前面已经提到，认知策略中的反省认知成分是策略运用成败的关键，也是影响策略可迁移性的重要因素。而反省认知成分的掌握情况则主要取决于个体自我意识发展水平的高低。一般来说，儿童先有对外部事物认识的发展，然后才有自我意识的发展。由于儿童的自我意识发展水平较低，对他们来说，策略的应用达到反省水平相对比较困难，这也是低年级儿童使用策略效果较差的原因之一。因此，有些心理学家主张，认知策略学习应与反省认知训练结合进行。例如，普雷斯利等（Pressley, 1984）用成人和5～6年级儿童为被试，任务是学习外语词汇，教授的方法是关键词法。对于呈现的单词，一半词用关键词方法，另一半词采用复述策略。结果运用关键词法比用复述策略效果好。
一个重要的发现是，当要求所有被试评估用关键词法和复述策略各学会了多少词时，在测验之前，成人和儿童都未认识到关键词法优于复述法，即学生未监测他们采用的两种记忆方法的效果。当通过测验之后，被试清楚了关键词法优于复述法。这种意识怎样影响学生选择较好的策略呢？
在测验之后，当学习新词时，儿童和成人都选择关键词法，因为他们都认识到前者效果较好。不过，成人比儿童更相信采用关键词法的效果。以后，当实验人员建议被试用复述法时，成人被试公开拒绝，因为他们亲身感受到复述法效果较差。但可以说服儿童采用复述策略，尽管他们知道这一方法效果较差。这说明，尽管经过测验，儿童对不同策略对自己成绩的影响不够确定。由此得出一个结论：教某种方法并予以测验，但不与其他方法比较，两周之后这种方法就不能保持。当将关键词法与儿童熟悉的其他方法进行比较后，两周后更可能保持效果好的策略。
另一实验以10～13岁学生为被试，用两种策略学习词义：一种为关键词法，另一种是他们更熟悉的方法，即用造句法造出正确句子来学习词义。用这两种方法学习几列词后分别进行测验，结果关键词法效果较好。
以后要求学生学习另一批新词的词义，因为儿童原先用过这两种策略，也知道它们效果不同。在学习新词时，要对这两种策略作出选择。结果只有42%的学生在学习新词词义时运用关键词法。这一发现导致研究者作出如下推论：在作出策略选择前，儿童也许能运用他们从实践中习得的策略效益的知识，如果情形是这样，那么提示学生：在策略选择时想一想用哪一策略效果更好。研究结果表明，通过提示，儿童在89%的时间内选用关键词法。这一研究表明，即使小学高年级和初中生对于策略具有反省认知（知道其效果较好），但仍不能运用这种知识去进行策略选择，所以对于这样的儿童而言，适当的外部提示是必要的。对于低年级学生的策略教学应做到：
（1）引导儿童评估采用不同策略的不同效果；
（2）引导他们把不同学习成绩归因于采用的策略不同；
（3）引导他们运用他们从实践中习得的策略效益的知识进行未来的策略选择。
只有经过这样的引导，二年级小学生才有90%的时间选择运用较为有效的策略。
外部条件
从现有认知策略的教学研究来看，认知策略学习的外部条件涉及教师处理好如下问题：
第一，若干例子同时呈现。在学生的自发学习中，例子未经过精心选择，未预先考虑呈现的时间安排，支配策略的规则的发现具有很大的偶然性。这样的外部条件只对极少数聪明的学生有利，不利于绝大多数学生习得策略。例如，在上述四年级小学生课文分段研究中发现，在未经系统分段教学前，小学四年级一个班级约10%的儿童已自发习得六种适合他们水平的分段策略，而90%的儿童未掌握这些策略。为了帮助大多数学生发现支配策略的规则，教学提供的例子要精心选择，而且必须同时呈现两个以上的例子。越是高度概括的规则，越要提供更多的例子。有的教学理论强调学生的自发学习，反对将例子作系统安排。这种理论只看到了极少数聪明的学生自发发现的能力，忽视了大多数学生缺乏这种能力。
传统教材多从学科本身的概念或原理的体系组织教材，未从发展学生认知策略的角度选编教材。新的课程改革强调学习方法的学习，教材例子的选择与呈现的时间安排也应作相应改革。
第二，指导规则的发现及其运用条件。传统教学论不强调同时呈现多个例子，当然也谈不上强调指导学生从多个例子中发现支配策略的规则。在自然学科和数学教学中，教材和教师通过呈现若干例子，让学生发现自然和数学规律。在语文学科教学中，单篇课文就是一个例子。但从例子习得什么呢？传统的教学论强调学生自己“悟”，而对于悟什么，则说不清楚，有人甚至强烈反对将“悟”的结果明明白白地教给学生。现代认知心理学的研究与这种观点刚好相反，不仅要明明白白地把支配策略行为的规则是什么告诉学生，而且要使他们体验到运用策略带来的效益。为了使习得的策略在新情境中应用，教学中还应使学生清楚地知道策略运用的条件。
例如，一实验以5、6年级小学生为被试，学习用关键词法记忆某城市与物产的联系，如记忆长滩（Long Beach）与海生动物的联系时可以想象海底动物沿长滩游来游去，但是告诉学生该策略在什么条件下运用这种知识的量是不同的。在充分的教学指导下，学生被告知，凡是要记住成对的两个项目都可以采用上述策略，而且只要能找到关键词，都可以运用这一策略来记忆。
萨里文（O.Sullivan, 1984）等用拉丁词及其意义匹配的记忆作为迁移任务。被试未被告知，关键词法可以用于此项任务。研究表明，学习过用关键词法记住城市与其物产匹配的学生可以把先前习得的策略应用于新任务，即用关键词法帮助学习拉丁语词与其意义的记忆。但研究中发现，这种迁移是有条件的，也就是说，只有当给学生提供该策略在何时何处运用的信息的条件下，迁移才出现。这说明特殊策略的学习必须达到反省认知水平才可迁移。
第三，提供变式练习的机会。变式练习不是简单的重复练习。重复练习只适合动作技能学习，不适合智慧技能学习，更不适合认知策略学习。变式是适合规则的情境的变化。例如，上述适合按时间分段规则的例文可以是写事、记人、写景、状物，时间词可以是明显的，也可以是隐含的。只有在这样变化的情境中应用习得的规则，学生才能深刻理解习得的规则。在变式练习的初期，学生可能会出现错误，教师应注意发现学生的错误，针对错误提供反馈和纠正。
几乎没有教学理论否认练习中反馈信息的作用，但是在实际教学中，因为学生人数多，学生实际受到的反馈少。这不仅不利于一般技能的学习，也不利于认知策略的学习。
第四，练习的系统化。正如加涅指出：“许多人以其自身的经验认识到，思维策略很少在短时内获得，而是需要数年的实践方能达到精炼水平，从而可迁移至新的问题解决情境。认知策略的习得有多快以及需要多少概括化的经验才能使其具有广泛的可迁移性，这显然与直接的指导有关。”
语文学科的阅读与写作是一门对思维策略要求极高的学科，我国许多语文特级教师很早就认识到系统训练的重要性。在上世纪60年代就有人提出训练系列化思想，可惜这些经验未受到重视。
本章概要
1.我国教育学教科书和大多数心理学教科书沿用活动方式定义技能。此类定义未反映知识与技能的关系，已经过时。本书主张用广义的知识观解释学生习得的技能。技能被定义为“在练习基础上形成的、按某些规则或操作程序顺利完成某种智慧任务或身体协调任务的能力。”技能的本质是规则支配了学习者的行为。
2.早期的行为主义心理学用刺激—反应（即S—R）连锁的形成解释技能的心理机制，但这种理论只能解释动作技能，而不能解释智慧技能。信息加工心理学家借用计算机科学中的语言，用“条件—行动”（或如果/那么）的产生式解释技能。一个产生式是一组条件和一个行动的规则。第一个产生式执行的结果可以成为第二个产生式行动的条件。这样，多个产生式可以联系起来成为产生式系统。这样，信息加工心理学较好地解释技能的心理机制，即技能的心理表征。
3.现代认知心理学家一般把广义的技能分为动作技能、对外办事的智慧技能和对内调控的认知技能（即认知策略）三种类型。
4.由于现代认知心理学家把技能看成是一系列条件和行动的规则支配了人的行为，个体的技能和程序性知识这两个术语是等价的。
5.技能也可以按自动与受控维度和一般与特殊维度分类。按前一维度，可以将技能分为自动化的技能与受意识控制的技能；按后一维度，可以将技能分为一般技能与特殊技能。
6.根据加涅智慧技能分类，智慧技能是由辨别、概念、规则和高级规则构成的，所以要说明智慧技能习得的过程和条件就必须分别说明上述四种亚智慧技能习得的过程和条件。
7.概念是知识的细胞，命题是知识的最小单位。概念和命题既可以作为陈述性知识学习，也可以作为智慧技能学习。作为陈述性知识的概念和命题学习重在理解，宜用同化论解释；作为智慧技能的概念和命题重在应用，甚至熟练地应用，故除了用同化论解释其理解过程之外，还要用产生式理论解解释其心理表征是如何由命题表征向产生式表征转化的。
8.认知策略是一种特殊的程序性知识。许多认知策略是儿童在学习和解决问题过程中自发习得的。支配这种自发习得的策略的规则也像支配对外办事的智慧技能的规则一样，可以通过教学传授给学生，但其教学的难度高于一般智慧技能的教学，需要的变式练习也更多。
9.为了便于对认知策略的学习与教学进行深入研究，可以根据一定的标准对认知策略进行分类，常见的分类有：根据认知策略适用范围，把认知策略分为专门领域的策略与一般领域的一般策略；根据心理过程复杂程度，把认知策略分为支持具体信息加工过程的策略和对整个心理过程进行监控的元认知（或反省认知）策略。
10.是单独设课还是结合学科进行认知策略教学，心理学家对此有不同意见，但多数心理学家已经认识到，结合学科具体内容开展认知策略教学效果更好。
参考文献
1. 皮连生著：《智育心理学》，人民教育出版社1996年版，第2、5、6章。
2. E.D.加涅等著：《学校学习的认知心理学》，1993年版（第2版）英文版，第8章。
3. R.M.加涅著：《学习的条件与教学论》，皮连生等译，华东师范大学出版社1999年，第7章。
4. R.M.加涅等著：《教学设计原理》，华东师范大学出版社1999年版，第7章。
5. R.M.加涅著：《原理的学习》，载斯冬（S.Stones）编《教育心理学文选》，1972年英文版。
6. 皮连生：《论知识分类与教学设计》，教育研究，1992年第6期。
7. 姚夏倩、皮连生等：《小学四年级学生分段能力的教学研究实验：一项以策略性知识为主要目标的教学实验》，心理科学，2001年第2期。
解决问题：三类知识的综合运用
思维与解决问题是普通心理学研究的传统课题。现代教育心理学之所以也关心这一课题，是因为学生创造性思维与解决问题的能力是当代教育最为关注的目标。本章先概述解决问题的性质、过程和条件的研究；然后结合学科任务，分析不同类型的知识在解决问题中的作用；最后论述解决问题能力的培养和研究性学习。
学完本章后，应能做到：
1．陈述20世纪60年代之前心理学中关于问题解决的实质、过程与条件的主要结论，并用知识分类学习论说明其不足之处；
2．用数学或语文学科问题解决实例，说明不同类型的知识在解决问题中的不同作用；
3．陈述专家与新手解决问题差异的主要表现，并用广义知识观对差异的原因作出解释；
4．通过分析和比较，指出本章论述的问题解决与我国课程改革专家提倡的研究性学习在学习性质、教学过程和学习结果方面的异同。
解决问题的研究概述
解决问题（problem solving），也译作问题解决。解决问题的研究涉及问题与问题解决的科学定义、问题情境的类型、问题解决的心理过程以及影响问题解决的心理因素。
关于问题与解决问题的科学含义
问题与解决问题的早期观点
早期的问题解决研究者并未给问题与问题解决下一个令人满意的定义。早期行为主义心理学家研究学习的基本课题是条件反射、动物走迷宫和打开迷笼等行为。在斯金纳提出操作条件反应概念之前，心理学家把桑代克的猫学习逃出迷箱和动物学会走迷宫等行为称为解决问题。解决问题也就是机体获得对新的刺激情境作出适当反应的过程。如，桑代克迷箱中的猫学会抓住连结门闩的金属绳，把箱门打开，逃出迷箱，就是解决了问题。行为主义心理学家把斯金纳的操作条件反应看成是一种解决问题的学习形式。
格式塔心理学家为了便于与行为主义进行争论，也用动物作被试研究问题解决。黑猩猩面对放在栅栏远处的香蕉，用两根棒中的任何一根都够不着香蕉，这也成了它的问题。格式塔心理学家认为黑猩猩将两根棒子接起来够到远处的香蕉也是解决了问题。
早期的研究者缺乏学习分类观，混淆了人的学习与动物学习的区别，人类低级学习与高级学习的区别，自然不能给问题与问题解决提供一个科学的定义。研究得出的结论也很难在学校教学中应用。
问题与解决问题的现代观点
直到20世纪60年代学习分类理论提出以后，把问题解决放到不同学习类型的层次排列之中，问题与问题解决才得到较明确的定义。
在奥苏伯尔的有意义言语学习理论中，学习由低级到高级分为符号表征学习→概念学习→命题学习→概念和命题的应用→解决问题（包括创造性解决问题）。在加涅的学习结果分类中，智慧技能的学习由低级到高级依次为辨别学习→概念学习→规则学习→高级规则学习。高级规则可以通过接受学习习得，也可以通过发现学习习得。高级规则的发现学习也就是解决问题。
根据学习分类理论，应将问题解决与概念和原理的简单应用或在熟悉情境中的应用相区别，因为这种应用的结果未习得新的概念和规则。问题解决是学习者将原有的概念和规则加以综合，在新情境中应用并得到新的认知成果的过程。这种新的认知成果可能是新的规则（高级规则），可能是新的解决问题策略，也可能是一篇新的文学作品或一份研究计划等。
信息加工心理学家把问题定义为：“给定信息和目标之间有某些障碍需要被克服的刺激情境。”学生解决一道算术应用题或证明一条定理，成人谋求一份工作，教师转变一个学生的态度，医生治愈某种疾病，至少在当前缺乏现成方法的条件下，他们都处于问题情境中。
根据个人的问题起始状态、中间状态和目标状态的不同，可以把问题空间分为四种类型（见图6-1）。图6-1中，A表示问题空间起始状态和目标状态明确，而且达到目标的两条途径都是相同的。如，有一组数字，要求它们的和，此处问题空间的起始状态是给定的一组数字，目标状态是求它们的和，算子是加法。这里有两种同样有效的求和方法。B表示问题空间起点和目标明确，但有两条效率不同的达到目标的途径。如，某位有阅读能力的儿童想知道一个故事，其起始状态是现有的书，目标状态是知道书中的故事，达到目标的有效途径是自己看书，较为无效的途径是找人给他讲述书中的故事。C表示问题空间的起点和目标都明确，但不知如何达到目标。学生在证明几何题时遇到的问题多半是这类问题。D表示问题空间只有起始状态明确，目标和达到目标的途径都不明确。如解决能源危机问题，我们只知道能源有限，但是解决能源问题要达到的目标和用什么方法去达到这些目标，都是不明确的。
根据问题的起点、目标和允许的操作（运算）的不同，可以将问题分为定义不明确的问题（illdefined problem）和定义明确的问题（welldefined problem）。前者指问题的三个成分都明确的问题，也称常规性问题（routine problem）；后者指三个成分中有部分不明确的问题，也称非常规性问题。
关于解决问题的过程
关于问题解决的心理过程，20世纪60年代之前许多研究者依据个人研究的方法和掌握的资料不同，提出了不同的观点和阶段模式。
行为主义心理学家和格式塔心理学家都是以动物为被试研究问题解决，由于观察到实验中动物行为表现的不同，提出了完全对立的观点。行为主义心理学家如桑代克、斯金纳等以较低级的动物如猫、白鼠为实验对象，认为解决问题是一个尝试与错误的过程。正如鲍尔和希尔加德在《学习论——学习活动规律的探索》（1981）一书中所述：“碰到新的陌生问题时，学习者是怎样解决的呢？刺激—反应理论家认为，学习者将其过去经验中与新问题有关的行为集中起来，或是按照新情境与以前遇到的情境的相似方面作出反应。如果这些反应不能使问题获得解决，学习者便求助于尝试错误，从他们的全部行为中发出一个又一个反应，直至问题解决。”（G.H.鲍尔，E.R.希尔加德著：《学习论——学习活动规律的探索》，邵瑞珍等译，上海教育出版社1987年版，第30页。）
格式塔心理学家以高等黑猩猩为被试，认为解决问题中很少有尝试错误，主要是一个顿悟的过程，而且一旦解题方法被顿悟，便能保持。
哲学家杜威、心理学家华莱士和邓克尔以人为研究对象，对人解决问题的心理过程分别提出了不同的阶段模式。第一个著名的解决问题的过程模式是由哲学家杜威于1910年提出的。他在《我们怎样思维》一书中提出反省思维经过如下五阶段：（杜威著：《我们怎样思维·经验与教育》，姜文闵译，人民教育出版社1991年版，第88～93页。）
（1）暗示：困惑、挫折或意识到困难的状态；
（2）理智化：确定疑难究竟在什么地方，包括不太具体地指出所追求的目的，需要填补的缺口或要达到的目标；
（3）假设：提出问题的种种假设；
（4）推理：如有必要，连续检验这些假设，并对问题重新加以阐述；
（5）用行动检验这些假设：进行验证，证实、驳斥或改正假设。
杜威提出的反省思维五阶段被后人称为解决问题的五阶段，并被广为引用。
后来，英国心理学家华莱士（G.Wallance， 1926）通过对名人传记的研究，提出解决问题的四个阶段：
（1）准备（preparation）——由刺激情境发现问题及寻求解题线索；
（2）孕育（incubation）——因问题复杂程度不同而经过一般或长或短的反复酝酿时间，以进行深入探索和思考；
（3）明朗（illumination）——突然找到问题解答方法，有豁然开朗之感；
（4）验证（verification）——用实践来检验所提出的解决方案。
德国心理学家邓克尔（Kar Danker）于20世纪40年代通过医学治疗研究，提出了范围逐渐缩小的解决问题过程模式：
（1）确定问题的一般范围；
（2）进行功能性解决，即缩小问题范围，寻找符合既定方向的解题途径；
（3）进行特殊解决，进一步缩小功能解决的途径，使功能解决具体化。
奥苏伯尔1978年说：“60多年来并没有人对杜威1910年的描述作过明显改进。”奥苏伯尔等著：《教育心理学——认知观点》，佘星南、宋钧译，人民教育出版社1989年版，第698页。从奥苏伯尔的这一评论可见，解决问题过程问题虽是心理学中研究的一个老问题，但长期以来，其研究进展甚微。
20世纪60年代后，由于心理学研究方向整体转变，即从行为观转向认知观，研究手段也多样化，如计算机模拟、专家与新手解决问题比较研究、口语报告与分析法，心理学家不再只是对解决问题的心理过程的阶段作一般描述，而是更注重于揭示不同类型的知识在解决问题不同阶段的作用。例如，奥苏伯尔和鲁宾逊提出了解决问题四阶段模式（详见下一节），并分析了问题背景知识、推理规则和策略在解决问题不同阶段的作用。此后，信息加工心理学家和持认知建构观的心理学家把这种知识类型分析深入到许多学科问题的解决。这类分析为学科教师培养学生的问题解决能力指明了方向。
关于影响问题解决的心理因素
20世纪60年代之前，心理学家提出并研究得较多的影响问题解决的心理因素是心理定势、功能固着。
心理定势（mental set）也称心向，指个体经由学习而积累起来的习惯倾向。它在学习和解决问题中既起积极作用，也起消极作用。
心理学家卢钦斯（A.S.Luchins， 1946）用三个大小不等的杯子盛水注入另一容器的实验演示了心理定势的作用。下面是演示这一现象的另一个例子（取自Raudspp & Haugh， 1977）：
“下面是由几根火柴杆排成的等式。请你在一个等式中仅移动一根火柴杆，以此改变该等式，使之成为如V=V这样的真正的等式。”
V=V11, V1=X1, X11=V11, V1=11.
改变第一个“等式”的正确答案是V1=V1，改变第二个和第三个“等式”的正确答案不难找到，但至第4个“等式”，你将会按原先的“习惯”（即定势）行事，结果将遇到困难。此时，你必须克服心理定势，改变思考方向才能求得正确答案（正确答案附后）。
功能固着（functional fixedness），指个人在解决问题时表现出的思考僵化现象。对问题情境不能多方面考虑，对工具使用缺乏变通能力，认定老虎钳只能拔钉，而不能随机应变做为钉锤之用。
梅尔（N.R.F.Maier， 1933）演示了功能固着现象。被试进入一房间，内有两根绳子从天花板垂下，实验人员要求被试将两根绳子结起来（两绳长度可以连结）。室内另有一张桌子，桌上有榔头和钳子。被试可能试着一手握住一根绳，再去抓另一根绳，但是够不着，在此情况下被试应如何办呢？
研究表明，被试不易想到用榔头或钳子作为摆锤，通过绳子摆动，以便同时够到两根绳子。这就表明了功能固着现象。
从上述有关影响问题解决的因素及其研究的介绍可见，传统的问题解决研究大多在人为的条件下进行的，这些因素的影响的确存在，但不是最重要的因素。影响问题解决的最重要因素是个人的原有知识及其组织的性质。
（火柴杆问题答案：第4个等式的正确答案是＝）
不同类型的知是在学科问题解决过程中的作用
从上一节的论述可见，把解决问题作为普通心理学一个重要课题来研究，往往脱离中小学学科教学实际，虽然心理学家提出过许多有关解决问题过程及其影响因素的理论，但这些理论很难指导课堂教学。上世纪80～90年代上述倾向发生了转变，心理学家开始注意结合中小学学科特点进行解决问题过程及其影响因素的研究。但在上世纪60年代，奥苏伯尔已开启了这类研究的先河。
奥苏伯尔问题解决模型中的知识类型及其作用
奥苏伯尔和鲁宾逊问题解决模型中区分了如下三类原有知识：
1．背景命题（background propositions）。指学生认知结构中与当前问题的解答有关的事实、概念和原理。学生在各门学科的学习中，系统地积累了许多这样的事实、概念和原理，当他遇到新问题时，随之而来的常常是要学习新的命题、定理与法则。为了解决当前的问题，他必须从已有知识的贮备中提取一组或多或少明确规定的命题。
2．推理规则（rules of reference）。推理规则是作出合理结论的逻辑规则。在明智的论争或进行逻辑思维的过程中，都存在着各种外显的或内隐的规则。例如，在几何证明题中，必须利用已被证明了的定理进行推理，这是必须遵守推理的规则。
3．策略。解决问题的策略通常指为了便于填补问题的空隙，选择、组织、改变或者操作背景命题的一系列规则。策略的功能就在于减少尝试与错误的任意性，节约解决问题所需的时间，提高解答的概率。策略指出一连串步骤，从差距的一端向另一端移动，其方向或是逆向的，即从要求达到的终端开始，向后一步一步的倒退，酷似任务分析；或是顺向的，即从已知条件开始前进，直到终点。（见图6-2）
数学问题解决过程及其知识类型分析
信息加工心理学家一般把解决问题过程分解为问题表征、设计解题计划、执行解题计划和监控四个步骤。问题表征是指形成问题空间，包括明确问题的给定条件、目标和允许的操作。用我国教育界流行的术语来说，问题表征就是审题，即了解题意的过程。设计解题计划是指确定解题的一般步骤，如重新描述问题，使之转化为更类似于熟悉的问题，建立问题的子目标的层次关系。执行解题计划是指问题解决者采取一系列行动贯彻解题计划，如进行运算或其他操作。监控是指问题解决者分析问题解决的过程并确定自己采取的行动是否适合解题计划。
例如，解决如下数学问题：
地砖按每块0.72元出售。地砖每边长30厘米。用这种地砖铺满长7.2米宽5.4米的房间，需花多少钱购买地砖？
下面根据解决问题的四个步骤，分析其相关的知识类型。
问题表征
问题表征又可以分成两个小步骤：
1．问题表层理解。指解题者逐字逐句读懂描述问题的每一个句子。读懂的标志是他能用自己的话重复问题的条件。如上述地砖问题的条件可以陈述如下：a.房间是一个长7.2米宽5.4米的长方形；b.每块地砖是边长为30厘米的正方形；c.地砖每块售价0.72元。同时，还要能用自己的话陈述问题的目标。此处可陈述为：“求与房间地面积相等的地砖的价钱”。现代信息加工心理学把这种问题的理解看成是把问题中的每一陈述转换成解题者内部的心理表征的过程。
问题表层理解需要两种知识：一是词语知识，如果解题者不知道“地砖”、“出售”、“购买”等词语，他就不可能读懂题意；二是事实知识，在地砖问题中学生必须知道边长为30厘米的地砖是正方形，也必须知道1米=100厘米。按现代认知心理学的知识分类，上述两种知识都属陈述性知识。
2．问题深层理解。问题深层理解也称问题综合，指在问题表层理解的基础上，进一步把问题的每一陈述综合成条件和目标统一的心理表征。问题深层理解又包括两个方面：识别问题类型，以及区分问题中的有关信息与无关信息。
问题深层理解需要问题图式的知识。图式是现代认知心理学中的一个重要概念。现代认知心理学认为，人之所以能识别某种事物或事件，是因为通过学习和长期的经验积累，人脑中贮存了该事物或事件的图式。图式是人脑对事物或事件一般特征的概括，贮存于人脑的长时记忆中。如人脑中贮存了“房子”的图式：“房子有平顶或三角形的屋顶；有墙；用砖头或木头建成等”，当别人提到房子或呈现房子的部分特征时，他能立即识别房子与非房子，如碉堡、拱棚等。甚至当只能看到房子的部分特征的图画时，他还能想象房子内有房间，房间有门、窗、天花板等。在解数学题时，识别题型也像识别房子一样，学生头脑中必须贮存有关题型的图式，才能迅速识别题型。一旦识别了题型，他便能区分问题中的有关信息和无关信息，甚至能补充题目中缺乏的必要信息。
通过问题综合，解题者形成的问题的内部表征有时可以用图解的形式外显出来（见图6-3）。
例如，有这样一道行程问题：
“甲、乙、丙、丁四个村庄在一条直线上。从甲庄到丁庄的距离为64000米。从乙庄到丙庄的距离为16000米。小明和张华两人自甲、丁两庄同时出发，相向而行。小明每小时走3000米，张华每小时走2000米。当小明走到丙庄时，张华刚好走到乙庄。问他们各走了多少路？”
一名四年级小学生看到题目后，一字一句，仔细地读了一遍又一遍。在读到“当小明走到丙庄时，张华刚好走到乙庄”这里，重复了几遍，接着又回到前面去读。在他读懂题意后，画了示意图。（见图6-3）从图中可见，两人走路的时间相同，两人合走的距离也已知，即为64000米+16000米=80000米。有了这样清晰的表征，解题者就可以容易识别题型。一旦题型识别成功，解题计划就有了可靠的基础。
设计解题计划与监控
计划是在理解了问题的条件和目标之后，设想出一套解题方案。设计解题方案包括把终点目标分解成一系列子目标。解题方案的建构和子目标的分解总是受解题者的总目标调节与控制的，所以有效的解题计划的形成是解题者受问题终点目标指引，同时考虑已知条件，选择合理的运算步骤的过程。它需要解题者具有解题策略的知识。例如，在地砖问题中，可以把问题分解成如下几步：a.求房间面积，即7.2×5.4；b.求每块地砖面积即0.3×0.3；c.求所需的地砖数，即房间面积除以每块地砖面积；最后用每块地砖价值乘以地砖总数，得到购地砖的总价钱。
从人们的认知能力中专门区分出认知策略，这是认知心理学近20年来最新发展的结果。认知策略是由人们掌握的关于如何学习、记忆、思维和解决问题的方式方法的知识构成的。例如，在解决数学问题中，逆推法是一种重要的认知策略。已掌握了逆推法的学生可从问题的终点目标——求地砖总价钱出发，一步一步向问题的起始点推理：要求地砖总价值先必须求出地砖总块数，要求地砖总块数又必须求出每块地砖的面积和总的地砖的面积。这些中介性问题一旦解决，最后的终点问题就迎刃而解。在推理过程中，解题者每进行一次推理都必须反思自己这样推理所要达到的目的以及这样推理的合理性，所以优秀解题者的推理过程始终处于自己意识的监控之下。现代认知心理学把这种个人对自己的思维过程的意识监控称为反省认知（或元认知）。这种反省认知水平的高低往往能区分出良好的解决问题者和不良好的解决问题者。新近的研究表明，学生认知策略和反省认知都可以通过系统而长期的教学得到改善。心理学家一般都同意，个人的认知策略和反省认知是构成智力的最重要成分。
执行解题计划
执行解题计划是利用数学计算规则进行一系列的数学运算，最后求得正确的答案。在地砖问题中，解题者需要迅速而正确地完成如下运算：
7.2×5.4=38.88（平方米）
0.3×0.3=0.09（平方米）
38.88×0.09=432（块）
0.72×432=311.04（元）
根据现代认知心理学的知识分类，这种数学计算能力是由个人的程序性知识支配的。程序性知识的术语是从计算机科学中借用来的。电脑之所以能进行数学运算，是因为人们事先向电脑内输入了适当的程序。同样，人脑要能正确进行数学运算，必须遵循适当的运算法则。学校教学中的一项重要任务就是要在学生认知结构中输入适当的运算法则，这些法则通过反复练习和使用，变成一种熟练的、能自动激活的程序。这时，学生的计算速度快，且正确率高。
以上，我们用求房间的地砖价值这样一个简单的问题来说明，学生解决数学问题的能力可以分解为应用三类知识的能力。问题表征，即问题的表层和深层理解，需要第一类知识即陈述性知识。这里涉及词语知识、事实知识和问题类型知识。解题计划的执行需要第二类知识即程序性知识。这里是算术运算技能。解题计划的设计与监控需要运用策略性知识，包括反省认知知识。
写作过程及其知识类型分析
写作过程
心理学家为了揭示人们在写作过程中的思维特征及其应用的知识类型，采用了大声思维的研究方法。例如，研究者给被试一项写作任务，并要求他描述在执行这项写作任务时的想法。研究者对这种思维过程的原始报告加以记录并作仔细分析。基于这样的分析，心理学家已鉴别出写作的三个独特阶段：构思、表达以及复看与修改。
1．构思。构思也称计划，指从长时记忆中，从要写的题目和刚刚所写的东西中搜寻信息并用以建立写作计划。它又由三个亚过程构成：
（1）生成——从长时记忆中提取有关的信息。例如，要写一篇有关“学习的信息加工过程”的文章，可能回忆起加涅关于学习过程模型中有关加工过程、执行控制过程和动力过程的内容。
（2）组织——选择所提取出来的最有用的信息，并使这些信息组成一个有结构的书面计划。例如，写上述这篇文章时，可写三段文字，每段写信息加工过程中的一个方面并加以组织。
（3）确定目标——建立指导执行写作计划的一般标准。例如，作者考虑到上述文章的读者可能不是专业心理学工作者，所以文章必须写得通俗易懂，尽可能避免用大家不熟悉的专业术语。
2．表达。表达指把写作计划付诸实践，形成符合文法规范的文章初稿。
3．复看与修改。复看与修改是改进文章初稿的过程。复看指复阅文章初稿，发现文章中的问题；修改则是改正已发现的问题。
图6-4描述了写作的一般过程。三个矩形表示写作中的三个主要阶段。左面的两个平行四边形代表向写作过程“输入”的信息，其中一个是写作任务，包括审题和了解读者的需要；另一个是作者的知识，包括任务的知识，对读者的了解和书面语言的知识。右边的平行四边形表示“输出”的成品，即生成的文章。写作过程三个阶段之间的箭头是双向的，表示这一个过程不是固定不变的，而是相互作用的。
海斯和弗劳（J.R.Hayes & L.S.Flower, 1980）对典型作者的写作过程的大声思维的原始材料作了分析。整个记录有14页，共458句。这些句子是作者大声思维的结果。研究者把整个记录分成三部分。第一部分116句，第二部分154句，第三部分188句。研究者再把每一部分的句子按生成信息（G）、组织信息（O）、表达（T）、复看与修改（R）分类统计。结果发现，在每一部分中四类句子的比例有明显差异。（见图6-5）
在写作的第一阶段，作者思考的重点是生成信息，但偶尔也进行复看和修改；在第二阶段，作者的思考重点是组织信息；第三阶段，作者的思考重点是表达。虽然每一阶段都有复看和修改，但所占比例不大。
三类知识在写作过程中的作用
研究表明，人们在写作时，大部分的时间用于构思写作计划。有人仔细观察了中学生在写作过程中的停顿，发现大约有1/2～2/3的时间用于构思写作计划。另一项研究以小学生为被试，教师请学生写一篇短文。在写作的各个点上，教师让学生停下来，问他们打算写什么。学生一般能在上句写完之前，预先想到5～6个词。低年级儿童倾向于自言自语，四年级以上儿童在写作时很少出声，但在停顿时出声思维。
这些观察表明，构思写作计划是很费时间的。不仅在写作的开头有整体的计划，而且在句段之间还有局部计划。计划涉及审题、选择信息和组织信息。这些活动的进行都需要用策略性知识。
研究也表明，复看与修改贯穿写作的全过程，尽管所占时间比例不大，但它涉及作者对自己思维成品的反省，需要应用反省认知知识。
表达受下列因素限制：字词——写出来的句子用词正确，不写错别字；句法——写出来的句子符合语法规则，文句通顺；语义——写出来的句子能向读者清晰表达自己想表达的意义；篇章结构——所写的句子前后连贯，形成完整的段和篇；体裁风格——所写的句子与文章的体裁、风格相一致。
格林（S.M.Glynn， 1982）等人进行了如下对比实验。实验设实验组和控制组。实验组学生在写文章初稿时，只需注意文章的内容，可以只用3～4个词的短句，尽量表达自己所要表达的想法，不必考虑文章的机械方面，如标点、句子的顺序、完整等。要求控制组学生在写文章初稿时尽量注意文章的内容、逻辑、句子的完整和其他机械方面，如标点、语法、错别字等。（见表6-1）
表6-1 初稿放宽限制和严加限制的两组学生的最终写作质量差异
论点总数
每句中的论点数
每句中的机械错误数
初稿严加限制组
（控制组）
2.9
0.38
0.43
初稿放宽限制组
（实验组）
8.0
0.85
0.23
表6-1的结果表明，倘若要求学生把注意力集中在文章的字、词、句以及标点等机械方面，而学生的这些技能尚未达到自动化程度，会严重限制他们思维的自由发挥。学生运用字、词、句以及标点等方面的能力，取决于他们掌握的运用语言文字的程序性知识。由此可见，学生熟练掌握运用语言文字的程序性知识对提高写作能力有重要作用。
研究发现，学生不易发现自己文章中的错误，但比较容易发现他人文章中的错误。例如，巴特利特（E.J.Bartlett, 1982）让四年级和五年级学生修改他们自己的和教师的文章。两篇文章都包含句法错误和指称错误（如代词所指代的人含糊不清）。研究结果见表6-2。
表6-2 发现文章中的错误（百分数）
发现指称错误
发现句法错误
学生自己的文章
他人的文章
17
73
53
88
由此可见，在作文教学中应加强学生发现并改正自己文章错误的策略训练。
总之，写作作为问题解决的过程，与解决数学问题一样，作文能力也可以用三类知识来解释。
专家与新手解决问题能力的差异
格拉泽和齐（R.Glaser & M.T.H.Chi, 1988）对有关的研究作了系统的概括。他们认为，专家与新手解决问题的能力差异表现在六个方面。
有意义的知觉模式的差异
测量知觉模式的典型方法是：给被试呈现某个方面的信息，然后请他复现这些信息。例如，有人以国际象棋专家和新手为被试，给他们呈现一典型的对弈棋盘，看5秒，然后要求他们在空棋盘上复现看到的棋子位置。结果表明，国际象棋大师看一眼能复现20多个棋子及其位置，新手只能复现4～5个棋子及其位置。这说明专家能知觉较大的有意义的刺激模式，新手不具备这样的能力。类似的实验在许多领域进行了重复。齐还以优秀的儿童棋手与成人新手、儿童新手进行对比实验，结果表明，优秀儿童棋手比成人或儿童新手有更大的棋子的知觉模式。这一研究表明，年龄不是决定棋子的知觉模式的关键因素，关键的因素是专门知识的水平。
对国际象棋专家表现出来的超出常人的棋子知觉能力，按我国教育界和心理学界流行的智力四成分论（即智力由观察力、记忆力、想象力和思维力构成）来解释，是专家有非凡的观察力；按现代认知心理学的解释，是专家具有较大的有意义的知觉模式。前一解释显然科学依据不足。
短时记忆和长时记忆的差异
人的短时记忆容量（也称短时记忆广度）为7±2个独立的信息单位。研究表明，通过专门训练，人的短时记忆容量可以扩大。典型的例子是切斯和埃里克森（C.Chase & Ericsson）的研究。他们发现一位跑步运动员记忆数字的能力很强，通过仔细研究发现，该运动员记住了大量的跑步比赛成绩的数字纪录。他利用已知的大量有意义的数字模式帮助记忆。它的短时记忆可以达到记住80个数字的水平，大大超过常人只能记住约7个数字的水平。
一般认为，成人的短时记忆容量是不会改变的。该运动员之所以能有超乎常人的短时记忆力，按现代认知心理学的解释，他利用已有的数学知识，将要记住的单个信息单位扩大。通常一个数字是一个信息单位，但利用有意义的数字模式，10个数字可能只构成一个信息单位。这样，表面看来，他从短时记忆中回忆出来的具体数字增加了，但其信息单位未变。由此看来，决定短时记忆的是原有知识和利用原有知识将新信息组成较大组块的记忆策略。
同样，专家在他熟悉的领域有较优越的长时记忆能力。这种优越的长时记忆能力是用记忆品质说来解释，还是用知识来解释呢？现代认知心理学的研究表明，人的长时记忆能力决定于他的知识的加工程度。知识加工程度越深，记忆效果越好。而加工程度又决定于他采用的策略。策略的适当性又与个人的专门领域的知识基础密切相关。
技能执行速度的差异
某一领域的专家，如物理学家、数学家、文学家等，他们对基本技能的掌握已达到高度熟练的程度，有的已达到自动化的程度。在解决复杂问题时，由于这些基本技能自动执行，便减轻了他们短时记忆负担，可以把精力集中于运用策略，完成需要高水平思维方面的任务。例如，不熟练的阅读者一字一句出声读出句子，而熟练的阅读者能做到所谓的“一目十行”。“一目十行”固然是一种夸张的说法，但熟练的读者阅读时不出声，且不必仔细分辨句中的每一个词，或者识字时也不必看清字的每一笔画，这样，他们的阅读速度比初学者快得多。
除了基本技能熟练之外，专家有时解决问题速度快的另一个原因是，他们不必一步一步地进行推理。格拉泽提出了机遇推理（opportunistic reasoning）概念。这种推理是专家在收集信息到一定程度之后偶然抓住的。例如，电子工程专家在检测机器故障时，不必预先计划每一步，在检测过程中，他们可能偶然出现某种想法，而这种想法与已经收集的信息相一致，由此导致问题迅速解决。
用于表征问题的时间差异
在解决常规问题时，专家比新手快得多；但在解决困难的新问题时，专家用于表征问题的时间比新手要长一些。原因是，他们有更多可供利用的知识，他们需要思考与当前问题最有关的是什么知识。例如，有人曾给苏联问题专家与新手这样一个问题：“为苏联企业提出一项政策以增加企业的产量。”对专家的解题过程的原始记录分析表明，他们解题时间的1/4用于表征问题。例如，他们利用自己有关苏联政策的知识，对解答的结果可能是什么加上一些限制条件。而新手仅用解题时间的1%表征问题。许多数学教师发现，代数学得好的学生在解题前常常给问题创造有意义的表征，而代数学得差的学生通常不思考问题的意义就开始把数字代入公式。
表征的深度差异
当遇到一个新问题时，专家能很快抓住问题的实质，根据问题的内在结构表征问题，如齐等研究具有博士学位的物理学专家和刚学过一门物理学课程的大学生之间在物理问题表征上的差异。研究者给出20个描述物理学问题的名称。当请新手和专家将问题分类时，新手的典型名称是“斜面上的木块”，专家使用的典型名称是“牛顿第二定律”。在研究计算机程序专家和新手表征问题时，也发现同样的差异。程序专家按用于解决问题的算法将问题分类，而新手则根据该程序能做什么，如产生一系列英文字母表上的字母来将问题分类。因此，根据问题得以解决的原理对问题进行表征被认为是问题的深层表征。
自我监控技能的差异
图6-6解决问题能力的知识类型分析及其在记忆系统中的定位研究表明，专家倾向于更频繁地检查自己对问题的解答，而且这种检查的效果比新手更好。如上述代数问题解决例子中，以有意义的方式表征问题的学生，在解题过程中，会反复思考这样解题是否有意义，而只顾代入数字的学生不可能有效地检查自己的解题结果。E.D.加涅用图像形象地描绘了专门领域的专家解决问题能力的知识成分及其在记忆系统中的定位。（见图6-6）
E.D.加涅的图可作如下解释：外界问题的输入，激活了长时记忆中与问题陈述相关的概念性知识（包括图式、命题或表象）。对于某领域的专家来说，这些概念性知识总是与相应的程序性知识和解题策略一起贮存的，因而后两者也被相应激活，从而形成了问题的正确表征。整个问题解决过程在工作记忆中完成。反应的输出既可能从工作记忆（意识控制的）中产生，也可从长时记忆（自动化的）中产生。
综上所述，专家和新手解决问题能力的差异可以归结为他们在掌握的结构化、组成图式的知识、熟练的技能和灵活的解题策略上的差异。也就是说，可以归结为解题者在掌握的陈述性知识，作为程序性知识的智慧技能和作为特殊程序性知识的认知策略上的差异。现代认知心理学用三类知识解释了专家和新手解题能力的差异，这是心理学史上对解决问题能力实质认识的一大进步。
解决问题能力的教学与研究性学习
教育心理学研究人类解决问题的过程和有效解决问题的条件，其目的是为中小学生的解题能力的教学提供科学心理学理论指导。然而，令人遗憾的是，直到现在心理学对问题解决过程及其影响因素的研究并未取得令人信服的重大突破，以致如何教会中小学生解题能力，争论颇多。我们认为，梅耶的研究和观点值得重视。
梅耶关于解决问题教学的观点
梅耶（Mayer, R.E., 1997）认为，解决问题的教学是围绕教什么（What）、如何教（How）、从何处教（Where）和从何时教（When）四个方面展开的。他区分了基于常识的观点和基于科学的观点。（Mayer, R. E.（1997）. Incorporating Problem Solving into Secondary School Curricula. In Gary D.Phye（Ed.） Handbook of Academic Learning.）
基于常识的观点
教什么
教什么涉及教学目标。常识的观点是教一般解题能力。一般解题能力提高后可以运用于各个领域。例如，通过在逻辑学、拉丁语和计算机编程方面的心理训练，可以普遍改进人的心理功能。
如何教
如何教涉及教学方法和手段等。据常识观，像训练任何其他技能一样，最好的方法是进行经常性心理训练。训练中，教师应提供问题答案，学生接受解题正确与否的反馈。
从何处教
这涉及课程问题。据常识观，应像其他学科一样，单独设置解决问题的课程。所有学生都应学习这种课程。在这种课程中习得的解题技能有助于学习其他课程。
从何时教
这涉及学生的知识准备。按常识观，学生在掌握较低层次的技能之前，不能学习较高层次的思维技能。例如，学生未掌握字词、标点符号的运用之前，不能学习作文；或者学生在未能背诵加法和乘法的口诀之前，不能学习解算术文字题。
梅耶对上述四个观点一一作了讨论和批判。
第一个争论问题是：能教会的解题能力是不可分的单一能力，还是多种较小的子技能构成的能力？按常识观，解题能力是不可分的单一能力。据这种能力观，学生通过系统心理训练，其整体解题能力将得到提高。这种观点意味着人的心理好像某种肌肉一样，通过训练可以增强力量，所以当学生心理能力得到提高后，其各学科成绩也将随之提高。
19世纪末20世纪初，这种观点被称为形式训练说，是当时教育理论界流行的观点。20世纪初，桑代克经过一系列的研究表明，形式训练说不能成立。至上世纪末，认知科学的进展表明，心理能力可以视为是由许多子能力构成的集合体（Sternberg， 1990）。解决问题能力的教学可以分别教这些子技能。
第二个争论的问题是：如何教授解题能力呢？也就是说，问题解决能力的教学是应强调过程还是应强调结果呢？按常识观，解题教学应强调告知学生正确答案，即强调结果。这种观点似乎源于行为主义的奖惩观。但布卢姆等人（1950）的研究表明，强调过程的教学能提高大学生的解题能力。布卢姆等人的研究是在芝加哥大学以大学生为被试进行的。他们发现许多大学生不能解答综合考试题。
补救教学共10～12次，每次补课时，成绩好的学生作为榜样与考试不及格的补课生轮流描述自己是怎样解题的。如示范的学生用出声的方式从事解题，描述自己思维过程的每一步。补课生同样也进行解题。然后，对两者解题方式进行比较。通过描述和比较思维过程，这种教学方式重在解题过程，结果参加补课的学生与控制组学生相比，综合题的成绩明显提高。
梅耶指出，应注意的一点是：因为该项研究是以经济系的学生为被试，他们学了几年的经济学。由于有这样的专门领域的丰富知识，10小时训练才能取得解题能力提高的明显效果。如果没有这样丰富的背景知识，单靠10小时的训练是不可能成功的。
第三个争论的问题是：解题能力的教学是应独立设课还是整合在已有学科中？按常识观，解决问题的课程应脱离其他课程而单独开设。例如，如果想教会学生制定计划的技能，则应教会他们作计划的一般步骤，如把一项大的任务分成许多小部分等。一旦这些一般步骤被掌握，不论在遇到什么具体任务，它们都会有用。
当代认知科学研究表明，最好是结合具体学科教问题解决技能，因为每一具体领域的问题都有其特殊性，对解题能力有特殊要求。为了检验这一假设，心理学家对流行的创造性思维计划（Productive Thinking Program）的效果进行了评估。该训练计划由15套卡通手册构成，每一手册包括一个神秘的或侦探的故事。故事中两名儿童，一名叫吉姆，一名叫林拉，他们力图弄清案件。他们示范基本思维技能，如提出假设，检验假设。读者通过阅读卡通手册同样可以进行这些思维训练。训练结果表明，受训练的学生在解答类似训练中的神秘问题或侦探问题的成绩优于控制组；但当遇到不同于训练中的任务时，训练组的优势不复存在，或者大大降低。这表明，解决问题技能教育应结合具体学科进行。
第四个争论的问题是：解决问题的教育主要是针对年级较高已掌握学科领域的基本技能的学生进行，还是也可针对年龄较小的在学科领域的新手进行？按自动化假设，只有在掌握低级技能以后，才能学习高级思维技能。其依据是：低级技能的掌握达到自动化水平，不需要占据记忆空间，才有助于学习者学习高级技能。对这种自动化假设的批评是取消限制（constraint removal）观。其意思是：在某些情况下，新手不需要掌握一门学科的全部低级技能就能从事较高水平的思维。例如，学习作文并不需要等到句法、标点等完全掌握以后才进行；又如，学生加法未熟练掌握，可以借助计算解决文字题。这些技能取消了对较低级前提技能的限制，允许学生从事学科领域较高级思维的某些方面，使之增强学习动机，形成学习兴趣。但从长远来看，学生最终必须掌握较低级技能，使之达到自动化。
基于认知心理学的观点
梅耶回顾了有关解决问题教学的认知心理学研究，就教什么、如何教、从何处教和从何时教提出四点建议：
教什么
解决问题的课程应强调学习较小的组成子技能和协调这些子技能的策略，而不是去改进一般智力。可以教会的子技能包括信息、用图或表格表示文字题、文章构思、提出和检验假设以及对这些子技能进行协调和整合的技能。
如何教
教授解决问题的课程应强调运用思维的方法（即解题过程）而不是仅仅给出正确的答案（即解题结果），不是针对学习任务的人为的和孤立的部分反复操练，而应引导学生讨论如何解决真实学术性问题。
关于从何处教
解决问题的课程应融入每一门具体学科，而不是单独设科，教诸如如何提出问题和计划解答等一般策略是无效的，因为在每一具体领域提出问题或计划解题都是不同的。
关于从什么时候教
解决问题的课程应允许学生在未完全掌握某门学科中较低级技能之前，从事他们感兴趣的解题活动，而不是等到所有较低级的技能掌握以后才开始学习解决问题。但教师应提供认知指导，帮助学生共同努力获得完成挑战任务的技能。
解决问题子技能教学研究的一例
被试：中学生，选修代数；但学习成绩处于及格边缘。
目的：帮助学生发展表征有关函数问题的代数问题技能。
因为观察表明，许多中学生由于代数课未学好，他们无法选修较高水平的数学，而这些数学是大学入学考试必需的。本研究的主要目的是帮助那些处于及格边缘的学生能更有效地解决数学问题。
主要手段：帮助学生建构和运用数学表征方法。也就是要求学生将言语、符号、表格和图等函数形式进行转换。如将言语的陈述转换成图或表的形式。运用数学表征得出基于函数的一种或多种表征的结论。
课程分许多单元，由普通教师授课。80页的活页读本可为教师的授课提供支持。所有课都包含Pizza，涉及为自助食堂选择Pizza公司，消除涉及Pizza发票的计算机失灵，运用方程式比较Pizza的广告宣传，运用方程式去研究各种Pizza的营养价值，用图和表去解决各Pizza公司的盈亏问题。例如，在讨论计算机失灵的课上，学生寻找订单和发票上的错误模式，制成用变量表示的表格以此为指导，画出基于失灵的图和表，并撰写有关的解释。
学生以小组形式上课，互相帮助确定解题步骤，教师提供指导。
此项研究符合建构主义学习与教学观的四条建议：
1．教什么。学生通过每一节课，学会函数关系在言语、表、图和符号表征形式之间进行转换，通过每一节课的活动，学生学会从函数的一种或多种的数学表征中得出结论。
2．如何教。每一节课都涉及完成教学任务的各种方法的讨论和比较。
3．从何处教。在现实的数学任务中学习数学解题技能，如确定三个公司的哪一家能得到供应学校餐厅的Pizza合同。
4．从何时教。不要求他们先掌握有关低级技能，如解方程式，再学习解题技能。
研究人员比较了被试预测和后测的变化。同未参加实验的控制组（按传统方法教函数）相比较，实验组通过20天的单元训练，结果表明，他们在表征代数问题的能力上取得较大进步，如能写出与句子陈述的函数关系相应的方程式。这些结果表明，帮助学生习得解题技能是可能的。然而，这些技能在传统数学课程中并未受到重视。
研究性学习
在系统介绍了心理学关于问题解决这种特殊学习形式的性质、心理过程、不同类型的知识在解决问题过程中的作用以及关于解决问题能力的教学观点和相关研究之后，我们下面分析我国现今提倡的研究性学习的性质，然后提出本书对研究性学习的看法。
研究性学习的性质
可以从研究性学习的定义、目的（或目标）、内容、学习理念和教学观等方面分析我国现今提倡的研究性学习的性质。
《基础教育课程改革纲要（试行）》第5条规定：“从小学至高中设置综合实践活动并作为必修课程，其内容主要包括：信息技术教育、研究性学习、社区服务与社会实践以及劳动技术教育。”这表明“研究性学习”已被政府正式列入中小学课程体系。随后受基础教育司委托由基础教育课程改革专家撰写的《〈基础教育课程改革纲要（试行）〉解读》区分了两种研究性学习。“作为一种学习方式，‘研究性学习’是指教师或其他成人不把现成结论告诉学生，而学生自己在教师指导下自主地发现问题、探究问题、获得结论的过程”（第123页）。“作为一种课程形态，‘研究性学习’课程是为‘研究性学习方式’的充分展开所提供的相对独立的、有计划的学习机会。具体地说，是在课程计划中规定一定的课时数，以更有利于学生从事‘在教师指导下，从学习生活和社会生活中选择和确定研究专题，主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动’。”
从上述两个定义来看，不论是作为学习方式的研究性学习还是作为课程形态的研究性学习，其心理实质与本章所讲的“解决问题”是相同的。
研究性学习的心理学依据
如果把研究性学习定义为“学生自己在教师指导下自主地发现问题、探究问题、获得结论的过程”，那么本书对研究性学习提供了充分的理论支持。本书主张将问题解决能力作为一种重要的学科教学目标，为此应改变学习与教学方式。例如，学习一个新的概念，一种方式是通过先下定义，然后举例子说明定义。这种学习方式被称为接受学习。但是也可以先呈现若干概念的例子，并提出有关它们的共同本质特征是什么的问题，诱发学生探究的兴趣。学生可以进行有关它们的共同特征的猜测，并寻找资料以支持自己的猜测，或否定自己的猜测，最后通过集思广益形成结论。这种学习概念的方法被称为概念形成。
原理和规则的学习有例—规法和规—例法。规—例法属于接受学习；例—规法属于发现学习。上述概念形成的过程也适用于用例—规法教原理和规则。
高级规则的学习也有两种方法，一是接受学习，即通过教师讲解或教科书的解释而习得高级规则；二是通过问题解决的形式习得高级规则。如加涅曾举过一个通过问题解决学习高级规则的例子：
假定学生已学习过长方形面积=长×宽，三角形面积=底×高÷2，并且能识别长方形和三角形。现在要学习的几何图形是梯形。在学习梯形时，要习得的新概念是“梯形”概念；要习得的新面积计算公式是梯形面积=1/2（上底+下底）×高。新的梯形面积公式总合了长方形和三角形面积计算公式，所以是高级规则。这种高级规则的习得可以用教师讲解，学生接受的形式习得，也可以用解决问题的方式习得。如果采用研究性（或解决问题）的学习方式教学，教师出示要学习的新图形的若干变式例子，让学生形成梯形的概念。教学的这一步是很容易的。在新的图形概念习得后，教师问：我们能想出计算梯形面积的方法吗？如果学生有困难，教师可以进一步启发学生：我们能将新的图形转化为我们熟悉的会计算的图形吗？这样学生可以想到把新的计算公式未知的图形转化为计算已知的长方形和三角形，从而解决了问题。学生在问题解决的过程中已习得了新规则，又重温了解决几何问题的推理方法，即将未知图形转化为已知图形（属于认知策略学习）。
在心理学研究中，解决问题的研究主要是在数学和自然学科中进行的。这里的问题一般有明确的答案，便于心理学家进行研究。当前需要研究的是社会学科、语文学科和人们日常生活中的问题解决的过程和条件以及如何针对这类问题进行教学。这类学科中问题一般是定义不明确的，其答案也可能不是单一的，解决过程可能与自然学科和数学中的解题过程也有很大的差异。只有通过研究把这些特殊性讲清楚，心理学才能为这些领域的研究性学习提供依据。令人遗憾的是，心理学在这方面的研究很少。
本章概要
1．20世纪初期，行为主义心理学家和格式塔心理学家均以动物为被试研究问题解决的过程和条件，他们混淆了人类学习与动物学习的区别，以及人类高级学习与低级学习的区别，其得出的结论难以应用于学校教学中。
2．在20世纪60年代后，著名教育心理学家奥苏伯尔和加涅把问题解决置于其学习分类体系中加以研究，对什么是问题解决给出了较明确的定义。据本书采用的学习分类理论，问题解决不是已习得的概念和原理（或规则）的简单应用，解决问题过程中必须包含发现过程，其结果必须产生新的思维成品，所以问题解决与创造是同性质的概念。
3．20世纪60年代前，不同学者根据不同的研究方法和资料对解决问题的心理过程的阶段性作了大同小异的描述，其中最著名的是杜威的五阶段描述。
4．关于影响问题解决的心理因素，研究较多的是心理定势、功能固着。但这些研究结果都是在人为的简单问题情境中得出的，难以解释学校教学情境中的学科问题解决。
5．奥苏伯尔和鲁宾逊于1969年提出问题解决四步模式开启了分析不同类型的知识在解决问题过程中的不同作用的先河。在该模型中区分了背景命题（与问题相关的背景知识）、推理规则和策略。问题解决过程是被问题情境命题激活，在解题策略指导下运用推理规则对与问题有关的原有知识进行改组和重建的过程。
6．心理学家已成功地综合运用三种不同类型的知识来解释数学解题能力和语文阅读与写作能力。研究表明，自然学科中的许多问题难在问题的表征，问题一旦得到适当表征，便迎刃而解。而问题的正确表征决定于学生认知结构中问题图式的建立和贮存。
7．专家—新手解决问题的比较研究表明，专门领域的知识、自动化的智慧技能和专门领域的解题策略以及元认知监控技能是决定专家解题能力大大超越新手的根本原因。
8．当代认知心理学家认为培养学生解决问题的能力涉及教什么、如何教、从何处教与从何时教四个问题。认知心理学家倾向于主张分别教构成问题解决能力的各种子技能，而不是教单一的问题解决能力；结合学科内容教，而不是脱离学科内容单独开设课程教；教学中强调解决问题过程，而不强调解决问题的结果。
9．当前我国课程改革中提出的研究性学习包括作为学习方式的研究性学习和作为课程形态的研究性学习。课程改革专家认为，这两种形式的研究性学习是“学生自己在教师指导下自主地发现问题、探究问题、获得结论的过程”。据此现今课程改革专家提倡的研究性学习与本书所讲的作为认知学习最高形式的问题解决的性质是相同的。因此，教育心理学中关于问题解决的研究可以为研究性学习提供理论支持。
10．解决问题能力的教学是单独设立课程进行还是结合具体学科进行，教育家和心理学家对此有不同主张，但大量的心理学研究结果并不支持单独设立课程来培养学生解决问题的能力。
参考文献
1． 汪安圣主编：《思维心理学》，华东师范大学出版社1992年版，第6章。
2． 章志光等著：《试论创造力的研究》，中国心理学会专业委员会1986年学术年会论文。
3． J.R.Anderson（1990）. Cognitive Psychology and its Implications. Chapter 8.
4． 朱曼殊和白振汉著：《小学生解答多步应用题的思维活动》，载《心理学报》1964年第4期。
5． 加涅著：《学习的条件》，1977年（3版）英文版，第7章。
6． 奥苏伯尔等著：《学校学习》，1969年英文版，第17章。
7． 皮连生著：《应用题解题能力的知识类型分析》，《湖南教育》1996年第1期。
8． 约翰·杜威著：《我们怎样思维·经验与教育》，姜文闵译，人民教育出版社1991年版，第6章。
9． 钟启泉等主编：《〈基础教育课程改革纲要（试行）〉解读》，华东师范大学出版社2001年版，第119～148页。
动作技能的学习
现代社会要求公民具有丰富的知识，高度发展的智慧能力，还要求他们掌握熟练的动作技能（motor skill，又译运动技能）。因此，我们学校培养的学生，不仅要善于动脑，也要善于动手。学校教师不仅要知道学生的文化知识和智慧技能的获得过程，也要懂得动作技能形成的过程与特点，这样才能有效地指导学生的动作技能学习。本章将着重论述动作技能的性质、学习与保持过程以及有效指导与练习的方法，最后还将简要介绍动作技能的能力倾向的测量方法。
学完本章以后，应做到：
1．能指出动作技能与一般认知能力的相同点和不同点，能用自己熟悉的例子说明熟练操作的特征及其心理机制；
2．能用实例说明动作技能形成的不同阶段的特点，并能对教材中引述的关于动作技能保持的实验与解释作出适当评价；
3．倘若要你指导一个班级的学生学会一套你熟悉的体操或解放军的队列操练，能知道应选用本章学到的哪些原理；
4．陈述能力倾向测验各个项目的内容。
动作技能的性质
动作技能的含义与分类
动作技能的含义
什么是动作技能？不同的心理学家有不同的定义。例如，克龙巴赫（J.Cronbach, 1977）认为，“最好是把动作技能定义为习得的、能相当精确执行且对其组成的动作（component acts）很少或不需要有意识注意的一种操作。”伍尔福克（A.E.Woolfolk）等则把动作技能定义为“完成动作所需要的一系列身体运动的知识和进行那些运动的能力”。加涅认为，“动作技能是协调运动的能力”，“动作技能实际上有两个成分：一是描述如何进行动作的规则，即动作程序；二是因练习与反馈而逐渐变得精确和连贯的实际肌肉运动。”
尽管心理学家对动作技能的定义不尽相同，但他们都认为，动作技能是一种习得的能力，而不认为眨眼之类的不随意动作是一种动作技能。动作技能包含有动作成分，但并不是说动作就是动作技能。动作是人体的一种空间造型以及驱动这种空间造型的内部冲动。只有当人们利用一组动作去完成一项具体任务或解决一个问题时，如利用一组身体动作去表现情感（舞蹈）或组装一个机器部件，这时人们的活动能力才被称为动作技能，也就是说动作技能是一种有意识、有目的的活动能力。因此，我们认为，动作技能是人类一种习得的能力，是人类有意识、有目的地利用身体动作去完成一项任务的能力。个体越是经济、有效、合理地利用身体动作完成任务，其动作技能的水平就越高，其能力就越强。
动作技能的分类
在动作技能学习的研究中，通常把动作技能分成两大类，即连续的动作技能与不连续的动作技能。连续的动作技能一般是较多受外部情境制约的，需要根据外部情境中的信息，不断调整操作者与外部关系的动作技能，如开汽车、打跑猪靶等。不连续的动作技能一般是自我调节的，较少受外部情境的控制，如射击静止的目标等。由于两类动作技能控制的性质不同，完成任务所需的能力和策略也不同，比如赛车运动员和举重运动员完成任务的策略就不相同。事实上，有些人偏向于完成连续性运动任务，有些人则更喜欢完成不连续的运动任务。
对两类不同性质动作技能获得的实验研究是有区别的。研究连续的动作技能的获得，一般通过实验室的追踪任务进行。例如，在一追踪任务中，有一追踪目标，它可能是屏幕上的一个动点，其运动受实验装置控制。还有另外一个光点，称为标志点，它由实验中的被试控制，被试的任务是操纵标志点去追踪动点。任务可难可易，动点做不规则运动，被试追踪的困难就大些；动点做规则运动，被试追踪的难度就小些。不连续的动作技能可以通过某些简单的任务来研究。例如，从一固定位置移动杠杆达60厘米远，当被试放手后，杠杆回到原位，实验者可以指出被试操作的误差程度或提供其他信息反馈。通过实验，可以了解这类技能的形成过程及特征。
熟练操作的特征
技能总是在人们完成某种操作或动作中表现出来的。操作或动作是可以观察的外显活动，其执行的速度、精确性、力量或连贯性均可以测量。心理学家总是将达到较高速度、精确性、连贯的操作或动作称为熟练操作或熟练动作。熟练操作则是技能获得的标志。
心理学家将初学者和专家完成同一任务的操作加以比较，发现熟练操作具有以下几个特征。
立即反应代替了笨拙的尝试
从控制论的观点看，人的任何操作或动作可以分解为复杂的刺激与反应过程。从刺激到反应之间需经历五步：
1．输入，刺激引起神经冲动；
2．编码，识别信息，信息被转化成概念；
3．信息加工，运用联想和思维从信息中推导出以符号陈述的行动指令；
4．译码，符号的指令转化为神经冲动；
5．输出，神经冲动引起肌肉作用于外部世界。
研究表明，从一步一步有意识的尝试到自动的操作的形成，主要是由于省掉了许多中间环节。例如，初学者在学习弹一段钢琴曲调时，它的刺激反应联系的连锁是：
1．音符的视觉产生思想，“它代表黑键”；
2．音符的思想引起键盘黑键位置的表象，“在3个黑键中，右边最远的那个键”；
3．键盘和手的视觉与这个表象相比较，又产生想法，“黑键在小手指旁边”；
4．学习者指示自己向右移动小手指；
5．学习者用小手指弹黑键。
每一中间反应都指引学习者在反应连锁中前进一步。初学者的操作分解成许多小步，看起来很笨拙。随着练习的增多，个别的中间反应逐渐变得不必要了，曲调的视觉便足以引起手指的适当演奏运动。
利用微弱的线索
任何动作都受情境中的线索指导。线索可以是看到、听到或触到的，有关的线索乃是有助于人辨认情境或指引其行动的体内外刺激。初学英文打字的人，坐在打字机旁，他的反应几乎完全由视觉线索指导。在稿子上看到一个字母，然后在键盘上找到相应的字母，于是按这个键。但熟练的打字员可以不看键盘，凭动觉（肌肉线索）指导自己的反应。优秀的运动员对微弱的线索有敏锐的感知觉，例如，第31届乒乓球男子单打冠军长谷川信彦，可以通过对方移动时所产生的风声、地面震动的触觉和对方呼吸的声音来判断对方移动的位置。
错误被排除在发生之前
高度熟练的运动，看起来连绵不断，但将连绵不断的运动的记录放在显微镜下观察，发现连续的运动实际上是一连串的脉冲。每一个脉冲对前一脉冲起着检验、更正和增强作用。在连续的动作技能中，操作者不断进行尝试与纠正。如汽车司机在开车时并不能沿着路边或中线笔直行驶，时而偏左，时而偏右，他需要不断进行调整，实际走的是锯齿形路线。心理学家希金斯（J.R.Higgins）等人的研究发现，熟练的专家甚至尚未等到肌肉信号的到来，便能预料到他给自己的肌肉发出了不正确的指令，在错误发生之前，能收回这个指令。
局部动作综合成大的连锁，受内部程序控制
心理学的研究表明，人对外界刺激的变化，每秒钟只能进行两次调节。但熟练的钢琴家每秒钟能弹奏10个以上的音符。这是怎么做的呢？研究表明，熟练的演奏家不是对单个音符作孤立的反应，他们的局部动作已被综合成大的连锁，或者说他们已发展了内部的指导程序。凯尔（S.W.Keele）指出，有实质性的证据表明，尽管动作技能开头可能是逐个成分学会的，但技能学习的较高阶段包括发展一个内部程序，它使完整的操作畅通无阻地执行。
在不利条件下能维持正常操作水平
表现出同样操作水平的人，其熟练程度可能不同。检验谁是最熟练的操作者的最好方法是看谁在条件变化时能保持正常的操作水平。最优秀的飞行员能在恶劣的天气条件下维持协调的和准确的操作。著名的篮球明星在有对手贴身防守，甚至由于对手犯规而自己身体失去平衡时，仍然可以投篮命中。紧急情形的突然出现，可能使不熟练者手足无措，但能使熟练者的技能发挥至高峰。
动作技能的习得与保持
关于动作技能学习的理论
像其他领域的学习一样，心理学家对动作技能的学习也提出了多种解释。在众多的解释中，可分为强调行为的、强调认知的和强调生态的三种基本不同的观点。
习惯论
动作技能是由一系列动作构成的。那么，这些动作是如何联系起来而形成连续的动作系列呢？习惯论主张用习惯来解释。习惯论认为，一种运动成分所产生的反应刺激，通过习惯的形成而与下一个运动成分联系起来。当习惯联结形成时，一旦开始某一动作，那么这种反应所产生的刺激就引发了另一个行为成分，从而使一系列动作得以流畅地执行。习惯在这里所起的作用不仅是将外部的刺激与一种反应联系起来，而且还将一种动作成分与另一种动作成分联系起来。习惯的形成遵从桑代克提出的效果律，即通过奖励和惩罚来增强或减弱习惯的强度。
认知观
20世纪六七十年代以后，许多心理学家偏向于用认知的理论来解释动作技能的学习。在这些理论解释中，比较突出的是闭环理论和开环理论。
闭环理论
闭环理论是由加拿大心理学家亚当斯（J.A.Adams）提出的。他认为，人的动作技能的学习是对反馈信息进行加工并减少错误的过程，并不是习惯强度的增强，换句话说，动作行为是由反馈机制控制的。当我们执行动作行为时，可以从肌肉与关节的感受器以及前庭器官中得到一些来自内部的反馈，此外还可以从视听渠道获得一些来自外部的反馈。接下来，我们会把这些反馈信息与头脑中表征的预想达到的状态进行比较，当觉察到不一致时，便对当前的动作行为进行修改，以便达到或维持预想的状态。闭环理论强调反馈的作用，尤其适合解释相对缓慢或连续的动作行为（如开车之类的追踪任务）的习得与控制。
开环理论
开环理论认为我们的动作行为受头脑中的动作程序控制，不涉及反馈信息的加工和使用，因而也没有觉察和纠正错误的机制。这一理论适合解释那些要作为整体而快速执行的动作技能的习得和控制。美国心理学家施密特（R.A.Schmidt）提出的图式理论是开环理论的重要代表。在他的理论中，动作行为不是由具体的动作程序控制的，而是由一般化的动作程序（即图式）控制。一般化的动作程序是在一类动作的许多具体例子基础上经概括而形成的，它有一些固定不变的成分，如运动的顺序，也有一些参数或变量需要在动作行为执行之前或之中得到满足，如动作的执行要使用哪些肌肉。
生态观
生态观点强调在动作的控制中动作执行者与动作发生的环境之间的相互作用，倾向于在自然的研究场景中研究动作行为。该理论认为，知觉和动作在机能上是密不可分的，由一些肌肉、关节和动作单元组成的动作系统调适于并直接受知觉状态的影响，而不是受计算性的、类似于小人的中枢脑结构所控制。
动作技能形成的阶段与习得的指标
费茨（T.M.Fitts）和波斯纳（M.I.Posner）概括了较为成熟的人类学习动作技能的一般过程。他们的分析为进一步详细研究动作技能提供了基础。他们把动作技能的学习分为三个阶段。
认知阶段
认知阶段也称知觉阶段。这一阶段主要是理解学习任务，并形成目标意象和目标期望。目标意象主要是指学习者对自己解决问题的目标模式反应和动作型式，在头脑中形成一个表象，即明确解决问题的目标模式。而目标期望则是对自己的作业水平的估价，即明确自己能做得如何。这两种期望都起着学习定向作用。
学习者在学习的起始阶段，首先要通过对示范动作的观察，对刺激情境的知觉，来形成一个内部的动作意象，以作为实际操作时的参照。而要形成这样一个意象，则需对线索和有关信息进行适当的编码。线索和信息的编码，可以是形象的，也可以是抽象的；可以是视觉的，也可以是语词的；可以是有意义的，也可能是孤立的。为了有利于形成目标意象，学习者通常用自己擅长的方式来对线索进行编码，也就是说，不同的学习者编码的策略与方式是不同的。儿童通常利用视觉表象进行编码，而成人则能够将视觉表象和语词联系起来，共同编码。在形成目标意象过程中，学习者不仅借助对现有任务的知觉和有关线索的编码，也借助先前的有关经验，这就是说，学习者通常还从长时记忆中激活有关信息，并有效地检索、提取出来。
在认知阶段，学习者不仅形成目标意象，而且还根据自己以往成功或失败的经验，依据自己的能力和目前任务的难易，形成自己作业水平的期望。这一期望既表现在质的方面，即动作质量的好坏上，也表现在量和范围方面，即能完成动作的多寡上。一般来说，有明确目标期望的学习，较之于目标期望模糊的学习更有效。
联系形成阶段
在这一阶段，重点是使适当的刺激与反应形成联系。由于即使是一个简单的动作所包含的刺激和反应也非常复杂，所以联系的形成比想象的要复杂得多。例如，用英文打字机打出man这个词，学习者必须知道并打出每个字母，而且打第一个字母的反应又必须成为打第二个字母的刺激。用加涅的话来说，就是必须建立动作连锁。
在这一阶段，必须排除过去经验中习惯的干扰。例如，已经学会开汽车的人，在学习开飞机时，因为飞机的转弯是用脚操纵的，所以他必须排除用手转动控制盘的习惯。学会了简化太极拳的人，在学习打杨氏太极拳时，常常把简化太极拳中后坐的蹩脚的动作带到杨氏太极拳里来，而在杨氏太极拳中是没有这个动作的，因此他必须努力去纠正这些习惯性动作。
自动化阶段
技能学习进入这一阶段时，一长串的动作系列似乎是自动流出来的，无需特殊的注意和纠正。技能逐步由脑的较低级中枢控制。人们可以一面从事熟练的活动，一面考虑其他的事情。例如，有经验的司机，在正常开车时，可以顺利地与别人交谈。上面所论述的熟练操作的特征就是动作技能的学习进入第三阶段的特征。
研究表明，任何动作技能的掌握都是相对的。例如，有人对工业中的生产技能进行了长期的研究，发现雪茄生产工人的动作技能在四年多的时间内都在进步。这些工人要掌握一定水平的技能，必须经过大量的实践。例如，第一年工人生产一支雪茄需用12%分钟，第二年降至10%分钟，第三年降至9%分钟。在第四年以后，工人的技能仍有缓慢的改进。许多体育技能的训练表明，一个运动员，要达到自己的最高水平，需要多年的练习。要保持这一最高水平，同样需要大量的练习。诱因的大小对技能的改进有很大的影响。国外对明星运动员给以重奖或高报酬，就是为了促使他们不断研究新技术，不断创造新的运动记录。
动作技能习得的指标
根据学习的定义，动作技能学习是由经验引起的内在运动能力的相对持久的变化。内在的运动能力不能直接观察到，但可以通过外显的动作行为推测出来。这里的动作行为称为表现（performance，又译作业、操作）。相应地，运动能力相对持久的变化，也反映在表现的相对持久的变化上，这就是说，动作技能的学习，可以通过表现的相对持久的变化来判断。据此，测量出表现的相对持久变化的情况，也就测量出了动作技能学习的情况。学习心理学家目前主要采用保持测验和迁移测验来测量表现的相对持久的变化。保持测验是在一段时间之后测量表现，迁移测验则是在变化条件下测量表现。之所以采用这两种测验，是因为在动作技能的学习中，有两种导致表现发生变化的因素：一是导致学习的表现特征发生相对持久变化的因素，二是导致表现发生暂时变化的因素。由于训练期间（习得阶段）观察到的表现的任何变化，可以是暂时的变化，也可以是更持久的变化，因而有必要包括保持测验和迁移测验。
动作技能的保持
大家都有共同的经验：动作技能一经学会，便不易遗忘。如学会了游泳和骑自行车的人，过了若干年以后，虽未经练习，其技能似乎基本上保持如故。
我国心理学工作者以大学生为被试，研究了动作技能的遗忘进程。学习内容为一套新编的徒手体操（各节无名称），十分钟学会，一分钟完成动作。许尚侠1986年研究发现，动作技能的遗忘进程同艾宾浩斯无意义音节的遗忘进程有很大的区别（见图7-1）。
为什么动作技能不易遗忘呢？弗雷西门（E.A.Fleishman）和派克（J.F.Parker Jr.）的实验可以部分回答这个问题。他们设计了一个类似驾驶飞机的任务。在实验中，被试握一操纵杆，该操纵杆可以左右前后移动，控制两维的运动。被试要用脚去控制方向舵，方向舵像一块跷跷板，可以围绕一支点上下运动。被试需要使操纵杆在一阴极射线管的中心保持一光点，若光点偏离中心，他必须及时调节操纵杆，使光点回到中心位置。在阴极射线管的上方有一伏特计，被试用脚踏方向舵，使伏特计指针同样保持在中心位置上。这一任务是颇为复杂的。
被试既要观察光点和伏特计的移动，又要手脚并用进行不同的操作。练习50次，每次6分钟，达到了熟练水平，历时17天。在训练完成后，将被试平均分成3个组。其中1/3的被试在9个月后进行测验，1/3的被试在12个月后进行测验，1/3的被试在24个月后进行测验。结果表明，前两部分被试对技能没有遗忘，最后那部分被试对技能虽有少量遗忘，但经6分钟练习后，便完全恢复。这就是说，已经掌握了的动作技能，经过两年以后，仍然基本保持完好。对于动作技能为什么不易遗忘这一问题，上述实验可以给我们如下的启示：
第一，动作技能是经过大量的练习之后获得的。如在上述实验中，被试用脚踏方向舵，经过300分钟练习，反复将伏特计指针调整到中心位置，这里有大量的过度学习。一般来说，经过过度学习的任务是不易遗忘的。
第二，许多动作技能是以连续任务的形式出现的。在上述实验中，被试要追踪光点和指针，连续进行调节。连续的任务相对简单，故不易遗忘。如果动作技能是由许多完全不同的、孤立的动作成分构成的，有人估计，其遗忘的程度大致会同言语材料的遗忘程度相近。
第三，动作技能不同于言语知识，它的保持高度依赖小脑和脑低级中枢，而这些中枢可能比脑的其他部位有更大的保持动作痕迹的能量。
影响动作技能学习的因素
有效的指导与示范
动作技能的学习必须经过认知阶段，教师在这一阶段促进学生的学习时，经常采用指导和示范的方法。
指导与发现的比较
在学习比较复杂的运动时，指导与发现的效果有何不同？早在1945年，心理学家戴维斯（D.R.Davies）曾做过比较研究。在实验中，被试分两组学习射箭。甲组受到详细指导：演示如何站立，如何握弓，如何放箭；乙组自行尝试，未受严格指导。经18次练习，指导组射中率为65%，尝试组射中率为45%。研究者指出，指导组更多地注意了技术和正确的姿势，而尝试组更多地注意目标，只有当他们的预期未成功时，才考虑到姿势，这对他们改进技能并无帮助，似乎他们未认识到改进技术的必要性。
1972年麦伦洪（J.E.Manachan）做了类似的比较研究。他要求发现组更多地注意姿势、计划并评价自己的技术，以此提高发现法的效果。即使如此，指导组的成绩仍然高于发现组，因为发现组的学生使用的是比较笨拙的技术。
指导的内容
对理解任务性质和形成作业期望进行指导
指导学生理解学习任务，既涉及对学习任务本身的界定以及说明或演示学习任务的性质，也涉及指导学习者积极利用以往相关的经验，让现时的学习与以往的经验相联系。指导者还应明确作业所应达到的目标，使学习者对自己的作业有一个明确的期望和目标。一般说来，有明确的期望和目标的学习较无明确期望、目标模糊的学习有效。在指导中，要注意目标的可行性和期望的现实性。有些学生往往偏向于过高估计自己的能力而提出不切实际的目标，而有些学生则对自己的能力估计不足，提出过低的目标。目标和期望的提出既要考虑到任务的难易，也应熟悉学生的实际情况。指导者可以将有些复杂的学习任务的目标分解成一系列具体目标，分步达成。
对完成任务的学习策略进行指导
动作技能的学习也包括学习策略问题。在尝试完成一个动作任务时，专家与新手使用的策略不同，不同专家使用的策略也不同。通常，专家使用较有效的策略，同时专家使用策略时的熟练程度也较新手高。完成动作任务涉及的策略面也很广。例如，如何从自己的动作库中选择并组织基本动作，这一选择的结果通常是形成目标意象，即学习者在头脑中假想出一套连贯的、自认为有效的动作型式，如何选择动作的参数（力量、速度、角度、时间、节奏等），如何对动作进行编码，等等。在学习或作业时，学习者会在以上方面有意无意地表现出自己采用的策略。这种学习者自发产生的策略，称为自发性策略。许多研究发现，自发性策略并非是有效的策略。因而，学习者有必要得到策略方面的指导。指导者提供给学习者的策略称为外加的策略。外加的策略通常是在成功完成任务的基础上总结出来的，一般比较有效。指导者可以通过演示、解说、放有关录像等方法对学习者进行策略方面的指导。一旦学习者利用外加的策略有效地完成任务后，这些策略便会成为学习者的经验，并有可能自发地在后继学习中进行使用。尽管有关动作技能学习策略的研究材料远比不上研究言语材料学习策略的资料丰富，但是威恩斯坦（C.E.Weinstein, 1978）等人的研究表明，在记忆动作型式、动作的编码、动作的组织等方面进行策略性指导，对学习是有益的。
指导的方法
汤姆森（L.Thompson）曾对不同的演示方法做过比较研究。他将被试分成五组，分别学习装配锯齿形的七巧板。主试先给被试不同的指导，然后由被试独立拼成，直至无错误为止。各组被试的学习成绩见表7-1。
表7-1 不同指导方法的不同效果
组别
儿童在观察
时的活动
示范者的
言语解释
拼七巧板所需时间（易）
拼七巧板所需时间（难）
1
连续加2至100
无
5.7
25*
2
说出示范者所演示的
无
3.1
22
3
静默观看
不完整的描述
3.5
16
4
静默观看
完整的描述
3.2
14
5
