定势对程序性知识学习迁移的影响

定势对程序性知识学习迁移的影响

【作者】：任洁

【来源】：心理发展与教育,1999，02:39-42

　　一、问题的提出

现代认知学派的代表人物安德森等人认为，程序性知识是关于办事的一系列操作活动的知识，其本质是由概念和规则构成的条件操作系统（以“条件—动作”对形式表征）。而由他们提出的相同要素迁移理论被认为是当代有关程序性知识学习迁移方面颇具影响力的观点。该理论独创性地指出“知识编辑”是程序性知识迁移过程的关键机制。它包括程序化和合成两个阶段。通过知识编辑不仅产生了特定领域的认知技能，而且大大加快问题解决速度。知识编辑的总量和使用的有效性决定迁移过程。他们采用计算机语言编写材料揭示出程序性知识的迁移过程是“随着类比加工的不断进行，样例———目标间的匹配就能得以优化，而每一次优化的结果又反馈给下一个编辑，再进行匹配，直至完成任务。”因而，课堂教学中强调“条件—动作”间的联结强度随练习机会的增多而自然增长。对于这种学习准备状态将会带来怎样的负迁移效果，相同要素迁移理论则没有直接预言。

　　定势是一种学习心向或心理准备状态。当问题解决存在选择时，就会出现定势影响。定势效应就是被试倾向于挑选熟悉的选择，即使它并不是最好的。它是一种特殊形式的负迁移。但相同要素迁移理论并没有讲清楚这方面内容。不仅如此，当前有人在该迁移理论指引下，研究课堂知识的学习迁移时发现：经过样例学习阶段的学生通常不能解决稍有迁移的问题。如Sweller等在代数学习研究中发现，即使有大量练习，被试迁移成绩也并不好。Reed等人研究类比法问题解决发现被试只有较小迁移。这样，现代认知学派的心理学家又通过计算机辅助学生学习几何证明材料的研究，提出在样例学习中重视子目标的学习（采用手段——目的问题解法），可以促进问题解决技能的迁移。但这种重视子目标学习的准备状态有利于迁移成功的结论是否也同样存在于正规教学之中？

　　由于学生在课堂接受的知识是经过人类复杂的认知操作活动才能形成的，它们表述的是某些规律或者是逻辑必然性的东西。因而，这类知识的学习迁移情形可能不会完全相同于安德森等人所采用的计算机辅助学习材料，学生不仅需要能清晰、完整地将工作记忆中整个程序的各个操作步骤联结起来并熟练化，而且更需要能通过主动强化条件认知的活动，有意识地对条件模式进行运算操作，在样例学习中重视样例解法的条件结构，构建解法的条件原型。由此我们假设：在课堂知识学习中，重视从条件认知出发形成的学习心向比重视从子目标出发的学习心向的学习效果好。研究这一问题，对解决程序性知识学习迁移里面的定势负效应理论问题有着重要意义。它将涉及程序性知识中运用类比等问题解决方法的性质以及被试通过样例学习阶段之后所获得的迁移类型。据此，我们期待可以通过一定的教学手段引导被试形成两种不同的问题解决准备状态，考察来自主体的学习定势在程序性知识学习中的迁移效果。本实验的目的是：第一，比较两种学习准备状态对迁移的影响。第二，结合样例的结构和形式特征，考察在何种客观学习情境中需要主体作何种介入所能发生的迁移类型，即对于程序性知识学习情境来说，什么样的主观状态会引起基于样例结构特征之上的本质迁移。第三，进一步考察程序性知识中运用类比进行问题解决的性质。

　　二、方法

　　（一）被试　６０名初中二年级学生参加本实验。随机进入实验组与控制组，各３０名。所有被试经过前测，挑选出那些没有十字相乘法因式分解相应产生式规则的学生参加。

　　（二）材料　初中代数因式分解运算题。整个实验共使用四种材料，分述如下：

　　１．教学材料

　　指实验组与控制组学生在样例学习阶段使用的材料。各组被试将分别接受不同的教学方法，前组被试集中于解法的条件结构；后组被试侧重于建立解法的子目标。下面，我们以Ｘ２＋５Ｘ＋６例，以说明两种教学方法的具体执行情况。如果是控制组被试，那么教给学生因式分解的具体步骤，根据手段——目的的分析方法，问题解的路径可描述为一个包括问题目标和四个子目标的目标结构体系如下：问题目标：把二次三项式Ｘ２＋５Ｘ＋６因式分解

　　（１）子目标１：将Ｘ２分解成（Ｘ＋　）（Ｘ＋　）的形式

　　（２）子目标２：比较分解出来的两个常数的代数运算与因式分解运算之间的关系

　　（３）子目标３：分解一次项系数为两个数的和

　　（４）子目标４：分解常数项为两个数的积

　　（５）解：因为６可以分解为２乘以３，１乘以６，－２乘以－３，－１乘以－６

　　（６）其中只有２＋３＝５

　　（７）这样，所选择的两个数２和３，它们的乘积正好等于二次三项式的常数项６；而它们的和正好等于二次三项式中一次项的系数。

　　（８）所以，Ｘ２＋５Ｘ＋６＝（Ｘ＋２）（Ｘ＋３）实验组被试是在对条件结构认知的基础上完成教学任务，它通过直接再认解法的条件和关系来进行，具体步骤如下：

（１）Ｘ２＋５Ｘ＋６＝（Ｘ＋２）（Ｘ＋３）

（２）这就是二次三项式因式分解，它将常数项分解为两个因数的积，而这两个因数的和等于一次项的系数。

（３）题目中的常数项６＝２×３，且２＋３＝５（为一次项的系数）

（４）所以，答案就是（Ｘ＋２）（Ｘ＋３）另外，为促进条件认知，我们在样例后还安排了一些定性问题。如：要求被试填空的一道题目“对Ｘ２＋５Ｘ＋６这类题分解因式时，要把６（常数项）分解成＿＿＿＿个因数之积，而这个因数的代数和恰好＿＿＿＿５（一次项系数）”。

　　２．训练材料

　　所有被试练习同样的四道因式分解题定势对程序性知识学习迁移的影响目。它们是：

　　（１）Ｘ２＋７Ｘ＋１０　

　　（２）Ｘ２－９Ｘ＋１４

　　（３）Ｘ２＋Ｘ－２０　　

　　（４）Ｘ２－２Ｘ－８

　　３．知识获取测试材料这是我们检查被试获取产生式规则情况而特设的。它由几道定量化题（指需进行因式分解具体运算的试题，如“分解因式Ｘ２＋７Ｘ－１８＝”）和几道定性化题（指课本材料中没有呈现出来的，需根据因式分解基本概念原理进行推理的试题，如一道选择填空题“如果常数项是正数，一次项是负数；那么要把常数项分解为两个（正、负）的因数。”）。

　　４．测验材料我们设计了三类不同的迁移测试题，它们是按照两个维度来划分的：一是内在结构。指隐含在题目内部的基本规律。即：对于二次三项式Ｘ２＋ｐＸ＋ｑ，如果能够把常数项ｑ分解成两个因数ａ、ｂ的积，并且ａ＋ｂ等于一次项的系数ｐ，那么它就可以分解因式，成为Ｘ２＋ｑＸ＋ｑ＝Ｘ２＋（ａ＋ｂ）Ｘ＋ａｂ＝（Ｘ＋ａ）（Ｘ＋ｂ）。它有两个水平：内在结构相同、内在结构不同。获得的规律对于内在结构相同的测题来说，可以应用该规律于问题解法；但对后者则无用。另一个维度是表面形式。指问题的构成，包括符号及是否拥有二次项与其它两项。它也有两个水平：表面形式相似、表面形式相异。当测题与训练题具有相同的符号结构，且为二次三项式时，就是表面形式相似的题目；当问题的符号结构不同，且也不一定是三项表达式时，就是表面形式相异的测题。用于本次实验的三类问题是：第一类近迁移问题：它们指内在结构相同，表面形式相近的一组测验题。这组新问题情境中的条件模式与条件原型差异较小，直接运用所获规律，只要类比成功便可解决。第二类远迁移问题：它们指内在结构相同，表面形式不同的一组测验题。这组新问题情境中的条件模式是条件原型表层被若干额外条件所覆盖的表现，要经过一系列的运算活动才能再认出条件原型，解决问题。第三类负迁移问题：它们是内在结构不同，表面形式相似的一组测验题。这组新问题情境中的条件模式与条件原型的差异，虽然在形式上变异较小，但运用前一学习阶段的知识结果是无法解决的；不仅如此，倘若被试不恰当地匹配了样例解法，将产生错误答案，这便是人们常说的定势效果。三类题分别由４道题目组成。

（三）程序

　　１．前测：二次三项式因式分解知识的测验，以选出不具备该知识的学生为被试。

　　２．样例学习阶段：两组被试分别接受不同的教学训练（材料１），学习四例二次三项式因式分解后，全部进入练习阶段（材料２），同时对错误答案进行更正。对控制组被试主要是在运算轨迹上予以帮助，而对实验组被试则帮助他们认识解法组成要素之间的关系，直到所有被试正确写出全部答案。

　　３．检查被试对产生式规则的掌握情况（材料３）。

　　４．测验阶段（材料４）。所有被试都进行。

　　记分：测验共１２题，答对１道给１分，满分１２分。所有结果均在SPSS C＋４．０软件包上运行。

　　三、结果分析

　　本次实验着重考察主体的心理准备状态对程序性知识迁移的影响。通过被试在样例学习阶段以及迁移阶段的行为表现，我们可以评估定势所起的作用。

　　（一）获取产生式规则情况的分析和比较

　实验组和控制组的学生经过样例学习阶段，尽管激发的是不同心理准备状态，但根据我们在程序３对所有学生获取认知技能情况的检查，发现两组被试的成绩无显著差异。（虽然实验组显示出略小的错误率，实验组被试产生式规则的总错误数为１４条，而控制组为２６条）。表１显示了结果。

　　表１　两组被试在各条产生式规则上的平均错误率

实验组控制组

　产生式规则１．００．００

　产生式规则２．０７．１７

　产生式规则３．２０．３３

　产生式规则４．２０．３７

　总平均数．１２．２２　　

　　由此，我们可以推知：被试通过样例阶段的学习，获取了所需要的程序性知识，从而也证实相同要素迁移理论中关于类比方法的使用结果。因为两组被试在受到不同的引导以后所进行的练习，全部是安排在相似情境中，这样有利于被试将新问题与原有样例进行类比，并使问题得以解决；同时也在做练习的过程中，根据二次三项式因式分解的基本规律推导出四条附则，获得问题解法的产生式系统。但这种推导进程的机制是否相同，此时尚难判断，谁也不能仅此就认为已经清楚了关于获得的知识技能的掌握程度。因为能够将所学习的知识灵活应用到各种情境之中去解决新问题，才能真正体现出学习知识本身的价值。为此，我们需要进一步考察迁移阶段的测试结果。

　　（二）认知技能迁移情况的分析和比较

　　实验组和控制组在三类迁移问题上的行为表现及差异显著性检验情况分别如下：

　　结果表明：心向水平带来突出的学习结果，其中实验组被试接受的教学引导更为有效，它造成有效定势。根据实验设计，从第一类近迁移测验题———第三类负迁移测验题，它们与样例学习阶段遇到的问题间相似性不断变化。结合表２中的测验结果显示：实验组学生的平均成绩都好于控制组学生的平均成绩。说明控制组学生解决稍有迁移的问题有较差的条件再认能力；对于变异稍大的测题，控制组被试更加显示出较弱的重组条件能力，甚至于经常分不清产生式中的因果关系，不知道何时该用什么样的条件，以及将产生怎样的结果。

　　四、讨论

　　程序性知识的学习迁移中，主（如学习心向或定势）、客（学习情境特征）体因素的相互结合对学习效果能产生较大影响。一种良好的学习心向的建立（如本实验组被试），能使学生在任何情形下较好地再认问题的关键线索，从而激活样例解法（实验中它们指可以直接类比的产生式规则，如第一、二两类问题的解法）或非样例解法（实验中它们指不可以类比的产生式规则，如第三类问题的解法），并由此建立起以条件原型为核心的组块化条件操作系统，适用到范围更大的迁移问题中去。根据被试的行为表现，我们发现，实验组的学生大多数能排除样例学习阶段的负影响，在难度虽然是低于第二类测题，但条件原型却极易产生混淆的第三类负迁移测题上产生较好的行为表现。而控制组学生则易受所获得的心理状态的负影响，过于注重如何写出解法的目标，因而在本应较易解决的负迁移问题上表现出与难度较大的远迁移测题一样差的成绩。也就是说，他们容易为问题的表面形式所诱惑，并继续在按照已有的产生式规则进行积极的探求，希望和样例学习阶段一样，分解第三项为两个因子的积；而这两个因子的和正好等于一次项的系数。当分解不出来时，常常乱套样例解法。如：“分解因式Ｘ２Ｙ＋４ＸＹ－４Ｙ２”，很多学生将答案写作（ＸＹ－２Ｙ）（Ｘ－２Ｙ）或类似的错误结果。这是依靠联结机制，按照样例解法的表面特征，进行类比所带来的错误迁移的一个典型表现，我们称之为特征类比。在较为复杂的课堂知识学习中，如果仅仅运用这种特征类比来解决新问题，就会诱导被试进行不恰当类比和匹配。两组学生的成绩差异说明：控制组学生虽然获得了产生式规则，但由于教学引导建立解题的心向不是集中于动作适用的条件，因而影响了被试的智力活动程度，使已碰到新一类测验问题的被试仍然被罩在前一阶段的思维定势条件之下，它干扰被试的思维加工水平，造成他们难以将相关信息与不相关信息区分开来。笔者分析可能有两个原因：一是有些学生根本就没理解所获得的产生式规则的条件内含，其概括化是来源于练习中的联想记忆的恢复，借助代数运算轨迹的不断类比，在连续的编辑程序的尝试中，逐渐看到反应结果而改进反应来完成。因此控制组的学习者进行的是关注反应结果的学习，而对产生反应的条件缺少认知。另一个原因是有些学生虽然“记住”了产生式规则，却不能解释哪些是相关条件、哪些不是相关条件，因而也得不出问题的解，这与被试是通过联想机制，仅仅运用特征类比获得解法规则有关系。这时突出的表面相似性极易完成激活相似目标的类比加工。因此，第三类测题成绩，使我们最能发现定势效应。同时，也说明在较为复杂的程序性知识学习迁移中，依靠联想记忆，进行特征类比只是问题解的必要而非充分条件。

　　五、小结

　　１．通过教学引导学生建立重视问题子目标的学习心向，只能保证被试在具有突出表面相似特征的近迁移问题情境里表现尚好，而通过建立解法条件的认知活动心向，将被试的注意力引向产生式条件部分，能发展出被试较强的条件认知能力，在新的问题状态中通过对条件原型的运算操作活动迅速准确地激活相应的产生式解决问题。本次实验说明程序性知识学习迁移时也会有定势的影响。有关加速和抑制定势负效应的条件尚待进一步研究。

２．相似性不同水平的迁移问题对实验组被试的影响远远小于对控制组被试的影响，表现为实验组被试不仅顺利完成表面形式的迁移，而且在内在结构的迁移中也有较好表现。

３．关于类比在程序知识学习迁移中的性质。我们认为，类比等弱方法在程序性知识的问题解决之初仍占有重要位置。然而，后来的技能迁移状况却显示出，实验组被试获得了更一般化的规则，因为他们不受表面相似性的影响，表现出良好的问题解决行为。因而，有可能两组被试在样例学习阶段进行类比的性质有差异：控制组进行的是特征类比，它要求将工作记忆中匹配的各节点联结起来，强化被试弱方法问题解决技能；而实验组进行的是结构类比，利用条件原型的认知操作机制，发展出被试利用强方法进行问题解决的技能。