程序性知识的学习过程举例

第四节　程序性知识学习

美国著名认知心理学家安德森在《认知心理学》一书中，以“知道什么”和“知道如何”为区别将知识划分为陈述性知识和程序性知识。安德森用产生式和产生式系统来说明程序性知识的表征。产生式指人经过学习，头脑中贮存的一系列的“如果－则”规则。即只要某种条件满足，则产生某种相应反应。产生式系统即由许多简单产生式组合而成，只要经过一定练习，产生式系统可以一个引发一个发生连锁反应。安德森所指的“知道如何学习”的程序性知识实质上已包含了加涅所说的认知策略。我国心理学教授皮连生明确地把智力技能，即程序性知识分为两亚类：第一类是加涅所说的智慧技能，为应用规则对外办事的技能；另一类是认知策略，为应用规则对内调控的技能。

一、程序性知识的概述

(一)程序性知识的概念

程序性知识指一套关于办事的操作步骤和过程，主要用来解决“做什么”和“怎么做”的问题，也称步骤性和过程性知识^[2]。现代认知心理学中，安德森认为程序性知识是以产生式和产生式系统来表征的。

产生式这个术语来自数学和计算机科学。认知心理学家纽厄尔和西蒙将这一术语引进心理学。他们认为，人脑和计算机一样都是“物理符号系统”，其功能都是操作符号。计算机由于贮存了一系列以“如果－那么”形式编码的规则而具有完成各种运算和解决问题的智能。同样可以设想，人脑之所以能进行计算和解决问题，也是由于人经过学习，在其头脑中贮存了一系列以“如果－那么”形式表征的规则，这种规则被叫做产生式。

产生式是条件与动作的联结，即在某一条件下会产生某一动作的规则，它由条件项“如果”和动作项“那么”构成。人们在运用程序性知识完成各种活动时，总是根据当前的条件的不同，而采取与之相适应的行动或动作。例如，在分数加法中，如果两个分数的分母相同，那么，我们可以直接将两个分数的分子相加。如果两个分数的分母不同，那么，我们首先必须先通分，找到最小公分母，然后再将分子相加。用产生式可以表示如下：(分母相同的分数加法的产生式)

如果　目标是解分数加法

　　　且有两个分数

　　　且两个分数的分母相同

那么　将两个分数的分子相加

产生式系统是多个产生式的联结。当一个产生式的动作成为另一个产生式的条件时，产生式之间便相互联系起来，构成产生式系统。产生式系统表征了复杂的技能的完成过程。程序性知识的获得是以陈述性知识的掌握为前提的。

程序性知识可以划分为“一般的”程序性知识和“特殊的”程序性知识，特殊的程序性知识划分为“自动的”程序性知识和“受控的”程序性知识。

(二)程序性与陈述性知识的区别和联系

陈述性知识与程序性知识彼此区别，又相互支持。

首先，陈述性知识是关于“是不是”的知识，而程序性知识是关于“如何做”的知识。程序性和陈述性知识的这一对比给我们一个教育教学上的启迪是：很多知识在初学的时候要尽可能地创设条件，使学习者以做成一件事情的方式来学习这知识。

其次，陈述性知识因为是靠词句、话语来表述某事某物是否为真的，因此是变化多端、异常丰富的；程序性知识因为是“做”，而做得按照客观的规程，因此相对而言是单调、统一的。程序性和陈述性知识的这一对比给我们的启迪是：小学教师在使小学生把初学的知识当成一件事来做的时候，就相当于教学生用统一的操作来界定词语的含义。这样的做法体现了一种很重要的思想方法、工作方法和科学方法，非常值得从小培养起。

第三，陈述性知识是相对静态的，主要表现为回忆的性质，讲究输入和输出的信息是相同的，即使不是字词的顺序相同，也是意思相同。相对而言，程序性知识是动态的，主要的性质是“转换”，即输出的信息和输入的信息明显不同。程序性和陈述性知识的这一对比更有其鲜活的教育含义。小学生的学习是免不了要准确不差地复现某些陈述性知识的，但是我们的教育不能仅仅停留在这个层面上，而应该更上一层楼：只要有可能，就要鼓励学生做出个性化的转换。

陈述性和程序性知识也是相互支持的。我们可以从学和用两方面看。

从学的一面讲，我们在初学一项新的程序性知识时，常用陈述性知识来引导刚学或在学的程序性知识。从用的即表现的一面讲，我们在表现程序性知识的时候需要陈述性知识提供资料或判断规则，所谓“不到火候不揭锅”。尽管程序性知识与陈述性知识之间存在着许多的不同之处，但它们之间还是存在着相似的地方。

二、程序性知识的获得过程

程序性知识的获得过程是从陈述性知识转化为自动化的技能的过程。根据认知心理学家安德森和加涅等人的观点，程序性知识的获得通常包括以下三个阶段：

①陈述性阶段。学习者获得有关步骤或程序的陈述性知识。比如陈述分数加法的规则或者能够描述在驾驶汽车时该如何换挡。在此阶段，学习者对活动的完成是非常艰辛的，需要逐条记忆每一项规则，并缓慢地操作每一步骤。

②联合阶段。在这一阶段，学习者仍需思考各个步骤的规则，但经过练习和接收到的反馈，学习者已能将各个步骤联合起来，流畅地完成有关的活动。

③自动化阶段。随着进一步的练习，学习者最终进入自动化阶段。在此阶段，学习者常常无需意识的控制或努力就能够自动完成有关的活动步骤。例如，一个学生不用想着分数加法的各项规则就能快速准确地计算分数加法题，表明他们已达到自动化阶段，即获得了有关的程序性知识或技能。

三、程序性知识的划分

程序性知识可以划分为模式识别程序和动作步骤程序，二者的学习过程有不同的特点。

模式是由若干元素按照一定关系组成的一种结构。在实际生活中，各种物体、字母、图形、声音等都可以是模式。而模式识别学习就是指学会对特定的内部或外部刺激模式进行辨别和判断。

模式识别与陈述性知识的运用不同。模式识别的主要任务是学会把握产生式的条件项，这一任务一般通过概括化和分化来完成。概括化是指对同类刺激模式中的不同个体做出相同的反应。而分化与概括化相反，是指对不同类的刺激做出不同的反应的过程。概括化需要在同类刺激中抽取出共同的特征。分化需要找出的是两个以上刺激间的差异。

正例和反例的运用在模式识别学习中是必不可少的，前者促进概括化，后者促进分化。通常情况下，一项模式识别的学习过程要依赖于概括化和分化的反复进行，才能最后达到判断的迅速准确。

动作步骤的学习是指学会顺利执行完成一项活动的一系列操作步骤。它与模式识别过程密不可分，模式识别是完成动作步骤的前提条件，即只有首先能对需要执行某一动作步骤的情境条件的模式做出准确判别，动作步骤的执行才能有效解决问题。

根据安德森的理论，动作步骤首先以陈述性知识的形式来习得，然后在实际操作过程中转变成程序性知识，而这一过程经历了两个阶段：程序化和程序合成。

程序化是指将动作步骤从陈述性知识的表征转换成程序性知识表征的过程，程序化之后执行某个动作不再需要提取陈述性知识。这一过程分两步来实现：第一步，建立规则和步骤的命题表征；第二步，将动作步骤的陈述性命题表征转化为程序性产生式表征，并在执行动作步骤的过程中逐渐脱离陈述性命题的检索、提取和监控。

程序合成是指把若干个产生式合成一个产生式，把简单的产生式合成复杂的产生式。它要求两个有关联的产生式同时进入工作记忆，并且一个产生式的行为项是另一个产生式的条件项。此时保留前一个产生式的条件项，将两个条件项的动作项按顺序合并为一个复杂的动作项，并通过大量练习使之成为一个巩固的技能组块。程序合成一方面减少了产生式数量，因而缩短了激活时间，另一方面也减轻了工作记忆的负担，使复杂动作步骤更为流畅。

四、促进程序性知识学习的条件

由于程序性知识学习的第一阶段是对陈述性知识的学习，因此，促进陈述性知识学习一般条件也会适用于程序性知识的学习。

1．提供例证

正例和反例的提供是学习模式识别的必要条件，没有对大量合适的正、反例的分析和比较，概括化和分化的过程就无法完成，也就很难达到对同类和不同类刺激模式的准确判别和区分。而模式识别如果无法完成，动作步骤也不可能被正确运用到该用的问题情境中来。

2．练习和反馈

无论是模式识别还是动作步骤，无论是程序化还是程序组合，都需要大量的练习和反馈。练习在程序性知识的学习中是必不可少的，没有练习，程序性知识就不可能成为程序性知识；没有练习，程序性知识只能永远以陈述性规则的命题及命题网络表征和贮存在人脑中，既无法实现程序化，更无法达到自动化地熟练运用。

从促进程序性知识的学习来看，提供练习要注意以下几点：

①练习的内容：不同的程序性知识的学习中，练习时所需问题的类型不同。学习模式识别程序时要给学生提供练习分类的问题，促进概括化要提供包含正例的问题，促进分化要提供包含反例的问题。而在学习动作步骤程序时，要注意给学生提供这一动作步骤在什么条件下使用的问题，先让学生练习简单的问题，再让他们练习需要先行知识的复杂问题。

②练习的速度：在学习的初级阶段要慢一些，这时的问题要精，具有典型性，以后练习速度逐步加快。

③练习时间的分配：一般来讲，分散练习优于集中练习。在学习初期，每次练习时间不宜太长，但两次练习的间隔也不宜太长。

④练习的形式：应该尽可能多样化，包括问题形式的多样化与利用多种感官进行活动。

⑤与练习一样，反馈也应因不同的程序性知识而不同。比如，对于模式识别练习，在反馈时，要注意讲清哪些地方是正确的，哪些地方是错误的。对于动作步骤学习，在反馈时，促进程序化的重点在于正确性，促进程序组合的重点在于速度。