认识弹性理论及其在教学中的应用初探

（福建师范大学教育学院，福建福州 350007）

认知弹性理论（Cognitive Flexibility Theory） 是20世纪90年代初由斯皮罗等人提出的，该理论关注的是复杂和结构劣领域中学习的本质问题。斯皮罗在他所著的《认知弹性、建构主义和超文本》中指出：“所谓认知弹性，意指以多种方式同时重建自己的知识，以便对发生根本变化的情境领域做出适宜的反应。这既是知识表征方式（超越单一概念维度的多维度表征)的功能，又是作用于心理表征的各种加工过程(不仅是对完形的修复，而且是对一整套图式的加工过程)的功能[1]。”

认识弹性理论旨在削弱教师对学生的控制，并尽可能为学生提供多种学习背景知识，让学生能够多角度、多维度去理解知识。该理论是能够指导和促进学生的知识迁移，特别是在弹性超文本的环境下学习，概念和案例纵横交错，让学生可以获得更多的理解知识的情境。同时，随机通达教学策略可以使教师从不从教学角度来解释概念，学生可以对知识在不同背景下有差异的理解，进而达到全面的理解。

一、知识的分类

斯皮罗提出认知弹性理论是以对知识领域的划分为基础的，他认为知识可以被划分为良构领域（wellstructured domain） 的知识和劣构领域 (ill－structured domains)的知识[2]。良构领域的知识是已经有框架、有条理，是有关某一主题的事实、规则、定理，它们是以一定的框架结构组织在一起的。劣构领域的知识是没有现成的框架，需要临时的组织在一起的知识，也是对于良构领域知识的应用，从而扩充知识理解。劣构领域的知识具有以下两大特性：

一是概念的复杂性。知识应用的每一个具体情境中，都同时涉及到多种概念，这些概念自身都有其复杂性，而且，这些概念是相互作用，在动态中去理解。

二是实例的异质性。每个实例所涉及概念的性质、数量和种类不同，而且，这些概念的等级、作用以及反作用的方式也不尽相同。

对于良构领域的知识和劣构领域的知识可以通过下面的例子加以理解（如图1）：

图1

这是个简单的例子，良构领域的知识犹如只要识记了乘法口诀A*B＝C，不需要再具体的应用，这是基本的学习，也是基础的学习，当然认知弹性理论中的劣构领域的知识是需要建立在良构领域知识的基础上，更进一步的应用。劣构领域的知识需要把所学的知识进行利用，可以归为以下三类：当前所学的知识类属于学习者认知结构中某个包容性更广、抽象概括程度更高的原有观念；当前所学的知识具有较广泛的包容性与概括性，因而能把一系列原有观念总括其中；当前所学的知识与学习者原有认知结构中是知识既不存在类属，也不存在总括，但却具有某种共同或相关属性。劣构领域的知识需要把良构领域的知识进行归类，以便达到学以致用，犹如能够把乘法口诀加以理解和应用到 A*B＋A*C＝A*(B＋C)，这样在具体问题中可以活学活用。

二、学习的分类

斯皮罗等人在对新手和专家解决问题的过程进行研究后指出，在新手的入门性知识(introductory knowledge)和专家的专家知识(expertise knowledge)之间[3]，存在着初级知识 （primary knowledge） 和高级知识(advanced knowledge)，他据此将学习分为初级学习（primary learning）和高级学习(advanced learning)两类（如表1）。

初级学习是学习中的低级阶段，教师主要要求学生能够在测验中把学习良构领域的知识按原样回忆出一些基本的概念和事实。初级学习相当于机械的接受学习，学习的主要内容基本上是以定论的形式呈现，只要求学生能够把知识加以内化（即把它结合进自己的认知结构之内），以便将来能够再现或派做他用，学生不需要其他的努力而只要能够再现原样的知识就可以。

高级学习是学习中的更高阶段，与初级学习所不同的是它要求学习者在学习劣构领域的知识时，能够把握概念的复杂性及实例间的异质性，并广泛而灵活地运用到具体情景中。高级学习相当于发现学习，知识的学习更多地需要学生自己去加工和理解，学习内容不是以定论的方式呈现，而是要求学生在把最终结果并入认知结构之前，先要从事某些心理活动，如：对学习内容进行重新排列、重新组织或转换，以期能够对所学的知识进行迁移。学习迁移是一种学习对另外一种学习的影响，先前学习对后续学习的影响是正迁移，反之是负迁移；一种学习对另外一种学习是积极的、促进的作用是积极迁移，反之是消极迁移。

表1 学习分类和知识分类的关系图

学习是个体建构知识的过程，知识是学习的客体，学习是知识的主体。学习分类是为了更好地掌握知识，使教学中避免学生所学知识过于简单化或复杂化，能够把学习到的知识迁移到具体情境中解决问题，从而达到既定的教学目标。知识分类是为了让学习者和教师更清楚学习目标，而不致于偏离实际的学习需要，更好地实现学生个性化学习和教师因材施教。当然在实际教学中，高级学习是基于初级学习之上，知识的学习需要有一个过程，不能一蹴而就，是需要循序渐进。

三、认知弹性理论在教学中的具体应用

1.高级学习的应用

高级学习是学生学习知识的目标，然而在学生的学习中，学习缺失导致了无法达到知识的高级学习。学习缺失有以下三种表现：

相加倾向：没有把复杂知识的各个部分联系起来，孤立地认为知识各个部分在重新整合归类时仍能保留原有的特征。

离散倾向：没有把知识看成是连续的，而是分开的，将连续的过程理解成是分散的、不连续的片段。

隔离倾向：把本身具有相依的概念孤立地理解成是独立的、没有相互作用。

学习缺失的三种表现形式是孤立地、静止地、片面地理解所学的知识，从而导致了在初级学习中就出现问题，高级学习更是无从谈及。通过图2的例子，将有助于对学习缺失的理解：

图2

在这三个例子中，相加倾向的学生会误认为Na（钠）放入H2O（水）中，钠和水仍然没有发生变化，仍然能够保持原有的特征，而实际上钠和水已经发生了化学反应，形成新的化学物质，这种倾向性的学生对知识的学习就如同对这个化学反应的理解。离散倾向的学生会误认为物理当中的声波的波形图是不连续，是间断的，导致了知识理解的偏离，其实在物理中是为了把声波更形象化、更易于理解，而描绘波形图。隔离倾向的学生会误认为A和B两个木块中，只有A作用于B，而B对A没有反作用，把A、B之间的力相互作用理解成是单向，导致了知识的片面理解，而实际上A对B有向下的压力，B对A有向上的支撑力。

因此，在教学中要显示多元知识和事实，教师应该让学生从多个观点理解同一个概念，同一观点理解多个概念，这是因为从单一视角提出的每一个单独的观点虽不是虚假的或错误的，但却是不充分的，该理论的中心问题是多元认知表征。这样不仅有利于学生理解知识，也有利于学生的知识迁移，例如：understand、make sense、see、know、broadness、clearabout、clearness、evidence、indisputability、palpability、plainness都有表达“明白”的意思，学生可以从多个英语单词来理解“明白”的意思；同时，see可以表达“看见、观看、参见、领会、理解、考虑、想想、访问、会见、遇见、务必做到、保证、发生、经历”等意思，学生可以从同一个单词理解多个意思。这些所举的例子是为了更好地说明多元事实和知识在教学中的重要性及其在教学实践中的具体应用。

2.概念与案例构成“十字交叉”的应用

概念与案例构成的“十字交叉”形状表明，学生对知识的理解会因背景的不同而存在差异，因为学习的起点水平存在差异，任何一个学习者都是把他原来所学的知识、技能、态度带入新的学习过程中。也就是说，在理解概念与案例的过程中，往往有着自己的见解，进而在解决问题的过程中，往往会有不止一个的正确答案，在产生出一个正确的答案后，还要有足够的耐性对其它候选的理解与答案一一加以证明。“十字交叉”就是为了表明从不同方向得到同一个观念的理解，这即增进了新的观念，又促进原有观念的更新，在新观念与原有观念之间形成一种新链接，当学生在实际当中理解一个变化的概念时，可以通过具体的例子加以说明，可使认知结构发生变化，正如本文上面所示例，对于知识分类和学习缺失分别列举出相应的具体例子，让学生能够对某一领域的知识更进一步理解和内化。下面通过一个具体的例子来理解概念与案例构成“十字交叉”（如图3）：

图3

举一个例子，可以暂且把案例与概念的“十字交叉”看成是数学中的映射，图中A点若是关于y＝x函数的映射，那么就为B点；若是关于Y轴对称，那么就为C点；若是关于Y＋X＝0函数的映射，那么就为D点；若是关于X轴对称，那么就为E点。同理，对于案例与概念“十字交叉”的理解，可以把案例看成Y轴，把概念看成X轴。

因此在教学中，应该做到既重视情境的创设，也注重概念和案例紧密结合。一些研究已经证明，课堂学习并非能够很成功地帮助学习者将他们学习的知识在日常的实际情境中应用，原因在于课堂学习常常侧重于抽象的、脱离实际情境的，当然很难把习得的知识迁移到真实情境中去，因此教师在教学中，要根据教学目标、学生需求、教学内容创设尽可能接近实际生活的情境。教师在教学设计时也应重视概念和案例对解决问题的针对性，要针对相应的问题而进行教学。

3.随机通达教学的应用

斯皮罗等人认为，学习者之所以不能在新的实际情境中将所学知识灵活地应用，是由于教师教学有时候把某一劣构领域的知识简单化，而学生在实际情境中解决问题是复杂的。必要的简单化是有一定的意义，但应该注意到对于整个教学过程，把知识简单化处理会导致学习者对知识的机械学习，最终在实际应用中难以实现知识的迁移。因此，斯皮罗等人提出了一种新的教学方法:随机通达教学（Random Access Instruction）。这种教学方法是向学习者呈现某一领域高级知识的复杂性特征，防止把高级知识简单化，以求达到对高级知识的理解，进而形成更全面的理解。

随机通达教学是为了让学习者在不同背景中对不同的知识理解，跨越现有知识网络的复杂、劣构领域知识的实例异质性、情境的多变性、多元知识的关联性。人的脑海中有大量的知识意象，当与外界知识相接触时，遇到的模式与知识意象两者大致相吻合时，就把获得的新知识与原先的知识意象进行所对应的归类，也就是起到把输入的知识意象进行分类的作用，新知识与原有知识就组成一个知识组块，使学习者的学习资源能够合理地分配，进而帮助学习者进行意义建构。

4.超文本学习的应用

书本是一种按章节或知识点有序的组成线性的文本形式，然而在各个知识点之中，无法很好地实现超链接，而且各个相关的概念和案列在书本中是有限的，无法很好地实现点对点的动态链接，具有一定的局限性。一种用来弥补书本的不足之处——超文本学习，它是基于各个知识点之间的关系而构成的网状知识结构，使学习者的学习由线性、静态、文本的方式转变为非线性、动态、数字化、网络化、智能化、多媒体化。

超文本，就是超越线性文本，在非线性文本中学习，特别是现在信息化时代，网络课程已经成为一种好的学习手段，在网络化的学习环境中，学习者可以主动、自由地选择自己感兴趣的知识进行学习，学习不同概念时，可以超链接到相关的不同案例，实现概念与案例的动态链接，这是超文本学习灵活性的充分体现，能够帮助学习者更好地形成自己的网状知识体系。在超文本中可以通过多媒体网络教室，在此教室中，充分发挥计算机的交互性和网络的及时性，使教师和学生能够自主地交流和沟通，充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用。在网络教室中，可以通过虚拟现实系统来实现在现实中无法完成的操作，使学习者劣构领域的知识在此更好地习得，特别是对于医学中的手术学习，在现实中无法直接进行人体解剖和实验，而在虚拟的教学实验室中，可以很好地实现。教师在教学中可以充分利用超文本学习材料来实现因材施教，同时也帮助学习者实现个性化学习，师生双方都受益。

5.具体案例分析

本案例（如图4）是基于浙江师范大学的网络课程中的《现代教育技术——理论与应用》，http:／／course.jingpinke.com／jiaoyuxue／xiandaijiaoyujishu／data／index.html

图4

本案例是基础弹性超文本的学习，特别是在“相关资源”这个信息栏中可以有高级学习的信息，不仅是学习本单元“课程讲义”信息栏中的知识，而且可以对本单元中的概念知识的理解进行扩展，可以就“媒体演示”信息栏中的实际操作音视频教材进行理解，可以相关链接到专业刊物、参考文献、相关论文、教育技术学网站等，实现概念与案例的“十字交叉”学习。本案例中有提供明确的“学习目标”信息栏，能够让学习者明确学习的目的，从而更好地完成初级学习到高级学习的过渡，学习者也可以随机进入学习内容，包括专题讲座、视频教学，进而达到更全面理解知识。同时能够完成自我评价，依据“模拟试题”信息栏中的练习，“思考练习”信息栏中的反思，可以给自己的学习进度做一个合理的评价。

四、总结与展望

认知弹性理论对教学的指导提供了有力帮助，该理论中对学习的分类和对知识的分类，使教学工作能更好地开展。同时在教学中的随机通达教学策略和超文本学习策略对教师和学习者都有很大的帮助，教师能够更好实施因材施教，学生能够更好地实现个性化学习，对于信息化时代的教学有很大的促进作用。

当然，任何事物的发展都是动态的，认知弹性理论也是在不断地前进中发展。首先，认知弹性理论中几乎不提及“情感、态度、动作技能”，而这在教学中是很重要的因素，特别在教学设计前端中，学习者需求分析、学习过程中的学习者情感和态度该如何进行分类，是属于劣构领域的知识还是良构领域的知识，是属于初级学习还是高级学习，本理论没有进行明确地分类。其次，没有一个完整的评价策略，无法进行良构领域知识和劣构领域知识的教学评价，没有了评价策略也就缺少了反馈机制，若是有反馈会更好地促进发展。再者，超文本设计的原则没有明确，在非线性的、动态的网络知识体系中，学习者很容易信息迷航，并且该理论的应用存在一定的局限性。以上这些都值得探讨，以期能够对教学有更好地帮助。

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