样例学习的理论与实施

许志毅　王英豪

摘要：样例学习是指学习者通过研习样倒而习得专家的问题解决方法的一种学习方式。在课堂中实施样例学习，需要着重关注两个方面的问题。一是样例的设计；二是如何对学生的学习过程进行指导。这两方面问题的解决直接影响着学生的学习结果。

关键词：样例学习；样例设计；样例教学

中图分类号：G42文献标识码：A文章编号：1005-5843(2009)03-0046-02

基础教育课程改革倡导学习方式的多样化。而无论采取何种学习方式。其根本目的都在于促进学生的学习。样例学习作为一种重要的学习方式在国外的研究始于20世纪50年代中期认知心理学家对概念形成的研究，之后大量的相关实验证据表明，同做中学相比，，样例学习具有所需时间少，迁移效果佳的特点。本文首先对国外有关样例学习的研究成果进行一个系统的回顾，然后在相关学习理论和教学研究的基础上探讨有关样例的设计和教师如何指导学生的样例学习过程两方面的问题。

一、有关样例学习的研究

样例学习是指学习者通过研习样例而习得专家的问题解决方法的一种学习方式。早期研究的典型代表是布鲁纳等人1956年对人工概念形成的研究。预期的学习结果是某些概念的形成。在研究中，首先给被试呈现关于目标概念的大量正反例，而后测量学生识别目标概念例证的能力，从而推断出学生是否抽取出了所有例子背后的关键特征。自70年代开始，研究中预期的学习结果从个别概念学习转向到更为复杂的知识和学习形式，如问题类型(图式)的习得。在关于专家和新手在解决问题上的差异的研究发现，专家和新手在解决问题上的主要差异在于专家头脑中储存了许多问题类型。专家在遇到需要解决的问题时。能很快将其归为某一类问题并找到相应的解决办法。所以，新手(学生)如何习得问题类型(变现为问题解决技能的提升)就成为相关研究的目标。当时的主要思想是：教会学生解决问题的最佳方式是让学生解决大量的问题。随后的研究很快发现，单纯的问题解决的练习与配有样例的问题解决练习相比，在提高问题解决技能方面，前者不如后者。也就是说，样例学习在帮助学生习得问题类型知识，提高学生问题解决技能方面效果更为理想。到了80年代初期，人工智能科学家在人工智能开发基础上，经过研究发现，计算机可以通过分析有解答步骤的例题进行学习。归纳出例题中蕴含的原则并应用到新情景中。这使得很多研究者深入课堂，结合具体的学科学习与教学展开研究，以证实学生是否也可以同计算机一样通过样例来进行学习。从而也就形成了“样例学习研究”这一领域。其中最早的研究是朱新明和西蒙1987年运用口头报告技术对学生通过解决代数、几何问题而获取有关产生式过程的研究。

二、样例学习过程及样例设计

在样例学习过程中，学生认知的加工对象是经过设计的样例。样例学习的理论基础是类比问题的解决。样例属于基础问题，即学生知道如何解决的问题。学习的目标是学生能够解决目标问题，即与样例问题在解法上类似但学习者尚不能解决的问题。在学习过程中，学生从样例中抽象出问题解决方法或原则并用它来解决目标问题。从中可以看出，在样例学习的过程中，对样例本身的记忆和掌握并不是样例学习最终的目的。预期的学习结果是学生通过对样例的主动加工建构起对样例中蕴含的知识的理解和掌握。也就是说，学生在样例学习的过程中并不是一个信息的被动接受者，而是要在认知上主动进行加工的意义建构者。而样例本身作为学生认知加工的对象是促进确保学习过程能够顺利进行的首要外部条件。在样例的设计上，不仅要考虑如何呈现样例问题的解决步骤，更重要的是为学生的主动认知加工和建构知识的过程提供帮助。例如，应该如何对样例问题进行表征，如何对表征后的信息进行组织并和自己的原有知识和经验联系起来，应该要注意些什么等。概括地说，即样例是学习过程中交流的对象，而非记忆的对象。确保样例学习的顺利进行除了需要有精心设计的样例，还需要有教师的及时、适当的引导帮助，这里首先讨论关于样例设计的问题。

样例一般应包括三部分：问题、解决问题的方法和评论。问题部分对要求学生解决的问题进行陈述，解法部分则逐步描述问题解决的步骤，评论部分则解释采取每一步的理由或根据。样例中可以用图片、动画、语词、文本等多种形式呈现。例如，在样例的评论部分，既可以用文字形式出现在问题解决步骤的旁边或后面，也可以通过教师口头的解释说明。在心理学实验中得到证实的双通道假设和容量有限假设认为，人们对通过视觉表征和听觉表征的材料拥有单独的信息加工通道，而且在每个通道上一次就加工的信息数量是有限的。考虑到学生在样例学习的过程中要对来自各部分的、以各种形式呈现的信息在工作记忆中进行加工整合，所以，如果样例设计混乱很容易造成学生工作记忆负担过重。在进行单个样例设计时，一般认为减轻工作记忆负担是首要的原则。通过不同的感觉通道来加工处理不同表征形式的信息并且在各种表征之间建立整合。如果样例设计不合理很容易造成学生认知负荷过重。因此，注意减轻学生的认知负荷是单个样例设计的首要原则。一般采取的方式有：将样例的不同成分在时间和空间上尽量的接近，已使得学生不必动用认知资源去寻找所需要的信息，确保所需要的信息能够在工作记忆中同时得到表征和加工。再者是利用双通道同时加工信息来减轻单个通道的负担。例如，以文字或动画形式呈现问题解决的步骤，而评论部分由教师进行口头讲解。在很多时候，为了达到学习的目的，学生所需要研习的并不是单个样例。而是多个样例。这在以问题图式或一般性规则为目的的学习中更为常见。如，语文中的文体知识，数学中某类问题的解决方法等。在进行多样例设计时，一般以图式习得理论为指导进行。即，样例要在所涉及的原理或规则上要一致，而在内容和形式上进行变化。

三、样例学习过程中教师的指导

研究表明，仅仅将样例呈现给学生不能保证收到预期的效果。虽然样例学习带有个别化学习的色彩，强调学生主动的研习样例，建构知识，学习的责任是在学生身上而不是在教师身上，但教师同时也要作为学生学习过程的促进者提供帮助。梅耶(R E Mayer)教授在回顾了60年代关于问题解决的研究，70年代关于守恒的研究和80年代关于计算机编程的相关研究文献基础上也得出结论，有充分的证据表明相对于单纯的让学生自己发现，有指导的发现会促进学生学习结果的获得。在样例学习过程中，教师的责任是要在学生研习样例过程中提供必要的指导来支持学生认知加工的顺利进行。齐(M.T.Chi)等人1989关于学生对物理课本中样例的学习的研究以及任考(A.KENEL)1997年的研究发现，学生对样例的自我解释是确保样例学习效果的重要内部条件。自我解释是指对样例中问题解决步骤的自我解释，包括预期推理和基于原理的自我解释两种类型。前者是指预测解决步骤的下一步，然后检查与样例解法的一致性。后者是整体把握问题解决的过程，寻找解决步骤背后所依据的原理或规则。因此。教师在指导样例学习过程中最重要的责任就是促使学生主动加工样例、对样例进行自我解释。这可以通过提一些如，“你觉得下一步应该怎么做?”“这样做背后的根据是什么?”之类的问题来促使学生进行自我解释，也可以在样例设计的时候在结构上埋下伏笔。如利用小标题或空格来区分解题的阶段性步骤，引发学生思考为什么解题过程会被分开。当然还可以有意的示范、训练如何进行自我解释。

在课堂中教学目标的达成可采用多种学习方式和教学方法。样例学习也只是多种选择中的一种，并不是所有的知识都适合于通过样例的方式来进行学习。例如，自然科学中有明确技能要求的知识比较适合用样例学习的方式；社会科学中技能要求比较模糊的知识用样例学习的方式有一定的难度。但可以在具体的技能方面尝试用样例的方法。至于涉及到情感方面的，与样例学习的关系不是很大。教师在教学中应对样例的每一步做清晰的解释，这样能促进学生对样例的理解。样例学习可以与合作学习等形式混合运用。如在研习样例时让学生互相为同伴解释样例。在这个过程中，学生能更有效地达到自我解释的目的。教师可以采取向后渐退的方式呈现样例，开始是一个完全的样例，接着是最后一步没有解答的问题，然后是最后两步没有解答的问题。照这样最后是完全的问题。向后渐退的方式可以帮助初学者在学习中减少认知负荷，能更好地解决近迁移和远迁移问题。另外，对结构相似的多个样例进行比较，会发现彼此间共同的方法，加深对知识的掌握，促进问题的解决。