第四章 认知学习理论 第七节 信息加工学习理论.docx

第七节 信息加工学习理论已寧1］圍£!■了解信息加工认知心理学兴起的历史背景掌握信息加工理论的分类、基本假设、研究方法和主要研究内容掌握信息加工的过程、学习原理和认知模型的定义等现代心理学发展到 60年代中期，由于计算机科学技术和人工智能科学的迅速崛起，由于行 为主义心理学在回答人类复杂认知过程上的失败，加之信息论、控制论和系统论的积极影响， 一个新的心理学研究范式 认知心理学(Congnitive Psychology)诞生了认知心理学又称 为“信息加工心理学”(Information processing psychology)它强调心理学对人的各种认知过 程的研究，并根据对各种认知过程的心理学研究提出相应的认知模型或信息加工模型这些 信息加工模型可供计算机科学家和人工智能专家参考，并设计出相应的计算机程序，让计算 机模拟或实现人的各种认知功能人工智能科学诞生于20世纪50年代它的诞生以1950 年图灵发表的《计算机和智能》一 文为标志关于人工智能的概念有多种不同的说法，但其核心意义是一致的，这就是使计算 机能够做出一些表现人类智能的事情，并借此帮助我们理解智能的工作原理人工智能科学 研究的重心是设计各种体现人类智能的计算机程序，如问题解决程序、模式识别程序和学习 程序等，使计算机代替人脑进行智能性工作。

认知心理学对人类学习过程的研究在于针对不同的学习类型提出学习过程的认知模型，并通 过计算机程序的设计让计算机模拟或实现相应的学习过程，从而探索学习过程的内在规律 这样，认知心理学研究就同人工智能科学的研究紧密地结合起来了本章在对信息加工心理 学作简要地介绍之后，着重介绍几个学习的认知模型信息加工认知心理学兴起的历史背景信息加工理论分类信息加工理论的基本假设信息加工认知心理学的研究方法信息加工认知心理学的主要研究信息加工的过程 信息加工学习原理学习的认知模型 信息加工认知心理学的贡献及其面临的问题一、信息加工认知心理学兴起的历史背景信息加工认知心理学集中于认知过程的研究，与认知理论有着密切的联系，自然也和其他 心理学思想一样源远流长古希腊学者柏拉图和亚里士多德等人对认识的起源及其性质的探 讨，并针对记忆和思维等问题阐发的不同观点，是认知问题研究的哲学渊源近代哲学心理 学思想上的经验论与唯理论之争，对现代认知心理学家产生了间接的影响但是，信息加工认知心理学作为一种新的研究方向却是近三十余年的事情：一般认为，1967 年美国心理学家奈塞所著的《认知心理学》一书的问世，标志着信息加工认知心理学正式作 为一个学派而立足于西方心理学界，成为当代西方心理学的两大主流（另一个是人本主义心 理学）之一。

信息加工认知心理学的兴起，既有心理学的内部原因，也有相邻学科影响和促 进的外部原因信息加工认知心理学的产生与以往各心理学派别有着广泛的联系具体如下：1. 信息加工认知心理学与早期实验心理学信息加工认知心理学与冯特时代的德国早期实验心理学的关系是比较密切的信息加工认知心理学继承和发展了早期实验心理学的研究课题冯特借鉴了自然科学的研究 方法，于 1879 年在德国莱比锡大学建立了世界上第一个心理学实验室，并对感知觉、反应 注意等问题进行了卓越的实验研究现代认知心理学继承和发展了早期实验心理学这一研究 传统，例如，反应时的实验便是现代认知心理学研究的主要课题之一因此，有些心理学家 认为现代认知心理学是实验心理学在推翻行为主义的统治后向早期实验心理学的回归这种 看法是有一定道理的信息加工认知心理学批判性地改造了内省的方法早期实验心理学把依赖于主体的直接经验 作为心理学的研究对象，提倡实验加内省的方法为此，曾受到其它心理学派猛烈的抨击 但信息加工认知心理学家却不以为然，在批判和改造内省法的基础上，又提出了“口述报告 法”或“出声思考法”，即要求被试通过原始性的口头陈述来报告思考时内部信息加工，特 别是短时记忆中的内容。

信息加工认知心理学家内克森、西蒙等人对口述报告的记录采用了 多种分析技术，在认知研究方面取得了一定的成就2. 信息加工认知心理学与格式塔学派由于格式塔心理学派强调意识的整体性，通过许多实验，对知觉问题进行了大量的研究，所 以对信息加工认知心理学也产生了一定的影响信息加工认知心理学强调了研究的整体性和心理的内部机制 信息加工认知心理学的特点之一是将以前那种以心理物理实验为基础的研究转向心理的内 部机制，强调信息的破译、编码和整合信息加工认知心理学重视内部心理活动之间的相互 联系，采用模拟的方法进行综合性研究，这与格式塔心理学的观点是一脉相承的信息加工认知心理学与格式塔学派的研究领域接近格式塔心理学派集中于知觉、思维与学 习问题的研究信息加工认知心理学主要是对信息的接受、编码、存储等过程的研究，涉及 到表征、注意、记忆、理解问题和创造性思维等认知过程的研究在研究领域方面，信息加 工认知心理学与格式塔学派更为接近3. 信息加工认知心理学与行为主义学派信息加工认知心理学是反对行为主义的一场革命，行为主义的衰落、心理主义的回归的确是 促进信息加工认知心理学兴起的内部原因但我们也应该看到，信息加工认知心理学从研究 对象上是对行为主义的否定，从方法上是对行为主义的深化。

尤其是对那些放弃了极端观点 的新行为主义，信息加工认知心理学史是继承多于批判从研究方法来看，信息加工认知心理学继承和发展了行为主义研究方法的客观化原则，尽可 能地使心理过程的探讨保持操作性，以期体现出客观性正因为这样，信息加工认知心理学 在刺激(S)f中间变量(O)f反应(R)的模式的基础上提出了输入、内部信息加工f输出这样一 个与计算机的操作相类似的认知模式可以说，在研究方法上，信息加工认知心理学是对行 为主义的深化从理论观点来看，新行为主义者托尔曼所倡导的目标-对象手段的整体行为观和带有认知综 合特征的目的行为主义对信息加工认知心理学的兴起产生了一定的影响信息加工认知心理 学家罗曼提出了一个以调节系统为核心的人的信息系统的结构，强调行为与认知的整合由 此可见，信息加工认知心理学对行为主义理论不是简单地反对和拒绝，而是在否定层次上的 扬弃和继承4. 信息加工认知心理学与皮亚杰学派皮亚杰的心理学理论也被称为认知心理学或认知理论美国心理学史家黎黑把认知心理学归 纳为三种模式：一是以心理逻辑结构的变化来解释行为发展的新结构主义模式；二是强调联 想原则解释思维，复活了符茨堡学派的新心理主义模式；三是把人的心理意识看成是接受、 选择、存储、编码、提取与利用等信息加工过程的信息加工模式。

皮亚杰的发生认识论被列 为结构主义心理学的代表因此，信息加工认知心理学与皮亚杰的结构主义有着特殊的关系 从某种意义上来讲，它们都是"认知革命"的同盟者皮亚杰的认知心理学具有明显的系统论和整体论的思想，相信宇宙间的万事万物都是一个统 一体无论是自然的还是社会的、无生命的还是有生命的、实体的还是观念的都存在统一体 中一切科学也都是相互联系的他受康德思想的影响，提出了“先天因式”的概念，但更 强调的是通过同化和调节而不断发展的认知结构信息加工认知心理学同样充分地体现了这 种系统论、控制论、信息论的思想，认为人的信息加工不是一种简单的刺激--反应过程，而 是在一定的认知结构中的信息加工强调认知模型、心理定势在信息选择、接受、编码中的 积极作用皮亚杰的认知理论和信息加工的认知心理学尽管都不赞成行为主义，尤其是老行为主义的 S-R 模式，但这两种理论对行为主义的理论也都表示出异曲同工的兼容性皮亚杰用相互作 用的S— R公式来代替简单的S-R单向活动模式，并进一步提出了 S-AT-R公式，认 为刺激是被纳入同化结构而引起反应的信息加工认知心理学则提出输入一内部信息加工一 输出的模式可见，这两个学派在许多理论问题上还是有许多相似之处。

当然，由于皮亚杰 更受生物学机能主义的影响，信息加工理论更受计算机功能类比的启示，他们毕竟形成为两 种认知心理学发展的不同模式，在具体的研究成果方面又少有共同的语言信息加工认知心理学的兴起和迅速发展，不仅是由于它批判地继承和发展了传统心理学的研 究内容和方法，更主要的是充分地吸收近几十年来迅速发展起来的邻近学科，具体如下：1. 信息加工认知理学与计算机科学 计算机科学的发展对信息加工认知心理学的产生起到了决定性的作用信息加工认知心理学 家之所以用计算机来模拟人的认知过程，是因为他们看到人脑与计算机在处理符号的功能方 面有许多惊人的相似之处计算机的按制部分控制整个计算过程的操作，包括从输入、存储 逻辑运算到输出信息加工心理学家认为人的心理过程也是一种信息的输入、编码、输出的 信息加工过程因此，用计算机类比和模拟人的认知过程是完全可行的1980 年，埃斯特把人脑信息加工的容量与计算机的操作速度进行了比较这些比较说明， 人短时记忆的容量是非常有限的，仅有五个比特，大大地小于计算机的CPU（大约一千万比 特）但人的长时记忆容量约有十亿比特，基本是属于无限的此外，大脑神经元的联系速 度却远远地低于计算机的操作速度。

利用计算机模拟来探讨人脑的内部认知过程是信息加工 认知心理学的精髓，这不仅是研究方法上的一次突破，也是理论方面的创新计算机科学与 心理学结合，形成了人工智能这门新兴学科近几十年来，人工智能迅速发展，在创造智能 计算机方面已取得了重大的成就信息加工认知心理学与人工智能的研究的关系尤为密切 一方面人工智能研究成果丰富了信息加工认知心理学的内容，另一方面信息加工认知心理学 的研究又促进了人工智能的发展2. 信息加工认知心理学与心理语言学 心理语言学尤其是乔姆斯基的语言学理论对信息加工认知心理学的兴起和发展产生了很大 的影响乔姆斯基提出了著名的转换生成语法理论，认为句子的结构可以分成表层结构和深 层结构表层结构是指由词法、句法构成的单词之间的联系；深层结构表示一种内在的、潜 伏的、抽象的逻辑和语意表征深层结构可用某种核心的判断句来表示，某一深层结构的语 意又可以用不同的表层结构的句子来表示此外，他还认为人的语言能力主要是天赋的，正 因为这样，人们才有可能在语言关键期的几年中使母语的听、说能力获得迅速发展乔姆斯 基的语言理论对行为主义的强化原理提出了尖锐的批评，充分地暴露了行为主义的弱点，促 进了信息加工认知心理学的发展。

另外，现代心理语言学关于短语结构语法的研究也为信息 加工认知心理学对于长时记忆结构的研究提供了参考3. 信息加工认知心理学与系统论、信息论、控制论 系统论、信息论、控制论对信息加工认知心理学的发展的影响可以归纳为两个方面：一是作 为一种体现了时代精神的理论思维的方法，启示认知心理学家从系统、信息和控制的角度考 虑人脑内部的信息加工过程；另一方面是信息加工认知心理学借用这些理论中的一些科学术 语，如开放系统、反馈控制、信息过滤等来描述人的信息加工从系统论的观点来看，人是物质、生命、社会三大系统的要素人既是不断地与外界进行物 质、能量、信息交换的升放系统，也是随着时间和经验的改变而不断变化的动态系统，还是 具有自我意识、能主动适应和改造环境的主动系统这些系统特征决定了人的内部世界的复 杂性信息论也是一种高度概括的综合理论信息论的奠基人香农认为信息论主要集中于对信源、 信道、信宿、编码等问题的研究维纳又从滤波理论、信息预测、信息量的数学模式以及信 息与控制的关系等问题的研究中发展了信息论信息加工认知心理学借用了信息论的模式， 从信息输入、衰减、过滤、存储等过程进行了一定的探讨例如，起源于电机工程和统计决 策思想的信息检测理论给认知心理学的启示是：人类对刺激有无的决定不仅受信号强度的影 响，还受任务性质和对结果认知的影响。

在自动调节系统中，有效的控制。