聽覺的、視覺的等），并產生神經信息。開始，這個信息進入感覺登記器，維持很短的時間（大約百分之幾秒），感覺登記器所記載的信息并不都能持續到學習加工的以后階段，只有那些能引起注意的對象才能被知覺到，這通常被稱為選擇性知覺。注意完成了這個轉變，才進入短時記憶。

短時記憶可以持續一個有限的時間，一般是20秒鐘。這個信息就作為聽覺的、發音的或視覺的映象貯存在短時記憶中，它們是有待復述的。

當信息離開短時記憶而進入長時記憶時，信息便發生關鍵性的轉變，這個信息被有意義地加以編碼，變成了一個概念的或有意義的模式。在編碼過程后，信息貯存在長時記憶中。

為了證實所學習的東西，必須從長時記憶中進行檢索，于是產生檢索的過程。在這一點上，這個信息又回到了短時記憶，被視為一種“工作的”或“有意義”的記憶。反應發生器從這個結構或直接從長時記憶中發生作用，產生了適當的反應組織，發出信號，推動反應器，引起激活而表現為人類的動作。

學習過程的最后一個環節就是反饋。反饋是學習者對其動作效果的對證。這是向學習者證明他的學習是否已經達到目的。反饋常常要求學習者進行外部的核對，但反饋的主要結果顯然是內部的，它是用來鞏固學習，使學會的東西能持久應用，這種現象又稱為強化。

在學習過程中，執行控制系統對信息加工的過程進行調節和控制，從而提高學習和記憶的效率。預期系統主要起定向作用，是信息加工過程的動力系統，具體表現為學習者達到其學習目的的動機。

加涅是在聯結主義和認知觀點相結合的基礎上，運用現代信息論的觀點和方法，建立他的信息加工理論的學習模型的。他把學習看成一個不斷復雜、不斷抽象的模式體系。

但是其學習理論也存在著局限性[5]：首先，加涅的學習分類說僅僅是一種假說，沒有科學依據，沒有對一種確定的學習類型展開研究，而是廣泛地歸納學習過程的一般特點。其次，人的學習過程不僅僅是一個信息加工的過程。人的認知過程主要是以理性認識為主導，以個體經驗為基礎，并始終伴隨著情感和意志活動。人類的學習是受人的意向調節的，而這些只用信息過程是代替不了的。同時，機器與人腦不同，人腦的思維是長期社會實踐的結果，人的意識是社會的產物，而電子計算機是沒有意義的思維。根據人的學習的特殊性和復雜性，我們應該看到信息加工模式的局限性，簡單而機械地引用信息加工模式來解釋人的學習過程，是非常危險的，它不能代替人對知識、技能的學習過程。電子計算機的模擬也只能是模擬而已。

2.腦科學中對學習和記憶的研究

學習與記憶屬于腦的高級功能或高級神經活動，不同的學科（行為學、心理學、生理學等）從不同的角度對學習記憶的定義不完全相同。從腦科學的視角來看，學習主要是指神經系統接收外界環境信息而影響自身行為的過程，而記憶是指獲得的信息或經驗在腦內存儲或提取（再現、回憶）的神經作用過程。[6]因此學習和記憶之間既有區別又有聯系，是難以截然分開的神經生理過程。

一般認為，學習與記憶的基本過程可以大致分為3個階段：[7]

（1） 獲得：也稱為登錄（registration），是感知外界事物或接受外界信息的階段，通過感覺系統向腦內輸入信息，這就是學習階段。在此階段，大量的感覺信息屬于沒有意義的無關信息，都被丟棄，只有很少部分真正被腦獲得并進一步加工處理。注意力對獲得的信息影響很大，特別注意的信息容易被腦接受。

（2）鞏固：這是獲得的信息在腦內編碼存儲和保持的階段。 保持時間的長短和鞏固程度的強弱與該信息對個體的意義以及是否反復再現有關，經常再現于意識之中的信息最鞏固，保持的時間最長。

（3）再現：這是存儲于腦內的信息提取出來使之再現于意識之中的過程。也就是通常說的回憶過程。

上圖是腦的記憶過程，工作記憶讓我們用已有的信息來整合當前的感覺信息，使我們可以有意識、有效地操作信息(思考、談論和背誦)，從而保證將其存儲在長時記憶中。可以看出，學習所獲得的信息最終是存儲在長時記憶中，因此對于學習來說，想要讓它變得持久，就必須遵循一定的路徑，也稱為記憶通路，目前，研究人員已經得出了5種記憶通路：[8]語義的、情景的、程序的、自動的和情緒的。5種記憶通路都有各自接近信息的入口，這些入口可以通到長時記憶中存儲信息。研究得出，[9]對某一件事情的存儲用到的記憶通路越多，學習就越有效。同時，當情緒記憶通路被激活時，可以預期其他記憶通路的開啟，因此活躍的情緒參與是學習的關鍵，這一通路的活躍應該是沉浸體驗產生的重要原因。

從更微觀的層面說，學習與記憶是腦內神經元之間聯結的直接結果。人的大腦是由神經細胞組成的。神經細胞又稱神經元，能夠感受刺激和傳導興奮，具有接受、傳遞、加工、存儲或發放信息的功能。外界信號被各個感覺器官收集到后,再由支干神經以一種化學物質(介質)的形式傳遞到腦細胞核(大腦皮層)存儲。待需要時，再通過外感覺器官的末梢神經刺激大腦皮層，大腦皮層釋放介質，經腦細胞支干傳遞出去，形成一個提取過程，也稱信息再現。在這一過程中，信息的傳輸主要是靠神經元，它是執行腦和整個神經系統功能的核心。當兩個神經元交流信息時，就形成了神經聯結或突出聯結。神經聯結意味著個體產生了新的體驗或獲得了新的信息。因此神經科學家將學習定義為兩個神經元彼此產生聯結的過程。[10]神經聯結越多信息交流越有效，獲得的新信息就越牢固。神經元通過突觸相互連接在一起，組成神經元回路或神經通路，從而實現腦的信息處理功能——感覺信息的加工、運動反應和情緒反應的編程、學習和記憶等。在人的一生中，大腦皮層會建立大量的神經網絡以存儲和處理信息。

大腦的變化、學習和記憶及腦內神經元的聯結程度決定于環境對大腦的刺激。腦科學研究發現，[11]多姿多彩的環境刺激對早期大腦發展具有顯著的影響。科學材料證實，大腦功能的水平在很大程度上取決于其工作時所處的環境狀態，服從“用進廢退”的規則。

腦科學研究通過對大腦結構以及功能的研究，解釋了人類學習的本質和過程，為學習理論提供了證據和科學支持。

從以上的兩種理論對學習過程的分析和描述可以得知，人的學習過程就是信息在人腦中的傳輸和編碼、存儲和提取的過程。腦科學對人類學習的研究為加涅的研究提供科學的依據。在人的學習過程中，短時記憶和長時記憶之間信息的傳輸和相互作用是學習的關鍵環節。短時記憶是信息的初步處理和暫時儲存階段。短時記憶的容量是有限的，一般人的短時記憶的廣度平均值為7±2個。長時記憶是指永久性的信息存儲，它的信息來自短時記憶階段加以復述的內容。長時記憶的容量是無限的，它的信息是以有組織的狀態被儲存起來的。

四、比喻的功能

原文實際上就是進行了一個比喻，把人腦的學習的部分功能比喻為計算機的內存。比喻也叫譬喻，是根據事物之間的相似點，把某一事物比作另一事物。恰當的類比可以抓住主要矛盾和本質特征，把抽象的事物變得具體，把深奧的道理變得淺顯。

著名文學理論家喬納森·卡勒為比喻下的定義：[12]比喻是認知的一種基本方式，通過把一種事物看成另一種事物而認識了它。也就是說找到甲事物和乙事物的共同點，發現甲事物暗含在乙事物身上不為人所熟知的特征，而對甲事物有一個不同于往常的重新的認識。

一個合理的比喻必須具備以下條件：第一，比喻要抓住問題的核心；第二，必須用簡單的東西來比喻復雜的問題，而不是用復雜的東西來比喻簡單的問題；第三，比喻具備三個要素：本體、喻體和相似點。其中本體和喻體必須是性質不同的兩類事物，并且它們之間必須有相似點。

五、對原文中“學習內存”的思考與討論

1.比喻不當：“學習內存”是否是真正意義上的內存？

原文中，作者為了便于說明較抽象的學習和記憶過程，把人的大腦比方成一個高度精密的“超級存儲器”，把記憶的存儲和處理，即原文中提到的“學習內存”比方成“計算機內存”，把“學習內存”與學習者的關系類比為內存和計算機的關系。根據以上對人類學習過程和比喻功能的分析和研究，筆者認為這是一個不合理、不恰當的比喻。

（1）人的大腦是一個非常復雜的信息存儲和處理系統

人的大腦是生物體內結構和功能最復雜的器官，同時它也是極為精巧和完善的信息存儲和處理系統。大腦掌管著人類每天的語言、思維、感覺、情緒、運動等高級活動。它是一個非常復雜的巨系統，在這一系統中主要分為5個子系統，包括信息輸入、信息存儲、信息反應、情感意志和信息輸出子系統。[13]可以看出，大腦對輸入的信息不僅進行了存儲，而且還進行了反應、加工和處理。因此，僅把人的大腦類比為“超級存儲器”是不夠的。人腦不僅是一個高度精密、被動的“超級存儲器”，而且還是一個自動控制的“超級處理器”。

（2）“學習內存”并不是真正意義上的內存

在計算機領域中，內存是電腦的內部存儲部件，它是隨機動態存儲器，是連接CPU和其他設備的通道，用來存儲CPU處理的臨時數據和程序指令，起到緩沖和數據交換作用。電腦中所有運行的程序和處理的數據都需要先從硬盤、軟驅、光驅、U盤等外部存儲設備中讀入到內存，CPU才能執行程序和進行數據處理，CPU處理后的數據一般也要先儲存在內存中，再傳送到其它設備進行處理。電腦關機后，內存中的數據全部會消失。[14]從以上的定義中我們可以看出，內存有兩個基本的功能：① 用來臨時存儲數據，內存中的數據會隨著程序的運行情況而發生變化和更新，甚至可以被清空，同時它沒有數據處理功能；② 內存是數據處理的交換平臺，硬盤的數據需要處理的時候，都必須先把數據傳輸給內存，然后再到中央處理器中進行加工和處理，處理完之后再經過內存傳回到硬盤。鑒于此，筆者認為符合以上兩個基本功能的才是真正意義上的內存。

原文對“學習內存”的定義和描述表示的是存儲信息大小和處理信息優劣的程度。同時“學習內存”不僅具有存儲信息的功能，而且還具有處理信息的功能，此外，“學習內存”儲存的信息不僅有臨時數據也有需要長久記憶和存儲的信息，因此可以看出，作者所提出的“學習內存”并不是真正意義上的內存。作者把“學習內存”比喻為“計算機內存”，并沒有準確地用簡單的概念說明復雜的概念，反而脫離了“學習內存”的本質。

（3）“學習內存”與學習者的關系不能等同于內存和計算機的關系

內存是計算機存儲臨時數據的存儲部件，計算機把要永久保存的、大量的數據存儲在外存上，而把一些臨時的或少量的數據和程序放在內存上。內存的好壞會直接影響計算機的運行速度。同樣，“學習內存”的大小、優劣直接決定學習者的學習效率。兩者不同的是，學習者的學習使獲得的信息儲存在大腦中，從而擴大和優化了“學習內存”，而計算機中，內存是固定的，可以人為地擴展，但是計算機不能自動地擴展內存的容量。

此外，“學習內存”中的信息不會因為學習者的休眠或者某一次學習的終止而自動消失，有一部分信息因為遺忘被丟失，但有一部分信息會長久地保存于人的大腦中，而計算機中，內存中的信息會隨著計算機的關閉而消失。

因此，學習者把所有經過大腦加工處理的信息儲存于“學習內存”中，而計算機只是在運行的時候，把臨時數據和信息儲存在計算機內存中。

（4）根據加涅的學習模型，短時記憶可以被比喻成計算機內存

在加涅的信息加工理論的學習模型中，信息經過感應登記后，很快進入短時記憶，信息在這里可以持續二三十秒鐘。短時記憶存儲信息的能力很有限，存儲在短時記憶中的信息經過多次復述之后，經過語義編碼的轉換，將信息從短時記憶轉到長時記憶。因為短時記憶存儲信息的容量有限，而且存儲的信息也是臨時數據，信息的保留時間非常短，會被遺忘，所以短時記憶相當于計算機的內存。短時記憶和長時記憶的關系類似計算機中內存和硬盤的關系。前者是大腦處理信息、暫存信息的場所；而后者儲存大量信息，但不能直接為大腦所處理，只有通過提取至短時記憶才能被意識到（即處理）。[15]

綜上所述，原文作者把“學習內存”比喻成計算機內存是一個不恰當的比喻，雖然兩者是屬于兩個不同類型的事物，而且有相似點，都是存儲信息的功能。但是比喻沒有抓住問題的核心，即“學習內存”中信息的存儲方式、內容以及性質等與計算機內存中信息的存儲方式、內容以及性質并沒有相似的地方。因此，這個比喻并沒有用“計算機內存”這一簡單的概念來真實地反映和說明“學習內存”的本質。

2.“學習內存”是否存在構成要素？

要素是按照確定方式聯結成系統的組分（構成成分）、因素、單元。[16]可以看出，要分析得出某一個事物的要素，首先這一事物可以被當作或者它就是一個系統。系統是指同類事物按一定的關系組成的整體。[17]

在上文中，筆者提到，原文所談的“學習內存”就是容量，是效率，而不是指某一區域或者某一事物，它描述的是某一事物的程度，即存儲信息大小和處理信息優劣的程度。因此，它不能被歸入到系統的范疇，而是描述某一系統程度的范疇。例如，熱，這是描述溫度高低的名詞，它就不能被當成是一個系統。所以按照原文作者對“學習內存”的定義，可以得出它不是一個系統，它是無法再分解為若干要素的。

六、總結

綜上所述，原文作者為了從腦科學的視角說明和解釋“在沉浸狀態下，較強的沉浸感可以使學習者有效地獲取、加工和存儲知識，提高學習效率”而提出來“學習內存”這一新的概念，但是比喻不恰當，反而引起了種種矛盾和誤導。

本文通過人類的學習過程和比喻功能的探討，對原文中提到的“學習內存”這一新概念進行辨析。首先，“學習內存”并不是真正意義上的內存，比喻的應用并沒有反映“學習內存”所描述含義的本質。其次，“學習內存”作為描述存儲信息大小和處理信息優劣程度的概念，并不能再進行分解。從而得出原文作者對“學習內存”所用的比喻是一個不恰當的比喻的結論。

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[5]加涅學習理論的貢獻及局限性[DB/OL].http://old.blog.edu.cn/user3/hyhnu/archives/2006/1582530.shtml，2009-08-23.

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[14]什么是電腦內存[DB/OL].http://ask.koubei.com/question/1406082711702.html，2009-09-02

[15]百度百科.系列位置效應[DB/OL].http://baike.baidu.com/view/1249767.htm，2009-09-01.

[16]互動百科.要素[DB/OL].http://www.hudong.com/wiki/%E8%A6%81%E7%B4%A0，2009-0902.

[17]互動百科.系統[DB/OL].http://www.hudong.com/wiki/%E7%BC%BB%E7%BB%9F，2009-09-02.

2009－09－15

李亮，在讀碩士，華南師范大學現代遠程教育研究所（510631）。

邱崇光，教授，南海廣播電視大學（52820）。

胡麗萍，在讀碩士，華南師范大學教育信息技術學院教育技術研究所（510631）。

責任編輯 池 塘

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