《人类认知结构》读书笔记

1. 人类认知结构

教学是否有效，很大程度上取决于是否遵从人类认知规律。认知负荷理论可以用来确定有效教学的特征。

人类认知结构定义：同化、加工以及应用信息或知识，以指导人类的行为。人类认知是自然加工系统的一个例子，自然加工系统都有其基本的框架，而我们就可以利用这个系统的基本框架来确定人们如何处理信息，以及何种类型的教学程序会有效。

1.信息储存原理与人类长时记忆

长时记忆：人类的一个庞大的信息储存库。

当我们需要存取一些事实的时候就可以在这个庞大的信息储存库中提取我们需要的信息，所以长时记忆是人类认知结构的核心。

起源：国际象棋大师观看实际比赛的棋局大概5秒钟，就能比普通棋手更加准确地复盘。

证据：专家与新手在记忆真实构造和情境方面是有差异的。专家能够更好的解决专业知识领域的技能。

启示：1.问题解决技能与领域相关。2.研究新手与专家的区别可解释为何成为某一真是领域的专家费时较长。3.存储在长时记忆中的知识或信息对任一领域的技能具有核心重要性。

与教学的结合：教学，包括基于技术的教学，的一个主要功能是确保适当的知识存储在长时记忆中。

2.借用原理与迁移性知识

当我们将新信息与存储在长时记忆中的先前信息结合起来时，这一过程是建构性的，有随机性，我们无法准确地预知这两种信息源结合的结果。

在学习过程中，我们从现有知识中学习，完成知识的迁移。模仿在学习过程中是具有重要的作用的。关于模仿在学习过程中的作用，我们了解得越多，就对我们促进学习越有帮助。

3.随机生成原理与知识创造

要想产生知识迁移，就要创造可供迁移的知识。但当我们当前知识不能满足我们所用的时候，就要进行创造性地改变我们信息储存库。若要改变，我们随机生成或根据原有知识生成，而我们的原有知识不够用的时候，随机生成就变成了唯一的选择。

只有在知识迁移的其它方法

可用的情况下，才应利用随机生成原则。进行问题解决掉伴随着效力测试的随机生成，在效果上不如通过借用远离实现知识迁移。

4.改变的有限性与工作记忆

在先前知识缺乏或有限的条件下处理新知识，人的工作记忆的容量是非常有限的。通过伴随效力测试的随机生成原则可以创造知识，利用借用原理也可以使知识产生变化。为了使长时记忆的变化变得更为有效，可以通过进行微小的、递增的改变来实现。因此，在教学设计中，必须考虑到工作记忆的容量的有限性。

5.环境组织与联系原理

工作记忆是有限的，而当我们处理意见储存于长时记忆中的熟悉的信息时，工作记忆在功能上就不会受到限制。因此，大量有组织的信息可以从长时记忆转移到工作记忆而不会引起工作记忆超载。使用这些有组织的信息可以使我们在周围复杂的环境中发挥作用。因此，我们应当增强自身巨大的信息储存库，以便将长时记忆随时迁移到工作记忆中，在复杂的环境中发挥作用。

以上五种自然信息处理原则，信息储存原理、借用原理、随机生成原理、改变的有限性原理和环境组织与联系原理，是人类认知结构的几大特征，通过对这些原理的研究与使用，可以发现人类认知的可能性和局限性，以便设计出更加符合人类认知原理的教学，使教学程序更加有效，促进人类的学习。

二、认知负荷理论

外在认知负荷：由不当的教学设计引起。

内在认知负荷：学习材料本身的内在复杂性。

相关负荷：可以使长时记忆发生有效变化的认知负荷。

如果内在认知负荷过高（也就是教学材料本身太复杂），为了保证相关认知负荷维持足够的水平（也就是要使我们的长时记忆发生有效的变化），就有必要降低外在认知负荷。也就是说，对于复杂的学习材料，我们需要设计出有效的教学来支持，所以教学设计尤为重要。通过帮助学习者将知识迁移到长时记忆中，可以减少外在认知负荷，增加相关认知负荷，也就是说，知识一旦被习得就不会给工作记忆带来负担，所以我们必须尽量地将信息组织成有序的形式来提供给学习者帮助其学习。根据认知负荷理论得出来的教学策略将有效地促进教学。

认知负荷理论与基于技术的教学

1.示例效应

示例效应：事先呈现适当例子给学生。

为学习者提供有组织的结构从而利用示例向学习者展现如何解决问题，能够将外在认知负荷降到最低。通过准确预测所需要学习的知识的结构，一个号的模拟过程能消除随机性，能更好地帮助学习者从长时记忆中获取与特定问题解决过程相关的知识。所以我们应该把示例效应直接应用于基于技术的教学中。

2.分散注意效应

当呈现给学习者的材料由两个或两个以上的信息源组成，且信息源要相互联系才能理解，那么就需要利用其他人的知识减少外在认知负荷，分散注意。也就是说，在必须将许多信息源加以整合才能完全理解题意的情况下，应该标示清楚以方便学习者的理解，减少学习者的外在认知负荷，更加有效地利用工作记忆资源。例如在书本中，要减少或消除对相关指示物的寻找，如标示出角ABC是哪个角，而不是让学习者自己去寻找。

3.通道效应

在有多个信息源存在，并且每个信息源在孤立状态下都难以被理解，必须将其联系在一起。人类的工作记忆由许多通道或处理器构成，视觉处理器和听觉处理器是两个通道，所以如果我们同时利用这两个处理器，救能够有利于教学的方式扩充工作记忆的有效容量，而工作记忆的有效扩充能促进学习。

4.冗余效应

冗余信息：与学习无关的任何信息。

在信息源孤立时也可以被理解的情况下，信息源之间不同的逻辑关系会导致不同的教学结果。比如在教学情境中，有的图解已经很明确地传递出信息了，再加上陈述就会增加外在认知负荷。所以应该排除几乎没什么效果的信息源，不能让这些冗余信息占用工作记忆。消除冗余有利于学习。为了避免冗余及最大限度地发挥借用原理的作用，使用任何信息都必须有明确的教学上的原因。

5.专长逆转效应

随着学习者专业技能的持续提高，原本对初学者有效的教学程序效果反而变得不如控制程序，这时就会出现专业逆转效应。

因此应该根据学习者的知识基础来决定要不要提供细节，教学材料应该随着专业技能的发展而变化。

6.指导渐隐效应

随着学习者专业技能的进一步增长，已部分解决的问题应该变成完全没有解决的问题。

因为随着专业技能的增长，学习者能够从自己的长时记忆中提取同样的信息来指导实践。开始要给学生提供实质性的指导，之后随着专业技能的增长逐渐减少指导。

7.想象力效应

当学习者在相关领域有足够的经验，以至于在没有教学材料帮助也可以处理工作记忆中的所有必要信息时，要求学习者暂时离开相关材料，尽力去想象相关的步骤或概念。

应该充分利用想象力效应，因为想象过程是将信息迁移到长时记忆中从而使专业技能得以增长的最快捷方法。

8.要素交互性效应

与内在认知负荷唯一相关的因素是要素互动性，它取决于理解材料时必须同时考虑的相互作用的要素数量。在使用复杂度低的材料，即内在认知负荷低时，就可以适当提高外在认知负荷和相关认知负荷。在基于技术的教学中，如果涉及到复杂的、要素交互性高的材料，认知负荷效应就极为重要。。

9.独立要素的交互效应

当要素交互性非常高时，学习者无法在工作记忆中同时处理所有要素，理解材料就会非常困难。在这时，就应该先单独呈现这些要素，一旦分别学会了各个要素，接下来就强调各要素间的相互作用关系。这样由单独要素到整合要素的过程就是交互独立要素。

认知负荷理论解释了认知的结构及过程，这些结构和过程又可以作用于教学原则。根据人类认知结构的五条原则可知，学习包括长期存储的各种变化，引发这些改变的最有效的方法就是向经验丰富的教师借用相关知识，并且所借用的知识必须能够以尽可能减少工作记忆负荷的方式加以组织。如果只引进教育技术而不考虑人类的认知结构和认知负荷理论，那么教育技术就不能有效地应用。认知负荷理论会对我们选用各种可能起作用的技术类型提供指导。更透彻地研究人类的认知结构，将认知负荷原理与实际的教学设计研究起来，会更有利地促进教学。

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