安德森认知技能获得理论及其对教学的启示作用

王淼

摘 要：安德森认知技能获得理论用简单的理论描述了认知技能获得的过程，也被称为“适应性控制理论”（简称为ACT理论）。最初的ACT理论经过修改后形成了ACT-R理论。安德森将知识划分为陈述性知识和程序性知识，对两种知识的获得过程加以解释，提出了认知技能获得过程的四阶段模型。安德森的理论对于教学有着重要的启示作用，为教师教学活动提供了指导。

关键词：ACT理论； ACT-R理论；四阶段模型；教学

【中图分类号】G 【文献标识码】B 【文章编号】1008-1216（2017）12B-0004-02

自20世纪50年代以来，认知心理学逐渐兴起，心理学家们开始对认知过程进行解释研究。认知技能获得是教学的目标之一，体现学生的认知监控能力和解决问题能力。因此，了解认知过程，对于教学过程中目标设置、课程规划和教学方法的运用显得尤为重要。

对认知技能获得的研究，早期集中于问题解决的过程，后期学者们开始关注某一领域知识的获得过程。这其中，安德森从认知心理学和神经科学的角度出发，试图用简单的理论来描述认知过程以及认知技能获得的过程，提出了思维的“适应性控制理论”（简称为ACT理论）。ACT理论涵盖了认知过程的很多方面，最主要的就是对认知技能获得和学习过程的解释。

一、安德森认知技能获得理论

（一）ACT理论

ACT理论的核心是对知识的区分。安德森明确地划分了“陈述性”知识和“程序性”知识。陈述性知识反映的是可以进行描述的、静态的事实信息，用于回答“是什么”，其呈现方式通常是显性的。ACT理论指出，陈述性知识与经验有关，但理解一个概念不仅需要我们有足够的知识，还需要我们可以灵活地解决相关问题。

程序性知识用于回答“怎么办”，其呈现方式通常是隐性的。程序性知识，如解决数学问题的技能，指的是大量的规则单元，称为“产生式”。“产生式”规则是用于解决各种具体问题、采取具体认知操作的“条件—行动”的组合。

ACT理论主要解释陈述性知识向程序性知识转化的过程：所有知识最初都是以陈述性知识的方式进入陈述性记忆；然后通过“编辑”而形成产生式规则。 “编辑”包括 “程序化”和“合成”两种认知过程；最后形成程序性知识。ACT理论强调陈述性知识是获得程序性知识的必要条件。

（二）ACT-R理论

1994年，安德森和其同事在ACT理论的基础上进行了修改，得出了ACT-R理论。主要对ACT理论做了以下两点改动：其一， ACT-R理论强调在陈述性知识获得过程中样例的必要性。陈述性知识最初以陈述性形式进入记忆系统，通过类比样例形成产生式规则的编码，从而获得陈述性知识。其二，ACT-R理论强调样例的陈述性知识在转化成程序性知识过程中的作用。ACT-R理论认为，在陈述性知识向程序性知识转化的过程中，知识以陈述性形式长期保存。学习者从样例中获得陈述性知识，在类比的过程中，这种陈述性表征被激活。大量研究表明，对陈述性知识的表征是程序性知识获得的基础。

ACT-R理论是一个描述人类认知过程的模型，其核心是产生式系统中的产生式规则。新的产生式规则的形成会产生认知行为。ACT-R理论成功地预测和解释了广泛的认知心理现象。因此，安德森及一些研究者将ACT-R与计算机模型相结合，利用ACT-R理论对认知过程进行预测和解释，有些心理学家采用EEG和ERP方法对数字加工的认知过程进行了实验研究，结果证明了ACT-R理论可以解释认知过程。也有心理学家采用ACT-R理论对问题解决的认知过程进行了预测，并运用fMRI技术，针对问题解决过程的认知阶段选取5个脑区进行研究。结果表明，这些脑区均有激活现象，从而进一步证明了ACT-R理论。此外，西方心理学家还运用ACT-R理论对数字加工的认知过程进行了预测，采用fMRI和ERP的技术探索了数字认知加工过程的神经机制，结果也证明了ACT-R理论的适用性。

（三）“四阶段”模型

安德森和其同事在ACT-R理论的基础上，提出了问题解决技能获得的四阶段模型。这四个阶段分别是：类比阶段，规则提取阶段，将产生式规则转变而形成程序性规则阶段，样例储存阶段。安德森的问题解决技能获得的四阶段是非常重要的，因为他们提供了一个问题解决技能获得过程的模型。在四阶段模型中，样例对问题解决技能的获得起着重要的作用。一方面，通过当前问题与样例的类比抽象出产生式规则，从而解决问题。另一方面，学习者经过不断地练习，在记忆系统可以储存大量样例，面对当前问题直接提取对应样例，从而解决问题。这个模型解释了学习者如何从一个新手成为一个专家。

（四）对安德森认知技能获得理论的评价

安德森提出的认知技能获得理论试图用简单的认知活动来解释复杂的学习过程。ACT-R理论很好地解释了问题解决技能形成的过程和阶段。该理论认为陈述性知识是程序性知识获得的前提条件，强调了样例学习和问题解决的练习在陈述性规则转化成程序性规则时的作用，阐述了类比在产生式规则形成中的作用，使学习者可以获得程序性规则并且熟练掌握。基于ACT-R理论的四阶段模型很好地解释了样例学习过程中的认知过程，尤其是样例对问题解决技能获得的作用。

安德森的认知技能获得理论强调了样例的作用，但并没有说明样例之间的关系。另外，安德森着重说明了类比机制在陈述性知识向程序性知识转化中的作用。但是产生式规则是经过推理而获得，类比方式可能只是其中一种，归纳推理、演绎推理及其他形式的推理也可以抽象出产生式规则。但该理论主要强调了类比的作用，那么，类比机制究竟作用于什么？安德森没有进一步说明。

二、安德森认知技能获得理论对教学的启示

安德森的认知技能获得理论自提出以来就备受瞩目，其对认知心理学、人工智能、计算机和教育教学领域都有着深刻的影响。安德森的理论中最重要的是对认知技能获得的阐释，把复杂问题简单化，这种简单化的处理有利于人们对认知过程的本质进行理解，使学习更加合理、有效。

（一）程序性知識和陈述性知识的划分

安德森明确区分了陈述性知识和程序性知识，而且这两种知识的获取途径也并不相同。陈述性知识反映的是概念的获得，可以通过经验或教师的讲授获得。程序性知识反映的是认知技能程序，最初，知识以陈述性形式呈现，逐渐形成产生式规则，最后转化成程序性知识。

在教学过程中，应考虑陈述性知识和程序性知识在获得方式上的差异，针对不同的获得知识的方式，相应地采取不同的教学策略。因此，在教学中，首先要区分不同的知识类型。对于概念或命题一类知识，即陈述性知识，往往描述的是某一领域的事实。对于这一类知识的教学，要考虑设置情境，将当前的知识与经验相联系，主要以样例的形式呈现。设置情境使学生更直观地学习概念，使学生理解概念的定义也会更为容易。相应地，对程序性知识的教学，要注重类比。类比是形成“产生式”的关键，通过将当前知识与已有的知识经验相比较，逐渐形成对陈述性知识的编码，最终演变成程序性知识。此外，练习与反馈也是程序性知识获得的关键。因此，在教学过程中，教师应注意类比知识的运用，培养学生主动进行类比的能力。

（二）样例对于教学的作用

样例是指蕴含了一般概念、原理或程序的例子，通常由三部分组成——问题陈述，解决问题的步骤，问题解决的结果或得到的产品。样例既包括问题的描述，也包括问题解决的过程，完整呈现了问题解决或规则的全过程。对于学生来说，样例更为直观，有利于记忆。

安德森认知技能获得理论强调了样例的重要性，认知四阶段模型一直以来也被视为解释样例学习有效性的理论之一。学习者通过学习陈述性的样例，并将样例与已有知识进行类比，从而形成产生式规则，在此过程中领会问题解决的过程。因此，在解决问题时，既可以将当前问题与样例进行类比，也可以直接提取相应的样例。样例在学习者获得认知技能的过程中十分重要，两种知识的获得都需要样例的参与。因此，在教学过程中，教师应适当地运用样例进行教学，并对样例进行对应的解释性指导，这样做对于学生学习新知识更为有益。

参考文献：

王映学，张大均. 论认知技能获得的阶段及其教学意义[J].内蒙古师范大学学报，2007，（3）.endprint