样例学习的认知负荷理论

刘泽辉+徐琳琳

摘要：近年来，样例学习的研究主要集中于具体学科上，例如，数学、物理等。实际上，样例学习是教育心理学的一个古老课题，我们将回顾样例学习的理论依据和研究历史，理论依据方面主要介绍认知负荷理论，研究历史重点介绍了解释效应的研究。

关键词：样例学习；认知负荷理论；解释效应

一、 样例学习

人类的学习可以进行以下区分：直接学习和间接学习。直接学习一般指从做中学，间接学习一般指从例中学。前者需要个体通过亲身的经历和实践，然后将经验进行总结和内化；后者是指通过他人的直接学习的经验，即对样例进行分析归纳，从中学习到相应的知识经验。教育家杜威曾强调“从做中学”，现代认知心理学则十分看重“从例中学”。从例中学又叫样例学习，根据这种学习展开的教学叫做示例演练教学。我国当前进行的基础教育改革提倡教学方式的多样化，样例学习的研究结果可以用来丰富落实新课程改革。本文从样例的含义、研究历史和理论依据等方面做介绍。

（一） 样例的含义

样例是指可以给学生提供一个具体问题的专家解决模型。通过样例学习，可以使问题解决更加快速高效。因此说，样例是一种问题解决技能的教学工具，常用于结构良好的领域。主要包括：（1）问题呈现，识别出与想要解决的目标问题类似的基础问题；（2）解题步骤，从基础问题中抽象出解决办法或原则，这些办法或原则可以表示成产生式或产生式系统的形式；（3）最终结果，将解决办法用于解决目标问题。

（二） 样例研究的历史背景

对于样例的研究最早见于20世纪50年代中期，用来研究概念的形成。典型代表是布鲁纳等对于人工概念形成的研究。直到70年代，研究者主要是通过给被试者呈现概念的大量正反例证，然后测试被试者的掌握情况，由此推断被试者识别目标概念的能力，进而推断被试者是否抽取出了所有例子的共同的关键特征。

到70年代中期，越来越多的研究者将关注点转向了更为复杂的形式和领域，专家和新手在解决问题时的区别成为了新的兴趣点，尤其表现在象棋、几何等问题的研究。研究结果表明，新手容易受表面因素的影响；专家则易形成一套能够再认问题和复杂记忆的结构的图式，能很快将其归为某一类问题并找到相应的解决办法。

直至20世纪80年代，出现了对样例学习的研究热潮。根据Sweller 的大量研究结果，可以得出：练习并不是提高问题解决的有效的重要方法。根据实验口头报告的表明，可以得出：传统的练习模式下，新手倾向于使用传统的方法解决问题，例如尝试错误法，这样的做法不利于学习者有效地理解问题的解决方法，同时用时较长；而在解决问题之前呈现样例，学习者便可以有效地解决问题。Sweller 的一系列研究及调查激发了人们对样例学习研究的兴趣，出现了研究样例学习的高潮。

（三） 20世纪80年代至今关于解释效应的研究

继20世纪80年代样例学习的热潮之后，研究者们就主要研究关于样例内特征、样例间特征和学习者与样例的相互作用。Chi及其同事对于样例加工过程中学习者的个体差异进行探讨研究。

学习者个体差异对样例学习的作用称为自我解释效应，自我解释是学习者用来理解外部信息的加工过程。自我解释的关键在于如何理解学习材料，关于自我解释是如何建构的，有着不同的观点，推理生成观认为：自我解释是填补样例的空缺的过程，同时样例文本的空缺和心理模型的是对应的。但是这种观点受到了来自不完全心理模型观的质疑，并认为自我解释是为了推理样例中信息的空白部分，因此自我解释是修补学习者之前的心理模型的过程。Chi为此多方引证后，认为自我解释是双加工过程，即产生推理和修补的双加工过程。

二、 样例学习的理论基础——认知负荷理论

人类的认知资源总量是有限的，在进行信息加工时就会占用认知资源，因此就会产生认知负荷。所谓认知负荷是指加工某种学习材料所需要的认知资源的总量。当负荷适度时，就会利于学习，超出负荷时，学习效果大打折扣。

针对样例学习过程中认知资源的分配与学习效果的关系，Sweller 等提出了“认知负荷理论”。即在解决传统问题时，新手学习者使用的解决策略往往是表面性的，例如方法结果分析法。这样就会加大工作记忆的认知负荷，导致认知超负荷。而样例学习则可以避免使用此类解决方法，使得学习者集中认知资源去关注解题过程中的原理。

随着样例学习研究的不断深入，Sweller 等从影响认知负荷的因素和不同作用的角度，将认知负荷进行了分类，共分为三种类型：（1）无效认知负荷，是指由于学习材料的组织以及呈现形式造成的不利于信息加工的认知负荷。（2）内在认知负荷，是由学习材料本身的复杂性所引起的认知负荷。（3）有效认知负荷，相关认知负荷是由于学习材料的组织以及呈现形式造成的利于信息加工与获得的认知负荷。

三、 总结

根据前人的研究结果，我们可以在样例的设计方面着重关注如何减轻学生的认知负荷，并把整合知识和迁移作为主要的目标。注重样例的步骤的呈现顺序、多样性和适用群体。在样例的设计上需要不断的创新。

学生对样例的自我解释在样例学习中起着关键作用，提高学习效率的同时还要注重自我解释效应的作用，由于每个学生对同一个样例的理解不同，样例教学的效果就不能一概而论。重视学生的原有的知识储备，强调在样例与迁移之间的内部过程。解释效应可以更好地為样例学习研究提供新的思路和方向。

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