认知弹性理论（Cognitive Flexibility Theory）
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认知弹性理论就是一种针对结构不良知识领域，以获得高级知识为目的的教学思想和方法。
基本原理之一是：只有在显示多元事实时才能以最佳方式对结构不良领域的现象进行思考。因此，认知弹性理论的焦点是试图揭示复杂与结构不良领域中的学习本质。该理论的中心问题是多元认知表征，即要求从多于一个观点的角度检查某一概念，这既能增强对该概念自身的理解，同时也能增强将这一理解迁移至其它领域的能力。同样，从同一观点检查不同概念也能导致一种新的见识。在结构不良领域中这更是一个真实的事实。
基本原理之二是：概念与案例构成的多维与非线性的 “十字交叉”形状（"criss-crissing" of conceptual and case landscape）。有理由、有根据的正确理解会因背景的不同而存有差异。“十字交叉形”这一隐喻表明，从不同方向得到一个映像或观念可同时既加强新的观念，又加强作为出发点的原有概念。这是因为这一链接在原本没有联系的概念之间形成了一种新联结（可参见抛锚式教学）。当理解一个变化了的概念感到困难时，通过几个具体示例加以说明，可使该概念富有意义。显然，这正是认知弹性超文本（CFHs）的重要特征。
认知弹性理论的焦点是“复杂和结构不良领域中学习的本质问题。所谓认知弹性，意指以多种方式同时重建自己的知识，以便对发生根本变化的情境领域作出适宜的反应。
认知弹性理论的重点是以多种观点呈现信息，并利用能提供不同范例的多种研究案例。该理论还主张有效的学习应该是依靠情境的，因而，相应的教学必须是非常具体的。此外，该理论强调建构知识的重要性，要求教师必须为学习者提供机会开发他们自己的信息表征，使他们以更适宜的方式学习。
认知弹性理论产生于20世纪90年代初,倡导人为美国依利诺斯大学的斯皮罗(Rand J.Sprio)等人,国内学者高文在《教学模式论》一书中系统地推介过该理论,[2]随后不少论者也撰文讨论过该理论用于指导教学实践、网络课程设计等。以下以该理论创始人斯皮罗等的文章为基础,参阅国内各种论文或专著,探讨其逻辑结构。任何理论都有一个范畴或范畴体系,各种理论就是通过范畴体系来揭示其研究对象的规律的。认知弹性理论涉及到以下几个范畴。
(一)高级学习
斯皮罗等人认为,人类的学习是非常复杂的,那种对学习复杂性盲目乐观的行为主义倾向是不符合实际的,他们主张应该将学习分为两种:高级学习与初级学习。初级学习是学习中低级阶段,在这一阶段,学习主要是还原倾向的简单化学习,即只要求学生将所学的东西简单再生出来,涉及的内容主要是结构良好领域(well-structured domains)。斯皮罗等人感兴趣的是高级学习,他们认为高级学习不同于低级学习,要求学生把握概念的复杂性,能运用所获取的概念去分析、思考问题以及在新的情境中灵活运用这些概念。因此,这一阶段的学习涉及到大量的结构不良领域(ill-structured domains)的问题。所谓结构不良的问题,就是指那些已知条件明确,目标要求不明确,或者相反,或者两者均不明确的问题。例如,一项设计和制作,故障排除,医疗诊断等,都属于结构不良问题。
众所周知,理论的正确性在一定程度上取决于它能正确解释经验事实的多少。斯皮罗等人为了进一步说明该理论的正确性,他们明确指出,传统教学在提高学生解决实际问题的能力方面表现出的力不从心,原因在于将低级学习阶段的教学策略盲目地推及到高级学习阶段,使得教学过于简单化,表现出以下三种偏向:“
(1)附加性倾向,将事物从复杂的背景中隔离出来进行学习,误认为对事物孤立的认识可以推及更大的背景中,忽视具体条件的限制;
(2)离散化偏向,即将本来连续的过程简单的当成一个个的阶段处理;
(3)将整体分割为部分,忽视各部分之间的相互联系。”[3]。
理论的范畴体系中必然有一个起始范畴,这个起始范畴即范畴体系结构的逻辑起点,也就是思想、思维的起点,逻辑起点对于理论来说是非常重要的,它决定了理论研究的方向和范围,它的逻辑延伸构成了特定理论研究于其它理论的分野界线。基于以上分析,可以看出,认知弹性理论是基于学习的高级、初级分类的假设而提出的,关注的焦点在于高级学习的学习规律和学习条件,因此,我们可以把“高级学习的学习条件和学习规律”看做是认知弹性理论的逻辑起点。把握认知弹性理论的这个逻辑起点是非常重要的,那种不顾学科特征、不顾学习领域特征,试图把认知弹性理论所有见识推及到一切领域是不符合实际的。
(二)随机通达教学
现代教学心理学发展的一个基本走势是心理学原理与教学问题紧密结合,认知弹性理论也不例外。该理论的第二个重要范畴就是关于教学方法方面的,斯皮罗等人在探讨了高级学习的基础上提出了适合高级学习阶段的教学方法——“随机通达教学”(Randomaccess instruction),该方法基本原理是,对于同一教学内容,要在不同时间、在重新安排的情景下、带这不同的目的、从不同的角度多次进行学习,以此来达到高级知识获得的目标。教学中,应努力使学生形成对概念的多视角理解,并要与具体的情景联系在一起,形成背景性的知识,而不是去情景化的,通过以不同的方式交叉浏览结构不良知识领域,使学习者认识到知识应用的多样性,并且揭示知识的多种关联性以及对情景的信赖性,另外重要的一点是,使学习者认识到从不同角度考虑知识的复杂性是非常重要的。
美国华盛顿州立大学农学院针对随机通达教学做了专门的试验,开发了网络环境下交互式的教学系统,主要内容是分子遗传学和生物技术,重点侧重于对基本概念和变异过程的理解。[4]。
(三)认知弹性超文本
认知弹性理论的倡导者们,并不满足于原理、方法的探讨,他们更进一步地提出了体现、应用这些原理与方法的具体技术,这就涉及到第三个范畴,即适用于该理论的理想的学习媒介——认知弹性超文本(Hyper-text Learning Environments),斯皮罗等人认为认知弹性超文本是“提高结构不良领域的认知弹性的优秀候选人”。具有非线性特征的超文本有助于学习者从多种观点的角度接近概念并建构知识表征,真正改善对复杂概念的掌握,因此,认识弹性超文本适用于需进行高级知识获得学习的结构不良领域。认知弹性超文本力求将内容镶嵌在相关的上下文或背景中,以克服知识的抽象性,并有助于对复杂性的理解与掌握。在认知弹性超文本中也有预设的知识,但预设是最低限度的,且预设的知识不是让学生被动吸收的,也不是学生最终应该获得的结果。
很重要的一点,该技术开发了情境敏感的知识集群(Situation-sensitive knowledge assembly)加工方法。该方法不是简单地将一样东西与另一样东西简单连接起来,学习者在随机访问文档时根据需要可对原有链接进行动态编辑,以便更深刻地揭示概念的本质并使其更好地与相关主题联系,由此,学习者可以构建基于具体情境或案例整体的属于自己的知识集群。可以将自己的认识过程记录下来,以一种可见的方式呈现出来,便于适时反思。
上述三个范畴在逻辑上是继起的,关于“高级学习”若干观点可以看作理论的逻辑起点,“随机访问教学”是体现原理的方法,“认知弹性超文本”则是实现方法的技术媒介,三个范畴密不可分,共同体现了认知弹性理论的核心观点:“从多于一个观点的视角呈现复杂概念,可增强对该概念的理解。应用该理论的理想媒介是具有非线性及多维度特征的超文本。”
从认知弹性理论的逻辑结构看,该理论的逻辑体系几尽自足,且很有针对性,指出了传统教学对结构不良问题解决教学的严重不足,既接受了建构主义学习理论的主要观点,但也有别于极端的建构主义学习理论,也重视知识的结构性的特点,重视概念的重要性,即一方面要提供建构理解所需要的基础,另一方面要留给学习者自主的建构空间,让学习者针对具体情境采取适当的策略。这种对建构的“折中”取向是符合结构不良领域高级学习特征的,主要表现在:从结构不良问题解决对学习者要求来看,学生需具备领域知识的,很难想像,一个没有电磁学的知识的人,会深刻地思考电场和磁场变化的过程及其规律并解决与电磁波相关问题的;另一方面,结构不良问题的解决是一个复杂的过程,通常并无唯一的标准答案,这就有很大的创造空间。
认知弹性理论基于对学习本质的研究,把学习分为高级与初级两个阶段是符合实际的。初级学习与高级学习规律很不相同,初级学习主要是还原倾向的,只要求学生掌握一些概念和事实,在测试中也要求把所学知识再现出来,而高级学习则要求学生把握概念的复杂联系,并能“举一反三”,这个阶段的学习涉及到大量的结构不良的问题。学习规律不同,就不能把初级学习的策略盲目的推及到高级学习中去,传统教学在培养学生解决实际问题(结构不良问题)时表现出的无能为力,主要原因就在此。进而,该理论也提出了对应的教学方法(随机通达教学)与教学媒介(认知弹性超文本)。综而观之,认知弹性理论针对高级学习的特点提出的所有这些见识对教学实践是很有指导意义的。
然而,认知弹性理论有其适应性与针对性,也有其局限性。首先,认知弹性理论所倡导的教学策略在结构不良领域或高级学习阶段是适合的,是有助于学习的迁移的,但要是不考虑对象、学科特点及教学内容,把该理论扩大到一切学习领域的话,则又是行不通的。
认知弹性超文本并不适合于所有教学情境,能用一般的方法就能掌握的概念、原理及良构领域就没有必要使用超文本;要求一个小学生能建立特定知识的多元表征则是十分困难的,因此也是徒劳的。其次,认知弹性理论倡导对概念、知识的多重表征,但实际情况是学生面对多种观点或多种解释常常会感觉认知负担加重,常常会感到茫然,因此教学实践中,教师的帮助非常重要。第三,结构不良问题解决对学生的元认知水平、非智力因素要求较高,而认知弹性理论在这方面则没有提出很好的办法,因此,教学实践中,加强师生、生生交流非常重要。具体到教学媒介设计时,则要注重反思型工具的设计。