认知图式理论流变及其教学应用研究进展

［摘要］ 认知图式理论的发展经历了萌芽孕育期、创生丰富期、应用爆发期与成熟完善期四个阶段；认知图式理论对教育教学具有指导学习者经验统整化的重要作用，可以助力知识经验内化、促进概念系统建构与强化经验应用迁移；基于认知图式理论的教学设计模型、教学评价改进措施与学习资源开发方式等教学应用研究，提出认知图式的教学实践应当创生结合学科认知图式的教学范式、加强教育技术与认知图式的融合。

［关键词］ 认知图式；学习理论；教学应用；知识结构化

一、认知图式理论的产生和发展

1.萌芽孕育期（20世纪初至20世纪40年代）

认知图式是从认知心理学中发展而来的。在20世纪初，认知图式开始作为一种心理结构和理论被引入教育领域。在这一时期，人们开始探讨如何通过对儿童的教育来培养儿童的学习能力。他们发现了一些与知识获取相关的重要概念和理论，如“最近发展区”等，这些概念和理论对于认识儿童的学习能力具有很大的帮助。从20世纪30年代开始，心理学家注意到认知结构与心理功能之间复杂而微妙的关系。他们发现，在认知过程中，人们在处理信息时会出现一些心理活动上的困难。

这一时期，心理学家提出了各种假设来解释认知结构、学习能力和学习成绩之间的关系。一些心理学家认为，这种理论可能会带来误导。他们质疑了经典的皮亚杰对儿童心理发展作用过程等方面的假设。同时，心理学家还指出了一些不足之处，如没有意识到个体之间在认知能力上的差异，以及这种不同于其他心理活动之间关系的复杂性等。随着对儿童心理发展认识的深化以及各种理论、假说的出现，对一些问题开始有了质疑之声。由此可见，认知图式理论已经进入萌芽孕育期。

2.创生丰富期（20世纪50年代至70年代）

创生丰富期是指在研究认知图式的发展过程中，从大量的研究资料中整理出一些重要思想，在此基础上提出自己的解释体系和理论模型。这一时期也被称为图式理论的发展高峰期，其主要有三个特点：一是研究者从具体操作出发对理论进行了初步解释。比如，该时期研究者就象征性类比“认知地图”（cognitive graph）概念来描述知识体系与心理过程之间的关系。二是该时期研究内容的丰富和深入。比如，该时期研究者提出的“认知图式”概念就包含了“图式”“知识论”和“心理主义”三个方面，这是该时期研究的最大特点。三是研究者在此基础上提出了许多新的理论模型，如知识模型、思维模式和元认知理论等。

这一时期还有一个突出特点：该时期研究者在研究问题时，往往没有采用经典心理学的因果关系模式和因果推断模式，而是根据自己对认知规律和心理过程的理解，提出一些新观点、新理论。具体表现如下：首先，该时期学者将认知图式理论划分为建构主义学派、直觉体验派；其次，该时期学者提出的认知图式概念更多的是抽象意义上描述知识经验；再次，人们对于概念理解和意义研究更加重视。在这一过程中，研究逐渐从具体操作延伸到抽象理解阶段。在该创生丰富期，虽然也有一些理论模型对认知图式进行了解释与分析，但这些理论模型主要还是停留在认知图式理论基本框架之中。

3.应用爆发期（20世纪80年代至21世纪初）

1980年以来，随着教育心理学发展以及学科间知识交流不断扩大和深入，认知图式理论已成为教育研究中不可或缺的重要理论基础之一。该时期的主要研究内容如下：（1）认知图式在教育过程中的作用。研究者提出了许多有关认知图式对教师、学生发展，以及对学习效果影响的观点。（2）如何有效地将认知图式用于教学活动。研究者开始关注如何使学生更好地理解和应用知识，提出要利用认知图式来组织教学、促进学生发展、促进课堂讨论，确保教师与学生之间的交流。

（3）教师如何运用认知图式来提高教学质量。研究者发现，一些教师在教学过程中运用认知图式方法来提高学生成绩；一些教师在利用认知图式进行教学时运用了不同方法；一些教师也使用了其他的教学技巧。

这一时期，认知图式的研究偏向于教育教学实践问题的应用与解决，并在探索中不断创生出新的做法。在该应用爆发期，研究者主要关注的是认知图式如何应用于教育教学中，而不是局限于认知图式理论本身，这就使得研究者对认知图式理论产生了新的思考。研究发现，在教育心理学中，有两种认知图式方法存在差异，一种方法是在教学活动中使用认知图式进行学习活动；另一种方法是在课堂教学活动中将其运用到学习过程中。这两种方法对学生学习效果都产生了影响。研究者还发现，通过对认知图式进行研究，可以促进教师和学生之间关系的发展。总之，随着教育心理学的发展，研究者们对认知图式理论进行了不断深入的探讨与研究，并取得了一些重要的突破。

4.成熟完善期（21世纪以来）

21世纪以来，认知图式理论开始走向成熟完善期。它的主要内容包括：（1）认知图式的功能定位。从个体建构知识和信息的角度，明确认知图式的作用，并为其建立提供了新的依据。（2）认知图式理论为知识系统整合和知识迁移理论提供了有效支撑。（3）图式解释范式。从传统认知图式解释范式到建构主义认知图式解释范式，强调以个体建构知识和信息为目的进行解释。

（4）建构主义认知图式观与新自由主义学习观。两者都认为人与世界是一个动态而开放发展、不断变化的系统，其整体结构包括三个层次（社会文化、心理和生理），其中，最重要、最基本的是社会文化（包括语言、信仰、价值观等）系统。

此阶段，我国学者在国内外等杂志上发表了一系列认知图式理论研究论文和著作。这些研究涉及心理学各领域，但重点在于探讨认知图式的作用机制及其在教育教学领域中的应用。例如，情境与问题解决：通过创设情境对认知图式进行加工利用，使学生通过解决问题获得新知和技能。知识迁移：从传统认知图式观到新的视角理解认知图式，认为其不仅是一种知识储存形式，而且是一种创新形式，它能使个体适应不断变化着的环境和任务。

从以上研究进展可以看出，当前的研究对认知图式本身所具有的结构、功能，以及如何应用等问题有了更深入、全面的认识。同时，认知图式理论在教育教学和心理学其他领域所发挥的作用也逐渐得到认可。因而可以说，随着认知图式理论的发展和完善，认知图式理论将会有更广阔的研究空间和应用前景。

二、认知图式理论对学习经验生成的价值意义

1.助力知识经验内化

内化指的是将外部的知识和经验转化为个体内部的心理结构和认知能力，使之成为个体的固有知识和技能。根据认知图式理论，个体通过应用已有的认知图式来处理新的学习任务，从而将外部的知识和经验内化为自己的认知结构。在学习的过程中，个体通过不断地实践和反思，将外部的知识和经验与自身的理解和经验进行整合和融合。这样一来，个体逐渐将外部的知识和经验纳入自己的认知系统中，并且能够在需要时主动调用和应用。可见，认知图式理论为教师教学提供了重要的认知框架，是将知识经验整合化的重要工具。

教师通过对学生认知图式和心理结构要素进行分析，可以了解学生的个体图式结构、了解学生需要解决的问题，并将其作为教学活动内容来组织教学活动。教师需要通过分析学生心理结构，来了解不同学生的知识经验特征。认知图式理论认为，学习者的认知系统是在学习各种知识经验中逐步建构起来的，而知识经验是学习者在长期生活实践中积累起来的经验。此外，教师可以通过对知识体系进行整体结构的分析、对相关概念进行抽象概括，以及对各种教学模式中存在的问题进行分析，来实现对学生已有认识和已有经验等的整合。

2.促进概念系统建构

概念是人们对事物的心理表征，是人类认知活动的基本单位。概念系统则是由各种概念组成的整体，反映了个体对于世界的认知结构。概念系统的形成包括三个阶段：第一阶段是以学习者为中心的初步认识，即学习者所获得的关于特定事物或观念结构的认识；第二阶段是知识建构阶段，其主要表现为，教师把学生所获得的信息加以整合、概括和提炼（包括提取、理解、记忆等），并以此为基础使学生获得新知识（主要是学科知识）；第三阶段是知识建构阶段——概念整合，这一阶段也可称为概念建构或整体建构时期。

根据认知图式理论，人们通过经验的积累和分类来建构自己的概念系统。当个体通过应用已有的认知图式来处理新的学习任务时，他们会不断地将新的知识和经验与已有的概念进行联系和比较。这样一来，个体可以逐渐将新的概念整合到自己的概念系统中，并调整原有概念的结构和关系。通过认知图式的应用迁移，个体能够更好地理解新的学习内容，并将其与已有的概念进行关联。这种关联过程，有助于个体建立起更为复杂和精细的概念系统。例如，一个学习者在学习生命科学时，通过将已有的关于种群稳态的概念应用到生态系统中，可以更快地掌握生态系统的稳定性，并且理解两者之间的关系。这样，在接下来的学习中，学习者可以更轻松地理解其他生态学内容，因为他已经建立起了一个稳定且连贯的概念系统。

3.强化经验应用迁移

认知图式理论强调个体在学习新知识或技能时，将之前已经掌握的相关知识和经验应用于新情境中的能力。这种应用迁移的过程，对学习经验生成具有重要的价值意义。实则，认知图式理论注重学习的连续性和积累性。根据该理论，个体通过不断积累和组织已有的知识和经验，形成了认知图式。认知图式是一种抽象化的、概括性的心理结构，可以帮助个体更好地理解和处理新的学习任务。因此，当个体面临一个新的学习任务时，他们可以运用已有的认知图式，从而更高效地掌握新的知识和技能。

与此同时，认知图式理论还强调经验在学习中的重要作用。个体在学习新知识或技能时，会通过与现实世界的互动来获得经验。这些经验包括直接的感觉体验、观察他人的行为和结果等。通过积累经验，个体能够更好地理解学习任务的特点，并将之前的经验应用于新的情境中。这种经验的应用迁移，有助于个体更快地适应新的学习任务，提高学习效果。此外，个体在学习过程中，通过不断尝试和实践来获取反馈信息。这些反馈信息可以帮助个体判断自己的行为是否正确，从而调整学习策略。当个体通过应用已有的经验取得成功时，会产生积极的强化效应，加深对认知图式的理解和应用。这种强化经验的应用迁移，能够促进个体更好地适应新的学习任务，并形成更稳定、更深入的认知图式。

三、基于认知图式理论的教学应用研究

1.基于认知图式的教学设计模型

基于认知图式的教学设计模型有许多，它们能够为具e3d6d841441566139371650d08013b59体的教学设计提供系统化的指导，帮助教育者有效地设计和开发课程。大体上，它们注重引起学习者的兴趣和注意力，激发学习者先前的知识和经验，并通过适当的教学策略和方法呈现和应用新的知识和技能。这些模型强调学习者的主动参与和实践，有助于认知图式的建构和知识的内化。下文主要介绍Merrill的五个原则教学设计模型。

Merrill的五个原则教学设计模型由美国教育心理学家大卫·梅里尔（David Merrill）在2002年提出。其具体教学设计步骤如下：一、主题命制。将学习任务分解为小的、可操作的部分。二、激活经验。激活学习者的先前知识和经验，建立与新知识的联系。三、材料展示。以多种形式呈现新的知识和技能，如文字、图像、模型等。四、实践应用。通过实际的情境和问题解决，让学习者积极参与并应用所学内容。五、综合理解。帮助学习者将所学内容与现实世界和其他领域相结合，以形成综合的理解。

2.基于认知图式的学习资源开发

学习资源开发的目标，是基于认知图式理论的原则和教育者的指导，提供有效的学习支持和引导，帮助学习者构建和应用新的认知图式。这意味着，教育者在设计学习资源时需要考虑以下几个方面。第一，考量个体差异和学习需求。每个学习者具有独特的认知结构和学习方式。因此，教育者会根据学习者的个体差异和学习需求，选择合适的学习资源形式和策略。例如，对于视觉型学习者，他们可能更受益于使用图像和图表进行学习；而对于听觉型学习者，音频和讲解可能更有帮助。第二，提供多样化的学习资源。为了满足学习者的多样化需求，教育者会探索和使用不同形式的学习资源。这些资源可以包括文本材料、多媒体内容、互动模拟、实践活动等。通过提供多样化的学习资源，教育者可以激发学习者的兴趣和积极性，增强他们的参与度和学习效果。第三，引导和激发认知图式的建构。学习资源开发方式旨在引导学习者构建和应用新的认知图式。教育者会设计相应的学习任务和活动，鼓励学习者主动思考、探索和解决问题。通过这些引导性的学习过程，学习者能够逐渐建立起自己的认知图式，将新知识和经验与已有的知识进行整合。

具体而言，基于认知图式的学习资源开发，包括多媒体学习资源开发、问题或案例解决的学习资源开发，以及视觉概念学习资源开发等。多媒体学习资源以图像、声音、视频等多种媒介形式呈现知识和概念，帮助学习者更直观地理解和构建认知图式。这些资源，可以包括教学视频、交互式模拟、虚拟实验室等。通过视觉和听觉的刺激，多媒体学习资源能激活学习者的感官系统，提供更为丰富和有趣的学习体验。而问题解决活动和案例研究，是一种基于情境的学习资源开发方式，旨在帮助学习者应用已有的知识和经验，解决实际问题或分析真实案例。通过相关情境和任务，学习者需要调动并运用他们的认知图式来找到解决方案。这种学习资源可以增强学习者的批判性思维和创造性思维能力，促进他们将知识转化为实际应用的能力。此外，视觉概念图或思维导图，是一种以图形方式展示知识和概念关系的学习资源开发方式。这些图形工具可以帮助学习者组织和整理知识，建立认知图式。通过将关键概念和信息以图形的形式呈现，学习者就能更清晰地理解和记忆所学内容，并且在构建自己的认知图式时，更容易找到其中的关联和联系。

3.基于认知图式的教学评价改进

教学评价改进，旨在更准确地评估学习者的认知图式发展情况，并提供有针对性的反馈和指导。通过采用多元化的评价方式与多维度评价指标，能够更全面地了解学习者在认知图式建构方面的进展，从而提高教学质量。传统的教学评价，往往侧重于对学习者记忆和理解能力的测试，而忽视了对认知图式的建构和应用的评估。为了更全面地评价学习者的认知图式发展，可以采用多元化的评价方式。例如，通过开放性问题、项目作业、案例分析等形式，鼓励学习者展示他们在真实情境中运用认知图式解决问题的能力。此外，传统的教学评价往往只注重学习者的表面表现，忽视了认知图式背后的深层次思维和理解。为了更全面地评价学习者的认知图式，可以引入多维度的评价指标，比如，评估学习者对概念的理解程度、知识组织能力、问题解决能力等。通过多维度指标的综合评价，教育者能够更全面地了解学习者的认知图式发展情况。

基于认知图式的教学评价改进，还需要提供即时反馈，并基于任务展开评价。认知图式的建构和应用是一个渐进的过程，学习者需要不断调整和完善自己的认知图式。因此，在评价过程中，及时提供反馈对学习者的进步至关重要。教育者可以通过口头或书面形式，指出学习者在认知图式的理解和应用中存在的问题，并给予相应的建议和指导，促进学习者的进一步发展。与此同时，认知图式的建构和应用是为了解决实际问题或完成具体任务，因而在评价过程中，可以采用基于任务的评价方式。教育者设计一系列与实际情境相关的任务，要求学习者运用自己的认知图式来解决问题。通过这种方式，教育者能更准确地评估学习者在真实情境中的认知图式发展程度。

四、基于认知图式的教学实践展望

1.创生结合学科认知图式的教学范式

在认知图式实践运用的未来研究中，教育工作者需要通过深入研究学科特点、利用学科认知图式和设计创新的教学活动，创生更为丰富的、结合学科特性图式的教学范式。这意味着，要结合不同学科的特点和知识结构，设计相应的认知图式来支持学生的学习和理解。首先，需要深入研究各学科的特点和知识结构，了解学科中的核心概念和关系。通过分析学科特性，确定适合该学科的认知图式，并将其融入教学设计中。例如，在数学教学中，可以使用概念地图来帮助学生厘清数学概念之间的关系；在语言学习中，可以使用思维导图来帮助学生整理和记忆词汇、句型、语法规则等。其次，利用学科认知图式来引导学生的学习和思考。通过向学生展示学科认知图式，帮助他们理解学科知识的结构和逻辑。同时，鼓励学生使用认知图式进行自主学习和解决问题。例如，学生可以利用概念地图来探索物理学中的力和运动的关系，或者使用思维导图来整理文学作品中的人物关系和情节发展。最后，需要结合学科特性和认知图式来设计创新性的教学活动和任务。例如，在科学教学中，可以设计实验室项目，让学生通过观察和实践来探索科学现象，并将实验结果以图形的形式呈现；在艺术教育中，可以使用画廊模式，让学生通过观赏和分析艺术品来理解艺术表达的方式和风格。

2.加强教育技术与认知图式的融合

加强教育技术与认知图式的融合，是提高教学实践效果、发展学习者认知图式建构与应用能力的关键。通过利用虚拟实验室和模拟环境，学习者在安全、可控的情境中进行实践，从而深入理解相关概念和原理。移动学习和在线学习平台结合个性化学习，给予学习者随时随地的学习机会，并基于数据分析结果提供个性化反馈和指导。协作学习和社交媒体平台则促进学习者之间的互动与合作，共同探索和建构认知图式。此外，虚拟现实和增强现实技术创造沉浸式学习环境，使学习者更好地参与实践。通过不断研究和实践，教育者和研究人员可以探索更多的教育技术应用场景，设计创新学习环境和工具，以提高教学实践的质量和效果；而密切关注教育技术发展的最新趋势和研究成果，更新教学方法和策略，也是完善教育技术与认知图式融合的关键。

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