第三节 技术认知——关于心理学的讨论

我们之所以需要从技术认识的讨论转向技术认知的讨论，是因为我们尽管从技术认识论的哲学层面得到了关于技术教育的指引，还不能对技术学习的策略和方法有更为深入和直接的认识与理解，因此，我们需要从认知心理学领域寻找能够为我们设计技术课程教学模式予以指引的理论。

一、认知与认知主义

认知心理学有广义和狭义之分，广义的认知心理学理论有以皮亚杰为代表的建构主义认知心理学。他认为儿童的认知不仅仅依赖于经验，更重要的是在于认知主体与客体之间的相互作用，学习者的知识形成与发展，就在个体与外界环境的相互作用过程之中，在这一过程中个体应该是积极主动地实现知识构建，以达到认知主体与自然、社会环境的适应和平衡。认知主义不同意行为主义的“刺激—反应”（S-R）式学习作用说法，而建构主义的认知强调人们的行为是受意识支配的，认知主体的行为是以“刺激—意识—反应”的形式发生，在这一认知行为中，意识作为一种“有机体内部状态”，起到了认知中介环节的作用。在皮亚杰学说的基础上，布鲁纳提出了“认知—发现说”。他认为学习者虽然受到认知环境的影响，但是每一个学习者总有自己独特的认知程序，所以认知性学习应该帮助学生形成智慧，以及认知发展。维果茨基则强调社会实践、文化对个体学习和发展的作用，他的“最近发展区”理论认为文化造就了认知，认知同时也创造了文化。

狭义的认知心理学是信息加工理论，也是目前被心理学界普遍所指的认知心理学，但并非彻底的理性主义心理学，而具有某种经验主义的传统。信息加工理论认为人们的认知过程就是对外界信息的加工过程，这一过程是由四个主要子过程所组成，即感知、记忆、控制和反应，并且强调已有的经验、知识和知识结构对人们的认知活动及行为起着决定性作用。以心理学的观点看，感知包括了感觉和知觉，感觉是对外部刺激的反应，知觉是对所获得的信息的认识及重组，并获得对外部信息意义的建构；记忆活动是对外部信息进行编码和存储的过程，同时也是对以往信息的提取过程，记忆有工作记忆、短时记忆和长时记忆等；控制即认知策略，与认知目标（期望）相关，这对于认知学习是关键性的；反应包括了思维和行为，其中思维主要包括概念界定与形成、问题解决、假设与推理等。

二、技术认知的信息加工模型

技术认知是发生在工程技术人员与技术对象（技术要素、技术现象等）之间的相互作用，认知心理学的理论同样能够解释人们的技术认知活动，特别是信息加工理论，对技术学习中的教学模式设计有重要的指导意义。图2-4是C.D．威肯斯等在其所著《工程心理学与人的作业》一书中描述的人的决策技术行为中的信息加工阶段模型。这一模型很好地用信息加工理论描述了技术认知的感知、记忆、控制和反应四个子过程，每一个过程都具有将信息转变为相应的认知行为或操作的功能。图中的“反应选择”实际上就是“控制”的过程，即策略选择，而“反应执行”就是认知的“反应”过程。下面是该书的相关论述，将有助于我们进一步理解心理学意义下的技术认知。

1．感知

感知的心理过程有感觉和知觉。技术环境中的信息、事件总是通过感觉器官反映到人们的头脑之中，如听觉、视觉、触觉和味觉等，所有从外部信息获得的感觉，对于头脑中形成的最终信息的特征和性质等，有着重要的作用。但是，对于“人的有效作业来说感觉加工是必要的但不是足够的”，因为“知觉加工部分地取决于刺激或环境输入，这种输入是通过感觉或较低神经信息通道从感官通道进入的”“不过当感觉证据贫乏时，知觉主要以经验为基础的期望来驱动”。这就意味着知觉对通过感觉所获得的信息的认识是依赖于经验的，即记忆中的经验，而知觉本身还需要“对粗糙感觉证据”进行“归类”，从图2-4中可以看到，知觉与记忆是一个互动关系，其互动的过程就是认知的过程，具体的认知心理行为表现为“观察”“理解”与“判断”。

2．记忆

工作记忆和长时记忆。工作记忆“是一种暂时的、需要注意参与的存储系统，可以利用它来保存新的信息直到我们使用为止”，长时记忆则是“我们有关世界的事实和方法的‘仓库’”。在技术学习和训练中，需要将工作记忆中的信息转移到长时记忆中，其中“学习是达到信息转换的方式，训练则指设计者和教师为追求最大学习效率而采用的外显的有意识的方法”。而对于学习者来说，获得较好的长时记忆尤为关键，为此需要“强调陈述性和程序性知识”的有效学习——信息的存贮，实现长时记忆。

知识的表征与组织。心理学研究的结果表明，专家对于初学者的记忆优势具有更好的工作记忆，这是由于专家拥有更多的专业知识，在对外部信息的处理过程中有较强的信息组块化能力。专业知识包括如何做事的程序性知识，以及关于事实的陈述性知识，上述知识在头脑中成为长时记忆的信息，并以特定的结构和组织存贮，如果在技术活动中，人们从外部获得的信息形成的工作记忆，如果其结构和特征与头脑中的知识结构和特征——长时记忆，越相似就越能获得更好的认知效果。

记忆的再现与再认。技术活动中的情境再现和再认，是经验运用和知识或能力迁移的重要心理活动，再现是记忆中的信息产生，是头脑中知识与经验，再认是记忆中的信息与当前的信息的一致性，是与判断有关的心理活动。在技术学习中，教学设计应该有助于学习者的再现和再认，如提供必要的线索，增加以前和当前的信息相似性等。

情境意识与训练迁移。情境意识指一个人在信息处理过程中，敏捷、准确地感知“世事状态”的变化及影响，并通过理解和判断，能够对事态的未来发展有所预知。训练迁移是指“学习一种新技能或在一种新环境下学习某种技能可在多大程度上利用以前学过的知识或技能”。一般来说训练迁移的有效性与技术情境的逼真性有关，当然也可能有的训练会产生“负迁移”，即一个情境中获得的技能却妨碍了另一个情境中的操作，这是我们在训练情境创设中需要避免的。

3．控制（策略——反应选择）

作为例子，技术活动中的决策行为能够很好地说明技术认知的“控制”问题——策略性反应选择，这一过程是“人通过知觉获得并通过认知转换而增大对情境的理解”，并“触发一个反应选择行动”。威肯斯等在如图2-4所示的决策行为中对信息加工模型的特点给出了详尽的论述。他们认为在决策过程中，策略性的反应选择是建立在工作记忆基础上，通过“选择性注意”对所有线索进行“过滤”——理解与评价，这一过程可称为“诊断”——情境意识的作用。诊断是为了反应选择，而诊断之前的“选择性注意”和“线索过滤”的成效，则取决于决策者的长时记忆的水平——知识与经验。“诊断”过后便是决策者的“反应选择”——“根据长时记忆生成一组可能的行动路线或操作决定”。当然，至此“控制”并没有结束，而是需要另一种“控制”形式——反馈，反馈是为了帮助“诊断”和改进“反应选择”，因而也是必需的。这里需要特别指出的是，威肯斯提出的反馈是在“反应执行”之后，即表达的是信息加工的主反馈，我们认为认知过程的反馈需要在“反应选择”阶段就进行，即技术认知信息加工过程的子过程反馈和局部循环反馈是必要的。

情境意识在决策的技术认知中具有重要作用，也是问题解决的诊断性信息加工的基础。具有良好情境意识的工程技术人员一般需要具有以下具体的能力。

1）寻找线索与形成假设

这需要确定线索的主要物理特征、线索的可靠性，以及一个线索能够为一个假设提供多少证据。

2）注意和线索的整合

注意是减少信息遗漏的必要保证；对于大量线索需要通过整合以便形成有效的诊断；由于线索总是具有不同突出性，由此可以导致信息加工的权重差别，以引起注意差别，当然也可以采取无权重差别对待，以避免低价值线索引起诊断偏差和失误。

3）线索与专业知识的联系

对多个高相关、同权重线索的信息整合，常常是以直觉的形式完成——快速、自动识别，这种直觉性的诊断模式是与人们的专业知识紧密相关的。

4）信念（意志）与调适

在一定技术情境中，专业的工程技术人员总是能够在较短的时间内作出诊断，并对自己深信不疑，但是随着时间的推移也会产生“过度相信”或“抛锚”式的自我启发和“证实偏见”。因此人们有时还需要调节自我“信念”，包括删除情境中的某些条件，以避免“过度相信”和“证实偏见”带来的诊断偏差。

4．反应（反应执行）

反应执行意味着采取行动，对于决策的技术行为来说，采取行动的过程同样是技术认知的过程，因为人需要对行动做出选择。一般地，我们会面临确定条件下的选择和不确定条件下的选择，而无论是怎样的选择，都与行动的价值与风险有关。关于决策的更多知识与讨论，我们需要参看更加专业的文献，这里我们只是引用决策的信息加工模型了解技术认知的信息加工的一般概念，同时也为我们技术课程学习的教学设计提供必要的理论指引。

三、认知心理学对技术学习的启示

建构主义和信息加工理论是技术教育的教学模式设计的主要理论基础。技术学习的建构性认知基于但又不限于原有的知识与经验，需要在认知的过程中依据新的经验对原有知识与经验做出调整，即重构自身的知识。信息加工型的认知学习强调通过经验的联想网络和思维程序实现认知，同时也强调信息在认知结构与程序中的组织，因而也被许多心理学家认为建构主义认知和信息加工理论在一些重要的构想方面具有某种相似之处。对于技术教育而言，教学模式的设计是技术学习过程中技术认知能力获得和发展的重要保证。我们认为，在技术学习过程中，良好的信息加工是必要的前提，而知识与经验的建构是最终的目的，如何设计技术认知的信息加工——知识建构程式，以及促进技术认知的情境，是技术学习的核心问题，而关键问题则是信息加工——知识建构的统一模型。关于信息加工与知识建构的统一性问题，我们将在第九章中讨论技术问题解决和技术设计的技术思维过程时详细论述。

认知心理学是技术课程教与学策略设计的理论基础。对于技术教育来说，一线的教师需要了解认知心理学的知识与观点对技术知识学习和技能训练的科学性、有效性的意义。下面是威肯斯等在其著作中提出的减轻认知负荷的建议。

1．关于技术（工作）情境创设

认知心理学研究表明：一般地说，“如果某一任务的所有要素和目标任务相同，那么通常将产生最大的正迁移”，但是如果训练系统情境的高度逼真，由于其复杂性会导致提高工作负荷而失去实际技能训练的注意力，或者由于训练情境高度相似性而导致在迁移情境中的反应倾向或策略的不兼容。因此，我们希望能够有良好的训练和学习的情境（程序和设备）设计，使得在“最短的时间内提供最好的学习”——长时工作记忆和学习效率。另外，需要注意即使情境设计相同，但训练系统（操作——反应元素）有较大的差异时，那么一个系统之间的技能是不能获得迁移的，并出现负迁移现象，因此在选取训练系统（设备）时，应该尽量一致，这对于技能训练是重要的。

2．合理的认知负荷

技术学习和训练过程中的认知是主要的智力活动，合理的认知负荷是保证学习与训练有效性和效率的重要基础，因为个体的工作记忆容量是有限的。减轻认知负荷的办法包括：利用不同的工作记忆成分，如文、图（视频）、表等；复杂任务分解学习，其中有分段学习和分项学习；在学习和训练中向学习者适时（过程中或结束时）提供反馈；通过为“问题框架提供某种注解”，或者通过“问题”为学习者“确立”需要掌握的“概念”，以提高案例教学的效果。