生成學習及其策略

盛群力

為什么機器人能夠戰勝圍棋高手？為什么人工智能醫學助理讀片能夠同資深醫生一比高下？這是因為人工智能研究和計算機科學已經對機器學習的算法有了透徹了解，掌握了機器學習的奧秘。一臺沒有任何經驗的機器，經過了一定的學習程序，掌握了智能算法，就能夠勝任許多智力勞動，甚至在很多方面的效率和效果領先于人類。機器學習是高科技的結晶，那么，人類學習的模式到底是什么呢？人類學習的算法或者程序又是怎樣的呢？當代國際頂尖學習科學家和教育心理學家理查德·梅耶經過幾十年研究，創立了生成學習SOI模式。這個模式是高科技研究的成果，可以用來解釋學習的過程，改善學習效率和效果。

測測你的學習觀

請在以下符合你的學習觀的語句旁邊打鉤：

——學習發生于親力親為，動手實踐比聽講學習更好。

——學習發生于建立聯想，要在特定的刺激與反應之間建立聯系。

——學習發生于記住所加工的信息，努力去尋找并熟記新的內容。

——學習發生于嘗試理解學習內容，專注于在新舊知識之間建立聯系。

——學習是一項社會交往活動，團隊合作總是優于個人單干。

第一個選項對行為活動關注太多而忽視了認知活動。行為本身并不是導致學習的必要條件，只有思考你在做什么的時候才會生成學習。因此第一個選項應該修改為“學習生成于學習者在學習時進行適當認知加工過程”。

第二個選項被稱為“聯想學習”，其應用情境比較有限。聯想學習本身并沒有錯，只不過它有太多局限性，無法應對學習過程中的“理解”——善于汲取所學并能夠將其運用到新的情境中。

第三個選項與現在一些常見的教學實踐相一致，比如要求學生上滿一定課時，或者閱讀厚厚的教科書。但是，人不能像電腦一樣工作，人并不能簡單地吸收展現在眼前的內容并記住它。相反，學習者需要通過釋義材料、梳理材料，然后將其與我們已知的知識相聯系，從而將內容從信息（外在的）改變為知識（內在的）。

第四個選項是符合生成學習的觀點的，即學習發生于在適當的學習內容作出選擇，對所選擇的內容進行組織，同時與相關的舊知識開展聯系，由此確保學習是意義生成的。

最后一個選項重視開展社會交往，這確實是生成學習的一個重要方面，但是要注意，不能為了交往而交往。交往本身并一定保證達到意義生成的目的。

生成學習是什么

學習是一種生成活動。這個表述包含的假設是：學習者會積極嘗試去理解所呈現的材料內容;他們會通過在學習時積極進行生成加工來實現這一目標，涉及對所呈現材料的相關部分的注意（稱之為“選擇”），梳理所選擇的材料在工作記憶中形成連貫的心理表征（稱之為“組織”），將所組織的材料與長時記憶中激活的已有知識予以聯系（稱之為“整合”）。

學習者的認知加工過程在生成學習中發揮著核心作用。學習并不是像電腦一樣，只是簡單地將信息添加到記憶中;相反，學習不僅取決于所呈現的材料內容，也依賴于學習者在學習時進行的認知加工過程。

同樣，學習者的已有知識在生成學習中也發揮了重要的作用。已有知識包括圖式、種類、模式與原理等，這些都能夠指導學習者選擇認知加工的材料，組織好材料，并與已有的相關知識進行聯系。因此，學習不僅取決于教師所呈現的材料，還依賴于在學習情境中的“學習者”這一具體制約因素。這就是為什么兩個學習者在同樣的學習情境下——比如參加同樣的課程或者瀏覽同樣的在線講座，卻得到了完全不同的學習效果。

并不是所有形式的學習都是生成學習——通過理解來學習，最終得到有意義的學習結果。另一種常見的學習形式是機械學習——通過記憶，最終得到死記硬背的學習結果。還有一種聯想學習——通過強化聯想，最終實現在特定的刺激與特定的反應之間建立聯系。

學習是怎么發生的呢？生成學習理論最基本的觀點是學習發生于學習者對新信息進行適當認知加工過程。“生成學習SOI模式”涵蓋了三個基本加工過程——選擇、組織、整合。外部的教學首先通過眼睛和耳朵（或者其他感官）進入認知系統，剎那間就能在感覺記憶中登記下來。但是由于人腦無法對所登記的全部信息進行加工，只能在其中挑選一小部分進入后續的加工系統中。所以，“選擇”在生成學習中的作用決不能低估。可以這樣說，沒有選擇就沒有學習。在工作記憶中，學習者可以將選擇的材料形成連貫的心理表征（即“組織”這個箭頭所示）。然后再將其與長時記憶中激活的已有知識進行聯系，并在工作記憶中予以新舊融通（即“整合”這個箭頭所示）。

在工作記憶中整合得到的知識可以被存貯到長時記憶中以備未來所用（即從“工作記憶”指向“長時記憶”的箭頭所示），也可以被用來解決你在外部世界中所遇到的問題（即從“工作記憶”指向“學業表現”的箭頭所示）。

SOI模式的最重要教學啟示在于其說明了教師不僅要呈現材料，而且要確認學生在學習中進行了適當認知加工過程——包括選擇、組織以及整合。可以說，要實現意義生成學習，選擇、組織和整合一樣都不能少。同樣，學習者并不是去直接記憶所呈現的信息，而是要在學習中進行適當的認知加工。深度學習取決于整合。梅耶等人總結了生成學習SOI模型中的三種認知加工過程。

選擇、組織和整合有沒有全部到位，決定了不同的學習結果和掌握程度。選擇、組織和整合一個要素都沒有到位，那么，實際上就是“無效學習”，即使你到了學校，坐在教室里，教師開講了，依然是一無所獲。所以，像通過點名、登記等手段來檢查，并不能保證學習真實地發生了。假如只有“選擇”一個要素到位，后面“組織”和“整合”都沒有到位，那么，仍然只是“無效學習”性質，同樣一無所獲。要確保學到一點東西，至少有“選擇”和“組織”兩個要素都到位。不過，此時得到的學習結果是“機械學習”。機械學習指的是某人在記憶測試中表現不錯但在知識遷移上不如人意，也就是說，學習者可以記住所有材料，但是無法用來解決新問題。機械學習即使不是死記硬背，也是屬于簡單套用的范圍。簡單套用是表層學習，離深度學習還有很大距離。只有當“選擇”“組織”“整合”三個要素全部到位之后，才能進入生成學習的境界。生成學習是指學習者能夠將知識融會貫通，在記憶和遷移測試中都表現較為出色，也就是說，學習者不僅能熟記于心，還能夠學以致用、靈活解決新問題。在知識遷移方面的表現好壞可以辨別某人屬于機械學習還是生成學習。簡而言之，如果在知識遷移上得心應手，那么就可以預測其置身于生成學習中。

八種生成學習策略

梅耶等人基于大量實證研究證據，總結了在特定情境下能夠有效促進生成學習的八種策略：善作小結、結構映射、繪制圖示、聯想要義、自我檢查、自我解釋、樂于教人與生動再現。將這些方法統稱為“生成學習策略”是因為這些學習活動均能有效促進學習者在學習時進行積極的認知加工，即選擇、組織和整合。

“善作小結”指的是以自己的話精簡地撰寫授課內容小結。與生成學習理論的內容相一致，一份有效的內容小結一定不是簡單抄寫課本文字或段落，而是先選擇與課程內容最緊密的信息，將其組織為連貫的表達（如提綱），再將這一內容與學生已有的知識進行整合（如加入新的材料）。換句話說，善作小結是基于學習者已有的知識與經驗，通過讓學習者對重要信息形成自己的解釋從而促進生成學習的發生。

“結構映射”指的是學習者以書面或口頭的學習材料為基礎，以材料內容和材料之間的聯系為線索構建授課核心的空間架構，是一種有效的學習工具。包括概念映射、知識映射以及圖形組織。概念映射往往以網絡圖的形式展開，并由節點和連線組成。節點（通常以橢圓形或矩形表示）以簡短的詞匯來表示一系列核心概念，而連線（通常在連線的上方注明關系）則聯結了這些概念之間的關系。知識映射是一種特殊的概念映射，即概念之間的關系均有特定的意義，如“A是B的部分，A是某類B，A引起B，A的特征是B”。圖形組織則是一種更為專門的概念映射，即核心概念以某種特定的語法結構組織而成，如“比較—對比”的矩陣結構、“因果關系”的流程結構、等級分類的層次結構。

“繪制圖示”指的是學習者創建一種圖示——手繪或使用電腦工具來回顧授課內容。舉個例子，當在學習電池是如何工作的時候，學習者可以圖示標注每一項重點內容。這一將文本信息轉換為圖示表示的過程能夠有效地促進學習者的認知加工，即從文本中選擇相關的信息，以圖示的形式組織信息的表征，再整合已有的知識來闡述信息的意義和與圖示之間的關聯。然而，這一過程可能會產生外在的認知加工負荷，即學習者一直糾結于繪畫的技巧而非關注課程的內容。不過這一潛在的冗余加工是可以通過在學習前或學習中為學習者提供繪制的教學。

“聯想要義”是指學習者通過積極聯想授課重點，建立彼此聯系從而創建心理表征。根據生成學習理論，將文本信息轉換為心理表征的過程能夠有效地促進學習者的認知加工，即從文本中選擇相關的信息，在心理層面上組織信息的表征，再整合已有的知識來闡述信息的意義和與表征之間的關聯。不同于“繪制圖示”策略，學習者在使用“聯想要義”策略時并不會因繪制技巧或工具而分散注意力。然而，這一過程可能也會產生外在的認知加工負荷，如學習者一直糾結于聯想的內容以及聯想與現實之間的聯系。因此，學習者可能需要接受聯想要義的預培訓或專門指導。

“自我檢查”，也稱為“測試學習結果”或“基于檢索的學習”。這是指針對授課內容進行自我測試。學習者自我檢查時有選擇性地激活相關知識、強化授課知識的內部聯系以及通過建立授課知識與已有相關知識之間的新聯系等環節都能促進學習者的認知加工，即對相關信息的選擇、連貫表征的組織以及與已有知識的整合。就結果而言，自我檢查所獲得的學習效果相較于知識的簡單回顧會更為持久，因為后者并不涉及深層次的認知加工。

“自我解釋”是指學習者在學習時針對授課重難點進行梳理與闡釋。學習者自我解釋時，會先選擇最重要的信息并以自己的語言來表述（類似于“善作小結”），接著從材料出發進行推理，組織形成連貫的心理表征，再通過檢索新信息與現有心理圖式之間的一致或不一致，從而實現與已有知識結構的整合。

“樂于教人”是指向他人講解授課內容。樂于教人不同于自我解釋，學習者在教授他人時，會先選擇最相關的信息以涵蓋自己對材料的解釋，接著將材料組織形成連貫的表征以確保能被他人理解，再通過與已有知識結構的整合實現材料的精細加工。從這個角度來說，樂于教人與自我解釋存在一些共通點。

梅耶等人認為，以上每一種生成學習策略的有效性都有大量的實證研究支持，實驗中的中位數效應量d均大于等于0.4。根據哈蒂（Hattie）提出的準則，教學方法的中位數效應量的值要超過d=0.4，才能體現教學方法對改進學生學習的確具有實際意義。所以，八種生成學習策略是較為有效的促進選擇、組織和整合的學習策略，值得好好利用。