学习理论(信息加工学习理论).ppt

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1、2005.5,1,第九章 信息加工学习理论,2005.5,2,第九章 信息加工学习理论,许多认知心理学家把人看作是信息加工的机制，把认知看作是对信息的加工。当代认知心理学奠基人之一奈瑟认为：“认知是指转换、简约、加工、贮存、提取和使用感觉输入的所有过程。”认知心理学家常用计算机处理信息的过程作比拟来说明人类的学习和人脑加工信息的过程，因而把研究的焦点放在追溯、描述心理运演的顺序和它们的产品上。,2005.5,3,第九章 信息加工学习理论,早在1868年，荷兰心理学家唐德斯就发表了有关信息加工研究方法的论文。他认为，反应时（reaction time）反映了神经冲动传导速度这类基本因素，因此可以

2、用来作为分析比较复杂的行为反应的基本成分。这种反应时测量方法，成了现代信息加工研究的一种重要方法。艾宾浩斯1885年对无意义音节记忆的研究，也是这方面的探索。,2005.5,4,第九章 信息加工学习理论,20世纪50年代以后，计算机科学的蓬勃兴起，为心理学家分析和推断心理过程提供了一个重要工具。因为计算机的出现，使得人们有可能分析人的内部心理状态和过程。西蒙等人在50年代后期发表了一系列论文，以表明可以利用计算机模拟各种心理现象，因而，心理学中的许多问题都可以根据信息加工系统予以阐明。人被看成是信息加工者。凭借信息加工模式，能把格式塔心理学关于认知和记忆重组的某些推测，用一种类似计算机程序的方

3、式编制出来。这就为研究心理过程和心理结构提供了物质基础。,2005.5,5,第九章 信息加工学习理论,一、信息加工理论概述 有人区分了对当今信息加工理论有影响的三种理论：（1）由埃斯蒂斯和斯彭思等人最早提出的学习的数学理论；（2）强调以选择性注意为起点、长时记忆痕迹为终点的信号探示理论；（3）注重人工智能和计算机模拟的计算机模型理论。按照斯奈尔贝克的观点，目前，被认为属于信息加工理论范围的，大致可以分成以下三类：（1）侧重于数理统计分析的信息论；（2）侧重于计算机模拟的信息加工理论；（3）侧重于实际应用的认知信息加工理论。,2005.5,6,第九章 信息加工学习理论,（一）信息论和信息分析 美

4、国学者香农（C.Shannon）被公认为是信息论之父，他为了解决信息编码的问题，提高通信系统的效率和可靠性，在研究过程中对信息进行了数学处理。他舍弃通信系统中消息的具体内容，把信息源发生的信息仅仅看作一个抽象的量；他把数理统计方法运用到通信领域，提出了信息熵的数学公式，从量的方面来描述信息的传递与提取的问题，并提出了信息量的概念；他设计了一套在各种不同条件下测量信息的方法，从而奠定了现代信息理论的基础。,2005.5,7,第九章 信息加工学习理论,心理学家们改编了香农的信息测度和理论。呈现给被试的刺激是与通讯系统中的信息源和传送者相应的。通道被作为人类被试的特征；被试对信号加以编码和作出正确的

5、反应是最大精确度，被称为是他的通道能量。信息分析把主要焦点放在被试在一系列尝试中对所呈现的刺激作出反应的一致性程度上。,2005.5,8,第九章 信息加工学习理论,（二）计算机模拟 把人视作信息加工者，这一观念是与计算机技术的发展联系在一起的。心理学家们发现，计算机程序也可以用来描述人类思维和学习的方式。一些研究人员用计算机来模拟人类问题解决过程和学习过程。这样，心理学家就不再只是推测在“暗箱”内部所发生的事情了。关于计算机与人类信息加工方面，有两个主要的发展：一方面，用人类思维过程作为改进计算机处理数据的程序的指南。另一方面，一些学者对计算机加工的兴趣，集中在模拟人类问题解决过程上。,200

6、5.5,9,第九章 信息加工学习理论,最初用计算机成功模拟人类思维是由纽厄尔与西蒙设计的，这个程序称为“逻辑理论专家”的程序能用来证明形式逻辑中的各种定理。1972年他们又设计了一种更为精细的问题解决系统，称之为“一般问题解决者”。这个程序所认为是人类问题解决活动之基础的大量策略组合在一起，不但能够证明逻辑定理，而且能够下棋、谱曲等。由此，他们提出了一个问题解决行为所涉及的基本结构，称之为“信息加工系统”（IPS）。,2005.5,10,第九章 信息加工学习理论,2005.5,11,第九章 信息加工学习理论,（三）认知信息加工理论 有些心理学家，在承认计算机模拟对心理学发展所起作用的同时，认为

7、计算机不能实际模拟人类的认知过程。如，奈瑟认为，计算机程序编制一般只涉及心智的因素，忽视情绪或情感方面的因素；计算机程序中的记忆太完美了，以致不能作来代表人类的信息存贮过程；计算机程序在类推人类信息加工的复杂性方面还存在一些局限，这些局限使得它不能适当地描述和检验人类学习和信息加工。,2005.5,12,第九章 信息加工学习理论,二、信息加工理论的基本假设 几乎所有信息加工论者都认为，学习实质上由习得和使用信息构成的。他们的一个基本假设是：行为是由有机体内部的信息流程决定的。由于这种信息流只是一种猜想，是永远不可能直接观察到的。所以心理学家们构建了不同的模式来推导这种信息流；这取决于理论家想要

8、说明哪一种内部过程。一般而言，信息加工论者主要关注（1）人类记忆系统的性质；（2）记忆系统中知识表征和贮存方式。,2005.5,13,第九章 信息加工学习理论,（一）人类记忆的性质 自20世纪60年代以来，人们开始把记忆系统看作是一个有复杂结构的系统，它加工和组织一个人拥有的全部知识；它是一个起组织作用的活跃的系统。换言之，人类的记忆积极地选择将要被加工的材料，把他们转换成有意义的信息，并贮存许多信息供来日使用。近年来，心理学家和教育家最感兴趣的，是两种记忆信息加工模式：阿特金森希弗林模式和克雷克洛克哈特模式。,2005.5,14,第九章 信息加工学习理论,1、阿特金森希弗林模式 阿特金森希弗

9、林提出的记忆信息加工模式，由三个组成结构：（1）感觉登记；（2）短时记忆；（3）长时记忆。在他们看来，重要的是这三种记忆贮存不应被看做大脑中所占的特定部位，而应把它们看作是记忆过程中的三个方面或运演的特征。,2005.5,15,第九章 信息加工学习理论,2005.5,16,第九章 信息加工学习理论,2、克雷克洛克哈特模式 其基本观点是：短时记忆与长时记忆，与其说是由于信息贮存在大脑中的“地方”产生的，不如说是由于它们获得的加工类型产生的。也就是说，短时记忆与长时记忆仅仅是不同加工水平的差异。他们把记忆看做是一个加工的连续体，而不是一系列不同的阶段，或者说在各阶段之间存在着一个信息迁移的问题，因

10、此，克雷克与洛克哈特否认可以把记忆分割成几种不同的阶段。,2005.5,17,第九章 信息加工学习理论,2005.5,18,第九章 信息加工学习理论,（二）信息贮存的方式 在记忆系统中被贮存的信息，不是与刺激输入一一对应的直接复制，因为感官接受的物理信号并不是对外部世界的完美表征，为了便于回忆，人们须以某种方式转换物理信号。转换或重新编码会增加以后回忆信息的可能性，但这是以失去某些细节为代价的。对信息贮存形式比较有影响的观点有：（1）佩维奥提出的双重编码模式；（2）图尔文对情节记忆与语义记忆的区分；（3）言语网络模式。,2005.5,19,第九章 信息加工学习理论,1、双重编码模式 心理学家佩

11、维奥在研究中发现，在具体性文字中的信息，比用抽象性文字传递的信息，学起来更容易一些。佩维奥用双重编码这一假设来解释上述结果。在他看来，信息既可以用言语序列贮存，也可以用映象空间贮存。正是由于凭借这种双重表象，具体性文字才能够比较容易回忆，因为它们可以使用两种方式来提取。,2005.5,20,第九章 信息加工学习理论,2、情节记忆与语义记忆 图尔文总结了有关记忆研究，对情节记忆和语义记忆作了区分。情节记忆是指我们具有的有关以往经历过的某些特定事件方面的信息，它主要用来贮存人生中印象比较深刻的事情。如第一次做什么事的情节在记忆中是最深的。语义记忆是语言运用所必需的记忆，它涉及有组织地贮存我们对整个

12、世界以及语言及其运用方法方面的知识。语义记忆是指语法规则、化学公式、运算规则等方面的有组织的知识。,2005.5,21,第九章 信息加工学习理论,3、语义网络模式 语义网络模式是用一种交节点来描绘概念与从属概念层次结构关系的。目前，主要有三种语义网络模式：（1）安德森提出的命题网络；（2）诺曼与鲁梅尔哈特提出的活跃的结构网络；（3）组厄尔与西蒙提出的产品系统。这三种模式都对陈述性知识与程序性知识作了分析。,2005.5,22,第九章 信息加工学习理论,我们可以说，在长时记忆中信息不同的表征方式，是研究者研究不同现象的结果。这就是说，不同类型的信息对表征系统有不同的要求。在现代认知心理学的术语中

13、，语义记忆的种种要素往往也被称为图式。因为，在认知心理学家看来，人们是根据这种图式赋予事件的意义，来理解语言和解决问题的。,2005.5,23,第九章 信息加工学习理论,三、信息加工的过程 一般把学习过程分为三个阶段：（1）注意刺激；（2）刺激编码；（3）信息的贮存与提取。（一）注意刺激 当物理信号被感觉登记时，人类的记忆系统就开始加工信息。这些物理信号只停留极短暂的时间，一般为百分之几秒，其职能是在相当短暂的时间内保持信息，以便予以加工。没有感觉登记，我们会由于没有时间加工许多持续时间极短的刺激，而在感知世界时会有更多困难。,2005.5,24,第九章 信息加工学习理论,（二）刺激编码 当人

14、们注意到刺激时，这些刺激就处于短时记忆中。据认为，短时记忆处理信息的能量是有限的，只能局限在我们能够注意到的观念上。除非我们不断地思考或复述这些信息，否则信息很快就会从短时记忆中消失。要把信息长久地记忆下来，就需要长进记忆。这种加工被称为编码，即要转换刺激，以便贮存，便于回忆。,2005.5,25,第九章 信息加工学习理论,（三）贮存与提取信息 编码过程的目的，是为了把信息贮存在长时记忆中，信息的回忆，在很大程度上取决于信息贮存的形式，以及该信息与长时记忆中以往的内容的关系。如职业棋手与初学者看一盘棋布局后，回忆的能力相差很大。这种差异，一方面是由于长时记忆中贮存信息的“组块”大小不同，二是由

15、于对新信息编码的方式不同。一些心理学家认为，记忆痕迹得到贮存后，提取或恢复这些记忆痕迹，主要取决于两个因素：（1）记忆痕迹的强度；（2）与提示线索的联系。,2005.5,26,第九章 信息加工学习理论,四、信息加工学习原理（一）信息流是行为的基础 认知心理学把人看作是一架非常复杂的机器，试图发现这个“暗箱”内所发生的情况。因此，信息加工论者常把人类认知系统表述为代表信息加工和贮存的一系列方框，是它们在来回传递信息，每一个方框代表一种在人头脑中发生的信息转换。（二）人类加工信息的能量是有限的（三）记忆取决于信息编码（四）回忆部分取决于提取线索,2005.5,27,第九章 信息加工学习理论,五、评

16、论 信息加工学习理论可以用来解释人类许多思维过程，使得人类的高级心理过程不再那么神秘。但信息加工理论并不是一切从头开始的，他吸收了行为主义和传统认知理论的有益成果。,2005.5,28,第九章 信息加工学习理论,启迪作用：（1）刺激选择不象埃斯蒂斯所说的那样是一种随机的过程，因此，不能仅仅考虑到刺激的特征，而且还要关注学习者已有的信息或认知图式；（2）短时记忆加工信息的能量是有限的，如果一味要求学生在短时间内掌握大量信息，不给他们留有加工或思考的时间，结果是不会理想的；（3）“组块”理论要求为了尽可能使学生在短时间内学习较多的知识，我们必须把知识组织成有意义的块状，减少机械学习；（4）信息编码不仅有助于学生的理解，而且有助于信息的贮存和提取。,2005.5,29,第九章 信息加工学习理论,同时必须认识到，信息加工理论注意系统、编码系统和记忆系统的分析，是建立在推测基础上的。计算机科学的发展，还无法使其变成实在的可观察的行为，其理论还不成熟。第九章 信息加工学习理论,