信息加工理论(5)
信息加工理论
信息加工理论(information processing theory)认知心理学基本理论。
从机能上，即从行为水平上将人脑与计算机进行类比，把人脑看作类似于计算机的信息加工系统。
认为人的认知过程就是对信息的加工过程，力图建立心理活动的计算机模型；涉及人如何注意、选择和接收信息，如何对信息进行编码、内在化和组织，以及如何利用这些信息做出决策和指导自己的行为等。
认知心理学家利用计算机科学、语言学和信息论的有关概念阐明人的认知过程及其适应行为，推动心理学各个领域的理论和实验研究的发展特别是在知觉、记忆、语言和问题解决的研究中，取得迅速发展。
认知信息加工理论认为生涯发展就是看一个人如何做出生涯决策以及在生涯问题解决和生涯决策过程中如何使用信息的。
1991年，盖瑞破得森(Gary Peterson),詹姆斯•桑普森(James Sampson)，罗伯特•里尔登(Robert Reardon )合著了《生涯发展和服务：一种认知的方法》(Career Development and Services: A Cognitive Approach ) 一书，阐述了这一认知信息加工的方法(简称CIP)。
从信息加工的角度来研究学习起自不同的来源。
有人认为(Ellis , 1978)，是受了格式塔记忆理论的影响，这种理论强调，有机体如何组织他们记忆的内容，反映了他们是如何主动地组织知觉的方式。
也有人(Norman , 1970)区分了对当今信息加工理论有影响的三种理论：⑴由埃斯蒂斯和斯彭思等人最早提出的学习的数学理论(mathematical learning theories) ; (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(signal detection theories); ⑶注重人工智能和计算机模拟的计算机模型理论(Computer-model theories)o按照斯奈尔贝克(G. E. Snelbecker)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美国学者香农(C. Shannon)被公认为是信息论之父。
信息加工理论
信息加工理论信息加工理论信息加工理论是指人类大脑对外界信息进行感知、加工、融合和表达的过程，它是认知心理学和神经科学的重要分支之一。
该理论主要研究人类在面对复杂信息时的信息加工流程、信息的储存和提取、注意力的控制等问题。
信息加工理论旨在揭示人类认知本质和功能，为教育、管理、广告等实践领域提供理论支撑。
信息加工理论的基本原理1. 选择性注意力选择性注意力指人们在感知外界信息时，根据自身需求、兴趣、目的等条件，自动筛选出与之相关的信息，忽略其它无关信息的过程。
选择性注意力是信息加工过程中的第一步，也是决定信息加工结果的关键因素之一。
如当我们以文本阅读为例时，我们可以快速扫描文章，选择出与我们主题相关的关键词汇，忽略那些与主题无关的内容。
2. 系统性加工系统性加工指人们在选择性注意力的基础上，对所选信息进行有意的加工，即在自己已有知识的基础上，对待学习的信息进行自我意义构建和创新性的组织处理。
系统性加工过程中，人们通常将所学习的知识，与自己已有的之前的知识或经验进行比较，寻找其中的异同点，使其更加深入了解所学的内容。
3. 反馈效应反馈效应是指信息加工的结果反过来影响人们对原信息的认知和加工。
这是信息加工理论中非常重要的一个概念。
例如，一个人对一幅画作持有非常初级且不了解其任何相关的背景知识，看了几次后，如果得知这幅画作的作者及它所描绘的画面内容，通过再次观察，人们会发现自己的认知对象的理解和欣赏上有了显著的改变，这就是反馈效应的作用。
4. 工作记忆工作记忆是信息加工过程中的重要组成部分，它是指人类在短暂的时期内，对于信息进行处理、储存和操作的能力，工作记忆一般通过短期记忆等方式进行操作。
如果数据信息没有被及时清除和储存，就会被忽视或遗忘，这就需要通过练习来增强工作记忆的能力，例如：在学习时要注意清晰的转移注意力的同时，把要学习的内容先进行快速模式下阅读。
之后可以针对性的再次阅读，同时可以进行语音、视觉联想和练习记忆等过程。
第五章、儿童认知发展-信息加工理论
• 随年龄的增长，复述的量 （7-10岁）和质（12岁）都 在发展
组织
• 随年龄的增长（9-10岁）而 逐渐学会了组织材料的策略
• 学校和家庭的作用
深加工
• 直至青少年期才会出现
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组织
轮船；手表；钉子；外套；玻璃； 鼻子；铅笔；小狗；杯子；花朵。 餐刀；衬衫；汽车；叉子；小船； 裤子；袜子；轮船；盘子；汤匙。
年长的儿童在编码、存储和提取信息时所采用 的记忆策略上要比年幼的儿童强
年长的儿童对记忆的过程知道得更多，更丰富 的元记忆使他们能够针对认为选择最适合的策 略，还使他们注意到要认真地控制记忆的过程
总的说来，年长的儿童的知识更丰富，他们更 为丰富的知识储备提高了他们学习和记忆的能 力
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事件记忆的发展：源头
在上床睡觉，然后，我们醒了，吃早餐。 访谈者：你们露营的时候还干了什么？你们醒了，
吃了早餐后干了些什么？
儿童：哦……，到了晚上，我们睡觉。
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儿童如何学会解决简单的问题：学会规则
儿童在什么时候学会使用规则？
• 发现不同的那个
选择适当的规则：卡片分类任务
• 现象 • 为什么？
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认 知 发 展：信息加工理论
信 息 的 存 储 和 加 工： 记忆和问题解决
概念
记忆：
• 存储和提取信息的过程 • 短时记忆和经验记忆（策略记忆和事件记忆）
问题解决：
• 高层次的信息加工过程 • 知觉、注意和记忆的参与
记忆&问题解决：同>异
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策略记忆的发展
概念
• 一种信息处理过程 • 有意识的 • 目的是保存和提取某些信息
第五章 信息加工理论
第三节 长时记忆
信息检索的三种方法 1,再认 再认很早就出现以及学龄前儿童的表现与成人 的接近,因此这是一个相当自发的过程而不需 要依靠长时记忆特意的搜寻. (二)回忆 乳儿就能回忆. 当要求年龄小的和大的儿童在经过相同的时间 间隔回忆信息时,年龄大的儿童能更准确和完 整地回忆.与再认相比,回忆显示出与年龄相 伴随的显著的增长性.
(二)存储方法检验的研究
许多证据与阿特金森和西夫林的存储模 型是一致的.例如,序列位置效应就支 持了这种观点. 其他的研究结果对存储模型则提出了疑 问. 感觉登录和短时记忆容量的研究存在很 大的差别,
二,加工水平模型
加工水平模型摒弃了系统容器有固定存 储量的观点.该模型认为:记忆取决于 信息加工的程度. 在信息加工水平模型中,以较浅的方式 来加工信息时,这些信息会很快衰退并 消失,相反,当信息通过意义的解释并 与已有的知识相联系时,就会保留更长 时间.
三,信息加工理论的发展
(一)凯斯的新皮亚杰学派的理论 (二)联结主义 (三)西格尔的策略选择模型
第二节 工作记忆
信息存储策略: 信息存储策略: 一,复述 :指不断地重复信息.它的发展有三 个特点: 第一,小学儿童与学龄前儿童相比开始逐渐有 效地采用复述策略. 7岁左右是儿童由不进行复述向自觉进行复述 的过渡期. 第二,随年龄增长,复述的质量不断增强,主 要表现为复述方式由被动的复述模式向主动的 复述模式转变. 第三,儿童使用复述的灵活性随年龄的增长而 不断发展.
三,精致(精加工)
通过在要记忆的材料上增加相关的信息 来达到对新材料记忆的记忆策略. 与其他策略相比,精致是一个较迟发展 的能力,一般在11岁前是很少出现的. 一旦儿童发现了这种策略技巧,他们会 发现这非常有效,而且趋向于用它来代 替其他策略.
信息加工理论
信息加工理论70年代以前，认知心理学建立的初期，用信息加工过程，大量刺激信息在通道中竞争性通过的瓶颈现象( Bottleneck)类比注意过程，将这种注意理论称之为瓶颈理论。
在这种理论指导下，采用滤波实验方案(Filtering paradigm)或双刺激方案(Double stimu-lation paradigm)，通过视觉和听觉两个感觉通道对被试呈现大量字、词，在记忆负荷下，测定反应的正确率。
这类实验积累的事实表明，选择性注意妨碍或降低对未注意刺激的知觉加工过程。
据此，把注意看成大量的刺激信息在单一通道竞争过程中，发挥选择作用的心理过程。
这种选择作用发生在知觉信息加工的早期，故又称之为注意的早期选择模型(Early-selective model)。
与这种模型相对应的是晚期选择模型(Late-selective model)，认为注意的选择作用发生在对刺激进行反应的决策过程，即在产生知觉以后和给出反应之前，注意发生重要作用。
克尔(B. Kerr，1973)把这两种注意模型融合为一体，提出了单一有限容量的中枢处理器模型(Asingle limited-capacity central processor，LCCP)，认为在同一瞬间，只能很好地进行一种心理活动，其他心理活动或次级作业任务都不可能很好地完成。
LCCP可以从记忆中提取信息、传递刺激、反应决策或形成假设，但在某一瞬间只能完成一项，多项任务只能分时地串行进行。
所以，这是一类有容量限制的有意注意(Con-scious artention)。
波斯纳和斯奈德(1975)提出：除了这种有意识的注意过程之外，还存在一种无意识的自动激活过程。
卡纳曼(D.Kahneman)和持雷斯曼(1984)将这类过程按自动性程度分为3类：(1) 强自动性知觉过程，既不为分散注意所妨碍，也不力集中注意所增强；(2) 部分自动性过程，虽然它能在分散注意时完成，但集中注意力可使作业成绩更好；(3) 偶然的自动性过程，一般需要注意参与，但有意不注意时也能正常进行下去。
第五章儿童认知发展：信息加工理论
第五章儿童认知发展：信息加工理论第五章儿童认知发展：信息加工理论第一节信息加工理论一、信息加工阶段1.感觉登录：即瞬时记忆或感觉贮存，是一种照相式的记忆，完全保留刺激的本来属性，保存时间很短，大约250毫秒左右。
常见的感觉记忆形式有视觉记忆和听觉记忆。
2.注意3.知觉: 知觉是指对感觉刺激的觉察、识别和解释。
4、记忆第二节记忆的发展一、记忆的概念定义：记忆是人脑对过去经历过的事物的反映。
基本过程：识记——保持——再现（再认和重现）。
信息加工理论对记忆的解释：记忆是人脑对信息的输入、编码、储存和提取的过程。
二、记忆的种类（一）根据记忆内容分1、形象记忆：以事物具体形象为内容的记忆。
2、逻辑记忆：以语词所概括的逻辑思维结果为内容的记忆。
3、情绪记忆：以体验过的情绪情感为内容的记忆。
4、运动记忆（动作记忆）：以做过的运动或实际动作为内容的记忆。
（二）根据提取记忆信息时有无意识1、内隐记忆是在无意识的情况下，个体经验自动对当前信息的吸收和整理。
可理解为无意记忆。
2、外显记忆是在有意识的控制下，个体根据需要主动地对当前信息进行记忆加工的过程。
可理解为有意记忆。
（三）根据记忆保持时间的长短分1、瞬时记忆（感觉记忆）：指作用于感官的刺激停止后，感觉信息并不立即消失，他还能以感觉痕迹的形式在一个极短的时间内保存下来。
感觉记忆的特征时间极短（0.25-1秒）；容量较大；形象鲜明；信息原始，记忆痕迹容易衰退；编码：主要依赖于信息的物理特征，具有鲜明的形象性，编码方式是图像和声像。
影响因素：模式识别；注意2.短时记忆（工作记忆）定义：是信息加工系统的核心。
指信息在头脑中保持2秒到1分钟的记忆。
短时记忆的特征1.保持时间为一分钟左右；2.记忆容量有限，通常为7±2个组块；3.意识清晰，操作性强，易受干扰编码：听觉编码和视觉编码影响因素：觉醒状态；组块；加工深度短时记忆的容量是7±2个组块组块（chunk）又称信息块，是指知觉体系被当作一个熟悉的单个单元的模式或顺序。
信息加工理论
智慧的本质。
(二)面临的问题
首先,信息加工认知心理学面临着人机类比和模拟研究的 局限性. 第二,在一定意义上说,信息加工认知心理学面临着缩小心 理学研究范围的危险:信息加工认知心理学忽视了情感、 意向活动、人格、变态心理、心理治疗等领域的研究。在
另外，心理语言学、系统论、信息论、控 制论对信息加工认知心理学的兴起都起到 了重要的作用
二、信息加工理论的基本假设
当代信息加工认知心理学认为，人脑是一个信息 加工系统，当人处于清醒状态时，就会不断地对 来自外部环境的刺激信息进行加工处理的活动， 在这个系统中，主要有以下几个部分构成，他们 是感受器，感觉登记、模式识别、短时记忆和长 时记忆
除了上述的有关感知觉与注意、记忆、解决问题的
策略等方面的研究之外，信息加工认知心理学对概
念形成的思维、学习与迁移、社会认知与心理学发
展等问题也进行了一系列的研究，这些研究有的被
纳入教育心理学、社会心理学和儿童心理学等教科
书中。
五信息加工认知心理学的贡献及其面临的问题
(一)贡献
首先,从研究对象上说,信息加工认知心理学恢复了对高
操纵自变量，观察因变量的变化，探讨变量之间的关 系。实验有助于研究者搜集资料，验证假说，提高价 究的信度和效度。实验方法是信息加上认知心理学采 用的主要手段。
信息加工认知心理学的实验主要是反应时实验 和眼动实验。
（二）口述报告法
口述报告法，操作时的想法来探讨内部认知过程的方
加涅的信息加工学习理论
加涅的信息加工学习理论加涅是20世纪最有影响的著名教育心理学家之一。
他认为，学习是一个有始有终的过程，这一过程可分成若干阶段，每一阶段需进行分歧的信息加工。
在各个信息加工阶段发生的事件，称为学习事件。
学习事件是学生内部加工的过程，它形成了学习的信息加工理论的基本结构。
与此相应，教学过程既要根据学生的内部加工过程，又要影响这一过程。
因而，教学阶段与学习阶段是完全对应的。
在每一教学阶段发生的事情，即教学事件，这是学习的外部条件。
教学就是由教师安插和控制这些外部条件构成的，而教学的艺术就在于学习阶段与教学阶段的完全吻合。
一、学习的信息加工模式加涅认为，学习的模式是用来说明学习的结构与过程的，它对于理解教学和教学过程，以及如何安插教学事件具有极大的应用意义。
他提出了影响深远的信息加工的学习模式（见图7-2）。
图7-2学习的信息加工模式（一）信息流从图7-2中，我们可以看到信息从一个假设的结构流到另一个假设的结构中去的过程。
首先，学生从环境中接受刺激，刺激推动感受器，并转变成神经信息。
这个信息进入感觉登记，这是非常短暂的记忆储存，一般在百分之几秒内就可把来自各感受器的信息登记完毕。
有些部分登记了，其余部分很快就消逝了，这涉及注意或选择性知觉的问题。
被视觉登记的信息很快进入短时记忆，信息在这里可以持续二三十秒。
短时记忆的容量很有限，一般只能储存七个左右的信息项目。
一旦超出了这个数目，新的信息进来，就会把部分原有信息赶走。
如果想要坚持信息，就得采纳复述的战略。
但复述只能有利于坚持信息以便进行编码，其实不克不及增加短时记忆的容量。
当信息从短时记忆进入长时记忆时，信息发生了关键性转变，即要经过编码过程。
所谓编码，不是把有关信息收集在一起当需要使用信息时，需经过检索提取信息。
被提取出来的信息可以直接通向反应发生器，从而发生反应，也可以再回到短时记忆，对该信息的合适性作进一步的考虑，结果可能是进一步寻找信息，也可能是通过反应发生器作出反应。
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信息加工程序 （The Atkinson-Shiffrin Model ）
认知理论的教学模型
信息纳入 认知结构 学生现有 认知结构 记忆结构 转化 学科内容 结构 学生显示 适当的/预期的 认知结构
调整或完善 记忆结构操作
输入变量
过程变量
输出变量
感觉记忆
感觉记忆：接受大量来自各种感觉系统的信 息，信息只保留短暂的时间，一般不超过几 秒钟 感知（perception）：感觉器官接受刺激后， 对其中部分刺激进行加工的过程 感知不是对刺激直接接受，还涉及心理加工、 过去的知识经验、动机及其他因素的影响
长时记忆
长时记忆（long－term memory）又名永久记忆 （permanent memory），容量非常大，信息保存 的时间非常长 长时记忆之所以出问题，其原因并不在于信息的丧 失，而在于我们缺乏提取信息的渠道和搜索信息的 能力 长时记忆主要有三大部分：情景记忆（episodic memory）、语义记忆（semantic memory）、程序 记忆（procedural memory）
教育心理学
信息加工理论和认知理论
华中师范大学信息技术系 张屹
第五讲 信息加工理论和认知理论
信息加工模型 记忆和遗忘 元认知策略 认知教学策略
认知学习理论的概念地图
信息加工模型
The Atkinson-Shiffrin Model 感觉记忆 短时记忆或工作记忆 长时记忆 其他信息加工模型 有关脑的研究
实验1：评价“诚实”与“不太诚实”的图片比 区分“男性”与“女性”的图片记忆效果好 （Bower,1974）， 实验2：区分“形象词”与“非形象词”的记忆 效果优于识别单词中是否包含“a” （Kapur,1994）
其他信息加工模型（二） 并行分布加工模型 （Parallel Distributed Processing Model）
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其他学 员 良构著作
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LCMS系统结构图
基于VYGOTSKY’S理论的教学模型
技能 知觉 (运动 启动 与认知） 与认知） 基底节 小脑 知觉与 联合新 皮层
条件 反应 骨骼肌
适应 感受性 反射 通路
内侧颞叶 内侧间脑 新皮层（额叶） 新皮层（额叶）
野牛的概念地图
其他的信息加工模型
IP Models
Levels of Processing Theory
Parallel Distributed Processing Model
自动化
自动化（automaticity）：操作某种任务或技能时只需很 少甚至不需要心理努力，如呼吸， 自动化主要通过练习形成
元认知策略
元认知（metacognition）：是个体关于自己学习或 如何学习的知识，如阅读时遇到不懂的段落，你会 怎么办？ 自我提问策略（self questioning strategies）是提 高个体元认知策略的有效方法，
有关脑的研究
左半脑更多的与语言有关，右半脑更多的与空间和非语言信 息有关 随着一个人不断地获取知识和技能，其大脑亦会变得越来越 有效，如画家和新手绘画时大脑激活的状况不同（Solso， 2001）；诵读困难儿童和正常读者阅读时大脑激活情况 （Eden,1996） 大脑不是知识和技能的数据库，而是参与组织信息，使之更 易于提取和应用的过程 增长和扩展信息固然重要，但有选择的忽视或排除某些无关 信息，将信息有组织地联系起来的过程更为重要 对教学的启示：从线性的、层级化的教学转变为复杂的、主 题性的、整合的教学活动
倒摄抑制（retroactive inhibition）：新的或相似 的知识与先前习得的知识相混淆时，导致先前知 识被遗忘。如”d”对“b”的影响 前摄抑制（proactive inhibition）：已学的知识干 扰后来知识的学习，如中国人学英文
如何避免遗忘？
首因效应和近因效应
首因效应（primacy effect）：首先呈现的部分学得比较 好，因为有更多的复述机会，因此一堂课开始不要出现 与教学无关的活动 近因效应（recency effect）：最后呈现的结尾部分学得 比较好，因为其受到的干扰比较小
长 时 记 忆 的 三 种 类 型
长时记忆
陈述记忆 外显记忆） （外显记忆） 事件( 事件(情 节记忆) 节记忆) 事实( 事实(语 义记忆) 义记忆) 程序 记忆
短时记忆
非陈述记忆 内隐记忆） （内隐记忆） 知觉表 征系统 传统 条件 非联想 学习
特定时间 地点的个 体经验
世界知识 客体知识 语言知识 概念启动
Thank You！
现代远程教育系统构件的映射图
多媒体
学习者实体
行为
交互情境 传送 定位器 学习 内容 定位器 分类信息 学习资源库 查询 指导者 (历史的/目标) 学习者信息 (新的) 学习 偏好 评价 评估 学习者信息 (当前的) 学习者记录库
一个基于LOM标准的网络课程系统模型
在线 专家 开发 者
感知的整体加工和局部加工
Navon(1977,1981)的两个实验
感知是一种主动的和富有选择性的构造过程
知识经验在感知中的作用
如何集中学生的注意力？
注意（attention）是心理活动对一定对象的指向和 集中，是一种有限的资源 如何引起注意？
用某些刺激线索来表达教学中的重要内容，如：演讲者 抑扬顿挫的声调，“这是重点！”，“考试中有类似的 题目！” 增强学习材料的情绪色彩，如“用不同颜色引起学生的 注意”，“小学生：我才六年级却已经老了” 貌似矛盾或令人惊奇的刺激能吸引学生的注意，如“马 铃暑在水中是沉还是浮？的演示实验
脑
左半球: 左半球 语言
大脑是分工的
早期刺激很重要
右半球: 右半球 空间 & 非语言
自动化的重要性
组织信息的能 力
大脑的可塑性： 在儿童发展的早 期阶段，可塑性 最高 知识有助于提高 大脑的有效性
记忆与遗忘
干扰（interference）理论：要记忆的信息与 其他信息发生混淆，或受到其他信息的排挤 时，就会产生干扰
围绕“7W”来提问 我们可以将每一个陈述都当做是对某个问题的反应或回 答，而要理解这个陈述，唯一的办法就是抓住这个陈述 所要回答的那个问题。
——伽达默尔，1978
围绕真正的、持久的理解来提问
理解的六侧面
解释 阐明 应用
理解
神入 自知 洞察
认知教学策略
激活以往的背景知识，建立新旧知识的联系
类比（analogies）：当类比的事物与被解释的事物非常 不同时，类比的效果最好，如短时记忆与内存、长时记 忆与外存 精细加工（elaboration）：将新概念与学生的生活联系起 来，如为班级设计午餐，为小卖部预算年度成本和顾客 需求 提问策略 概念模型 组织化图式
短时记忆（short－term memory）
又名工作记忆，是存储人们正在思考的信息 的记忆系统 其特征是它的工作或活动状态 复述（rehearsal）：通过重复把信息存储在 工作记忆中的过程 工作记忆的容量：5-9个信息单位，是有限的 工作记忆的个体差异：个体的背景信息是影 响工作记忆的主要因素
Copyright Allyn & Bacon 1999
Connectionist Model
其他信息加工模型（一） 加工水平理论
加工水平理论（Levels-of-Processing Theory）：人们对刺激的加工可以在不同的 心理水平上进行，只有经过透彻加工的信息 才能被保留下来 “深加工”和“浅加工”的脑机制是不同的