學科能力障礙診斷技術的理論基礎──知識分

一、問題提出：不會解題和作文的學生只有「多練」一條路嗎？　　　　如果一名在各項活動中均表現聰明的學生就是功課成績不佳；或者這名學生只是在某一兩個學科不會解題或作文，就需要設法診斷其學科能力障礙的原因並設法排除它。一名既掌握知識分類智育理論與技術又通曉本學科知識的教師，可以輕而易舉地做到這一點。這和傳統的僅僅靠給學生大量增加作業練習提高其某學科能力的途徑相比，不僅效果確切、方法簡捷而且容易立竿見影。這一理論和技術在國內外教育心理學領域已經有了深厚的科學實驗研究基礎。例如美國認知派教育心理學家 Ellen. D.Gagne(1993)①；JohnT. Bruer(1993)②；我國華東師範大學組織的全國協作研究等③④，都在確確實實地用自己的理論與實驗向人們證明這種新的心理學智育技術。我國的智育技術及其理論正在悄悄走進一個嶄新的歷史時期，比如一位運用傳統智育理論的教師面對這樣一名中學生：她新學習過一個單元的物理課程，掌握了基本定義、公式、原理等基本知識，並通過例題練習掌握了解題所必須的基本的程序性知識，而這名學生仍然不會解物理題，這位用傳統智育理論分析問題的教師會認為這是正常現象。因為傳統智育理論認為知識與能力發展是不同步的，有了某些知識並不能說明他已經形成了某種能力，因為能力是在「精講多練」過程中獲得的。至於為什麼「多練」會增加能力，在贊科夫的代表性著作中從未見過正面闡述；在蘇霍姆林斯基和我國某些中小學骨幹教師們的著述中都毫不避諱地認為，「多練」增強了大腦的機能。這是典型的形式訓練智力說的翻版，是教育學家和心理學家們歷來迴避的說法。因為早在本世紀初的不到20年時間裡，這種形式訓練說就被美國的桑代克等教育心理創始者們用大量實驗證明是一種「已經死亡的理論」⑤。在這種錯誤的智力理論引導下雖然學生在盲目的「多練」過程中也會自發地促進某些能力的提高，但是，學習者為此付出的作業練習量太大了。如果是一位持90年代知識分類智育觀的教師面對這一切會怎樣做呢？1997年初，鞍山師院實習教師劉熱生運用問題圖式分析技術解決中學女生「害怕」物理的個案研究首次回答了這個問題，引起國內同課題研究者們高度重視。⑥該被試學生把書上物理知識背得通熟，一到解物理題時就大腦中渾沌不清。經過檢查其知識結構發現，該生從未見過實物電路，大腦中沒有現成的真實經驗表象供其理解電路圖定義中的語言，所以，串、並聯電路定義命題知識在該女生大腦中組合起來的理解表象（即表徵，representation）因缺乏同化固定點（Anchorage）而不穩定，不清晰。每當要解決的問題中涉及到的電路圖不象模式圖型那麼整齊、規範時，其大腦中的電路圖就若隱若現，模糊不定。於是，該生在面對所有涉及各種不規則電路圖的物理問題情境時，都不能清晰、穩定地表徵出電路圖表象。而電路圖知識在初中物理中又恰恰是居核心地位的知識，影響該生對各章練習題的理解。當認知結構上的原因查明以後，研究者只對該生進行了半個小時左右的有針對的專門輔導，便立刻明顯地改變了被試學生的解題能力狀態。這一研究成果在上海召開的「知識分類與目標導向教學全國研討會」大會上，以《物理單科學習困難的初中女生大腦中究竟缺少什麼？》為題作了專題報告。該報告內容被收入華東師範大學心理系承擔的國家教委「九五」重點科研項目成果文獻中。⑦目前，國內對知識分類智育技術的正統思路是：因為是程序性知識轉化為解決問題能力的，所以，在教學過程中把握住程序性知識的設計、輸入環節，學生獲得了程序性知識其必定具備某種能力。可是，這位「害怕」物理的女生並不缺少程序性知識還是不會解物理題，她大腦中還缺少什麼呢？上述介紹的研究成果證明了程序性知識並不是簡單地直地接轉化為解題或作文能力，而是在對當前問題產生頓悟的前提下才能轉化為實際能力。於是，闡明頓悟是怎樣產生的，它所須的條件是什麼，這是揭示一切學會了知識而不會解題或作文學生大腦中奧秘的根源。二、重新解釋經典頓悟實驗：程序性知識並不孤立地直接轉化為能力　　本世紀初，德國格式塔派心理學家苛勒（W. Kohller）用猩猩從懸掛著的筐子中取水果的學習實驗，證明解決問題的頓悟(Insight)產生的條件在於整體問題條件在大腦中的「豁然貫通」，⑧或者說聯貫成一個整體的內部表徵。為了深入回答上述問題的需要，讓我們回顧一下當年的實驗：一開始時，猩猩面臨圖示－1問題情境不知如何是好，無從做起。它因飢餓的驅使不停地觀察和嘗試，......突然，猩猩頓悟到：若順著樹榦攀上去，解開繩結可使水果筐子自動落地而得到水果。從整個實驗的介紹中，我們可以斷定：猩猩大腦中是有如何解開活繩結的程序性知識的。有了解開活繩結的程序性知識只是具備了獲得水果能力的潛在可能性；就象許多不會解物理題的中學生大腦中未必沒有如何解物理題的程序性知識一樣，如何解題的程序性知識與整體的解決問題能力之間還有著原則上的區別。這種區別在什麼地方呢？就是這個程序性知識必須要和若干相關的陳述性知識結構成一個整體的知識系統──由水果筐子、繩索、繩索滑過的銅圈、樹枝和樹榦……解開活繩結的程序知識組成的知識組塊。當這些知識在大腦中整體地連貫表徵清晰時，猩猩通過整體知識組塊的連貫意義知道了解開活繩結這個知識在整個問題情境中的意義：即一旦繩結被解開繩索會順著銅圈滑動而導致盛水果籃子自動落地，因此得到水果。在整體知識關係中猩猩頓悟了程序性知識的意義並操作，程序性知識轉化為現實的取到水果的能力。　　如果被試猩猩缺少銅圈、繩索、籃子會靠自身重力自動下落等知識中的任何一項，它都不會產生頓悟，都將使其大腦中本來已經具備的解開活繩結的程序性知識難以轉化為能力。而在劉熱生研究中的被試學生周某對電路圖變式知識表徵不清晰就導致了其大腦中本來存在的解題程序性知識不能轉化為解題能力。這個結論經常可以在小學生的數學運算思維過程中得到驗證。如讓一組小學一年級新生解下邊問題：「小明有１５塊糖，小麗的糖比小明的多７塊，小明和小麗一共有多少塊糖？」全組同學可以立刻齊聲回答。如果把同一道題的陳述性知識背景改變成這樣問：「在海灣戰爭期間，有一隊多國部隊轟炸機從航空母艦上起飛去伊拉克執行轟炸任務。這個轟炸編隊中有Ｂ－52型轟炸機15架，另有執行雷達預警和護航等其它任務的飛機７架。執行這次任務的多國部隊飛機一共有多少架？」解這道題所須的程序性知識與上一道題相同，後者只是陳述性知識陌生一些，便導致這些小學生遲遲不能頓悟。在中學生功課學習中此類現象更是不乏其例：某初中一全校知名的理科尖子生被一道簡單化學題難倒了。這道題的內容是：「含有氧化銅的樣品5克，還原後生成0.8克的二氧化碳，求樣品中氧化銅的純度。」原來這名同學不知道題中的「樣品」是什麼意思，儘管該詞在題中並不關鍵，也還是無法產生頓悟。經老師對「樣品」稍作解釋該生便又恍然大悟。綜上所述，程序性知識轉化為能力的基本條件，是必要的陳述性知識與程序性知識全部在大腦中順利實現整體連貫表徵（產生頓悟）時，程序性知識才最終現實為解決問題的能力。依據這一原理，我們就可以從影響頓悟實現的諸知識結構因素中找到直接阻礙學科智能的種種原因，形成診斷學科能力障礙的心理學技術體系。三、學科能力障礙診斷：找到阻礙頓悟的原因以減輕作業練習負擔　　多少年來我們遇到的所謂思維問題也好，智力問題也好，如果深究下去歸根到底還是離不開知識。現在，這種感覺不僅可以得到認知學習理論最新研究成果的支持，還可以轉化為有效的學科能力障礙診斷技術。掌握這一技術的教師可以實實在在地查到學科能力障礙學生知識結構中的具體原因，簡捷地排除這些障礙；不懂得這一技術原理的教師，還難免要靠增加學生作業練習來解決學科低能問題。全面檢查一名初中生的知識狀況是十分困難的。要想知道一名聰明並掌握了基基礎知識的學生為什麼不會解題、作文，只能檢查與該種能力有關的子知識結構系統。從解決某個問題到產生頓悟所必須的全部知識系統，稱作這個問題的中心圖式（Problem-Centre Schemata ）。例如上述的猩猩在解決從筐子中取水果的問題時，大腦中解決該問題的中心圖式就是由筐子、連接筐子的繩索、繩索滑過的銅圈、樹枝和樹榦以及解開繩結的程序知識等組成的知識組塊。我們將通過檢查問題中心圖式中的知識缺陷來確定智力障礙的方法稱作問題中心圖式分析技術。　　以下舉幾種因知識結構因素阻礙學科思維頓悟的類型實例，以期進一步說明運用問題中心圖式分析技術診斷學科能力障礙的基本方法。㈠原有知識經驗對問題情境中新知識的同化水平阻礙或促進頓悟早在80年代，在實驗奧蘇伯爾（D. P. Ausubel）的同化學習策略過程中我們就發現，人們大腦中的原有相似性知識不單單能夠促進記憶學習，同樣也能夠促進解決問題思維學習效果。⑨但是，卻一直不能說明其心理機制是什麼。現在我們可以回答這個問題：理解由陌生知識表述的問題情境時，由於這些知識在大腦中缺乏起固定作用（Anchorage）的原有相似性知識的同化作用（Assimmilation），因而不容易在大腦中清晰、穩定地進行整體連貫表徵，所以會造成問題情境知識在大腦中的表徵若明若暗、殘缺不全，……這樣情況下是難以實現頓悟的。打一個淺顯的比方：當學會「門」字和「馬」字的中國人再學習「闖」字時，掃一眼便可過目不忘；而當不曾接觸過「門」字和「馬」字的西方人學習「闖」字時，會把這個字看成是筆劃雜亂難以辨認的一團。一個人善長學習什麼和不善長學習什麼，首先受其大腦中原有知識的同化作用大小的影響。上文中提到的初中女生學習電路圖知識時，竟感到該知識如此複雜、陌生；而對有的男學生來說，電路圖知識幾乎是掃一眼就會的知識。在解題思維過程中，同一個涉及電路圖知識的問題，大腦中有同化固定點知識的那位男生，比如他幫助父兄安裝過電器等偶爾獲得過電路圖的感性印象，就能憑藉這些印象的同化作用輕易在大腦中把問題情境整體表徵得穩定、清晰；而被試女生由於沒有相似感性知識的同化作用，所以大腦中的問題情境被表徵得一片模糊。於是，兩個學習同樣課程面臨同樣問題的學生，一個輕易便可產生解決問題的頓悟而另一個則不能。個別受蘇霍姆林斯基智育思想影響的教師試圖通過大量練習增強學生大腦細胞活力，進而增強學生解題思維能力的做法，往往導致學生進行許多無效練習。這也是當今許多教師和學生家長主張增加學生作業負擔的重要錯誤思想根源之一。㈡大腦中知識經驗的表徵合理性水平阻礙或促進頓悟表徵（Representation）是指信息表達和儲存的方式。人們常運用一（些）事物和屬性代表、表現或表達另一（些）事物和屬性的信息。例如我們大腦中有「鳥」這個字或概念，就代表、表現或表達了鳥這種客觀事物和它的屬性信息。在認知心理學界，把信息在人腦中呈現和儲存的方式統稱為知識表徵。　　同一個知識內容，在大腦中以何種方式表達或儲存，大大影響這個人的智能水平。大約六、七百年前，當歐洲人還沒有用阿拉伯數字元號表徵基數時，只有少數讀到大學畢業並且留學過義大利的數學家才能做除法運算。學者們用羅馬數字進行運算，而且不能用零（其實也沒有零）的概念，因而只有極少數聰明絕頂的人用畢生精力才能完成百萬數的除法。如今，一個小學生用十進位制的阿拉伯數字和除法規則解決這些問題，也只須片刻功夫。把這一原理用於中小學生學科能力發展障礙診斷，也是大有潛力可為的。例如在上文談到的那位「害怕」物理的初中女生的個案研究過程中，若從表面上看，這位女生已經很好地掌握電路圖概念了，她能熟背電路圖的定義。可是，這些知識是怎樣在她大腦中表達和儲存的呢？一測驗問題就暴露出來了──該生不能識別實用電路圖，研究者據此假設她大腦中對電路圖概念的表徵有問題，她沒能表徵出該概念的實質意義特徵。於是，進一步檢查她大腦中的電路圖概念是如何表徵的。原來，教材中把並聯電路定義為：「把幾個電阻並列地聯接構成的電路是並聯」，從科學邏輯上說是嚴密無誤的，但是從這位中學女生的表徵知識邏輯上說則是有缺陷的。在她心目中「並列」相應的表象就是對應整齊地一併排列（電路圖模型是這樣的，但實用電路圖則不然），因而影響了對電路「並列」本質特徵的意義表徵。所以研究者又在輔導中進一步解釋說電路的「並列」就是：「頭與頭聯，尾與尾聯」。這樣解釋可以幫助一種知識結構的學生進一步理解並聯的實質含意，而對該被試女生則不適用。由於她的特殊知識結構導致了她在運用這個概念解決具體問題時找不到何處為電阻的「頭」，何處為電阻的「尾」，還是不能立刻在大腦中實質性地表徵出電路圖的知識。這就是在這位所謂「笨」女孩大腦中發生的障礙所在。研究者又針對她們的知識結構重新表徵這個概念，利用電流流向來把並聯電路描述為：「在電路圖中電流在某點發生分支現象，就說明出現並聯；電流流入電路不發生分支，依次連續經過幾個電路原件即為串聯。」這個表述使被試學生茅塞頓開，長期以來一碰上電路圖知識就糊塗的問題立刻得到徹底解決。　　㈢認知策略水平對頓悟的阻礙與促進在大腦中檢索理解和解決當前問題所必須的陳述性知識或程序性知識的過程，始終是在認知策略監控和指導下進行的。由於人們在解決問題時認知策略往往是在下意識狀態下自動化運行的，所以人們只能意識到一部分認知策略的存在。當前，通過檢查學生學習某學科認知策略水平來診斷其學科能力障礙原因，其所面臨的困難最大，但是可挖掘的學科智慧潛力也最大。　　影響思維的認知策略種類很多。首先應該從不同問題所屬的知識與學科領域角度來區分認知策略。一個人大腦中儲存哪個知識領域的認知策略知識多並結構得好，就會在哪個領域表現出智能優勢；反之亦然。比如在有的中學生大腦中儲存的社交領域認知策略豐富，他就在交際方面表現出智慧優勢，但這種智慧優勢不能保證他在功課學習領域是聰明的；有的學生在解數學題方面認知策略知識結構良好，表現出不凡智慧，卻可能不善長寫作文等等。　　另外，從認知策略影響智慧水平的角度，還可以將認知策略分為基本策略和技巧性策略兩類。前者是指一個智力沒有障礙的人在解決一個問題時應該具備的把握正確思維方向和途徑的起碼技能，例如一個小學生在讀完一道數學應用題後不能理解題意，他的認知策略應該能夠指導他先「怎麼辦」再「怎麼辦」，比如提醒自己再重讀一遍習題等等。如果他一碰到難題就不假思索地大聲地喊媽媽或立刻去問老師，就說明他的認知策略低於基本策略水平。而技巧性策略則屬較高級策略，它是一些更聰明者才具有的。例如一個在課堂上沒學懂分子與分母關係的小學生，在解題過程中想到用除數與被除數關係類比分母、分子關係，不但也得出了正確答案，還加深了對分母、分子關係原理的更實質性的理解。這說明該兒童具備了技巧性認知策略。不論這兩種策略中的哪一種，都對人們解決學科問題和作文能力產生事關重要的阻礙作用，所以都是診斷學科能力障礙必不可少的重要環節之一。　　除上述幾種常見知識因素阻礙中小學生解決學科問題思維頓悟產生以外，還有諸如問題中心圖式中原有知識穩定性、清晰性和熟練程度因素；原有知識上位化水平因素；以及條件性消極情緒反應因素等等。因篇幅所限，筆者擬另文闡述。　　從知識分類角度揭示學科思維頓悟的機制，以求尋找一條既能解決學科能力障礙又能減輕作業練習負擔的智育之路。但因筆者水平所限，文中錯誤在所難免，誠懇希望教育界和教育心理學界專家、同仁不吝批評賜教！
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