美国信息加工心理学的发展理论评介
刘雯 杨丽珠
【正文】
摘要 美国的信息加工心理学运用对计算机的模拟预测和人类的行为结果的比较，理解人类心理活动的规律，从而对传统的认知心理学理论进行了重新探讨，强调信息加工的方法尤其适合儿童的心理研究。他们的研究为发展心理学和教育工作者提供了大量的有启发和参考价值的假设和成果。
近３０年来，在心理学认知发展的研究中，最新的理论当首推美国的信息加工理论。美国的信息加工心理学家，运用对计算机的模拟预测和人类行为结果的比较，理解人类心理活动的规律，从而对传统的认知心理学理论进行重新探讨，其成果令人耳目一新。不仅如此，信息加工的理论还渗透到心理学其它的领域，特别是儿童心理学。美国的儿童心理学家们运用信息加工理论对儿童的知觉、记忆、言语和思维等认知过程的发展进行了新的探讨，为我们提供了大量的有启发和参考价值的假设和研究成果。
一、信息加工心理学的由来
信息加工理论是由一群研究者共同创立的。他们的主要代表是：施福尔林和阿特金森（R.M.Shiffrin &.R.C.Atkinson）、纽韦尔和西蒙（A.Newell &.H.A.Simon）、安德生（J.R.Anderson）、卡斯（R.Case）、克拉赫尔和瓦雷斯（D.Klahr &.J.Wallace）、西格勒（R.S.Sigler）、斯登伯格（R.J.Sterberg）等。
荆其诚、张厚粲先生指出：“信息加工理论研究人们如何注意和选择信息，对信息的认识和存储，利用信息制定决策、指导外部行为等。”而“信息加工心理学借用计算机科学、语言学和信息论的概念来说明人的认识能力和适应行为，包括各种心理过程和智能行为。”［①］
早在１９世纪６０年代，唐德斯（Donders）［②］就开始用信息加工的方法研究人类的心理活动，但当时并未受到重视。直到２０世纪６０年代初，美国心理学界在接受皮亚杰认知发展理论的同时也看到其弊端。于是，他们开始寻求一种更加客观、直接的方法来研究认知理论，期望这种方法能够更精确地描述人的思维、记忆等认知过程的机制。６０～７０年代，认知心理学受其行为主义和格式塔心理学、现代通讯技术以及乔姆斯基（N.Chomsky）心理语言学特别是计算机科学的迅猛发展的影响而发展起来。１９６０年，纽韦尔和米勒等人分别出版了《行为的计划和结构》和《关于一般问题解决程序的报告》的著作。从此开始了现代认知活动的信息加工方法的研究。他们探讨了以计算机为理论基础的控制论概念与心理学的关系，提出了关于认知的信息加工理论——计算机类别的理论，也提出了建立和验证这种理论的方法论——计算机模拟法。７０～８０年代，纽韦尔和西蒙提出了较为完善的物理符号系统理论，认为无论是有生命的（人）或是人工的（计算机）信息加工系统都是操纵符号（Symbol）的。信息加工系统就是物理符号系统，其具有输入、输出、储存、复制、建立符号结构和条件性迁移等特征［③］。这一理论成为信息加工心理学的理论基础。由此，人们运用对计算机的模拟预测和人类行为结果的比较，探讨人类心理活动的规律，从而形成了现代心理学的信息加工理论。
从７０年代开始，信息加工理论渗透到儿童心理学研究中，儿童心理学的研究出现了突破性的进展。
二、信息加工心理学的发展理论的主要观点
信息加工心理学家认为信息加工的方法适合儿童心理的研究。因为信息加工理论特点强调问题的解决，问题解决是儿童每天都遇到的事，很多事对成人来说是简单的，而对儿童来说则是新的、富有挑战性的问题。因此对儿童心理研究特别适合。
（一）信息加工心理学的发展理论的一般特点
１．认为思维是一个信息加工过程，研究重点放在儿童的整个发展过程中怎样再现信息和加工信息，以达到最终发展的目标。特别是怎样保持这些信息，并在适当的时候转化和综合运用它们。
２．加强变化机制的精确分析，探讨所有心理发展的机制是如何综合在一起来促进儿童心理的发展的，并且研究儿童在某个年龄段达到某种水平而没有达到更高水平的原因。
３．认为变化是连续不断的自我调整（Seff-modification）的过程，强调探究儿童如何调整自己改变行为方式，适应未来生活，并取得一定的成果。
４．认为目标分析（task analyses）是理解儿童思维的关键，人们的表征和信息加工在很大程度上是致力于努力实现的目标。就象蚂蚁营造自己的巢穴一样，人类的思维的复杂性是环境复杂性的反映，因此，只有认真地分析特殊环境中的特殊的目标，才能正确理解认知活动。
（二）信息加工心理学的发展理论的主要代表理论
美国近十年来信息加工心理学关于儿童发展的理论主要代表是：卡斯、斯登伯格、克拉赫尔和瓦雷斯、西格勒。
１．卡斯的主要观点。卡斯将皮亚杰的发展阶段学说与信息加工理论结合起来，根据儿童使用运算的不同类型所表现出来的智力的表征，提出儿童发展四个阶段及儿童的变化发展的机制是自动化和髓鞘化。他认为儿童表征的形成影响了儿童短时记忆的保存量和中心概念结构的形成［④］。
１）关于儿童发展阶段 第一阶段，感知运动运算阶段（sensorimotor operation stage）。在这个阶段中，儿童的表征是感觉输入，与儿童所采取行动的表征相对应的是身体的运动。第二阶段，表征运算阶段（representational operation stage）。儿童的表征包括了持久、具体、内部的想象，其行动能够促进更多的内部表征。第三阶段，逻辑运算阶段（logical operation stage）。儿童在此阶段能够再现抽象的刺激，其行动依赖这些表征的转换。第四阶段，形式运算阶段（formal operation stage）。儿童也呈现抽象的刺激，但他们能操作更复杂的信息的转换。
２）关于儿童发展变化的机制他认为，儿童的变化是通过自动化和髓鞘化产生的。自动化是指用越来越少的注意来执行认知加工的能力。当儿童处于第一阶段时，他们只能对那类表征进行很少的加工，因为他们的加工效率很差。随着儿童对表征经验的增加，对这种表征进行更多的操作。髓鞘化是一种影响沿脑神经的电冲动的生理传导过程。髓鞘是在传导中起绝缘作用的一种蛋白质，它可能是提高传导的效率。卡斯认为在２岁、７岁和１２、１３岁左右，是一些过渡阶段，在此阶段髓鞘化速度特别快。
３）关于儿童短时记忆的探讨 上面卡斯提出的儿童变化的两个机制都可以解释关于短时记忆的发展问题。卡斯还提出了第三个机制（１９９０）即中央概念结构的形成可以促进儿童超越短时记忆的局限性。一个关于概念和概念关系的内部网络的形成将促使儿童记忆更广。
卡斯理论不仅在理论上有重要意义而且在实际课堂教学中具有重要作用。例如，他成功地教会儿童解决填入缺少的加数问题。卡斯通过分析解题所需的记忆能力而编制出一套有效的教学程序。但他的理论也有明显的缺陷，由于他没有阐述短时记忆容量理论的原则，给人们评估带来困难；另外，他试图将基本能力、策略和学习结合起来，这既是他理论的优势，也带来一些弊端。
２．斯登伯格的主要观点。斯登伯格将信息加工与智力研究结合起来，探讨智力以及智力是如何发挥作用的，准确地告诉人们为什么不同智商的儿童会有不同的成绩。
他将智力分解为三种不同的成分：［⑤］操作成分、元成分和学习成分。成分是分析智力行为的基本单元。操作成分的目标是在任何一个时间内产生出的行为；学习成分的目标是产生新知识；而元成分则是提供真正智力的那些成分。例如，元成分在任何一个情境中选择所包括的特殊操作成分来解决一个问题。元成分还选择不同操作成分和学习成分的执行顺序，以产生正确和有效的行为。
可以用一个类比问题作背景来阐明操作成分的工作。例如，我们问儿童“火腿和豆子与鸡蛋的关系哪个更接近火鸡与酸果汁的关系？”正确答案是火腿和鸡蛋。斯登伯格认为儿童在解决这类问题时，使用三种操作成分，第一个操作成分是编码，即鉴别问题中的每一个概念，儿童通过编码得知火鸡是一种动物。第二个操作成分是推理。儿童要决定火腿和酸果汁之间的关系，即类比中前两个术语。第三个操作成分是构图。儿童知道了在火鸡和酸果汁之间推论出的关系，即这些是一起吃的东西，然后去看看在鸡蛋和另两种东西之间是否存在同样的关系，然后选择答案。
斯登伯格研究发现儿童用于编码时间的长短与其智力之间有很高的相关。大多数情况下，比较聪明的人和年龄较大的人比不那么聪明的人和年龄较小的人执行任何问题都要快一些，即使就全部问题来说，大一些的聪明一些的儿童总是快一些。因为年龄小的和不聪明的儿童总是考虑每个物体的性质，因此这种编码给下一步的推理带来困难。
斯登伯格也对智力超常儿童和落后儿童进行了研究。他认为，超常儿童之所以超常是因为他们具有过人的学习成分。而智力落后最关键的弱点是对元成分的运用上，弱智者和智力落后的儿童非常不善于选择作什么和如何安排事情的顺序。
总之，斯登伯格的理论对发展心理学构成整个框架是有一定意义的，但他的理论也有一定的缺陷，即他所提出的智力的三种成分仍然象谜一样需要人们去探求答案。
３．克拉赫尔和瓦雷斯的主要观点。他们着重探究儿童从外部世界获取知识加以整合的能力的三个过程，即在时间线内经验的保持、在时间线内对规则关系的察觉和对冗余加工过程的消除。时间线内经验的保持是指儿童所碰到的全部加工过程和作业的一个长时记忆记录。在时间线内对规则关系的察觉指对时间线之内的重复加工各种关系的察觉能力，这是产生泛化的机制。
这一理论的重要特点之一，就是强调时间线中所记录的是什么。如果信息没有在时间线之内编码，那么这个人就不能从中得到东西。他不能察觉到规律性，也不能消除冗余性。当我们考虑本身感知不熟悉的东西时就能看到编码的作用。因此，以准确的方式对信息编码是我们能够学习的关键。他们认为儿童在出生后就能自动地对频率信息和空间位置编码这一点非常重要。在一定程度上讲，这种基础性编码是发展的原材料［⑥］。
总之，克拉赫尔和瓦雷斯的理论从时间线、规则的察觉和消除冗余来解释概括化，这在儿童认知发展理论研究上是很有价值的，但尽管他们强调计算机模拟儿童自我调整的重要，但他们实际上并没有揭示这个计算机模式，他们的计算机模式多用于揭示他人的研究模式而不是他们自己的新成果。
４．西格勒的主要观点。西格勒将认知发展与进化论结合起来探讨儿童认知发展，他通过策略选择和策略构造的研究，揭示了儿童为适应而发生认知的变异和选择的机制［⑦］。
达尔文的物竞天择理论是最早揭示人类智力的理论之一，其理论核心是变异和选择。西格勒的研究目标是建立认知发展的进化论。他借鉴达尔文物种竞争的理论，通过信息加工的方法研究，认为类似生物进化论中物种的竞争，儿童认知的竞争发生在概念、规则和策略之间。他通过要描述认知系统内竞争的各个统一体，探索它们是如何竞争达到适应，进而研究产生认知的变异和选择的机制。西格勒和他的合作者已经在下列认知的一系列领域内建立了模式：算术、时间认知、阅读、拼读、问题解决和记忆的任务以及这些区域之间。他们在其中的每一个领域内，发现了竞争导致适应的程序和基本策略的选择，发现了产生适应的机制。
西格勒用简单的算术加法来比喻他的研究成果。５岁的儿童使用一系列策略去解决５＋３这类加法题。首先他们一个一个数手指头；后来他们伸出手就知道手指的数，不用一一去数；再后来，他们记住了这道题的答案。儿童所使用的策略是不同的，有的使用这些策略，有的使用那些策略；或此时使用这种策略，彼时又使用那种策略。儿童选择适应的策略的机制是什么呢？西格勒将信息加工系统划分为表征和加工过程。表征包括信息的搜集，加工过程则是在表征的基础上产生的行为，即策略的选择。
西格勒和他的合作者发现儿童从旧策略过渡到新策略非常困难，需经过长时间的练习，因此他们又探讨了导致儿童发现新策略的原因。他们不仅探索了上述领域儿童认知的策略选择和变异，而且建立了这些领域儿童认知策略选择的计算机模式。
至今，西格勒所提出的认知发展的生物进化理论已经逐渐被一些心理学家所验证，如，感知发展（Greenough,Black &.Wallace，１９８７）、语言发展（Mac Winney,Leinbach,Taraban &.McDonald，１９８９）、概念发展（Diamond &.Goldman-Rakic，１９８９）、问题解决（Holland,Holyoak,Nisbett &.Thagard，１９８６），他对儿童认知策略的研究特别是策略选择的研究非常详尽，并建立了计算机模式，这对儿童认知的研究具有一定的意义，但他仍然未能揭示策略变异的机制和变异的实质，这给他的理论带来一定的局限。
总之，这四种理论是信息加工心理学发展理论的重要代表。尽管他们没有象皮亚杰等心理学家那样涉及的研究课题和儿童的年龄范围那样广，但他们对儿童心理发展特征的研究更精确，建立了一系列计算机模式和流程图，使儿童心理学向前迈进一步。
这四种理论各有自己的特点，但仍具有相同之处。他们都认为编码、策略结构、概括化和自动化是认知发展变化过程中的关键。斯登伯格的理论专门探讨了编码和策略结构；卡斯揭示了自动化在儿童情境记忆中的作用；克拉赫尔和瓦雷斯强调儿童的概括化能力；西格勒侧重强调儿童如何构成新的策略并运用它们。
信息加工心理学的发展理论，以系统论为指导，采用现代化计算机手段，运用信息加工理论对儿童的知觉、记忆、言语和思维等认知过程的发展进行了新的探讨，这种理论更注重研究过程的局限性，克服局限性的策略和关于具体发展内容的知识，而且重视对儿童心理变化的精确分析和连续性的研究。这不仅在理论上有重要意义而且成功地解决了一些中小学课堂学习的难题。但它仍存在明显的局限性，尚需进一步完善。例如，信息加工心理学的发展理论基于对计算机的模拟来研究儿童的认知过程，使用计算机来模拟儿童认知的步骤并建立模式，但他们并没有明确地阐述这种模式的意义。
① 司马贺（H.A.Simon）：《人类的认知……思维的信息加工理论》，荆其诚、张厚粲译，科学出版社１９８６年版，序言。
② 李丹：《儿童发展心理学》，华东师范大学出版社１９８７年，第３３２页。
③ 王苏、汪安圣：《认知心理学》，北京大学出版社１９９２年４月版，第２页。
④⑤ Rbert.S.Siegler:《发展研究中的信息加工理论》，见中国心理学会发展心理专业委员会编：《发展心理专题讲演集》，北京师范学院出版社１９９０年版。
⑥ David Klahr:《Information-processing Approches to Congnitive Development》in Marc H.Bornstein &.Michael E.Lamb:《Development Psychology》,1992.
⑦ Robert.S.Siegler《Children's Thinking》,Prentice Hall,Inc,1991,p82.
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