□ 陳兆銘（上海市市東實(shí)驗(yàn)學(xué)校 上海 200082）

1、生物初級知識與生物高級知識

Geary對生物初級知識與生物高級知識做出了相應(yīng)的區(qū)別說明。如學(xué)會傾聽與講話、識別不同的面孔、自然習(xí)得母語的能力是經(jīng)歷了不同時(shí)代的更迭與進(jìn)化，我們已具備獨(dú)立掌握生物初級知識的能力。引用現(xiàn)在科學(xué)發(fā)展的觀點(diǎn)來說，習(xí)得與掌握生物初級知識是不費(fèi)力氣、無意識的，并且也不需要他人指導(dǎo)，都是無師自通，自然而然就能掌握的，不需要意識的主動參與加工。

然而工作記憶的局限性與生物初級知識的習(xí)得之間有什么聯(lián)系呢？如大多數(shù)人在識別區(qū)分面孔時(shí)，需要大量記憶人臉的差異，并不會覺著困難，在學(xué)習(xí)母語中，學(xué)會各種音調(diào)，并不會覺得辛苦，這些都是因?yàn)槲覀円呀?jīng)掌握了與面孔和母語相關(guān)的生物初級知識。與生物初級知識的模塊化特點(diǎn)不同，生物高級知識則由各類不同的知識組成，掌握初級知識是掌握高級知識的前提，是傳承文化的需要。不同于生物初級知識的特點(diǎn)，只要成為社會的一員，就能在生存過程中習(xí)得。掌握生物高級知識，是有意識、相對困難的，需要付出較多努力的過程，不能脫離專門的社會機(jī)構(gòu)，需要明確具體的教學(xué)指導(dǎo)，如：學(xué)校或者社會培訓(xùn)機(jī)構(gòu)。生物高級知識的掌握需要初級知識的協(xié)作，如每個(gè)人幾乎不借助學(xué)校的力量就可以習(xí)得傾聽和講話的技能，但很少能夠不接受學(xué)校教育指導(dǎo)就學(xué)會閱讀和寫作。所以高級知識的概念與技能，是基于初級知識的概念和技能，個(gè)體掌握初級知識的程度會影響其在高級知識概念與技能學(xué)習(xí)上呈現(xiàn)出的與他人之間的差異。工作記憶的容量及持續(xù)時(shí)間上的限制對習(xí)得高級知識產(chǎn)生約束，當(dāng)需要處理新的屬于生物高級知識范疇的信息時(shí)，工作記憶就會受到容量和持續(xù)時(shí)間的嚴(yán)格限制，因而對教學(xué)設(shè)計(jì)產(chǎn)生重要影響。

2、專門的教學(xué)指導(dǎo)

在教育背景下掌握生物高級知識，與一些相關(guān)的教學(xué)啟示相聯(lián)系，雖然我們能在無意識下習(xí)得生物初級技能，如走、跑。但是卻不能在相同的情境下掌握生物高級技能，如一些教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)傳授的專業(yè)知識，掌握這些知識需要學(xué)生接受專門的教學(xué)指導(dǎo)。但是我們要清楚地認(rèn)識到，并不是在排除正規(guī)教育的情況下更容易掌握生物初級技能，高難度的的生物知識技能應(yīng)該依賴于正規(guī)的教育。在這兩種情況下之所以會出現(xiàn)學(xué)習(xí)難易度之分，是由于人類的進(jìn)化水平差異所決定，并不是教學(xué)程序引起，因此，針對不同的教學(xué)情景設(shè)置不同的教學(xué)指導(dǎo)以調(diào)節(jié)學(xué)生對學(xué)習(xí)容易度的感知。

工作記憶在處理新的、屬于生物高級知識技能時(shí)所呈現(xiàn)的性質(zhì)和特點(diǎn)，決定了我們需要在特殊的教學(xué)情景中安排專門的教學(xué)指導(dǎo)。工作記憶在處理需要深加工的信息時(shí)，會改變原本信息的類型，此時(shí)，工作記憶本身的限制就會對這一流程產(chǎn)生影響，因此，對教學(xué)設(shè)計(jì)來說，最重要的就是減少無關(guān)的外在負(fù)荷，這正是安排專門教學(xué)指導(dǎo)的意義所在。

3、認(rèn)知系統(tǒng)構(gòu)架五大原則

3.1、信息存貯原則

為了能隨時(shí)應(yīng)對復(fù)雜多變的環(huán)境，尤其是處理生物高級信息時(shí)，人類認(rèn)知系統(tǒng)可描述為自然信息加工系統(tǒng)。自然加工系統(tǒng)需要儲存大量的信息，才能應(yīng)對復(fù)雜多變的環(huán)境，人類認(rèn)知系統(tǒng)中的長時(shí)記憶作用于此類似。如：讓專項(xiàng)健美操的和專項(xiàng)體操的運(yùn)動員現(xiàn)場隨即做單個(gè)技巧動作，盡管體操運(yùn)動員在技能展示過程中占據(jù)了一定的優(yōu)勢，但從結(jié)果看，兩者并沒有顯現(xiàn)出太大差異。只有在成套或者比賽中，體操專項(xiàng)運(yùn)動員才能顯示出與普通運(yùn)動員的差異。在任何一個(gè)項(xiàng)目內(nèi)要想成為專家，需要多年的努力和磨練，經(jīng)過多年的歷練，專家的長時(shí)記憶中就儲存了多種單個(gè)技能，成套技能或者是比賽的場景。與普通運(yùn)動員相比，成套技能或者比賽時(shí)，總會變現(xiàn)的差強(qiáng)人意，在最關(guān)鍵的時(shí)候，普通運(yùn)動員的大腦支配神經(jīng)的精準(zhǔn)度或者肌肉運(yùn)動記憶就會出現(xiàn)差錯(cuò)。即所謂專業(yè)運(yùn)動員或者某些領(lǐng)域的專家，就是指其在長時(shí)間的記憶中儲存了大量特定領(lǐng)域的，與領(lǐng)域?qū)I(yè)知識相關(guān)的的高級知識。

3.2、引用與重組原則

自然信息加工系統(tǒng)所攫取的多數(shù)信息都是從其他存儲源獲取的，長時(shí)記憶的大多數(shù)內(nèi)容也是來自于他人的長時(shí)記憶，因?yàn)槲覀兛偸遣粩嗟叵袼藢W(xué)習(xí)，模仿他人的行為，閱讀、參考他人的著作。我們很少能夠精確地還原信息，那么我們引用的信息就會發(fā)生重組，即將原來的信息與長時(shí)記憶中已經(jīng)儲存的信息進(jìn)行重新整合。當(dāng)需要記憶的某些信息與與長時(shí)記憶儲備的信息發(fā)生共鳴時(shí)，就能加深這部分信息的記憶，如果無法產(chǎn)生聯(lián)合，就會淡化這部分的記憶。所以不同行業(yè)，不同領(lǐng)域的人，對相同的信息會產(chǎn)生不同的重組方式。

3.3、隨機(jī)組合與生成原則

自然信息加工處理系統(tǒng)是通過從其他渠道引入信息后進(jìn)行重組以實(shí)現(xiàn)海量信息的存貯，然而，加工后所形成的新信息必須要在第一時(shí)間就得以生成。生物進(jìn)化是一個(gè)自然的，具有創(chuàng)造性的系統(tǒng)。而人類創(chuàng)造性在問題解決時(shí)所發(fā)揮的作用也遵循著相同的邏輯。當(dāng)要決定問題解決的策略時(shí)，會考慮兩種情況：第一，如果個(gè)體能夠正確認(rèn)知問題所處的狀態(tài)以及如何改變這一現(xiàn)狀的合適的做法，那么這一部分知識就會從長時(shí)記憶中喚醒并且能夠指導(dǎo)我們的日?；顒?。如果個(gè)體面臨的是一個(gè)新的問題，并且認(rèn)識到并不能簡單地通過從長時(shí)記憶中提取信息從而獲得問題解決策略，那么合適的做法就是在從長時(shí)記憶中提取信息時(shí)使用 “生成與檢驗(yàn)法”。當(dāng)然，還有很多具有實(shí)用性的辦法能縮短問題當(dāng)前狀態(tài)與目標(biāo)狀態(tài)之間的距離。如果你擁有足夠可觀的知識量，那么你總能選擇最佳的問題解決策略。

3.4、環(huán)境組織與聯(lián)結(jié)原則

環(huán)境組織與聯(lián)結(jié)原則旨在從環(huán)境中提取信息線索并激活已存貯信息來指導(dǎo)實(shí)踐活動。表現(xiàn)遺傳系統(tǒng)與工作記憶在此過程中承擔(dān)了聯(lián)接橋梁作用。在使用該原則的情況下，環(huán)境中的線索能夠向工作記憶指明何種信息應(yīng)該從長時(shí)記憶中提取出來，這部分信息隨后可用于控制行為。工作記憶在變化最小通道原則的約束下，若想將加工處理的信息添至長時(shí)記憶中，就會受到容量與維持時(shí)間的限制，若從長時(shí)記憶中提取舊信息，則不會受到限制的影響。一旦信息在長時(shí)記憶中被有效地組織與存貯，在隨后的很長一段時(shí)間內(nèi)都可以再將這些信息遷移至工作記憶中。工作記憶處理信息的能力因人而異。這種差異會影響個(gè)人績效表現(xiàn)，并且一旦信息在長時(shí)記憶中得到妥善存貯，長時(shí)記憶的質(zhì)量可能會蓋過個(gè)人在工作記憶能力上的差距。工作記憶在處理新的、屬于生物高級知識范疇的信息時(shí)總會受到嚴(yán)格的限制，而在處理已存貯于長時(shí)記憶中的、熟悉的信息時(shí)則不會受到太多約束。這是因?yàn)殚L時(shí)記憶中的持有信息能夠有效減少工作記憶加工處理時(shí)所產(chǎn)生的與已有認(rèn)知不對稱等差異。正是環(huán)境組織與聯(lián)結(jié)原則的存在，使得一名在特定領(lǐng)域內(nèi)擁有豐富知識的專家能夠在相似的領(lǐng)域內(nèi)比新手表現(xiàn)得更為出色。

3.5、實(shí)踐應(yīng)用

認(rèn)知負(fù)荷理論以人的認(rèn)知系統(tǒng)架構(gòu)為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)程序?；谶@種架構(gòu)，該理論假設(shè)教學(xué)的主要功能是促進(jìn)學(xué)生掌握特定領(lǐng)域的、屬于生物高級知識范疇的信息并協(xié)助學(xué)生將這部分內(nèi)容存貯在長時(shí)記憶中已備將來使用。

教學(xué)程序能夠調(diào)節(jié)學(xué)生的外在認(rèn)知負(fù)荷，而信息本身的性質(zhì)則會影響學(xué)生的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷。而外在認(rèn)知負(fù)荷與內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷的總和就構(gòu)成了工作記憶的總負(fù)荷。大多數(shù)認(rèn)知負(fù)荷效應(yīng)之所以能夠有效減少外在認(rèn)知負(fù)荷是因?yàn)檫@些認(rèn)知負(fù)荷都是由不合理的教學(xué)程序直接產(chǎn)生的，因而只要改變教學(xué)程序中的不合理設(shè)計(jì)，就能有效發(fā)揮其作用。在設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)需要重點(diǎn)考慮工作記憶在處理新信息時(shí)所受到的限制約束。幫助學(xué)者們認(rèn)識到，減少外在認(rèn)知負(fù)荷是可以通過縮減教學(xué)信息數(shù)量而實(shí)現(xiàn)，即通過教學(xué)程序來減少無關(guān)的認(rèn)知加工。不過如果教學(xué)程序中所包含的信息需要學(xué)生在工作記憶中同時(shí)進(jìn)行加工，則可能會由于信息之間的交互影響，加重學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)所承擔(dān)的外在認(rèn)知負(fù)荷。

盡管我們需要盡可能的減少外在負(fù)荷，但同時(shí)也需要重視內(nèi)在負(fù)荷的作用，有實(shí)證證明，增加內(nèi)在負(fù)荷，即通過提供新信息以增加信息的交互作用來提升學(xué)生的內(nèi)在認(rèn)知水平，內(nèi)在認(rèn)知水平提升時(shí)，學(xué)生就會有充分的工作記憶資源來處理新增的信息元素，從而有效促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)。相反，如果學(xué)生沒有充足的記憶資源來處理新增的元素，那么學(xué)習(xí)效率就會降低。也就是說新增的元素造成工作的記憶超負(fù)荷，那就有必要出掉部分信息，將內(nèi)在認(rèn)識負(fù)荷調(diào)至在最佳水平，促使其發(fā)揮積極作用。

3.6、教學(xué)設(shè)計(jì)建議

（1）認(rèn)真分析體育教學(xué)材料對學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷的要求，明確教學(xué)材料中的元素個(gè)數(shù)及元素意圖，區(qū)分不同運(yùn)動項(xiàng)目、以及項(xiàng)目中不同組成元素的個(gè)性教育價(jià)值，抓住其核心教育價(jià)值，不必要讓學(xué)生同時(shí)注意太多的元素；

（2）教學(xué)材料的組織形式應(yīng)該有助于減少對學(xué)生認(rèn)知的要求,減少因信息來源的分散而不必要的信息認(rèn)識整合。當(dāng)教學(xué)過程中需要提供圖式、文字解說等多種信息資源時(shí),應(yīng)該把它們整合在一起,減少學(xué)生圖文之間分配注意力,影響學(xué)習(xí)速度。如,在課堂教學(xué)過程中，用到多媒體教學(xué)時(shí),要同時(shí)提供視頻以及內(nèi)容解說及文本描述,而不是先后進(jìn)行；

（3）在教學(xué)中，過分強(qiáng)調(diào)手段——目的分析方法，不利于規(guī)則自動化,因?yàn)檫@樣加重了認(rèn)知負(fù)荷。如，在籃球投籃教學(xué)中，很多老師喜歡告訴學(xué)生要想命中的概率更高一些，那么應(yīng)該采取什么樣的投球姿勢，身體怎樣連貫發(fā)力等，或者把整個(gè)連貫動作先拆分成幾個(gè)動作，逐一解決。雖然這種方法很實(shí)用，但是不利于身體基本運(yùn)動能力的提升。