[澳大利亞]約翰·斯維勒，陸 琦(譯)，盛群力(譯)

(1.澳大利亞新南威爾士大學(xué) 教育學(xué)院，新南威爾士 悉尼 2052；2.浙江大學(xué) 教育學(xué)院，浙江 杭州 310028)

工作記憶和長時(shí)記憶與教學(xué)設(shè)計(jì) *

[澳大利亞]約翰·斯維勒1①，陸 琦2(譯)，盛群力2(譯)

(1.澳大利亞新南威爾士大學(xué) 教育學(xué)院，新南威爾士 悉尼 2052；2.浙江大學(xué) 教育學(xué)院，浙江 杭州 310028)

認(rèn)知負(fù)荷理論常與教學(xué)設(shè)計(jì)相聯(lián)系，因?yàn)樵摾碚撝嘘U釋的有關(guān)人類認(rèn)知的許多方面都對教學(xué)設(shè)計(jì)有著重要意義。首先，該理論認(rèn)為人并不能輕易地習(xí)得教育或培訓(xùn)機(jī)構(gòu)中教授的專業(yè)知識；其次，要習(xí)得這些知識需要學(xué)習(xí)者具備特定領(lǐng)域而非通用認(rèn)知類的知識；最后，通用認(rèn)知類知識的掌握并不需要明確具體的教學(xué)指導(dǎo)，因?yàn)槿嗽缫丫邆淞?xí)得這類知識的能力。相反，特定領(lǐng)域的概念與技能則需要明確具體的教學(xué)指導(dǎo)。這些因素與人類工作記憶的容量及持續(xù)時(shí)間等約束因素相互作用，勾勒了個(gè)體的認(rèn)知系統(tǒng)架構(gòu)，從而影響著教學(xué)設(shè)計(jì)。工作記憶的這種限制性并不會(huì)對生物初級知識的習(xí)得產(chǎn)生約束，但對生物高級知識的學(xué)習(xí)則會(huì)產(chǎn)生約束效用。如上所述，掌握通用認(rèn)知類知識并不需要特定的教學(xué)指導(dǎo)，而習(xí)得特定領(lǐng)域的專業(yè)知識則需要專門的教學(xué)指導(dǎo)。由此，認(rèn)知負(fù)荷理論可為教學(xué)設(shè)計(jì)提供具體指導(dǎo)，以減少學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中所產(chǎn)生的不必要的外在工作記憶負(fù)荷，有利于習(xí)得涉及專門教學(xué)指導(dǎo)的、屬于生物高級知識范疇的、特定領(lǐng)域的專門知識。

認(rèn)知負(fù)荷理論；工作記憶；長時(shí)記憶；教學(xué)設(shè)計(jì)

一、工作記憶和長時(shí)記憶與教學(xué)設(shè)計(jì)

基于認(rèn)知負(fù)荷理論[1]，本文將討論工作記憶的作用和它與長時(shí)記憶的關(guān)系，并分析工作記憶的特征是如何隨著加工信息的類別變化而發(fā)生變化。本文旨在說明組成人類認(rèn)知系統(tǒng)架構(gòu)的哪些因素可以作為教學(xué)過程設(shè)計(jì)的依據(jù)。工作記憶的性質(zhì)是認(rèn)知負(fù)荷理論的重點(diǎn)，也是教學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

從教學(xué)設(shè)計(jì)的角度來說，人的認(rèn)知系統(tǒng)架構(gòu)的三個(gè)方面內(nèi)容常常被研究者所忽略：(1)區(qū)分不同類型的知識，一類是我們已具備獨(dú)立習(xí)得能力的知識，另一類是需要我們具備大量專業(yè)素養(yǎng)前提的知識；(2)明確知識的作用，即通用認(rèn)知類的知識和特定領(lǐng)域的專業(yè)知識之間的差異；(3)界定學(xué)習(xí)的情境，即教學(xué)指導(dǎo)者需要厘清在何種情況下向?qū)W習(xí)者提供明確具體的教學(xué)指導(dǎo)。以上三個(gè)方面各自都有獨(dú)立研究的價(jià)值，不過更重要的是，這些因素會(huì)通過與工作記憶以及長時(shí)記憶之間相互作用從而影響學(xué)習(xí)。綜上，本文先概述一下認(rèn)知負(fù)荷理論中所闡述的人的認(rèn)知系統(tǒng)架構(gòu)，接著按照順序逐一討論其意義，最后簡要介紹該理論在教學(xué)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的若干實(shí)踐應(yīng)用。

二、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(Biologically Primary and Secondary Knowledge)的區(qū)別給出了相應(yīng)說明[2-4]。隨著人類不斷的進(jìn)化，我們已具備獨(dú)立掌握生物初級知識的能力，如學(xué)會(huì)傾聽與說話、識別面孔等，又或涉及到通用認(rèn)知加工過程(Genericcognitive Processes)，如使用問題解決策略來解決相關(guān)問題。

由此看來，初級知識與技能均有模塊化的特點(diǎn)。我們現(xiàn)在所具備的自然習(xí)得母語的能力可能經(jīng)歷了不同世代的更迭與進(jìn)化，而能夠識別與區(qū)分面孔的能力也可能涉及到運(yùn)用不同認(rèn)知加工過程。引用現(xiàn)代科學(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)力的、無意識的，并且也不需要他人指導(dǎo)。這一點(diǎn)很好理解，如何傾聽和說話，找到從點(diǎn)A到點(diǎn)B的路徑，這些都是無師自通，自然而然就能掌握的。因此掌握這些綜合技能均是自動(dòng)化的，并不需要意識的主動(dòng)參與和加工。

不少學(xué)者對工作記憶的限制性已經(jīng)研究了數(shù)十年[5]，不過他們并沒有考慮過將這一點(diǎn)與生物初級知識的習(xí)得聯(lián)系在一起[6-8]，而且在過去研究的相關(guān)文獻(xiàn)中也很少提及到兩者之間的聯(lián)系。然而，大多數(shù)人在識別與區(qū)分面孔時(shí)，需要大量記憶人臉的差異，并不會(huì)覺得有困難。同樣，在學(xué)習(xí)與記憶母語中，學(xué)會(huì)各種發(fā)聲音調(diào)也不會(huì)覺得辛苦。這些都是因?yàn)槲覀円呀?jīng)掌握了與面部識別以及母語發(fā)聲相關(guān)的生物初級知識。

生物高級知識則是由各類不同的知識所組成的，這是傳承文化的需要。與生物初級知識的模塊化特點(diǎn)不同，掌握生物高級知識需要初級知識的積累作為前提[9]。在教育或培訓(xùn)機(jī)構(gòu)中所教授的每個(gè)主題基本上都會(huì)涉及到生物高級知識，而在工作場所或文藝活動(dòng)的學(xué)習(xí)中也會(huì)涉及這類知識。

然而，為了掌握各種高級知識所進(jìn)行的認(rèn)知加工過程與習(xí)得初級知識所進(jìn)行的加工完全不同。掌握高級知識是有意識的、相對困難的和需要付出努力的，并且往往需要明確具體的教學(xué)指導(dǎo)。事實(shí)上，無論是創(chuàng)辦學(xué)校還是設(shè)立其他教育以及培訓(xùn)機(jī)構(gòu)都與生物高級知識的性質(zhì)與特點(diǎn)息息相關(guān)。不同于生物初級知識的特點(diǎn)，即只要成為社會(huì)的一員就能自動(dòng)地在生存過程中習(xí)得，掌握生物高級知識不能脫離專門的社會(huì)結(jié)構(gòu)如學(xué)校以及其他教育和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的輔助。每個(gè)人幾乎都可以不借助學(xué)校的力量就學(xué)會(huì)傾聽與說話，但卻沒有什么人能夠在不接受學(xué)校教育指導(dǎo)的情況下學(xué)會(huì)閱讀與寫作。

生物高級知識的掌握需要初級知識的協(xié)助。例如，傾聽與說話的能力會(huì)影響閱讀與寫作的能力。所有高級知識的概念與技能都基于初級知識的概念與技能，因而，個(gè)體掌握初級知識的程度會(huì)影響其在高級知識概念與技能學(xué)習(xí)上所呈現(xiàn)出的與他人的差異。

工作記憶在初級知識與高級知識的學(xué)習(xí)中顯示了明確的認(rèn)知差異。工作記憶的容量以及持續(xù)時(shí)間上的限制只會(huì)對習(xí)得生物高級知識產(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(huì)受到容量以及持續(xù)時(shí)間的嚴(yán)格限制，因而對教學(xué)設(shè)計(jì)產(chǎn)生重要的影響[10]。

三、特定領(lǐng)域知識與通用領(lǐng)域知識

生物初級知識與高級知識的一個(gè)重要區(qū)別就在于前者往往由通用類的認(rèn)知技能所組成，而后者則指向特定領(lǐng)域的專業(yè)技能[11]，即同時(shí)包含了概念性以及程序性知識。通用認(rèn)知技能是一類心理過程，可運(yùn)用于大量不相關(guān)的領(lǐng)域中，如一種通用的問題解決策略可在多種不相關(guān)的問題解決中使用，又如我們在任何領(lǐng)域中遇到新的問題時(shí)經(jīng)常會(huì)使用的“手段—目的策略”[12]，即問題解決者首先要指明每個(gè)問題目前的狀態(tài)，并試圖縮短問題狀態(tài)與目標(biāo)狀態(tài)之間的距離。相反，特定領(lǐng)域技能則屬于一類程序，只能運(yùn)用于某一個(gè)特定范圍的領(lǐng)域中，如當(dāng)我們遇到代數(shù)問題(a+b)/c=d，求a的值時(shí)，最佳的做法是先消除分母(即c*d)，然而這一方法只適用于這類分?jǐn)?shù)式的代數(shù)問題。

需要指出的是，不是所有的生物初級技能都屬于通用認(rèn)知類，也不是所有的高級技能都屬于特定領(lǐng)域類。例如，雖然說初級知識具有模塊化的特點(diǎn)，不過它們對特定領(lǐng)域來說是專門的、特殊的，從這個(gè)角度來說，這些知識屬于“特定領(lǐng)域的知識”，而不是“通用知識”。不過，一般來說，通用認(rèn)知類技能還是屬于生物初級知識范疇的。上述所介紹的“手段—目的”分析法、通用問題解決策略等均是這類技能運(yùn)用的一些實(shí)例。當(dāng)然還有其他很多技能，如歸納技能或元認(rèn)知技能等都需要我們掌握。我們不僅需要學(xué)會(huì)如何解決問題，還需要學(xué)會(huì)如何去學(xué)習(xí)，如何去計(jì)劃或如何去思考。這些都是關(guān)鍵的通用認(rèn)知類的技能(或能力)，因而具有重要的研究價(jià)值，也是目前的教育研究中關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容。從這個(gè)角度來說，通用認(rèn)知技能似乎比特定領(lǐng)域技能重要得多，若沒有作為前提的通用認(rèn)知技能，人類恐怕很難作為人類而生存下去。不過，盡管這類技能如此重要，它們也不需要被刻意地教授，因?yàn)槿祟惤?jīng)過世代進(jìn)化，早已具備獨(dú)立習(xí)得生物初級技能的能力，因而也不需要外來指導(dǎo)。

雖然生物高級技能在性質(zhì)上并不屬于通用認(rèn)知類，不過這之中的部分技能也具有相當(dāng)?shù)钠毡樾?。例如，閱讀屬于生物高級技能的范疇，它雖不屬于通用認(rèn)知技能，卻具有通用領(lǐng)域的性質(zhì)。當(dāng)然，一般來說，在教育和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)教授的高級技能往往都是特定領(lǐng)域類的而非通用認(rèn)知類的專門知識。例如，人即使不掌握特定領(lǐng)域的專業(yè)技能，如習(xí)得復(fù)雜的數(shù)學(xué)或精通國際象棋也可以活下去。因此，我們并不能輕易地掌握屬于生物高級知識范疇的特定領(lǐng)域的專業(yè)技能。我們可能會(huì)去習(xí)得通用的問題解決策略，但可能不會(huì)去專門學(xué)習(xí)為了解決(a+b)/ c=d，求a的值的代數(shù)知識，且若不具備與這一問題相關(guān)的知識，我們很難知道最佳的方法是先消除分母(即c*d)。這兩類知識的區(qū)別對教學(xué)設(shè)計(jì)有著重要的意義。

創(chuàng)辦學(xué)校以及設(shè)立其他教育和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的主要目的是為了教授特定領(lǐng)域的專業(yè)知識，即生物高級知識[13]。這些社會(huì)機(jī)構(gòu)并不會(huì)專門教授通用認(rèn)知類技能，因?yàn)檫@類技能中的大部分都可在不接受指導(dǎo)的情況下自動(dòng)習(xí)得。值得注意的是，如上述介紹的“適用于特定領(lǐng)域類的初級知識與技能”，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中雖然不需要學(xué)習(xí)這類技能本身，但需要學(xué)習(xí)如何將這類特定的通用認(rèn)知技能運(yùn)用到某個(gè)特殊領(lǐng)域中去[14]。

如果特定領(lǐng)域的知識與技能可歸類于生物高級的范疇，那么它們就需要與能夠加工生物高級技能相同的工作記憶運(yùn)作模式。在設(shè)計(jì)教學(xué)流程時(shí)就需要考慮工作記憶容量與持續(xù)時(shí)間的限制所產(chǎn)生的影響[15]。相反，如果通用認(rèn)知類的知識與技能可歸類于生物初級的范疇，那么這部分知識并不會(huì)對工作記憶產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)荷；若是嘗試專門去教授這類技能，反而會(huì)“畫蛇添足”[16]，因?yàn)樯锍跫壷R的習(xí)得是無意識的、自動(dòng)化的，并不需要明確具體的指導(dǎo)。

四、專門的教學(xué)指導(dǎo)

在教育背景下掌握生物高級知識，即特定領(lǐng)域?qū)I(yè)知識，其中會(huì)涉及到一些相關(guān)的教學(xué)啟示。雖然我們能在無意識的情況下自動(dòng)習(xí)得生物初級技能，即通用認(rèn)知類知識，如傾聽、說話、面孔識別以及使用“手段—目的”分析法來解決問題等，但是我們卻不能在相同的情況下掌握生物高級技能，即特定領(lǐng)域類知識，如在教育和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)教授的專業(yè)知識。掌握這些知識需要學(xué)習(xí)者接受專門的教學(xué)指導(dǎo)，如向?qū)W習(xí)者口頭講解或書面指導(dǎo)等[17]。不過，我們應(yīng)避免這樣一個(gè)思想誤區(qū)，即簡單地認(rèn)為在排除正規(guī)教育的情況下更容易掌握生物初級知識，而高難度的生物高級知識則應(yīng)該依賴于正規(guī)教育。事實(shí)并非如此，在這兩種情況下之所以會(huì)出現(xiàn)學(xué)習(xí)難易度之分，是由人類的進(jìn)化水平差異所決定的，而不是由教學(xué)程序引起的。所以，要針對不同的教學(xué)情境設(shè)置不同水平的指導(dǎo)以調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)容易度的感知水平。

那么為什么需要在教學(xué)情境中安排專門的教學(xué)指導(dǎo)呢？這個(gè)問題的答案與工作記憶在處理新的、屬于生物高級知識范疇的、特定領(lǐng)域的信息時(shí)所呈現(xiàn)的性質(zhì)和特點(diǎn)有關(guān)。如上所述，工作記憶在處理需要深加工的信息時(shí)會(huì)改變原本信息的類型，此時(shí)工作記憶本身的限制就會(huì)對這一流程產(chǎn)生影響，因此對教學(xué)設(shè)計(jì)來說，很重要的一步就是要減少所有無關(guān)的外在認(rèn)知負(fù)荷，而這正是安排專門的教學(xué)指導(dǎo)的意義所在。與少教不需要教的教學(xué)程序設(shè)置不同，教學(xué)指導(dǎo)的目的則是要盡可能地減少工作記憶的加工負(fù)荷。針對這一假設(shè)，學(xué)者們給出了強(qiáng)有力的證據(jù)來說明。樣例效應(yīng)是認(rèn)知負(fù)荷理論實(shí)證研究中所發(fā)現(xiàn)的一個(gè)成果，即與必須獨(dú)立解決問題的學(xué)習(xí)者相比，被告知問題解決方案的學(xué)習(xí)者的表現(xiàn)會(huì)更加出色[18-20]?；谶@一效應(yīng)，學(xué)者們以實(shí)證說明了專門的教學(xué)指導(dǎo)的重要性，也從側(cè)面驗(yàn)證了該理論的根基——認(rèn)知系統(tǒng)架構(gòu)的存在。

五、人類認(rèn)知系統(tǒng)架構(gòu)

人類認(rèn)知，尤其是當(dāng)人類需要處理生物高級類信息時(shí)，可以描述為“自然信息加工系統(tǒng)”，與自然選擇中的進(jìn)化信息加工流程有些類似[21][22]。將人類認(rèn)知與物競天擇進(jìn)行類比的這一說法經(jīng)常被引用[23-25]，當(dāng)然其他還有不少說法可以描述這一“自然信息加工系統(tǒng)”[26]，這里作者將引用“五項(xiàng)基本原則”來解釋這一概念。

(一)信息存貯原則(the Information Store Principle)

為了能隨時(shí)應(yīng)對復(fù)雜多變的環(huán)境，自然信息加工系統(tǒng)需要存貯大量的信息。基因通過自然選擇與進(jìn)化為我們提供了這一可能性，人類認(rèn)知系統(tǒng)架構(gòu)中的長時(shí)記憶就起著與之類似的作用。

有關(guān)于人類認(rèn)知系統(tǒng)架構(gòu)中的長時(shí)記憶的作用，可以借助象棋大師的例子來解釋[27]。正如我們所知，象棋大師能夠做到“未雨綢繆”，他們在布局每一顆棋子時(shí)所考慮的移動(dòng)范圍會(huì)比常人深廣得多。事實(shí)上，盡管象棋大師們與那些業(yè)余棋手相比，似乎并沒有花更多的時(shí)間去考慮，但他們總是能下得一手好棋。迪格羅特(De Groot)對這一現(xiàn)象做了研究，他在象棋大師和業(yè)余棋手面前同時(shí)呈現(xiàn)了一塊棋盤，該棋盤的布局與真實(shí)比賽中的布局一樣，在隨意更改棋盤上的棋子位置后，要求他們將棋盤還原成之前的樣子。不出所料，在相同的時(shí)間內(nèi)，象棋大師能夠精準(zhǔn)地還原80%的棋局，而業(yè)余棋手僅能夠還原30%左右。

這一實(shí)驗(yàn)的結(jié)果中有幾點(diǎn)值得注意。第一，若在實(shí)驗(yàn)中使用隨機(jī)排列的棋盤，盡管象棋大師在還原過程中一度占據(jù)了優(yōu)勢，但從最終結(jié)果來看兩者的表現(xiàn)并沒有呈現(xiàn)太大的差異[28]。象棋大師只有在處理真實(shí)比賽中布局的棋盤才能呈現(xiàn)出與普通棋手的差異。第二，在任何一個(gè)領(lǐng)域內(nèi)想要成為專家，需要多年的努力與磨練，象棋就是一個(gè)典型的例子[29]。第三，無論是象棋大師還是普通棋手，在還原棋盤布局的過程中，認(rèn)知系統(tǒng)架構(gòu)上所發(fā)生的主要變化，或者說唯一變化就是工作記憶中的信息通過深加工進(jìn)入到長時(shí)記憶中。經(jīng)過多年的歷練，象棋大師的長時(shí)記憶中已存貯了成千上萬種棋盤布局形式以及相應(yīng)的棋子的最佳走法[30]。在下象棋時(shí)，他們能認(rèn)出絕大多數(shù)他們遇到的棋局，也知道每一步的最佳走法。與這些早已熟知最佳策略的專家們相比，普通棋手之所以在下棋時(shí)總顯得差強(qiáng)人意，是因?yàn)樗麄冃枰趲酌雰?nèi)找到棋子的最佳走法，而這種想法往往會(huì)使得他們在最后一刻走出一步“差棋”。這種現(xiàn)象不僅是在象棋，在任何一個(gè)“術(shù)業(yè)有專攻”的領(lǐng)域內(nèi)都會(huì)出現(xiàn)，特別是與教育相關(guān)的領(lǐng)域[31-34]。例如，象棋大師需要學(xué)習(xí)識別棋盤布局，而專業(yè)讀者則需要學(xué)習(xí)識別文章中的詞句。所謂的專家，就是指其在長時(shí)記憶中存貯了大量特定專業(yè)領(lǐng)域的，屬于生物高級知識范疇的信息。

需要指出的是，個(gè)體在長時(shí)記憶中存貯的知識或信息量的不同會(huì)導(dǎo)致個(gè)體差異，不過這并不意味著沒有其他因素會(huì)造成這種差異。例如，梅茲和漢布里克(Meinz and Hambric)[35]發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀鋼琴家與普通鋼琴師之所以在技術(shù)上有這么明顯的區(qū)別，是兩者在工作記憶上的差異所引起的。當(dāng)然，造成這種區(qū)別還有更深層次的原因，工作記憶上的差異是由長時(shí)記憶中存貯的知識量的不同所引起的。舉個(gè)例子，會(huì)彈鋼琴的人與不會(huì)彈鋼琴的人在與鋼琴相關(guān)的知識上存在“天壤之別”，因而他們在工作記憶上也會(huì)呈現(xiàn)明顯的差異。對知識量之間存在差距的人來說，工作記憶上的小小差異都會(huì)產(chǎn)生巨大的影響。再如，讓一個(gè)懂英語的人與一個(gè)不懂英語的人去重寫一篇英語文章，結(jié)果是可想而知的，這種巨大的反差反映了他們知識儲備量上的差異而不是他們工作記憶容量上的差異。在這種情況下，知識量上的差距可能顯得更加重要。換句話說，當(dāng)個(gè)體的知識量之間不存在明顯差距時(shí)，工作記憶上的差異會(huì)更能說明問題。

(二)引用與重組原則(the Borrowing and Reorganizing Principle)

自然信息加工處理系統(tǒng)所攫取的大多數(shù)信息都是從其他存貯源中“引入”的。與之類似的，在生物進(jìn)化中，有性繁殖與無性繁殖就是遵循這一原則。無性繁殖中引入了不會(huì)發(fā)生原有基因改變的基因組備份，而有性繁殖則引入了男性與女性基因組的信息并對其進(jìn)行重組。

長時(shí)記憶中的大多數(shù)內(nèi)容也是來自于他人的長時(shí)記憶，因?yàn)槲覀兛偸菚?huì)向他人學(xué)習(xí)，模仿他人的行為[36]，傾聽他人的話語，閱讀他人的著作。這種傾向于從他人身上獲得信息的行為是生物初級能力的體現(xiàn)。如前所述，我們不需要被刻意教會(huì)如何模仿他人或傾聽他人以及與他人溝通。但我們需要學(xué)會(huì)如何閱讀和寫作，這些技能屬于生物高級技能。不過，一旦我們學(xué)會(huì)了這些高級技能，就沒有必要強(qiáng)制使用。我們能夠自然習(xí)得生物初級技能，如與他人溝通的能力，不過要以某種方式傳輸這些信息，如閱讀和寫作等，就屬于生物高級技能的范疇了。換句話說，與他人溝通雖然是生物初級能力，但需要交流的信息則屬于生物高級知識，這些知識我們并不能自動(dòng)地?zé)o意識地習(xí)得，而是需要一定的專業(yè)文化素養(yǎng)作為學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。在現(xiàn)代社會(huì)，教育與培訓(xùn)機(jī)構(gòu)中所教授的知識就屬于這種類別。

引用與重組原則不僅意味著長時(shí)記憶會(huì)從其他存貯源頭引入大量的信息，也意味著信息引用后需要重組。我們很少能夠精確地還原信息，因?yàn)橐煤蟮男畔?huì)經(jīng)歷重組，即將這些新信息與在長時(shí)記憶中存貯的舊信息進(jìn)行整合。當(dāng)需要記憶某種信息時(shí)，若材料所包含的內(nèi)容能與長時(shí)記憶中已存貯的信息“產(chǎn)生共鳴”，就能加深這部分內(nèi)容的記憶；若材料所蘊(yùn)含的新信息與長時(shí)記憶中已存貯的舊信息無法“產(chǎn)生聯(lián)結(jié)”，就會(huì)淡化這部分內(nèi)容的記憶。也就是說，不同的人擁有不同構(gòu)造的長時(shí)記憶，因而會(huì)對相同的信息產(chǎn)生不同的重組方式，就像有性繁殖中不同的基因組重組后會(huì)產(chǎn)生不同的后代。

有不少學(xué)者對這一原則在人類認(rèn)知中的重要性給出了實(shí)證解釋，即樣例效應(yīng)[38-40]。正如上述介紹的那樣，這一效應(yīng)是在研究提供給學(xué)習(xí)者問題解決策略后所產(chǎn)生的學(xué)習(xí)成果中發(fā)現(xiàn)的，被教授問題解決策略的學(xué)習(xí)者會(huì)比那些僅給出問題且要求獨(dú)立解決的學(xué)習(xí)者在隨后的測試中獲得更加出色的表現(xiàn)。也就是說，與我們獨(dú)立解決問題的情況相比，當(dāng)我們能夠借用他人的智慧，即問題解決策略來處理問題時(shí)，我們能學(xué)得更好。

(三)隨機(jī)組合與生成原則(the Randomness as Genesis Principle)

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。隨機(jī)組合與生成原則則為這一過程提供了必要的機(jī)制。

無論是同種族還是異種族繁殖，個(gè)體所形成的最終的遺傳信息都是隨機(jī)組合的結(jié)果。當(dāng)然，除繁殖以外的其他過程可能也會(huì)通過隨機(jī)變異造成這種獨(dú)特的基因組合結(jié)果，但若要真正追溯基因組合的形成原因，那肯定還是會(huì)歸于遺傳信息的隨機(jī)變異。

隨機(jī)變異所產(chǎn)生的影響是逐步生成的且需要對其過程進(jìn)行檢測。也就是說，隨機(jī)變異的價(jià)值只有通過效能檢測才能得知。大多數(shù)的隨機(jī)變異都沒有什么實(shí)際的功效，有的還會(huì)產(chǎn)生消極影響，當(dāng)然，消極的這部分肯定會(huì)被舍棄，僅有少部分會(huì)產(chǎn)生積極作用的變異過程會(huì)得到保留。另外，在檢測變異有效性時(shí)，也只有會(huì)產(chǎn)生有效變化的變異過程會(huì)被留存。

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[41]。當(dāng)要決定問題解決的策略時(shí)，會(huì)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(huì)從長時(shí)記憶中喚醒并且能夠指導(dǎo)我們的日常活動(dòng)，正如基因能夠自然而然地決定人體的生理活動(dòng)(如人體內(nèi)的蛋白質(zhì)合成)一樣。這一點(diǎn)也和之后會(huì)介紹的第五條原則——“環(huán)境組織與聯(lián)結(jié)原則”所闡述的一樣，在給定環(huán)境中所進(jìn)行的生成活動(dòng)是信息存貯最主要的功能。第二，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”。一般來說，生成與檢驗(yàn)法是“手段—目的”問題解決策略的一種衍生。使用這兩種策略以及從長時(shí)記憶中提取信息的步驟都屬于生物初級活動(dòng)，即可以在沒有專門指導(dǎo)的情況下自動(dòng)習(xí)得，無師自通。當(dāng)然，除了這兩種方法，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。如果已有知識并不夠豐富，可行的辦法就是使用“隨機(jī)生成與檢驗(yàn)法”，也就是說先隨機(jī)地選擇一個(gè)策略，然后檢驗(yàn)其有效性。如果該策略能夠縮短問題當(dāng)前狀態(tài)與目標(biāo)狀態(tài)的距離，那就接受這個(gè)策略；當(dāng)面臨下一個(gè)新的問題時(shí)，就重復(fù)采取同樣的步驟。正如我們的基因會(huì)選擇并存貯那些能夠適應(yīng)未來生存的變異，試驗(yàn)成功的策略會(huì)存貯在長時(shí)記憶中以備未來不時(shí)之需。

(四)變化最小通道原則(the Narrow Limits of Change Principle)

隨機(jī)組合與生成原則會(huì)對信息加工系統(tǒng)產(chǎn)生一些結(jié)構(gòu)性變化。換句話說，該系統(tǒng)在隨機(jī)生成信息組合使得信息數(shù)量不斷遞增的同時(shí)也加劇了信息組合爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。例如，3！=6，這個(gè)等式包含了3個(gè)元素的排列組合，而10！=3628800，這個(gè)等式包含了10個(gè)元素的排列組合。當(dāng)使用生成與檢驗(yàn)法時(shí)，要決定哪6個(gè)數(shù)進(jìn)行排列組合時(shí)是很容易的，然而若要決定能生成3628800這一結(jié)果所需要的排列組合數(shù)字時(shí)就沒那么容易且變得很耗時(shí)。由于這個(gè)原因，自然信息加工處理系統(tǒng)需要一個(gè)機(jī)制來保證信息組合的數(shù)量是可控且適度的，即能夠以某種方法進(jìn)行檢驗(yàn)。在人類認(rèn)知系統(tǒng)架構(gòu)中，工作記憶的性質(zhì)呈現(xiàn)了這一原則的重要性。而在自然選擇的物競天擇中，表現(xiàn)遺傳系統(tǒng)也遵循類似的原則。

表現(xiàn)遺傳系統(tǒng)在環(huán)境與基因系統(tǒng)中起到溝通橋梁的作用，它可以在一定程度上控制基因的存在形式，在遵循變化最小通道原則的前提下，也可以決定基因變異發(fā)生的位置與頻率。為了維護(hù)基因的完整性，基因變異的頻率必須控制在最小范圍內(nèi)，因?yàn)榛蚪M內(nèi)的大量變異信息很難在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行分條處理。

與表現(xiàn)遺傳系統(tǒng)在生物進(jìn)化中所起的作用類似，工作記憶在人類認(rèn)知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中也承擔(dān)著聯(lián)接橋梁的作用。它締結(jié)了外部環(huán)境與長時(shí)記憶中已存貯信息之間的聯(lián)系。如前所述，當(dāng)面臨處理新的、屬于生物高級知識范疇的信息時(shí)，工作記憶的局限性便會(huì)完整地呈現(xiàn)出來。

工作記憶的這種限制僅會(huì)對處理外來環(huán)境中的新信息產(chǎn)生影響。隨機(jī)生成與檢驗(yàn)法也僅能在處理有限數(shù)量的新信息時(shí)發(fā)揮作用，它并不能同時(shí)處理大批量的元素。這也正是工作記憶的局限性所在，即它不能同時(shí)處理大量的從外部環(huán)境涌入的新信息。有限的工作記憶使得每次能夠加工的信息僅有一小部分，極大地限制了任何對長時(shí)記憶造成沖擊的變化以維護(hù)已有的發(fā)展成熟的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。同樣，人的基因也不會(huì)頻繁地改變。變化最小通道原則保證了每次發(fā)生的變化都是小范圍且具有間隔性。

(五)環(huán)境組織與聯(lián)結(jié)原則(the Environmental Organizing and Linking Principle)

這一原則有效地證明了上述原則的重要性。如變化最小通道原則，它締結(jié)了外在環(huán)境與長時(shí)記憶中已存貯信息之間的聯(lián)系，同時(shí)限制了能進(jìn)入長時(shí)記憶中存貯的外在環(huán)境信息的數(shù)量。不同于該原則，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(dòng)。在這一過程中，表現(xiàn)遺傳系統(tǒng)與工作記憶再次承擔(dān)了聯(lián)接橋梁的作用。

表現(xiàn)遺傳系統(tǒng)的重要性在環(huán)境組織與聯(lián)結(jié)原則上體現(xiàn)得最明顯。讓我們想象一下人類身體內(nèi)的細(xì)胞，比如皮膚細(xì)胞與肝臟細(xì)胞。這兩種細(xì)胞有著非常不同的結(jié)構(gòu)和功能，但在細(xì)胞核內(nèi)卻有著相同的DNA結(jié)構(gòu)，即兩者在遺傳學(xué)的角度上可以說是一致的，但在形態(tài)學(xué)的角度上就不可比較了。形態(tài)上的差異是由表現(xiàn)遺傳系統(tǒng)造成的，該系統(tǒng)能夠根據(jù)環(huán)境的特征相應(yīng)地改變基因的存在形式。也就是說，雖然存貯在基因中的信息決定了細(xì)胞活動(dòng)的種種可能性，但實(shí)際的活動(dòng)信息卻是由表現(xiàn)遺傳系統(tǒng)所決定的。

環(huán)境組織與聯(lián)結(jié)原則與人類認(rèn)知系統(tǒng)架構(gòu)一樣重要。工作記憶在不同原則下的運(yùn)作方式是不同的。例如，在變化最小通道原則指導(dǎo)下將新信息添加至長時(shí)記憶中的運(yùn)作原理與在環(huán)境組織與聯(lián)結(jié)原則指導(dǎo)下提取環(huán)境信息線索以激活已有信息來進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)的運(yùn)作原理是截然相反的。在使用環(huán)境組織與聯(lián)結(jié)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(huì)受到容量與維持時(shí)間的限制，然而若只是從長時(shí)記憶中提取舊信息，則不會(huì)受到這種限制的影響，這是環(huán)境組織與聯(lián)結(jié)原則發(fā)揮作用的結(jié)果。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(huì)影響個(gè)人績效表現(xiàn)[42]，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(huì)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(huì)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(huì)受到太多的約束。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，這是長時(shí)記憶中已存貯信息量的差異而與工作記憶能力差異無關(guān)。

工作記憶在從環(huán)境中收集信息以及從長時(shí)記憶中遷移信息上所呈現(xiàn)的巨大差異使得學(xué)者們提出了一個(gè)假設(shè)，即存在另一個(gè)不同構(gòu)造的長時(shí)工作記憶，它能夠有效處理從長時(shí)記憶中提取而來的信息[43]。不過這一假設(shè)還存在爭議，工作記憶可能是一個(gè)能夠根據(jù)信息來源進(jìn)行功能切換的單一結(jié)構(gòu)，也可能是其本身就存在兩個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，因而有兩種不同的信息處理功能。

上述五種原則共同構(gòu)建了人類對于生物高級信息加工的認(rèn)知系統(tǒng)。這種架構(gòu)在處理生物高級信息時(shí)會(huì)借助生物初級信息的加工系統(tǒng)。總的來說，在長時(shí)記憶中存貯信息時(shí)需要遵循信息存貯原則，引入其他來源的信息并加以改造時(shí)需要參照引用與重組原則，生成新的信息時(shí)需要考慮隨機(jī)組成與生成原則，在工作記憶中加工處理新信息時(shí)需要順應(yīng)變化最小通道原則，而要從長時(shí)記憶中遷移大量信息至工作記憶以生成實(shí)踐行為時(shí)則需要使用環(huán)境組織與聯(lián)結(jié)原則，這些原則都屬于生物初級技能的范疇，因此我們并不需要特意地教授或?qū)W習(xí)這些關(guān)鍵技能，人類的進(jìn)化歷程已使得我們具備自動(dòng)掌握這些技能的能力。從這個(gè)角度來說，生物高級系統(tǒng)確確實(shí)實(shí)基于初級技能。

六、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)習(xí)者掌握特定領(lǐng)域的、屬于生物高級知識范疇的信息并協(xié)助學(xué)習(xí)者將這部分內(nèi)容存貯在長時(shí)記憶中已備將來使用。當(dāng)然，要將從外部環(huán)境中收集的新信息存貯于長時(shí)記憶中，必然會(huì)受到工作記憶容量與持續(xù)時(shí)間的限制，而若想從長時(shí)記憶中提取存貯的信息以指導(dǎo)行為時(shí)便不會(huì)再受到工作記憶的限制約束。

基于工作記憶的結(jié)構(gòu)與加工過程，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。近年來從隨機(jī)控制的實(shí)驗(yàn)中得出的若干認(rèn)知負(fù)荷效應(yīng)，使得認(rèn)知負(fù)荷理論能用于提出各種教學(xué)處方[44]。認(rèn)知負(fù)荷效應(yīng)最重要的意義在于它幫助學(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)的，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)習(xí)者在工作記憶中同時(shí)進(jìn)行加工，則可能會(huì)由于信息之間的交互影響，加重學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)時(shí)所承擔(dān)的外在認(rèn)知負(fù)荷[45]。教學(xué)程序能夠調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)者的外在認(rèn)知負(fù)荷，而信息本身的性質(zhì)則會(huì)影響學(xué)習(xí)者的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷。某些信息，由于其本身的特殊性質(zhì)，需要學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)時(shí)同時(shí)習(xí)得多種相互關(guān)聯(lián)的信息，因而會(huì)造成高水平的內(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。

如上所述，“樣例效應(yīng)”(the Worked Example Effect)是認(rèn)知負(fù)荷效應(yīng)的一種典型應(yīng)用，因而能夠有效減少學(xué)習(xí)者的外在認(rèn)知負(fù)荷。從樣例中學(xué)習(xí)會(huì)比自己解決同等程度的問題取得更好的學(xué)習(xí)效果，這是因?yàn)樵诮鉀Q未知問題時(shí)工作記憶需要同時(shí)處理的信息數(shù)量過于龐大，因而會(huì)加重工作記憶的負(fù)擔(dān)，而從樣例中學(xué)習(xí)時(shí)由于已知曉問題解決策略，工作記憶不需要同時(shí)處理大量的新信息，從而減少了認(rèn)知負(fù)荷量。

當(dāng)然還有其他一些認(rèn)知負(fù)荷效應(yīng)的典型應(yīng)用，不過僅在這里介紹其中的部分?！白⒁夥峙湫?yīng)”(the Split-attention Effect)[46]是另一種常見的能夠減少外在認(rèn)知負(fù)荷的應(yīng)用。例如，某種問題解決策略或教學(xué)指導(dǎo)需要學(xué)習(xí)者針對多種不同的信息來源分配注意力以實(shí)現(xiàn)信息的心理整合，此時(shí)在工作記憶中需要處理的相互關(guān)聯(lián)的信息數(shù)量會(huì)比那些結(jié)構(gòu)上已具有完整性因而不需要心理整合的信息數(shù)量龐大得多。另一種常見的應(yīng)用是“信息冗余效應(yīng)”(the Redundancy Effect)[47]，這一效應(yīng)往往會(huì)在學(xué)習(xí)者需要同時(shí)處理必要與不必要的信息時(shí)發(fā)生。大多數(shù)必要的信息都會(huì)在工作記憶中得到處理，而無關(guān)緊要的信息則會(huì)被剔除，從而減少工作記憶的負(fù)擔(dān)。

盡管我們需要盡可能地減少外在認(rèn)知負(fù)荷，但同時(shí)也需要重視內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷的作用?！翱勺冃孕?yīng)”(the Variability Effect)的實(shí)證研究說明增加內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷能夠有效促進(jìn)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)[48][49]。如果樣例的可變性可以提升，學(xué)習(xí)者就不僅能學(xué)習(xí)如何解決某一類別的問題，也能學(xué)會(huì)辨別問題的種類并且能根據(jù)問題類別分配適宜的問題解決策略。也就是說通過提供新信息以增加信息的交互性是很重要的。當(dāng)內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷水平提升時(shí)，學(xué)習(xí)者就會(huì)有充分的工作記憶資源來處理新增的信息元素，從而促進(jìn)學(xué)習(xí)。這一結(jié)論由帕斯和范梅里恩伯爾(Paas and Van Merrienboer)[50]通過實(shí)證研究得出。相反地，如果學(xué)習(xí)者沒有充分的記憶資源來處理這些新增的、重要的信息元素，學(xué)習(xí)效率就會(huì)因這些來不及加工的信息冗余而下降。從這個(gè)角度來說，如果因?yàn)樾畔⑷哂喽斐晒ぷ饔洃洺?fù)荷，那就有必要略去部分信息。在工作記憶處理新信息之前就剔除部分信息元素可能更能有效地促進(jìn)學(xué)習(xí)，這一現(xiàn)象在之后也被學(xué)者稱為“分離元素效應(yīng)”(the Isolated Elements Effect)[51]。由此可見，內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷需要調(diào)節(jié)至最佳水平才能有效發(fā)揮其積極作用。其中，可變性效應(yīng)能夠提升內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷水平，而分離元素效應(yīng)則會(huì)降低這一水平。

元素交互性效應(yīng)(the Element Interactivity Effect)，盡管這一作用只直接發(fā)生于工作記憶當(dāng)中，但其產(chǎn)生的結(jié)果卻能影響所有其他的認(rèn)知負(fù)荷。這一效應(yīng)的作用在近年來對“生成效應(yīng)”(the Generation Effect)與“樣例效應(yīng)”之間關(guān)系的研究中也有所體現(xiàn)[52]。所謂生成效應(yīng)，指的是與直接提供給學(xué)習(xí)者教學(xué)指導(dǎo)所產(chǎn)生的學(xué)習(xí)效果相比，讓學(xué)習(xí)者自己生成問題解決的答案會(huì)產(chǎn)生更好的結(jié)果。而樣例效應(yīng)則與這種情況相反，即直接提供給學(xué)習(xí)者現(xiàn)成的問題解決策略會(huì)讓他們學(xué)得更好。這兩種截然不同的結(jié)果是由學(xué)習(xí)中所涉及的元素交互性水平所決定的。教學(xué)指導(dǎo)僅在內(nèi)在工作記憶負(fù)荷比較繁重的時(shí)候能夠發(fā)揮積極作用，而當(dāng)工作記憶負(fù)荷比較輕的時(shí)候，教學(xué)指導(dǎo)成為了另一種形式的信息冗余，因而給學(xué)習(xí)者帶來消極的影響。因此，生成效應(yīng)會(huì)在元素交互性以及內(nèi)在加工負(fù)荷水平比較低的時(shí)候發(fā)生，而樣例效應(yīng)則在兩者水平比較高的情況下發(fā)揮作用。

專長逆轉(zhuǎn)效應(yīng)(the Expertise Reversal Effect)[53]是元素交互性效應(yīng)的一種表現(xiàn)形式，它指的是當(dāng)學(xué)習(xí)者自身的專業(yè)知識增加的時(shí)候，教學(xué)程序的設(shè)計(jì)優(yōu)勢就顯得不再重要。例如，對于新手來說，學(xué)習(xí)具有高水平元素交互性的樣例會(huì)比獨(dú)自解決同等程度的問題取得更好的學(xué)習(xí)效果，不過當(dāng)新手逐步成長為知識豐富的專家，樣例效應(yīng)的效果可能就會(huì)減弱，甚至?xí)霈F(xiàn)相反的學(xué)習(xí)結(jié)果[54]。這一現(xiàn)象可能是環(huán)境組織與聯(lián)結(jié)原則的作用所造成的，隨著學(xué)習(xí)者專業(yè)知識的增加，學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)材料中元素交互性的感知水平就會(huì)下降。對于新手來說，他們會(huì)傾向于將信息視為個(gè)體因素，因而給工作記憶帶來了沉重的負(fù)荷；而對專家來說，他們的判斷則更為理性，即將信息視為獨(dú)立于個(gè)體以外的因素，因而不會(huì)對工作記憶帶來過重的負(fù)擔(dān)?？偟膩碚f，如果要調(diào)節(jié)元素交互性，可以通過改變材料的性質(zhì)或?qū)W習(xí)者的專業(yè)知識水平而實(shí)現(xiàn)。無論是通過哪種手段，教授高水平元素交互性的信息均需要向?qū)W習(xí)者提供專門的教學(xué)指導(dǎo)，而教授低水平元素交互性的信息則不需要這么做。

對認(rèn)知負(fù)荷理論的研究生成了一些教學(xué)設(shè)計(jì)的新效應(yīng)?？偟膩碚f，這些設(shè)計(jì)思路都圍繞著幾個(gè)核心點(diǎn)展開，即減少外在認(rèn)知負(fù)荷或調(diào)節(jié)內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷至最佳水平。從這個(gè)角度來說，更好地理解人類認(rèn)知系統(tǒng)架構(gòu)中的工作記憶的作用對教學(xué)設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)價(jià)值。

七、結(jié)語

以上對人類認(rèn)知系統(tǒng)架構(gòu)的概述可以幫助我們對知識的類別形成更加完整的理解。對于學(xué)術(shù)領(lǐng)域而言，使用更廣的是屬于生物高級知識范疇的，特定領(lǐng)域的專業(yè)知識而非通用認(rèn)知類的信息[55]，而且也只有前者具有教授的價(jià)值和意義。掌握通用認(rèn)知類知識并不需要我們刻意地去學(xué)習(xí)，人類的進(jìn)化歷程已使我們具備了在沒有任何指導(dǎo)的情況下無師自通的能力。因此，截至目前似乎也沒有學(xué)者專門通過實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證那些“具有效用的、可以教授的”通用認(rèn)知技能。既然如此，那我們不妨換個(gè)思路，即努力讓學(xué)習(xí)者在特定領(lǐng)域的學(xué)習(xí)中使用他們已經(jīng)掌握的通用認(rèn)知類知識[56]。

大量的研究文獻(xiàn)都在嘗試闡述教授特定領(lǐng)域?qū)I(yè)知識的方式方法，強(qiáng)調(diào)在設(shè)計(jì)教學(xué)程序時(shí)必須要重點(diǎn)考慮人類認(rèn)知系統(tǒng)架構(gòu)的性質(zhì)與特點(diǎn)，尤其是工作記憶在不同學(xué)習(xí)情境下所受的約束力的變化，當(dāng)工作記憶處理的信息是新的，屬于生物高級知識范疇的專業(yè)知識時(shí)就會(huì)受到容量以及持續(xù)時(shí)間的限制約束，而當(dāng)其處理的信息是從長時(shí)記憶中提取而來的時(shí)候，這種限制約束就不復(fù)存在。這給了我們一個(gè)啟示，即在設(shè)計(jì)教學(xué)程序時(shí)，有必要事先理解人類認(rèn)知系統(tǒng)架構(gòu)的相關(guān)知識以及工作記憶的性質(zhì)與特點(diǎn)，否則就是兩眼一抹黑。

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作者/譯者簡介：

約翰·斯維勒(John Sweller)：澳大利亞新南威爾士大學(xué)教育學(xué)院教育心理學(xué)榮譽(yù)教授，當(dāng)代國際著名認(rèn)知負(fù)荷研究理論專家(j.sweller@unsw.edu.au)。

陸琦：在讀碩士，研究方向?yàn)榻虒W(xué)設(shè)計(jì)(3120103102@ zju.edu.cn)。

盛群力：教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)榻虒W(xué)理論與設(shè)計(jì)(qlsheng57@12.com)。

Working Memory, Long-term Memory, and Instructional Design

John Sweller1,Translated by Lu Qi2& Sheng Qunli2
(1.School of Education, University of New South Wales, Sydney NSW 2052；2.College of Education, Zhejiang University, Hangzhou Zhejiang 310028)

Cognitive load theory is used to design instruction. Several aspects of human cognition are critical to instructional design. First, the theory assumes we have not speci fi cally evolved to learn the topics taught in educational and training institutions. Second, these topics require learners to acquire domain-specific rather than generic–cognitive knowledge. Third, while generic-cognitive knowledge does not require explicit instruction because we have evolved to acquire it, domain-speci fi c concepts and skills do require explicit instruction. These factors interact with the capacity and duration constraints of working memory to delineate a cognitive architecture relevant to instructional design. The working memory limits do not apply to biologically primary, generic-cognitive knowledge acquired without explicit instruction but do apply to biologically secondary, domain-speci fi c knowledge that requires explicit instruction. Accordingly, cognitive load theory has been developed to provide techniques that reduce unnecessary working memory load when dealing with explicitly taught, biologically secondary, domain-speci fi c knowledge.

Cognitive Load Theory; Working Memory; Long-term Memory; Instructional Design

G434

A

2016年4月6日

責(zé)任編輯：宋靈青

1006—9860(2016)07—0043—09

* 本文得到中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資助，系浙江大學(xué)2016年重大基礎(chǔ)理論專項(xiàng)課題“面向意義學(xué)習(xí)的現(xiàn)代教學(xué)設(shè)計(jì)模式研究”(項(xiàng)目編號：16ZDJC004)研究成果。

① 資料來源：John Sweller: Working Memory, Long-term Memory, and Instructional Design. Journal of Applied Research in Memory and Cognition, Available online 19 December 2015。本文翻譯得到作者授權(quán)。