知识点认知规律的实验研究，本文主要内容关键词为：知识点论文,认知论文,实验研究论文,规律论文，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。
1 问题的提出
知识点认知规律是我们在2001年首次揭示的一条认知规律[1]。该规律可以表述为：人的学习是以知识点为单位的，要想有效地学习新知识必须逐个知识点地进行。我们认为，导致人以知识点为单位进行学习的原因有外部原因和内部原因。外部原因是知识自身具有的结构性，内部原因是人的短时记忆容量。在通常情况下，人的短时记忆容量只够用来一次学习一个知识点，而不够用来同时学会两个或多个知识点。
虽然知识点认知规律是根据大量的学习现象归纳总结出来的，并且在理论上也初步得到了证明，但是作为新发现的客观规律，仅仅在理论上得到论证是不够的，它还必须通过科学实验的检验。本研究就是对知识点认知规律进行的实验验证。
2 实验方法
2.1 被试 大学二年级本科生24名，其中文理各半，男女各半。视力正常，无色盲。
2.2 材料 对布鲁纳研究人工概念形成策略时使用的81张图片[2]进行一定改进后，用Microsoft PowerPoint将其制成81幅幻灯片。改进后每幅图片的图案都包含五种属性，即图形的形态、图形的数目、图形的空满、图形的颜色和边框的条数；同时每种属性都有三个变化的值：图形有方形、圆形或十字形，图形的数目有1个、2个或3个，图形的空满有实心、半实心或空心，图形的颜色有红色、绿色或蓝色，边框的条数有1条、2条或3条（表1）。
表1 每幅图片所包含的五种属性
2.3 设计 采用3×2二因素被试内实验设计。A因素为一个概念所包含的信息组块数目，A[,1]为两个信息组块，A[,2]为三个信息组块，A[,3]为四个信息组块；B因素为被试形成的概念数目，B[,1]为一个概念，B[,2]为两个概念。整个实验共计六个处理。具体做法是：首先，从所设计的新图片中选出54幅，将其分成九个组合，每个组合六幅图片。被试可以根据每一个组合形成一个合取概念，所以，由上述组合共可以形成九个概念。其中，有三个概念是由两个信息组块构成的，有三个概念是由三个信息组块构成的，还有三个概念是由四个信息组块构成的。这九组图片形成的九个概念的内涵都不完全相同。然后，将以上九个组合分成A[,1]B[,1]、A[,1]B[,2]、A[,2]B[,1]、A[,2]B[,2]、A[,3]B[,1]、A[,3]B[,2]六个处理。其中，处理A[,1]B[,1]要形成由两个信息组块构成的一个概念，处理A[,1]B[,2]要形成由两个信息组块构成的两个概念，处理A[,2]B[,1]要形成由三个信息组块构成的一个概念，处理A[,2]B[,2]要形成由三个信息组块构成的两个概念，处理A[,3]B[,1]要形成由四个信息组块构成的一个概念，处理A[,3]B[,2]要形成由四个信息组块构成的两个概念。每个被试都要逐个处理地进行人工概念形成实验。为了控制各处理的实验顺序对实验结果的影响，各处理在实验中的顺序采用拉丁方格予以平衡。
在一个图片组合中，只有两幅图片含有该组合所反映的概念的全部特征。其中的一幅在该组图片中第一个被呈现，另一幅则随机地安放在该组图片中的其它位置上。
2.4 程序
在实验正式开始前，主试先将图片呈现给全体被试，讲清图片的五种属性，以及如何根据一个图片组合形成一个合取概念。然后，对用一组图片形成一个合取概念和用这样的两组图片同时形成两个合取概念的过程进行举例示范。在被试学会这种形成概念的方法后，便组织其按预定顺序到实验室进行个别测试。
一次形成一个概念与同时形成两个概念的实验程序有所不同。在一次只形成一个合取概念的处理中，主试首先在屏幕上向被试被试呈现一组图片中的第一幅，指导语是：“我现在心中有一个概念，这一幅图里有该概念的全部属性，请你看好。”当下一张出示后，主试问被试：“这一张有没有那个概念？”对于被试的判断正确与否，主试要及时给与反馈，然后再呈现下一幅，直至该组图片全部呈现完。当一组图片呈现完之后，主试问被试：“这个概念是什么？”如果被试回答得完全正确，主试便在实验记录表的该处理上划√；如果被试回答得不完全正确，主试则在实验记录表的该处理上划×。
在同时形成两个合取概念的处理中，指导语是：“下面的实验要形成A和B两个概念。”然后在屏幕上向被试呈现A组图片中的第一幅，指导语是：“这一幅图里含有A概念的全部属性，请你看好。”接着呈现B组图片中的第一幅图说：“这一幅图里含有B概念的全部属性，请你看好。”然后，主试呈现A组图片中的第二幅并问被试：“这一张里有没有A概念？”对于被试的判断，主试要及时反馈“正确”或“错误”，接下来再呈现B组图片中的第二幅并问被试：“这一张里有没有B概念”？对被试的判断继续给与反馈，……如此交替地呈现A、B两组中的每一幅图片，直到这两组图片全部呈现完毕。当两组图片都呈现完之后，主试问被试：“A概念是什么？B概念是什么？”如果被试对两个概念回答得都正确，主试便在实验记录表的该处理上划√；如果被试回答得不完全正确，主试则在实验记录表的该处理上划×。
实验开始后，主试按预先设计的方式和程序，在计算机屏幕上用Power Point依次呈现各处理中的每一幅图片，每幅图片呈现五秒钟。
3 实验结果
3.1 形成单、双概念的成绩
在拉丁方中的每个处理都分别用文、理科的男、女生各测试一次，以四次的得分之和作为一个处理的得分，以六个组的得分之和作为该处理的总分，结果如下：
表2 形成单概念和双概念的统计结果
A[,1]
A[,2]
A[,3] K[,j]
k[,j]
B[,1]1416174747/18
B[,2]1013123535/18
K[,i]24292982
K[,i]24/12
29/12
29/12
根据表2，可以绘出形成不同水平的单概念和双概念的成绩曲线。（见图1）
图1 形成不同水平的单概念和双概念的得分曲线图
3.2 方差分析结果
将实验所得数据进行方差分析，结果如下：
表3 形成单、双概念的方差分析表
方差
平方和
自由度
均方 F
来源
(s)
(f)
(ms)
(ms/ms[,e])
概念中的组块数(A)
1.39
2
0.692.16
概念的数目(B) 414 12.41**
交互作用(A×B)
0.17
2
0.080.26
误差 9.67
30
0.32
总和 15.23
35
**p＜0.01
查F检验表进行F检验：对于A，查得的F[,0.01](2,30)=5.4，因为F[,A]=2.16＜5.4，所以A不显著；对于B，查表得F[,0.01](1,30)=7.6，因为F[,B]=12.41＞7.6，所以B显著；对于A×B，查得F[,0.05](2,30)=3.3，因为F[,A×B]=0.26＜3.3，所以A×B不显著。
4 讨论
4.1 实验方法的讨论
我们对本实验的基本要求是能够对人一次学习一个知识点与同时学习两个知识点的效果进行比较。因为本实验要验证的是“人要学会新知识，必须以知识点为单位、逐个知识点地学习”这一论断。而验证它的最直接办法就是对比人一次学习一个知识点与同时学习两个知识点的学习效果。如果实验结果表明人一次学习一个知识点的效果明显好于同时学习两个知识点的效果，便可以认为这一论断正确，否则便可以认为它不正确。
为了比较人一次学习一个知识点与同时学习两个或多个知识点的效果，首先必须设计出这两种不同的学习过程。因为人所学习的每一个知识点都是由若干个信息（或信息组块）构成的，所以学习者学习一个知识点的过程，都是先对构成这个知识点的各项信息进行感知并对这些信息进行短时记忆，然后对这些信息的相互关系进行分析，最后根据分析的结果将其组织起来建构成一个知识点。如果学习者要同时学习两个或多个知识点，那么他就需要同时感知和记忆构成两个或更多个知识点的信息组块，同时对这些信息的相互关系进行分析，同时建构成两个知识点。因为人对新知识的建构是随着对相关信息的感知而不断进行的，所以对多个知识点的同时建构，在实验中的表现就应当是学习者对构成不同知识点的各项信息（组块）交替地进行感知。这样一来，如果人一次只学习一个知识点，那么他在学习过程中只需要短时记忆构成这一个知识点的信息（组块）；如果人同时学习两个知识点，那么他在学习过程中就需要短时记忆构成两个知识点的信息（组块）[3]。我们之所以这样设计两种学习过程，是因为我们认为导致人以知识点为单位学习知识的内部原因是人的短时记忆容量有限，通常只够用来学习一个知识点，而不够同时用来学会两个或多个知识点[4]。
本实验采用了美国心理学家布鲁纳在研究概念获得策略时所使用的人工概念。实验中被试所学习的知识点都是人工概念而且都是合取概念。这样做的原因有四：其一、以往的研究表明，每一个概念都是一个知识点，学习一个概念的过程就是学习一个知识点的过程；其二、这种概念所包含的信息组块数比较清楚，便于控制学习的难度；其三、使用这种概念最大限度地减少了被试已有的知识对实验结果的影响，便于控制无关因素；其四、学习这种概念比学习析取概念和关系概念所使用的策略都要简单，被试在学习这种概念时，不会因不掌握较复杂的学习策略而导致学习失败，所以其学习成绩能较真实地反映其进行学习时短时记忆的信息组块数对其学习效果的影响。
4.2 实验结果的分析与讨论
从图1可以看出，无论一次形成一个概念，还是一次同时形成两个概念，都表现出该概念包含的相关信息组块越多，被试成绩越好的倾向。这一点与伯尔尼和莱斯尔(Berlyne,D.E.& Restle,F.)的发现是一致的。他们发现：形成一个概念的难度与该概念所涉及的特征的数量有关；无关维度数越多形成概念越难，反之就越容易；相关维度数越多，形成概念就越容易，反之就越难[5]。在本实验中，每一幅图的五种属性和各种属性的三个变化值是不变的，但是构成某一概念并非一定包含这五种属性和三个变化值。例如：对一张“二边、三个、红色、实心、圆形”图片来说，“红色圆形”这个概念，它只包含“红色”“圆形”两个信息，图片中的其它特征都是无关维度的信息。所以会出现概念中包含的组块数越多，被试得分越高的现象。
表3的方差分析表明，虽然学习包含不同组块数的单概念(A)的得分之间有差异，但差异不显著；学习包含不同组块数的双概念(B)的得分之间差异也不显著；而学习单概念与学习双概念的成绩之间差异却显著，学习单概念的成绩明显好于学习双概念的成绩。即使单概念中的信息组块数与双概念中的信息组块数之和相等，学习单概念的成绩也明显好于学习双概念。这一结果说明，人学习知识时，占用短时记忆容量的不仅有构成所学知识点的各个信息组块，而且还有信息组块之间的关系以及人在建构这个知识点的过程中所提出的各种假设；即使人一次只学习一个知识点，若使用的认知策略不当、造成需要短时记忆的假设数较多时，这一学习过程也将很难完成。
5 结论
在本实验条件下，可以得出这样的结论：
(1)在概念中的信息组块数不超过短时记忆容量的前提下，一次学习一个概念，构成概念的信息组块数对概念掌握影响不显著。
(2)在同样条件下，同时学习两个知识点与一次学习一个知识点成绩差异显著。一次学习一个知识点的成绩明显好于同时学习两个知识点的成绩。即使构成一个知识点的信息组块数与构成两个知识点的信息组块数相等，学习一个知识点的成绩也明显好于同时学习两个知识点。
(3)在知识点学习中，占据短时记忆空间的，除了构成该知识的信息（组块）外，还有各信息（组块）之间的关系。
(4)本实验初步验证了“人的学习是以知识点为单位的，要想有效地学习新知识必须逐个知识点地进行”这一认知规律。