第五讲 学习的信息加工理论和认知理论
信息加工理论(5)
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）
加涅的认知学习理论.
从上图中可以看到，加涅认为学习是学生与环 境之间相互作用的结果 学习过程是由一系列事件构成的 加涅认为，一个学习行动的阶段就是构成单个 学习的内部和外部事件的系列或链锁。而每一 个阶段都有各自的内部过程和外部事件
学习过程教与学各阶段及其相互联系的模式 ───────────────────────────────┐ │ 学习、教学阶段 │心理状态 │ ├───────────────────────┼────────┤ │（l）动机阶段：用以引起兴趣的方法、教材激发学 │预期、期待 │ │ 生的动机。 │ │（2）领会阶段: 提供刺激，突出刺激的特点。 │注意、选择性知觉│ │（3）获得阶段: 通过讲授，运用认知策略，促进理 │编码、思考加工 │ │ 解。 │ │ │（4）保持阶段：根据记忆规律指导学习、复习。 │储存、保持 │ │（5）回忆阶段：采取有效方式进行检查。 │检索、补偿 │ │（6）概括阶段：提供情境使新知识、技能以新方法 │迁移、推理 │ │ 迁移。 │ │ │（7）操作阶段：布置各类习题和操作课题。 │操作、反应 │ │（8）反馈阶段：对学习作出评价和评定。 │强化、预期的证实│
强调外显行为的变化； 强调强化的作用，人的行为结果影响着后继的 行为； 学习即刺激与反应之间的联结。
行为主义心理学对教学的影响：
教育的目标在于传递客观世界的知识； 无视学习者对知识的理解以及内部心理过程； 可以解释低级学习活动，但不能解释人的高级 思维过程。
强调内部认知过程； 强调新旧知识之间的联系； 强调学习者的内在动机而不是外部强化。
第五节、加涅的信息加工学习理论
加涅· 罗伯特Ｍ（Gagne,Robert M,1916－）美国当代 教育心理学家，早年接受行为主义的学习观，后转向 信息加工认知学习观点，被认为是行为主义与认知心 理学派的这种主义者。在心理学方面，加涅以对学校 学习和教学领域的贡献最为突出，他提出了累积学习 的模式，一般称之为学习的层次理论。
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 学习的信息加工理论PPT教学课件
首字母法：记一长串名词。
地点法或位置法：
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拆分法
hesitate—犹豫 He—sit—ate 他犹豫地坐着吃 Forget—忘记 For-get 为了得到新的，就要忘记旧的 Butterfly—蝴蝶 Butter-fly 蝴蝶很喜欢在黄油上面飞 参见网页
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WM: The Bottle Neck
021194991100862010
WM
上海的电话区号 新中国成立
美国恐怖袭击事件 中国电话区号
各位的大学入学年 份
LTM
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Chunks in Chess
8
7
6
5
4
3
2
1
a
b
c
de
f
g
h
WM
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Castled King’s fianchetto
2020/12/12
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信息的流程
长时记忆储存。长时记忆的储存是永久性的，之所 以会产生“遗忘”，是因为提取的失败。
提取。短时记忆具有“工作记忆”或“意识的记忆” 的特征。
工作记忆 反应发生器 操作 反馈
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控制过程
执行控制过程 预期
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Principles of Learning 学习原理
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一个小故事: 放风筝
报纸比杂志要好。海边是比街道更理想的场地。刚开始要跑而不是走。 你可能需要尝试好几次。需要一些技巧但很快就能学会。小孩子也很喜 欢。一旦成功就不容易出问题。鸟类不会靠近，但下雨会很快把它打湿 。如果很多人同时玩也会产生问题，因为每个人都需要很大的空间。如 果没有其他问题，就会一切顺利。可以把绳子拴在石头上，但如果绳子 松掉了，你就再也不能玩了。
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。
05_认知学习理论
复述
如组块、选择要点、列提纲等
组织
如想象、口述、总结、类比等
精细加工
（3）记忆的存储
感觉记忆– 将信息保存一瞬间
短时记忆– 有限容量的记忆系统。 不复述只能保持30秒
长时记忆– 在很长时间内没有容量限制
短时记忆的容量岁年龄的变化
短时记忆容量限度： 7 ± 2 个数字
数 字 广 度
成人 年 龄
三级记忆存储模型
2、接受学习：教师提供给学生有组织的、有序列的、完整的材料形式，学生通过
有意义的接受而获得知识。
接受学习和发现学习的区别： 接受学习：接受—内化—再现 发现学习：发现—内化—再现
接受学习 ≠ 机械学习 发现学习 ≠ 有意义学习
对认知同化学习理论的评价
贡献：奥苏伯尔通过对课堂上学生有意义学习的分析，提出有 意义接受学习的理论，有助于教师设计教学内容、安排教学序 列。 批评：偏重学生对知识的掌握，而对能力及创造力的培养不够 重视。过于强调接受学习与教授方法，没有给予发现学习应有
表人物之一,目的行为主义的创
始人,力图客观了解行为的目的 性。他的认知学习理论促进了 认知心理学及信息加工理论的 产生和发展，被认为是认知心 理学的起源之一。
托尔曼（E. C. Tolman, 1886-1959）
（1）白鼠走迷津实验
实验结果：
如果3条通道都畅通，白鼠选择最 短的通道1； 如果A处堵塞，白鼠选择通道2； 如果B处堵塞，白鼠选择通道3。
（三）认知结构学习理论
美国心理学家，哈佛大学教授， 哈佛“认知研究中心”的创立 者。他的贡献是教育心理学中 的认知学习理论。
布鲁纳（J. S. Bruner, 1915— )
试析认知信息加工理论
试析认知信息加工理论认知信息加工理论是一种心理学理论，旨在解释人类如何处理和组织信息，以及如何做出决策和解决问题。
该理论认为，人类的信息加工过程包括感觉、知觉、记忆、思维和语言等认知过程，这些过程相互作用，形成了一个复杂的认知系统。
认知信息加工理论的主要观点包括：1、信息的选择性感知。
人们通过感觉器官接收来自外部环境的大量信息，但只能注意到其中的一部分信息，因此，人们对信息的感知是有选择性的。
2、信息的编码和存储。
人们注意到信息后，会将其编码成神经电信号，再传输到大脑中进行处理和存储。
这些编码以神经元之间的联结形式储存在大脑中。
3、信息的提取和运用。
当人们需要解决问题或做出决策时，会从大脑中提取相关信息，对其进行加工处理，最终形成对问题的认识和解决方案。
4、决策和问题解决。
认知信息加工理论认为，决策和问题解决过程是信息加工过程的产物。
人们会从记忆中提取相关信息，对其进行比较、分析和综合，最终形成决策或解决方案。
认知信息加工理论在心理学、教育学、商业、等领域得到了广泛应用。
它为人们提供了理解人类思维和行为的途径，也为解决实际问题提供了有效的认知策略和工具。
例如，该理论可以指导人们在学习、工作和生活中如何更好地处理信息、解决问题和提高效率。
认知信息加工理论是一种具有重要意义的心理学理论，它为我们理解人类的信息加工过程提供了有力的支持，也为解决实际问题提供了有益的指导和启示。
在我们的日常生活中，信息无处不在。
然而，每个人的信息加工倾向性都可能受到其认知需求的影响。
认知需求，或者称为认知动机，是个体对信息加工的渴望和投入程度，它影响着个体对信息的注意、理解和记忆等过程。
首先，认知需求影响个体对信息的注意。
人们通常更倾向于注意那些与他们的认知需求相关的信息。
例如，一个对体育感兴趣的人可能会更加注意到体育新闻和相关报道，而对于不感兴趣的领域，如金融或科技，他们可能就会相对忽视这些领域的信息。
因此，认知需求使个体在面对大量信息时，能够有效地过滤和选择出与自己兴趣相关的信息。
教育心理学第五章认知学习理论
• 1957年10月4日，苏联先于美国发射了人造地球卫星， 使美国朝野震惊，担心自己在科学技术方面落后于苏 联。他们认为，美国之所以在发射卫星上落后于苏联， 主要是美国的教育存在问题，未能培养出大批高水平 的科学技术人才。为了与苏联抗衡，他们决心改革教 育，特别是中小学数学与自然科学教育。 1958年美国 颁布了《国防教育法》，推行新的教育政策，注重智 力开发和天才的培养，以多出快出具有高度科研能力 和掌握尖端技术的人才1959年，美国全国科学院了包 括35位科学家、教育家、心理学家参加的教育改革工 作会议，讨论中小学数理学科教育改革问题。布鲁纳 担任会议主席。会议结束时，他就所讨论的问题作了 总结。会后，该总结以“教育过程”为书名出版。 该著提出教育改革的重点应该是集中在提高教育质量 和发展智力上，这次的教育改革会议主要是要解决教 些什么？什么时候教？怎么教？——这样一些问题。 会议得出的结论是：。
• 超越所给信息-在感知外界时，人不只要把 所感受到的信息归入某一类别进行推理还 要根据有关的类别进行推理，形成相应的 预期。 • 学习者掌握信息很重要，但是 掌握信息本 身并不是学习的目的，还应该通过归类、 推理超越所给信息，形成更丰富的理解。
• 例如，看到一种有羽毛并长翅膀的动物，会判断是鸟， 并推理会飞、孪生、鸣唱 • 当我们看到前面站着一位留着长发、穿着花衣服的人 时，我们是否仅看到了这些呢? 从字面上说，我们看到的就是这些。但是我们所得到的， 可能远远超越了所给予的这些简单的信息。 • 我们可以推断，这人是个女子--她有两只手、两条 腿……。然而，我们不可能直接知觉到这些。所以， 我们必须超越所给的信息。 • 首先，我们要做出决策：这是个女子；然后，我们根 据已知的有关女子的知识做出推断。布鲁纳由此认为， 只有通过使类别(在这个例子中，女子是个类别)，才 有可能做出推理。
第五章信息加工理论
当儿童在头脑中已经形成鸟的概念后，如有人告诉他某种 它从未见过的动物如“凤凰”也是鸟，并问凤凰会不会飞？ 儿童会依照头脑中已有的概念的特征做出判断：凤凰会飞。
讨论： 概念与映像有何异同？
★ 概念是理性思维的产物，映像是感性知 觉的产物。概念建立在具体事物的基础上， 但又超出了具体的事物；映像必须直接依 赖于具体的事物。
四、元认知
元认知是儿童对自己认知过程的认识和控制力，包括计划、监控和调 节的能力。 元认知包括三个方面：元认知知识、元认知体验和元认知监控。 ——元认知知识 包括关于认知主体的知识、对认知对象的知识和
1、注意力涣散：
①注意力不集中，易分心； ②常犯粗心错误； ③对别人不加理解或不予聆听； ④不能按照指示完成作业、日常家务或工作； ⑤不愿做那些需精力集中的事情（如作业或家务）； ⑥常丢三忘四。
2、活动过度：
①手脚动个不停，或在座位上扭来扭去；（课堂纪律差，常影响其他同学） ②于不合适的时间和场合奔来奔去或爬上爬下； ③往往不能安静地游戏或活动； ④常一刻不停地活动，似有个机器在驱动他； ⑤常话多。
★长时记忆
• 试着回忆昨天中午你吃了什么，喝了什么? • 试着回忆2008年发生在你身边的事情? • 请回忆你小学老师的名字?
克瑞克（Craik,F,1979）用实验证实了短期记 忆和长期记忆的存在。 • 第一部分，呈现10张表，每张表上10个词， 每张表呈现后就开始回忆 • 第二部分，呈现10张表，每张表上10个， 所有表呈现之后，回忆100个词 • 实验结果：实验第一部分，出现了首因效 应和近因效应；实验第二部分，只有首因 效应的存在。
三者关系
保持几秒以内 ，容量 9 ，物理形象 编码
保持1分钟以内 ，容量7±2 声音编码
心理学中的认知心理学和信息加工理论
心理学中的认知心理学和信息加工理论认知心理学是一门研究人类心理思维和信息加工过程的学科。
它主要关注我们如何感知、记忆、思考和解决问题等认知活动。
信息加工理论是认知心理学的一个重要理论基础，它描述了我们如何通过感觉系统将外界信息转化为可理解的知识。
一、认知心理学概述认知心理学的研究对象是人的思维、感知、记忆、注意和判断等心理活动，通过实验和观察等科学方法来揭示思维的本质和规律。
它是心理学的一个重要分支，对于我们了解人类思维的机制和过程有着重要意义。
二、信息加工理论的基本概念信息加工理论是认知心理学的核心理论之一，它强调人类对外界信息的感知和加工过程，并通过研究信息加工的各个阶段来了解人类的认知能力。
信息加工理论由三个基本阶段组成，即感知、加工和响应。
1. 感知阶段感知是人类获取外界信息的过程。
我们通过感觉器官（如眼睛、耳朵等）接收外界的刺激，并将其转化为大脑能够理解的形式。
感知阶段涉及到注意、感知和知觉等过程，是信息加工的起点和基础。
2. 加工阶段加工是指对感知到的信息进行整理、分析、处理和编码的过程。
这一阶段中，人们会根据自身的经验和知识，将感知到的信息与已有的认知结构相匹配，进而识别、理解和记忆所接收的信息。
3. 响应阶段响应是指基于感知和加工之后，人们做出的相应行动或产生的内在心理活动。
响应阶段可以是外部反应，如运动、言语等；也可以是内部反应，如思考、判断等。
不同的认知任务会产生不同的响应方式。
三、认知心理学实证研究为了揭示人类认知活动的本质和规律，认知心理学采用了大量的实证研究方法。
其中，实验研究是认知心理学研究的重要手段之一。
通过设计实验任务、收集数据和进行统计分析，研究者可以验证和推断人类的认知能力和加工过程。
1. 古典实验范式古典实验范式是认知心理学实验研究中常用的一种设计模式，其特点是任务明确、变量操作可控。
以经典的反应时间实验为例，参与者需要根据实验者给出的刺激进行快速反应。
通过测量反应时间等指标，研究者可以推断出认知过程的特点和规律。
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Content 目录
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4ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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信息加工模型
源于计算机的人类认知模型
信息加工模型
感觉登记
短时记忆
长时记忆
促进长时记忆的因素
联结主义 并行加工
脑科学研究
感觉登记
• 鸡尾酒会效应 • 部分报告实验 • 我们如何知觉到周围世界
短时记忆
• 计算机模型的来源：运行内存 • 一些关于短时记忆的证据
• 容量与保持
• 组块与个体差异
长时记忆
• 情景记忆 • 语义记忆 • 程序记忆 • 遗忘过程
• 最初的学习深度
其他信息加工模型
• 加工水平理论：只有经过深度加工的信息才能够被保留下来。
• 并行分布加工模型：在遇见事物时，认知系统同时发挥作用。
• 联结主义模型：知识以网络联结的形式存在于人脑，学习的产生即是创 建新的联结或者改变联结强度。 • 人工神经网络。
学习策略
几种提高学习效率的方法
何种策略有助于学生学习
• 记笔记 • 划线 • 概述 • 回答问题 • 列提纲和绘图 • PQ4R：preview，question，read，reflect，recite，review。 • 为教而学
认知教学策略
对教师有用的教学方法
认知教学策略的作用方式
• 激活先前知识，建立联系。 • 先行组织：提供背景知识，提供先行框架。 • 类比：运用解释性类比或比较把新信息与已有知识联系起来。 • 精细加工：建立深层次的联系。 • 组织信息：进行归类、整理、列表等。 • 运用概念模型：将复杂知识归入间接的知识模型中。
一些记忆策略
• 表象在配对联想学习中的作用 • 位置法 • 词栓法记忆圆周率 • 首字词法记忆
使信息有意义
有意义的学习更高效
机械学习和意义学习
• 机械学习：例如记忆乘法表、元素周期表。 • 意义学习：在已有学习基础上建立意义联系。
图式理论
• 建立框架是重要的
元认知策略
元认知策略
• 元认知是关于自己如何学习以及学习能力的知识。 • 学生需要学会在复杂任务中监控自己的学习过程，反思自己的思 维过程和学习收获，以此制定下一步的学习策略。 • 自我提问策略。
脑科学研究
• 旧观点：功能与脑结构相对应 • 新观点：精细化与协同化 • 新观点：大脑功能结构并不是一出生就设定好，而是与早期环境有关。 • 新观点：在儿童发展早期阶段，大脑具有极大的可塑性。
• 新观点：随着知识和技能的发展，大脑也表现出相应的变化。
• 最后，脑科学研究大多只是一种相关研究和印证型研究。
记忆策略
可以有效促进记忆的几种方法
遗忘的原因
• 任务干扰 • 倒摄抑制：新的知识混淆了先前习得的知识，导致先前知识遗忘。 • 前摄抑制：先前知识抑制了新知识的学习，尤其是技能学习方面。
记忆的促进
• 注意力与学习深度 • 倒摄促进 • 前摄促进 • 首因效应 • 近因效应 • 技能自动化促进学习 • 不断练习