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1全国现代远程教育资源建设第一期研讨班讲义认知灵活性理论和基于认知灵活性理论和基于 WEBWEB 的教学的教学北京师范大学教育技术学系, 武法提建构主义为以学为中心的教学提供了理论基础，在建构主义基本观点的基础上，许多 心理学家进行了更为深入的研究，根据各自所关注的学习和教学问题提出了各种观点，从 而形成了建构主义的各种流派在这些流派中，认知灵活性理论(Cognitive Flexibility Theory)为基于 WEB 的教学系统设计提供了最合适的理论模型（Jonassen, 1997） 除认知 灵活性理论以外，情境认知理论和社会建构理论也为基于 WEB 的学习支持系统的设计提供 了直接的理论支持，本文只讨论认知灵活性理论 认知灵活性理论是基于认知学习理论设计学习环境的一个概念模型它的目的是促进 复杂或非良构领域的高级知识的获取认知灵活性理论使用超文本为知识的多维表征和知 识组分的多种互连交叉来重新安排教学序列这些特征和 WEB 的性质符合的非常好，因此， 随着 WEB 教育应用的迅速发展，认知灵活性理论逐渐成为 WEB 教学系统设计的重要理论基 础下面我们首先讨论认知灵活性理论的基本观点。

一、认知灵活性理论关于学习的基本观点1、认知灵活性理论对知识领域的划分 斯皮罗提出认知灵活性理论是以他对知识领域的划分为基础的根据知识的复杂性， 斯皮罗等人将知识划分为良构领域（well-structured domain）的知识和非良构领域(ill- structured domain)的知识所谓良构领域的知识，是指有关某一主题的事实、概念、规 则和原理，它们之间是以一定的层次结构组织在一起的非良构领域的知识则是将良构领 域的知识应用于具体问题情景时而产生的，即有关概念应用的知识，这意味着，良构领域 中的同一个概念应用在各个具体实例中，其内涵将表现出一定的差异非良构领域的知识 具有以下两个特点：第一，概念的复杂性，知识应用的每一个实例，都同时涉及到许多概 念，如多种图示、角度和组织原则等，每个概念都有其自身的复杂性，而且，这些概念存 在着相互作用；第二，实例的不规则性，每个实例所涉及概念的数量、地位、作用以及相 互作用的模式各不相同非良构领域是普遍存在的在所有领域中，只要将知识运用到具 体情景中去，都有大量的非良构的特征（Spiro et al，1991； 陈琦，1997） 因此，我们 不可能靠将已有的知识简单提取出来去解决实际的问题，只能根据具体情景，以原有的知 识为基础，建构用于指导问题解决的图式。

而且，在问题解决的过程中往往不是以某一个 概念、原理为基础，而是要通过多个概念、原理以及大量经验背景的共同作用来实现 认知灵活性理论正是针对复杂和非良构领域中学习的本质问题提出来的2、认知灵活性的含义 认知灵活性理论继承了建构主义关于学习的基本观点，即：学习是学习者在一定的社 会文化背景中以自己的方式主动建构内部心理表征的过程 所谓认知灵活性（Spiro,1990） ，就是指学习者通过多种方式同时建构自己的知识，以 便在情景发生根本变化的时候能够作出适宜的反应这个定义的含义是，学习者在学习复2杂和非良构领域的知识时，要通过多维表征的方式才能完成对知识意义的建构，才能够达 到对知识的全面理解, 此外，通过多维表征所建构的知识，能够较好地迁移到其他领域 这是因为在非良构领域中，从单一视角提出的每一个单独的观点虽不是虚假的或错误的， 但却不是充分的，只有超越单一概念维度的多维知识表征，才能完成对复杂和非良构领域 知识的建构;而当学习者对知识有了全面的理解之后，就能够在各种不同的情景中灵活地运 用知识事实上，认知灵活性相当于我们所说的活学活用（刘儒德，1997） 斯皮罗认为，建构的过程是双向的，首先，对新信息的理解是通过运用已有经验，超 越所提供的信息建构而成的（beyond information given） ；其次，从记忆系统中所提取的 信息本身，也要按具体情况进行建构，而不单是提取。

建构一方面是对新信息意义的建构， 同时又包含对原有经验的改造和重组这与我们前面提到的皮亚杰关于建构是同化和顺应 的交替的观点是一致的但是，传统建构主义理论强调，学习者是从记忆中提取组织好了 的图式来丰富当前事物的信息的但是，斯皮罗等人认为，由于非良构领域存在概念的复 杂性和实例的多样性，应用这种事先包装好了的图式是不合适的或不恰当的，相反，我们 不只是从记忆中原封不动地提取知识结构来帮助新意义的建构，而是在已有心理表征的组 织结构中抽取先前知识，针对当前具体情景进行新的组装（assemble） 比如，如果我们一 看见留长头发的人，就从头脑中提取“女人”这一图式，很可能会犯错误，我们必须根据 当前的情景（艺术学院、电影拍摄场地等） ，利用头脑中有关女人、画家、演员等多种知识， 进行重新组装，来确定此人的身份，从而推知其它我们没有直接知觉到的信息这意味着， 学习者不是从记忆中提取事先包装好了的“处方”来指导自己的思维和操作，因为事先存 储的单一处方的使用模式不足以涵盖待处理的实例，相反，学习者是将各种知识源汇在一 起，加以适当的整合，以适合当前情景下的理解和问题解决的需要正是由于这一点，斯 皮罗等人反复强调建构过程的双向性：一方面，通过使用先前知识，学习者建构当前事物 的意义，以超越所给的信息；另一方面，被利用的先前知识不是从记忆中原封不动地被提 取，而是本身也要根据具体实例的变异性而受到重新建构。

由于要进行这种双向建构，学 习者必须积极参与学习，必须时刻保持认知灵活性3、学习的分类和阶段 斯皮罗等人在对新手和专家解决问题的过程进行研究后指出，在新手的入门性知识 (introductory knowledge)和专家的专家知识(expertise)之间，存在着高级知识 （advanced knowledge） 它据此将学习分为初级学习和高级学习两类初级学习是学习中 的低级阶段，教师只要求学习者知道一些重要的概念和事实，在测验中只要求他们将所学 的东西按原样再生出来，这时所涉及的内容主要是良构领域的知识而高级学习则与此不 同，它要求学习者把握概念的复杂性，并广泛而灵活地运用到具体情景中，这时，概念的 复杂性以及实例间的差异性都显而易见，因而大量涉及到非良构领域的问题由此可见， 高级学习的学习目标相对于初级学习有了很大改变，从记忆概念和事实转变为掌握概念复 杂性的重要方面；从知识的简单提取转变为知识的迁移和应用（Spiro et al., 1992） 也 可以说，良构领域知识的学习主要是初级学习；而复杂和非良构领域的学习则主要是高级 学习 Jonassen(1991b)在此基础上提出了知识获取的三个阶段（如图 1）：初级学习阶 段、高级学习阶段和专家知识学习阶段。

在初级阶段，学习者往往还缺少可以直接迁移的 关于某领域的知识，3良构领域, 非良构领域, 复杂(elaborate)结构领域以概念技能为基础 以知识为基础 图式化(schematic)的模式字面编码 互相联系的知识 练习、反馈 学 徒 制 经 验图 1 Jonassen 关于知识获得的三个阶段这时的理解多靠简单的字面编码（literal coding)在教学中，此阶段所涉及的主要是良 构问题，其中包括大量的通过练习和反馈而熟练掌握知识的活动过程在高级的知识获得 阶段，学习者开始涉及到大量非良构领域的问题，这时的教学主要是以对知识的理解为基 础，通过师徒式的（apprenticeship）引导而进行学习者要解决具体领域的情景性问题 必须掌握高级的知识在专家知识学习阶段，所涉及的问题则更加复杂和丰富，这时，学 习者已有大量的图式化的模式（schematic patterns） ，而且其间已建立了丰富的联系，因 而可以灵活地对问题进行表征。

4、认知灵活性理论关于学习的方法 斯皮罗等人研究发现，在传统的学校教育中，学习者普遍不能达到高级知识学习的目 标，究其原因，是学习者用学习良构领域入门性知识的方法学习非良构领域的高级知识 这些方法包括： 使用单一概念作为知识表征的基础； 从恰好应用某种知识的前后背景中抽象该知识； 使用过分简化的学习材料学习；实际上这是一种还原倾向（reductive bias） ，具体表 现为三种形式：第一，相加(additivity)倾向，孤立地学习复杂事物的各个部分，以 为重新整合这些部分时，各个部分的特征仍能保留；第二，离散（discrereness）倾 向，将连续性的事物分割为两个极端，将连续的过程分解为断续的步骤；第三，隔离 （compartmentalization）倾向，孤立地处理实际上相倚的概念要素，散失了他们相 互作用的一面 割裂知识成分之间的相互联系； 强调记忆（rot memorization） 这些方法对学习良构领域的入门性知识是行之有效的， 但在非良构领域时非常不适当的，非良构领域的学习策略与这些还原策略是完全对立 的 总之，那些有助于学习者成功学习入门性知识的认知理论和教学策略往往会阻碍高级 知识学习目标的实现，它不仅不适于对同一主题作高级处理，而且还将阻碍更进一步的学 习。

认知灵活性理论认为，在复杂和非良构领域中的学习过程是学习者主动进行的双向建 构过程，在这一过程中，只有对知识进行多维表征时，学习者才能达到对知识的全面理解 和灵活运用根据这一思想，斯皮罗提出了所谓的“十字交叉形” （criss-crossing）学习 方法，我们将这一方法图解如下（图 2） 图中，a、b、c、d 及其指向 o 的箭头表示在不同 背景或主题中对知识的理解，o 表示最终的理解从 o 指向 a、b、c、d 的箭头表示知识可 以迁移到不同的情境中去椭圆表示不同背景中对知识的理解相互影响十字交叉形这 初级知识学习高级知识学习专家知识学习4ba O cd 图 2 认知灵活性理论十字交叉形学习法示意图一隐喻表明，在不同的背景下建构的对知识的理解存在差异，这种理解从各自的角度看都 是正确的，从角度 a 对知识的理解可以加强角度 b、c、d 的理解，从角度 c 对知识的理解 也可以加强角度 a 、b、d 对知识的理解， 通过多个角度对知识进行建构，最终形成对知 识的全面理解 O根据十字交叉形的思想，要求学习者从多个角度检查某一概念，这既能 增强对该概念的理解，同时也能增强将这一理解迁移至其它领域的能力；同样，从同一观 点检查不同概念也能导致一种新的理解。

因此，在对复杂和非良构领域知识学习的过程中， 对同一内容，学习者要在不同的时间、在不同的情境中、带着不同的目的以及从不同的角 度进行多次的交叉学习，从而把握概念的复杂性并为迁移到新的情景做好准备二、认知灵活性理论关于教学的观点－－随机通达教学斯皮罗等人认为，学习者之所以不能将所学知识灵活地应用于新的实际情境中，是由 于学校所教的知识都是经过简化处理了的结构性知识，而在实际情境中问题的解决需要学 习者具有大量的非结构性知识而且，学校教学的目标是让学习者接受、记忆和套用这些 结构性的知识对高级知识学习的研究表明：一开始就将复杂的学科范围简单化会妨碍进 一步获得比较复杂的、正确的理解，有时甚至会造成误解为此，斯皮罗等人提出了一种 新的教学方法：随机通达教学（Random Access Instruction） ，通过这一方法对十字交叉 形学习提供支持斯皮罗认为，由于复杂和非良构领域存在概念的复杂性、实例的不规则 性、情景的变化性、多种表征之间的相互关联性，因而对知识的理解会因背景的不同而存 在差。