高效率学习的选择性注意研究，本文主要内容关键词为：选择性论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
选择性注意是实现高效率学习的前提。选择性注意包括选择并集中注意于有关的学习信息，以及对重要信息保持警觉。《自然》杂志中报告的有关选择性注意与动物经典条件反射学习的研究(Dayan,P,Kakade,S & Montague PR,2000)[1] 显示出选择性注意对经典条件反射学习的重要意义。近来在视觉加工、双语学习以及内隐认知等领域的研究成果也为选择性注意对高效率学习的促进作用提供了充分的佐证，并为高效率学习中选择性注意机制的深入探讨指出了方向。
1 选择性注意对高效学习的贡献
1.1 不同层面的注意控制
美国著名认知心理学家维特罗克(M.C.Wittrock,1983)[2] 提出的学生学习的生成过程(generative process)模型指出：学习过程不从感觉经验开始，而是从感觉经验的选择性注意开始的。学习与注意关系密切，注意且知觉外来的刺激，无论从行为主义或是认知理论的观点来看，都是学习历程的初始阶段，注意力是学习的一项必备条件。选择性注意是一种重要的学习策略，它严格筛选进入大脑的信息，保证大脑能有效地编码、贮存、加工信息。学习者在学习活动当中，必须有效地注意与学习相关的信息，并排除干扰性的或不相关的信息，同时，还要随时调节选择性注意的目标以便适应不同学习任务的需要。因此，若要提升学习效果，便要在信息处理过程中选择适合自己的注意策略，其中包括选择性注意、注意力控制、注意力调适以及让注意力自动化使注意力资源得以充分发挥。
基于认知心理学的研究，选择性注意至少通过两个控制层面对学习产生影响，其一是较低级的出现在单一任务中的选择，涉及通道内选择。其二是较高级的出现在双重任务中的选择，与执行功能有关，类似于Norman和Shallice(1986，1994，1996)在行为控制模型(control-to-action model)中提出的注意监控系统(SAS,Supervisory Attentional System)，它影响任务(task)选择，有别于感知水平的目标(target)选择[3]。对此，来自行为实验的证据是心理不应期(PRP)的存在，而脑损伤病人的神经学研究和脑成像研究则发现前注意网络(AAN)主要处理高级选择、后注意网络(PAN)主要处理低级选择。
1.2 LTP效应
LTP效应是长期增强效应(LTP,Long-Term Potentiation)，体现了选择性注意的促进功能，有关注意的促进功能的证据指出，注意可增进侦测(detection)、辨识(identification)、分辨(discrimination)、空间解析(spatial resolution)的能力以及使神经细胞具有较高的激发程度等等(Eriksen & Hoffman,1973; Eriksen & Eriksen,1974; Posner,1980; Bushnell,Goldberg & Robinson,1981; Eriksen & James,1986; Motter,1993; Yeshurun & Carrasco,1998)[4-7]。
如果不能注意到关键信息，将会降低视觉加工的效率。一个较为极端的例子是，不注意可以导致观察者的功能性失明(functionally blind)，参见近年对非注意视盲(inattentional blindness,Mack & Rock,1998)、注意视盲(attentional blindness,Chun & Potter,1995; Raymond,Shapiro & Arnell,1992; Noe,A.,等，2000)[8-10]、变化视盲(change blindness,Rensink,O' Regan & Clark,1997; Simons & Levin,1997; Rensink RA,2002)[11-13]以及经典选择性注意(Neisser & Becklen,1975)[14] 的研究，在这些研究中，一旦信息处于注意焦点之外，即便是非常清晰的视觉信息也会在观察者眼前失去觉察。
作为一个加工过程，注意包含若干个成分(Posner & Pedersen,1990)，如觉醒、选择性注意以及当选择性注意在时间上延续数小时或数天而形成的警界状态。巴甫洛夫的实证研究表明，增加相关线索的强度可以加强学习效果，那些唤起动物注意的事件可以诱发出增溢的神经元反应，觉醒和注意继而易化依赖特定环境线索的学习，Spitzer,Desimone & Moran(1988)的研究证实注意可以加强猴子辨别刺激的神经元反应，从而提高了猴子的辨别能力，而在对无法避免的电击等厌恶经验的反应中，出现觉醒状态，老鼠变得对离散的感觉线索甚为敏感，并且习得了一种相关的眨眼反应(Shors et al.,1992; Servatius & Shors,1994)[15，16]。关于LTP长期增强效应的研究表明(Shors,T.J.& Matzel,L.D.,1997)[17]，LTP作为一种注意装置，它对学习的影响是长效的，有时可以在事件终止后持续48小时以上。
1.3 抑制功能
传统的选择性注意机制一般只包括对兴奋机制的研究。然而，近年来的研究工作表明(Neill,1997)[18]，抑制(inhibition)也是选择性注意的一个重要机制，是对注意促进功能的重要补充。这种主动的抑制机制对于连贯的思维和行为的出现是极其重要的，因为它在选择性注意中要保持无关因素处于低激活水平，在这种意义上，抑制机制在人类信息加工过程中起着十分重要的作用，相关的研究范式包括flanker任务、Simon任务、Stroop任务、情绪Stroop任务、直接遗忘、负启动(N P)、返回抑制(IOR)“反应/不反应”任务(go/no go)“停止信号”任务(stop signal)、反向眼动任务(antisaccade)和延迟眼动任务(delay-saccade)等，涉及对ADHD儿童、CD儿童、成人PTSD和OCD患者、精神分裂症和焦虑症患者的研究，以及早期发展与老化研究。例如Rubia和Oosterlan等(1998)对近十年中有关“停止信号”任务的儿童心理病理学研究进行了元分析，发现ADHD儿童与控制组相比，反应需要较长时间，停止反应的时间也较长；品行障碍(CD)儿童也比控制组需要更长的停止反应时间，但和ADHD组的差异不显著，焦虑儿童与控制组儿童没有差别[19]。王敬欣、沈德立(2003)[20] 的研究采用经典的位置负启动和特性负启动实验范式，选用常用汉字为呈现材料，考察不同年龄阶段的被试在位置和特性负启动量上的差异，结果表明，特性负启动和位置负启动是完全独立的两个加工过程。小学生和老年人能够对分心信息的位置却不能对其特性进行很好的抑制，而中学生和大学生对二者都能抑制得较好，可见，位置抑制的发展是贯穿人的生命全程的，而特性抑制却有一个从上升到衰退的过程。周详、白学军和沈德立(2004)[21] 借助情绪Stroop作业和色字Stroop作业观察到情绪与非情绪干扰的执行抑制具有不同的年龄效应，其中，对情绪干扰的抑制能力成熟得早，且不易老化，充分体现了该抑制能力的生物学意义(Pulkkinen,1998)[22]。由此可以对特性抑制和位置抑制的理论进行补充，即在特性抑制中需要区分出情绪特性与非情绪特性两个因素。这种对人类在情绪与非情绪干扰下抑制能力及其影响因素的研究，有利于找到提高工作与学习效率的线索，需要注意的是进行儿童抗情绪干扰能力的训练时，所选择的情绪刺激应有利于儿童的心理承受力和身心健康。该小组还进一步考察了非情绪和非认知冲突的干扰抑制能力的发展趋势，研究观察到对这两类干扰的抑制不存在老化现象。还观察到图片干扰大于文字干扰的现象，说明对图片干扰的加工较快，易捕获更多注意，不易被抑制，与文献报告的对图片和文字的知觉研究一致(McTeague等，2002)[23]。
依据以上研究结果，在帮助学生提高学习效率的辅导工作中，应结合不同抑制能力的不同发展特性，分别对位置干扰、特性干扰、情绪干扰、认知冲突干扰、非认知冲突干扰以及抽象干扰与形象干扰的抑制能力采用不同的训练方案，从而提高教育的针对性。另外，在老年心理健康教育中，应使老年人认识到并非所有认知能力都存在老化现象，在鼓励老年人发挥优势能力的基础上，帮助其延缓特殊能力的衰老。
2 不同学习任务下的选择性注意
2.1 视觉加工
选择注意理论着重于探讨视觉系统如何选择所需的物体信息，以及选择的特性、加工过程为何等等，注意是人类视觉加工的基础，选择性注意使我们忽略庞杂的无关信息，而仅仅捕获与行为相关的信息。Neisser1967年提出的对注意研究产生巨大影响的二元论观点将视觉信息加工分为功能上独立而且有加工先后之别的两个阶段，早期前注意阶段以及晚期注意阶段。注意二元论的分类方式近年来开始出现批评，有些新的想法认为二元论并不能适切地解释许多实验结果，因此反对注意力全有或全无，而倾向于将注意力视为连续的向度(Wolfe,1996,1998)[24]。研究表明选择性注意参与了早期视觉加工。Roelfesma,Lamme和Spekreijse(1998)[25] 测量猴子V1神经细胞的激发反应是否和注意力状态有关。实验画面呈现两条曲线，一条是目标曲线，另一条则为干扰曲线；首端与凝视点相连接的即为目标曲线，且其尾端连接目标物，干扰曲线的首端没有联结任何东西，尾端则连接一个干扰物；猴子的作业是眼睛盯住凝视点，但要注意并追踪目标曲线的路径，直到过了600毫秒后，猴子要移动眼睛盯住目标物；实验测量接受域位于曲线上的神经细胞的反应，结果发现同一个神经细胞的反应和注意力状态有关，如果接受域上的曲线正是猴子追踪的目标曲线，细胞反应会增加，反之，如果是猴子没有注意的干扰曲线，神经反应不会改变。这样的结果显示，注意力调控作用可在早期V1便发生。
还有许多关于知觉组织的研究，提出证据反对原本以为知觉组织属于早期阶段、不需要注意力的假设。如Freeman等人(2001)主张外界刺激如何被组织、整合是基于当时我们注意到刺激的哪种部分，并且反对知觉组织不需要注意力即可完成的假设[26]，说明注意对早期视觉加工有重要意义。
2.2 双语学习
双语与认知发展关系的近期研究揭示了双语儿童认知优势的内在机制主要表现为注意控制，且该优势具有领域普遍性(龚少英，方富焘等，2002)[27]。Galambos等人(1990)[28] 研究了“西班牙-英语”双语儿童完成一系列难度渐增的元语言任务的能力，发现完成需要改变注意控制点的任务时双语儿童优于单语儿童。Bialystok(1992)[29]、Ricciardelli(1993)[30] 为元语言意识包括两种成分：语言知识的分析和语言加工的控制。前者负责建构、组织及解释内隐语言知识，主要在需要语言知识的任务中起作用；后者负责从心理表征中选择信息并把注意指向刺激情境的特定方面，实际上是注意控制在语言加工中的表现，主要在任务呈现于分心或误导情境中时起作用。Bialystok根据元语言意识的两个成分对相关研究进行分析时发现双语儿童在注意控制加工上存有优势。
Bialystok等人(2000)[31] 为了检验双语儿童元语言注意控制优势的普遍性，分别探查了双语儿童和单语儿童在需要分析或控制的非言语问题解决中的表现，发现平衡双语儿童和非平衡双语儿童在需要控制的非言语任务中得分显著高于同龄单语儿童，但在需要分析的非言语任务中双语组和单语组间没有显著差异，证实控制优势具有普遍性，且不受双语水平的影响。而分析优势不仅受到双语水平的影响，还受任务类型的影响，只有那些在两种语言上都达到高熟练水平的平衡双语儿童才能显示单语儿童所不具有的分析优势。
Galambos,Ricciardelli和Bialystok等从信息加工的角度对双语和元语言意识的关系进行研究，开创了双语认知发展研究的一个新阶段。他们获得了双语与认知发展间的普遍的关系，即双语能促进儿童元语言意识尤其是注意控制的发展，至于双语与认知之间的交互作用尚需进一步探查。
2.3 内隐认知
当前内隐认知的研究涉及到内隐感知、内隐记忆、内隐学习等不同内容，其中研究较为深入的是内隐记忆和内隐学习两个领域。过去大量的研究都表明学习(至少外显学习)和记忆成绩会受到加工容量、加工资源和注意能量的限制。然而最近的不少研究则发现内隐记忆不受加工容量和注意分散因素的影响，许多研究者甚至主张内隐记忆反映的是自动化编码加工(automatic encoding processes)，而外显记忆反映的是需要注意资源的编码加工(Jacoby et al.,1993)[32]。但Mulligan与Hartman(1996)[33] 却认为这类研究大都采用了知觉性内隐记忆作业而非概念性内隐记忆作业，对内隐记忆与注意关系的解释可能会因概念性和知觉性加工的差异而产生混淆。根据迁移适当加工(transfer appropriate processing,TAP)效应的假设，注意控制不会影响知觉性内隐作业的表现，但会影响概念性内隐作业的表现。知觉性内隐记忆是前注意加工，在编码和提取阶段是自动化加工(Jelcic et al.,1992)[34]。而对于概念性加工来说，在编码阶段的注意很重要足以进一步影响随后的记忆表现(Mulligan & Hartman,1998)[35]。Vaidya与Gabrieli(1997)[36] 以及Mulligan与Stone(1999)[37] 认为注意与概念性加工之间存在更为复杂的关系，Vaidya等发现概念性加工中的竞争性和非竞争性通路(competitive and noncompetitive access)存在不同的注意控制作用，并与加工层次(level of processing,LOP)效应有关。Mulligan等更倾向于使用项目特殊性与相关性编码加工(item-specific and relational encoding processes)来解释诸多实验结果的分歧，认为项目相关性刺激较少占有注意资源，从而使被试有机会加工其他层次的信息，有时还会影响提取阶段不同策略的使用。
有关内隐学习是否受加工容量和注意因素影响的研究通常采用双任务范式。Nissen和Bullemer首次把第二任务引入内隐学习研究，他们发现，在序列反应时任务中加入第二任务会削弱或消除对序列的内隐学习效应，显示出注意资源对序列学习的作用。Cohen等人把序列分为特定列(重复列每一刺激后仅跟随一个刺激)、歧义列(重复列每一刺激后可跟随两个刺激)、混合列(由特定列和歧义列组成)，对Nissen和Bullemer的实验结果进行检验。结果表明，在双任务条件下被试可以学习特定列和混合列，却不能学习歧义列。由此，他们认为在Nissen和Bullemer的序列学习中有两种不同的学习机制：一种机制形成对序列刺激的联想，无需注意参与；另一种机制形成有关刺激组织的多重记忆表征，需要注意参与。Cleereman和MeClellands分析了学习机制与第二任务及序列类型的不同的相关方式后指出，单一学习机制足以说明Cohen等人的研究结果。内隐学习的注意需求性除了体现在对资源的需求上，还体现在主动的注意选择加工上。Méndez和Jiménez(1999)的实验要求被试对刺激的位置序列反应，同时，刺激形状和刺激位置间存在关联，具有预测作用，为了让被试注意到刺激形状这一维度，设置了第二任务，让被试对特定形状的刺激进行计数。结果发现内隐学习的产生并不需要被试对关联或规则有某种注意选择，只需要对刺激的各个维度有主动的注意选择。这也就是说内隐学习对规则或关联来说是自动的，但这种自动性并非是说内隐学习没有一点点意识或注意的参与，至少内隐学习所包含的各种感知觉元素仍需要受到注意选择、加工(郭秀艳，2004)[38]。当前有关第二任务对内隐学习的影响存在三种不同的观点。其一，Frensch等人指出第二任务通过影响短时记忆中刺激项的进入而干扰了学习，其二，Stadler(1995)认为第二任务通过破坏对序列的组织从而干扰了学习，其三，Heuer和Schmidtke认为第二任务通过在序列任务中加入其他刺激形成整合序列从而干扰了学习，对于选择性注意的确切作用与机制需进一步探讨(付秋芳、刘永芳，2003)[39]。
3 学习不能者的选择性注意
关于选择性注意与学习不能(learning disability)的研究表明，学习不能者存在明显的选择性注意缺陷(Richards et al,1990)[40]，如在卡片分类任务中，学习不能者与控制组相比，不仅加工速度慢，而且很难有选择地注意各种任务并忽略无关信息的干扰，优秀学生的学习经验也表明，他们不被庞杂的信息、枝节问题、次要概念所迷惑，能够区分重要性、熟悉程度不同的材料；即使是首次接触的新材料，也能迅速识别并专注于材料的重要部分、陌生部分和具有实质关系部分。
国内金志成、陈彩琦、刘晓明(2003)[41] 的实验使用正、负启动技术，在严格控制各种条件下比较学困生和学优生在选择性注意加工机制——目标激活和分心物抑制方面的差异，进而探讨学困生在选择性注意加工机制上所存在的问题，结果显示，学困生和学优生的正启动量差异不显著，但学困生的负启动量显著小于学优生，这一结果说明，学困生在对目标反应期间易受分心物干扰，其抑制分心物干扰的能力较弱。同时启示我们应注重训练学困生抑制分心物干扰的能力。
静进、王庆雄、陈学彬等(2004)[42] 为探讨非言语型学习障碍(NLD)儿童选择注意功能的神经心理特性，采用听觉辨别实验(ADT)、威斯康星卡片分类测验(WCST)及中国修订版韦氏学龄儿童智力量表(C-WISC)对14例NLD儿童和23名正常儿童进行测试，并对C-WISC各类分测验成绩进行了因子分析。结果显示，NLD组儿童ADT测试中的正确反应率明显低于对照组，错误反应数多于对照组；在WCST测试中其二次分类完成数(CA)和持续性错误次数(PE)成绩均显著低于对照组；因子分析表明，与视觉空间功能相关的知觉组织因子和与注意维持功能相关的不分心因子明显低于对照组。说明NLD儿童存在额叶为主的注意调控功能和工作记忆障碍，推测以右侧额叶功能障碍为著。
有幸的是关于培养专注力的训练和研究表明，儿童接受专注力训练后其在接受命令的注意力上，出现改善的趋势，学业成绩和智力测验上的表现也都有明显的进步，这些训练包括保持警觉或专注，敏感于视觉或听觉的刺激物，保持接受命令的或自愿的控制，及压抑竞争性的认知和情感，以完成任务(Bridget Murray和Michael Posner,2003)[43]。研究人员透过一星期内每天三十至四十分钟的训练，并增加练习的难度，纪录训练前后儿童之专注力、智力测验及情绪反应，使用头皮电极记录，以检验儿童脑部组织的变化情形。初步结果显示，在专注组织工作中的反应时间还不确定，但接受训练儿童在接受命令的注意力上，出现改善的趋势，而且头皮电极记录也侦测到更凝聚的脑部活动。那些儿童经过训练后，在智力测验上都有明显的改善。这些发现具有让人振奋的意涵，因为不仅能帮助有专注问题的儿童，而且能广泛地改善儿童的教育。
4 选择性注意影响因素研究
一般认为注意加工机制可以分成两种，一种是刺激引发式的，另一种则是主动式的。前者是反射性的，不受认知负荷量影响、不受意图或预期的影响、处理迅速、作用效果强，被称为外源性注意，与自下而上的加工密切相关。后者则是主动处理的，受到认知负荷量、意图或预期的影响，但是效果可以持续较久，也较不受刺激本身特性的影响，被称为内源性注意，与自上而下的加工密切相关。
注意的选择在多大程度上源于刺激特性(外源性)或人体本身的特性(内源性)也是选择性注意机制研究中一个重点问题。目前的认识是：与任务无关的突现刺激能够吸引外源性选择注意，并且外源性注意转移是按照类似于探照灯光束移动的方式来进行的，移动一度视角大约需要25毫秒。而视觉和听觉中央线索能激活内源性注意，但二者存在不同的注意加工机制，即视听感觉通道存在特异的、并相互连接的加工通道(杨华海等，1998)[44]。注意捕获(attentional capture)是刺激显著性和主观注意设定(attentional control setting)交互作用的结果。
影响选择性注意的因素涉及刺激的特征(如性质、数量、时间变化、空间分布、与主体的关系、与环境背景的关系等)、任务的类型(如感觉、运动、识别、计数、定位、归类等)与要求(强调正确率、强调速度)、主体的资源与状态(如觉醒水平、自动化水平、感觉通道、内在的行为目标等)。例如，作业难度将决定注意是属早期选择或晚期选择(Lavie,1995)[45]。作业难度也会影响注意调节神经细胞的激发程度大小(Rees,Frith和Lavie,1997)[46]。又如，就刺激物特点而言，除了形状、大小、强度、颜色、位置等有差异的刺激物易引起注意外，增加刺激的复杂性或模糊性也能引人注意，目前，依据影响选择性注意的刺激特点对课堂教育和e-learning网络教育方案进行设计改良的研究与实践已日趋成熟。
值得注意的是，时间因素对选择性注意的影响具有特殊意义，注意可以通过时间和空间两个维度来表达，但由于方法的局限，以在对注意空间维度的研界较为深入，而对注意时间维度的研究则不够深入。1971年，Lawrence等人使用快速系列视觉呈现(Rapid Serial Visual Presentation，简称RSVP)技术来研究大脑处理成串刺激的能力，其具体做法是在同一位置以6-20刺激/秒的速度呈现由字母、数字、单词、图形等组成的刺激流，要求被试辨认和(或)觉察其中的一个或多个刺激，研究中发现了注意瞬脱(AB,attentional blink)效应，即目标后刺激处理的缺失现象，对前一个目标(T1)的正确辨认阻碍对时间上与它相近的后一个目标(T2)的辨认(Karen M Arnell,1999)[47]，这一研究结果在教育和体育训练领域具有很高的应用价值。另外，随着注意时间的变化，研究者还在不同的SOA、ITI条件下观察到空间位置启动中存在启动、负启动(200-300毫秒)和负启动反转的现象(张达人，1994)[48]。近年来，强调时间维度的技术广泛应用于注意心理实验，激起许多认知心理学家的兴趣，引发人们从时间维度对注意机制的深入研究。
更有研究显示，选择性注意的改变会遵从后果强化原则。如在人机模拟领域中有关自治代理人(Autonomous Agents)的研究表明，计算机视觉选择性注意中存在着某种强化学习(Reinforcement Learning,RL)效应，即一个能够感知环境的自治agent通过不断学习能选择达到其目标的最优动作，选择性注意的有效性直接影响选择性注意模式的形成(Silviu Minut等2001)[49]。同样，在校学生选择性注意学习策略对学业的促进也将强化该策略的稳定发展。
高效率学习与选择性注意的研究具有重要意义，可以预见，该领域的研究有益于从信息加工心理学的角度揭示高效率学习的心理机制，并为包括学校教育、家庭教育、社区教育和网络教育在内的现代教育与教育改革提供积极的指导。