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［中图分类号］G44 ［文献标识码］A ［文章编号］1002－0209（2010）01－0037－08
一、引言
跨学科知识整合指的是学习者从不同学科视角对主题相关知识进行建构，从而形成对主题属性多维度重构的心理过程（Klein,2000）。由于其对事物整体属性的揭示和复杂性问题的创造性解决具有突出优势，跨学科知识整合已经成为人类进行知识建构与知识生产的重要方式。从心理学的视角来看，跨学科知识整合不仅与跨学科研究（interdisciplinary research programs）与跨学科问题解决（interdisciplinary problem-resolving）相关，而且与跨学科学习（interdisciplinary learning）与跨学科教学（interdisciplinary teaching）有着更为基础性的联系。但是，目前心理学领域仍然没有一套系统的跨学科学习理论和教学论来指导学习者的跨学科知识整合实践。因此，作为未来建构跨学科学习理论和跨学科教学论的基础，跨学科知识整合的心理机制的识别则成为当前跨学科知识整合领域研究的关键。
本文旨在识别跨学科学习的心理过程并探讨其在推进知识整合效率（即跨学科学业成就）与促进知识生产（即创造力）过程中的心理机制。为了更加直观地分析跨学科学习的心理过程，我们将首先通过扩展一种学科领域的知识整合媒介——概念图——的操作性定义，引入一种可视化的跨学科知识整合工具——跨学科概念图；其次，从信息加工视角进一步分析了跨学科概念图创作的心理过程以及其与跨学科学业成就、创造力的关系，建构一个以跨学科概念图为媒介旨在提高跨学科学业成就与创造力的跨学科知识整合模型。最后，我们对该模型的研究前景与应用前景进行了展望。
二、从“概念图”到“跨学科概念图”
概念图（concept maps）是由Novak（1998）基于Ausubel,Novak和Hanesian（1998）的认知同化学习理论，在试图识别不同学习者已有知识结构差异的背景下提出的一种对学习者长时记忆系统中某一主题知识结构的外显图示表征与建构工具。概念图的操作定义即概念图创作（concept mapping）的基本步骤（见表1）。其中包含了五种基本心理操作：回忆、分类、排序、连接和交叉连接。而这五种心理操作本质上源于Ausubel,Novak和Hanesian（1998）的认知同化学习理论对有意义学习（meaningful learning）“同化”条件的解释。按照认知同化学习理论，学习者需要首先基于对已有知识的“回忆”激活与新知识相关的已有知识与知识结构，然后通过“分类”和“层级”排列将新知识与已有知识进行重新组织，最后通过建立新旧知识的广泛“连接与交叉连接”将新知识纳入已有知识结构体系。这样，有意义学习就发生了。但需要指出的是，概念图的精髓并不仅仅在于其包含了这五种基本的心理操作，而更多地体现为这五种心理操作构成的有序而逻辑的心理操作序列，以及内部“心理操作”与其相应的外部“动作程序”的交互作用。从这个意义上说，概念图就是认知同化学习理论的操作化。
20世纪70年代以来，由于概念图在识别知识结构个体差异的研究和实践中具有突出优势，它作为一种心理工具在教育心理学领域被广泛应用。但迄今为止，所有采用概念图创作方法的相关研究主要集中分布在单一学科领域，而关于跨学科知识整合领域的相关研究非常罕见。从这个意义上讲，现有的概念图概念又可以被称作是单一“学科概念图”（disciplinary concept maps）。
与单一学科知识表征与建构目标相区别，跨学科知识整合的核心目标有三个主要特征：第一，主题是需要跨学科知识方可全面解构的问题情境，某个主题可能由来自不同学科的多个概念组成；第二，强调从不同学科的视角对相关主题概念进行建构，包括“同一概念对应不同学科视角的建构”和“不同概念对应不同学科视角的建构”两种情况；第三，强调对不同学科知识之间关系的建构，特别强调不同学科知识之间新关系的发现。
因此，尽管概念图，作为认知同化知识建构理论的操作形式，能够充当学科知识表征和建构的媒介，但是在实际应用中，概念图创作方法仍然无法直接地被引入跨学科知识整合研究领域，来完整实现跨学科知识整合的目标。因为，对于推进跨学科知识整合的核心目标而言，概念图的操作定义，作为一种信息加工模型，具有如下三点缺陷：第一，从信息加工内容的视角，概念图的操作定义对信息加工的内容取向具有内隐性和不确定性，没有有关学科视角取向或者跨学科视角取向的明确外显指导（步骤A1）。事实上，这种加工内容取向的不确定性在以往的所有研究中主要表现为“学科取向”的“默认取值”。也就是说，概念图创作主要是基于学科视角的单一主题建构，而不是基于多学科视角的复杂主题建构。第二，从信息加工过程的视角，概念图的操作定义没有给出在跨学科情境下进行知识整合的具体操作方法。具体地，原先在学科知识整合背景下提出的概念图的建构过程（步骤A2、A3、A4），在跨学科知识建构过程中难以凸显与主题相关的不同学科知识的系统性。这一点是跨学科知识整合所强调的，因为学科知识系统建构是揭示不同学科知识之间更为精细连接的基础。第三，从信息输出的视角，概念图的操作定义没有显性地指出对不同学科知识系统之间关系的探索与发现（步骤A5），因而无法更好凸显跨学科知识的交互作用。此外，概念图操作定义的提出背景是知识表征与建构取向的，而不是知识发现取向的。而后者却是跨学科知识整合的核心目标。
为了将概念图创作引入跨学科知识整合领域，使其成为跨学科知识整合的媒介并为跨学科知识整合的心理机制的识别提供工具性启示，我们在扩展概念图的操作定义的基础上，提出了“跨学科概念图”的概念和操作定义。跨学科概念图（interdisciplinary-concept maps）是一种用来帮助学习者利用长时记忆系统中的相关知识，从不同学科的视角就某一复杂主题，进行外显表征和建构的心理工具。基于概念图的操作定义，考虑到跨学科知识整合与学科知识整合的特异性，我们提出了跨学科概念图创作（interdisciplinary-concept mapping）的操作定义（见表1）及其评价指标（见图1）。
图1 跨学科概念图的结构示例
注：跨学科概念图评价指标及评分方法示例：A学科取向：命题得分＝1（分）×3（命题数）＝3分；层级得分＝5（分）×2（层级数）＝10分；范例得分＝1（分）×0（范例数）＝0分；学科交叉得分＝10（分）×1（交叉连接数）＝10分；B学科取向：命题得分＝1（分）×3（命题数）＝3分；层级得分＝5（分）×2（层级数）＝10分；范例得分＝1（分）×2（范例数）＝2分；学科交叉得分＝10（分）×0（交叉连接数）＝0分；A—B跨学科取向：跨学科交叉得分＝20（分）×1（交叉连接数）＝20分；跨学科概念图总得分＝各学科命题总得分＋Max［A学科层级得分，B学科层级得分］＋学科范例总得分＋学科交叉总得分＋跨学科交叉得分＝6分＋10分＋2分＋10分＋20分＝49分。
对概念图操作定义的扩展主要表现为知识整合情境的扩展：第一，显性地要求学习者从不同学科的视角对主题概念的表征与建构（步骤B1）；第二，显性地要求学习者考虑学科取向概念表征的系统性（步骤B2—B6）；第三，显性地要求学习者去系统地探索并建构不同学科知识之间的交叉连接（步骤B7），体现了跨学科知识整合的核心目标。从信息加工的视角，这种扩展可以概括为：加工内容的跨学科明确性，加工过程的跨学科系统性，输出结果的跨学科目的性。事实上，概念图所包含的认知同化学习理论知识整合条件的五个心理操作和基本组成成分仍然体现在跨学科概念图的操作定义之中。因此，如果说概念图是Ausubel认知同化学习理论在学科领域操作化的重要形式，那么跨学科概念图就是该理论在跨学科知识整合领域的操作化。
三、跨学科概念图创作的心理过程分析
作为跨学科知识整合的心理工具，跨学科概念图的功能是通过其创作步骤来实现的，因此我们认为对跨学科概念图创作的心理过程分析是识别跨学科知识整合心理机制的桥梁。在认知同化理论的概念系统下，基于信息加工隐喻（Schneider & Shiffrin,1977; Shiffrin & Schneider,1977），我们分析了跨学科概念图创作的心理过程（见图2）。
图2 跨学科概念图创作的信息加工过程
跨学科概念图创作需要学习者：第一，通过“感觉记忆”、“模式识别”、“工作记忆”与“长时记忆”中学科知识与跨学科知识的交互作用获得对问题情境的理解，进而对主题概念以及相应学科取向进行识别；第二，分别地在“工作记忆”系统中先后激活每个主题概念，接着在长时记忆中检索与主题概念相关的来自相应学科取向的信息，进而回忆出尽可能多的相关概念，然后在“工作记忆”中对检索获得的信息进行相关模式的探测与识别，并按照知识结构的相关性对所获得的概念进行分类或分组；第三，在“工作记忆”中按照抽象性递减的逻辑层级对不同组别概念进行排序；第四，在“工作记忆”中对不同组别的概念进行关系模式的探测与识别，并在概念之间建立合理的连接；第五，在每组中，以建构的概念为起点，重复第二、三、四步骤的心理过程（迭代式心理操作）使形成分支；第六，在“工作记忆”中对不同分支的概念进行关系模式的探测与识别，并建立主题概念学科取向的交叉连接。第七，在“工作记忆”中对不同学科概念之间进行关系模式的探测与识别，并建立主题概念跨学科取向的交叉连接。
此外，思维过程、记忆加工过程（建构、复述）、注意资源的分配、积极寻求概念之间相关模式的意识、倾向与策略等均参与了跨学科概念图表征模式的外显化过程。这些心理过程本质上是在监控系统的合理组织与调节下，以跨学科概念图的一整套系统化、结构化的“心理操作序列”为脚本，“工作记忆”操作空间通过“动作程序”与“外部介质”（概念图的外部表征）空间的交互作用而实现的。
四、跨学科概念图与跨学科学业成就
我们认为，跨学科学业成就指的是对来自不同学科的知识进行知识建构和知识发现进而完成跨学科问题解决的能力表现。它是跨学科知识整合能力的重要评估指标。
目前，在跨学科知识整合领域，仍然没有有关跨学科概念图与跨学科学业成就的相关研究，但是，在学科知识整合领域，有关概念图与学业成就的相关研究却很多。大量研究表明，以概念图为工具的教学设计能够显著提高学习者的学业成就。通过对19篇来自不同学科（物理、化学、生物与数学）领域研究报告的元分析，Horton,McConney,Gallo和Woods（1993）研究了概念图作为教学工具的有效性，发现概念图教学不仅能够显著提高学习者的学业成就，而且对学习者的学习态度也有积极取向的影响。Nesbit和Adesop（2006）采用元分析方法对这一结果进行了扩展性验证，得到了与Horton等人（1993）的研究相似的结果。为了探讨概念图对不同层次学习者的适应性差异，研究者（例如Hilbert & Renkl,2008; Lian,1998）考察了概念图对不同成就学习者的影响，结果发现，与高成就者相比低成就学习者从概念图教学中受益更多，尽管与低成就者相比高成就者能够建构更好的概念图。这些结果表明，作为学科领域的知识整合工具，概念图能够有效提高学习者的学业成就，而且对不同层次学习者的影响具有适应性差异。进一步研究（Chularut & DeBacker,2004）表明，概念图能够提高学业成就的心理机制是：概念图充当了推进学习者进行有意义学习的脚手架。我们认为，它对不同层次学习者具有适应性差异的原因可能是：高学业成就者可能潜意识中已经具有了进行有意义学习的能力，因此他们能够形成比较合理的知识结构，并创作了更好的概念图，无法从概念图教学中受益；而低学业成就者可能主要采用机械的学习方式，没有建立概念之间关系的意识，也没有建立复杂表征的相关能力，所以与高学业成就者相比他们的概念图创作表现较差，但是，只要帮助低学业成就者改变学习模式，完成从机械学习向有意义学习的转变，他们也能够获得学业成就的提高。但作为跨学科知识整合的工具，跨学科概念图是否具有类似概念图的功能，能够用来提高学习者的跨学科学业成就仍有待检验。
事实上，跨学科概念图，作为认知同化学习理论在跨学科知识整合领域的操作形式，不仅共享了概念图所具有的推进有意义学习的心理本质，而且也具有了促进认知图式表征复杂性的工具性属性。
首先，跨学科概念图反映了有意义学习理论的本质。有意义学习强调学习的发生首先需要学习者在新旧知识之间建立联系，然后将新知识同化（连接）进入已有概念与命题框架，使其成为认知结构的一部分。跨学科概念图则通过一系列创作步骤引导学习者在一个更为广泛的跨学科空间中搜索相关概念、识别相关概念的关系模式，在内部“心理操作”与外部“动作程序”的交互作用中促进了有意义学习的发生。其次，在有意义学习的基础上，跨学科概念图能够帮助学习者建构更为精细、复杂的知识网络和认知结构，从而提高了他们认知图式的表征复杂性（representation complexity）水平。而表征复杂性水平则是学业成就乃至智力的重要预测源。从这个意义上讲，跨学科概念图可以被看做是一种提高认知图式表征复杂性水平的智力适应工具（intellectual tools of adaptation）。
那么跨学科概念图这种智力适应工具在跨学科知识整合过程中是如何发挥作用的呢？事实上，这种智力适应工具的功能是通过“外部行为”拓展了学习者工作记忆的认知操作空间和使内部表征外显化而实现的。由于工作记忆空间容量的有限性，2到3个概念之间的关系就可能达到工作记忆加工容量的极限。这就为复杂表征的进一步操作提出了挑战。而跨学科概念图则在元认知的监控下通过一系列认知过程，最终使内部表征外显化（跨学科概念图作业表现），从而使得内部复杂表征能够在一个更大的外部空间中更加灵活地被操作。正是通过提高学习者的表征复杂性，跨学科概念图才促进了跨学科问题解决，从而提高了学习者跨学科学习的学业成就。
五、跨学科概念图与创造力
创造力指的是根据一定的目的，运用一切已知信息，在产生某种独特性、新颖性且有价值的产品的过程中，个体所表现出智能品质或能力（Lin & Li,2003）。从认知心理学的视角，创造性观点的产生不仅需要学习者具有良好的创造性思维能力，而且也依赖于学习者对创造性认知方法的掌握。
目前，有关跨学科概念图与创造力的相关研究很少，但是已有研究数据表明跨学科概念图创作能力与创造性思维能力密切相关。Yeh（2004）从领域一般性的视角，以七年级学生为被试研究了跨学科概念图创作能力与创造力的关系，结果表明两者显著正相关。从领域特殊性的视角，采用科学领域的跨学科概念图创作任务与科学创造性思维能力测验，胡卫平和张淳俊（2007）对两个变量的关系进行了扩展性检验。他们的研究结果不仅确认了Yeh（2004）的结论，即跨学科概念图创作能力的个体差异表现在科学创造力的各个方面，而且更为精细的分析结果表明，在跨学科概念图创作过程中，命题的数量与学习者创造性思维的流畅性、灵活性显著正相关，交叉连接的数量则与创造性思维的独创性显著正相关。
尽管相关数据提供给我们一些有关两个变量关系的认知，但是从跨学科概念图对创造力影响的视角，已有的研究均没有阐明跨学科概念图对创造力影响的内部机制。我们认为，跨学科概念图本质上将从两个方面促进创造力。
首先，作为一种智力适应工具，跨学科概念图鼓励了学习者创造性思维的使用。第一，跨学科概念图鼓励学习者突破思维定势。它鼓励学习者从不同学科的视角对问题情境进行解构，这有助于他们突破学科知识定势，避免思维僵化，从而为创造性观点的产生提供了机会。第二，它鼓励学习者使用发散思维与批判性思维。发散思维强调思维的无意识性和弥散性，例如：基于主题想出尽可能多的相关概念。批判性思维则强调思维的合理性和逻辑性，例如：确认命题与推理的正确性与逻辑性。在跨学科概念图创作中，步骤B2——回忆与创作主题相关的来自不同学科的核心概念——就更多地需要发散性思维的参与；步骤B1、B3、B4、B6、B7则更多需要批判性思维的参与（比如，建立合理的关系连接与交叉连接则需要确保其正确性，建立合理的关系层级则需要确保逻辑性）。因此，从某种意义上讲，概念图创作的思维过程始于发散性思维，而终止于批判性思维（形成对知识结构的合理表征）。此外，关系模式的探测与识别实质是一个假设检验过程中，其中包含了大量的发散思维与批判性思维的交互作用。这样，在建构知识的过程中，不断地使用跨学科概念图工具，学习者的创造性思维能力，包括突破定势、发散思维和表征关系与建构层级的批判性思维能力就会提高，最终导致了学习者创造性思维的改善，从而促进创造力。
其次，跨学科概念图为创造性认知方法的使用提供了机会。根据创造性认知方法（Ward,2001），创造性观点（新颖且有价值的概念或命题）的产生是通过将基本的心理操作应用于已有知识结构而实现的。观点独创性评价，即构念（ideas）是否达到了新颖性与熟悉性的平衡，主要依据构念产生的心理过程以及知识的使用来进行评估。与本研究相关的创造性认知方法有两种：概念性组合和类比。概念性组合的心理操作指的是当两个原先独立的概念被合并成一个新的概念单元时，将会产生它们独立存在时没有表现出来的新颖属性。在跨学科概念图创作过程中，不同学科知识之间的碰撞使这种心理操作成为可能。类比的心理操作是同一构念在不同情境的表征与迁移。跨学科概念图创作，通过整合来自不同学科的概念，为新构念的产生和不同学科认知结构的类比迁移创造了条件，从而使创造性观点的建构成为可能。从这个意义上讲，跨学科概念图对创造力的促进是通过鼓励学习者在一个更为宽广的跨学科概念空间中进行知识整合，从而为学习者概念性组合与类比的创造性认知方法的使用提供了机会，进而提高了创造性观点产生的概率，最终促进了学习者的创造力。
六、基于跨学科概念图的跨学科知识整合模型
基于跨学科概念图潜在的心理学理论及其工具性本质，上文已经论证了跨学科概念图与跨学科学业成就、创造力的关系。基于此，我们还建构了一个以跨学科概念图为媒介、以提高创造力与学业成就为目标的跨学科知识整合模型（见图3），即跨学科概念图不仅能够通过诱发有意义学习，进而提高学习者认知图式的表征复杂性水平，从而提高学习者的跨学科问题解决能力与跨学科学业成就，它也能够通过鼓励学习者使用创造性思维方法与创造性认知方法，最终提高学习者的创造力。
图3 一个以跨学科概念图为媒介旨在提高跨学科学业成就与创造力的跨学科知识整合模型
值得指出的是，第一，该模型的建构过程涉及两套不同的概念系统。跨学科概念图与跨学科学业成就之间的关系建构是在“认知同化学习理论”的概念系统下完成的，而跨学科概念图与创造力之间的关系建构则是在“创造力的思维观与认知观”的概念系统下完成的。尽管不同的概念系统源于不同的认知操作隐喻，但是不同认知操作所包含的基本心理过程本质上却具有较大的重叠。因此，跨学科概念图对创造性思维、创造性认知以及认知图式的表征复杂性的促进是同步的，尽管在效率与程度上有所差异。就这个意义上讲，跨学科概念图对创造力与跨学科学业成就的促进是两位一体的（twofolds）。第二，从该模型容易看出，跨学科概念图本质上是一种对心理操作进行整合与运用的元认知工具，而这种元认知工具推进跨学科学业成就与创造力的功能则是在监控系统的合理组织与调节下，以跨学科概念图的一整套系统化、结构化的“心理操作序列”为脚本，“工作记忆”操作空间通过“动作程序”与“外部介质”（概念图的外部表征）空间的交互作用而实现的。
七、对模型研究与应用前景的展望
本文所建构的基于跨学科概念图的跨学科知识整合模型是我们对跨学科整合领域学习理论进行研究的一次尝试。但是，在这一模型中，跨学科概念图作为跨学科知识整合心理工具的有效性，跨学科概念图对跨学科知识整合与知识创造的影响及其心理机制的正确性仍有待进一步的实验检验。我们认为，今后应从以下五个方面对与该模型有关的核心问题进行研究。
第一、从心理测量的视角，检验跨学科概念图作为跨学科知识整合媒介在评估不同能力学习者跨学科知识整合能力差异过程中的有效性。研究的主要技术路线可能是设计跨学概念图创作任务，对不同知识基础与能力水平学习者的跨学科概念图创作进行评估，检验他们在跨学科概念图创作任务上的表现对其知识基础与能力水平的预测与判别能力。
第二、从跨学科知识整合的视角，检验跨学科概念图对跨学科学业成就的影响及其心理机制。该方向的主要技术路线可能是设计旨在使学习者掌握跨学科概念图创作方法的干预计划，采用实验组与控制组比较法，检验掌握跨学科概念图创作方法实验组被试与无该策略控制组被试在跨学科问题解决测验上的表现差异；对学习者接受干预策略前后所用问题解决策略的行为与言语的编码分析将有助于揭示跨学科概念图对跨学科学业成就影响的潜在心理机制。
第三、从跨学科知识创造的视角，检验跨学科概念图对创造力的影响及其心理机制。主要技术路线可能是设计旨在进行跨学科概念图创作训练的干预计划，采用实验组与控制组比较法，检验参与训练计划的实验组被试与不接受处理的控制组被试在创造力测验上的表现差异。
第四、从干预训练视角，检验跨学科概念图工具对不同层次学习者跨学科知识能力及创造力的影响的适应性差异也将有助于我们识别跨学科知识整合与跨学科学习的条件，为未来的跨学科教学与课程开发提供启示。
第五、从合作学习的视角，对模型的有效性进行检验。本文对模型的建构主要基于个体取向的论证，但是现实的跨学科知识整合特别是跨学科研究却往往需要来自不同学科的个体共同参与问题解决。因此，以跨学科概念图为媒介多个体参与背景下的跨学科问题解决是未来跨学科知识整合研究的重要方向。这样的研究将有助于将跨学科概念图的工具性价值带入更为广泛的科学研究与问题解决实践中去。
对基于跨学科概念图的跨学科知识整合模型的应用前景，我们认为主要有如下两个方面：
第一、该模型可以为跨学科学习、跨学科教学以及跨学科课程开发提供理论启示。该模型中的跨学科概念图可以作为跨学科知识整合的元认知工具，也可以作为一种组织教学的策略应用于跨学科教学实践和课程开发。
第二、该模型可以为自然与社会科学领域的跨学科研究与跨学科问题解决提供智力支持。跨学科研究通常需要整合来自不同学科领域的知识对复杂主题探究，从而进行知识发现和创造，该模型将能够为研究者进行跨学科的理论探索与研究实践提供智力支持。对于跨学科问题解决，例如医学、社会学与商业领域的跨学科问题解决，往往需要来自不同学科领域的专家对复杂主题进行建构，该模型中的跨学科概念图则可以作为他们进行问题解决的智力适应工具。
［收稿日期］2009－10－29
标签：概念图论文; 工作记忆论文; 过程能力论文; 能力模型论文; 认知过程论文; 系统学习论文; 主题模型论文; 创造力论文;