元知識的概念,Gagne定義的學(xué)習(xí)結(jié)果類型

一、元知識的概念

元知識的定義

目前對元知識的定義，在學(xué)術(shù)界還沒有一個嚴(yán)格的概念。通常來說，元知識就是“關(guān)于知識的知識”。

元知識可用來描述一類知識或知識集合所包含的內(nèi)容、基本結(jié)構(gòu)和一般特征。沒有元知識, 人們無法描述知識、使用知識和認(rèn)識知識。在自動控制與人工智能等系統(tǒng)領(lǐng)域中,一般把使用和控制該系統(tǒng)領(lǐng)域知識的知識稱為元知識。元知識不是領(lǐng)域知識,不能解決具體知識領(lǐng)域問題；而是關(guān)于各領(lǐng)域知識的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、功能、特點、規(guī)律、組成與使用的知識, 是管理、控制和使用領(lǐng)域知識的知識。

元知識是思想和意識的核心,如果沒有掌握元知識的，就不能學(xué)習(xí)和認(rèn)知基本的知識，元知識對于人們認(rèn)知系統(tǒng)的建立起著重要作用。人工智能和深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域研究各種各樣的智能系統(tǒng)，自主學(xué)習(xí)機制均是以模擬人腦思維活動為目的, 沒有學(xué)習(xí)元知識的能力的智能系統(tǒng)起碼不能算是一個智能系統(tǒng)。

二、知識的分類

布魯姆在學(xué)習(xí)目標(biāo)分類學(xué)方面進行了開創(chuàng)性工作，他將學(xué)習(xí)目標(biāo)分為認(rèn)知、情感和動作技能三大領(lǐng)域。在認(rèn)知領(lǐng)域，其認(rèn)知教育目標(biāo)分類學(xué)將將教育目標(biāo)分為知識、領(lǐng)會、運用、分析、綜合、評價等六個類別。

布魯姆認(rèn)知目標(biāo)分類誕生幾十年來，對其修訂工作一直沒有停過。以加涅的學(xué)習(xí)結(jié)果分類理論和安德森的產(chǎn)生式理論以及以安德森為首的團隊進行的布魯姆認(rèn)知分類修訂版最為著名。

加涅的認(rèn)知學(xué)習(xí)結(jié)果分類

加涅將可能的學(xué)習(xí)結(jié)果分為五類：陳述性知識、智慧技能、認(rèn)知策略、動作技能和態(tài)度，每一種分類又可以分為不同的亞類。如下圖所示：

加涅認(rèn)知學(xué)習(xí)結(jié)果分類

陳述性知識是指可以用言語表達的信息，在陳述性知識是回答“是什么”的問題。智慧技能是人們按照一定的方式方法做事的能力，它們是“怎么做”的知識，如應(yīng)用規(guī)則與原理解決確定性的問題。認(rèn)知策略是指個體自主學(xué)習(xí)、記憶和思維活動的較高層次的智慧技能。

Gagne對于知識的分類

Gagne將可能的學(xué)習(xí)結(jié)果分為五種類型：陳述性知識、智慧技能、認(rèn)知策略、態(tài)度和動作技能，具體的定義如表所示。其中陳述性知識分為符號記憶、事實的知識、有組織的整體知識三個小類。

Gagne定義的學(xué)習(xí)結(jié)果類型

最正規(guī)的修訂工作是由課程理論與教育研究專家安德森為首的一個專家小組經(jīng)過5年的工作，于2001年公布的原分類學(xué)的修訂版。本文基于此種分類方式對不同類型的知識的認(rèn)知過程分別進行分析，試圖找出虛擬維修訓(xùn)練中元知識的認(rèn)知規(guī)律依據(jù)。修訂的布魯姆認(rèn)知教育目標(biāo)分類

布魯姆教育目標(biāo)分類學(xué)修訂版的與以前最大的不同是將教育目標(biāo)分成兩個維度。一個是認(rèn)知過程維度，另一個是知識維度。認(rèn)知過程維度仍分為6大類，但第一類的知識改為記憶，保留了理解、應(yīng)用、分析和評價，增加了創(chuàng)造。將舊版中的知識單獨劃出來作為一個新的維度。知識維度將知識分為事實性知識、概念性知識、程序性知識和元認(rèn)知知識。

布魯姆認(rèn)知教育目標(biāo)分類修訂前后對比

以認(rèn)知過程維度為橫軸、知識維度為縱坐標(biāo)，就形成了如下圖所示的認(rèn)知目標(biāo)二維分類模型。不同的知識維度，對應(yīng)不同的認(rèn)知過程，由此形成了不同的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練目標(biāo)以及訓(xùn)練方法、訓(xùn)練策略。

認(rèn)知目標(biāo)分類二維模型

在總結(jié)以上專家對于知識的分類方式后，這里將最具權(quán)威的修訂布魯姆教育目標(biāo)分類學(xué)作為本文的主要研究分類，并以此作為元知識的分類方式。

事實性知識

事實性知識的研究基礎(chǔ)

事實性知識是學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)某一專業(yè)時必須掌握的基本元素，這些元素包括時間，地點，人物，事件。對應(yīng)裝備虛擬維修訓(xùn)練，如裝備的技術(shù)性能、基本技術(shù)參數(shù)等。事實性知識可能以獨立元素或點滴信息而存在，而被認(rèn)為在本質(zhì)上和其自身是有某種價值的。它又可分為術(shù)語知識、具體細節(jié)和要素知識兩個亞類。

事實性知識的一般過程

對于事實性知識，在知識呈現(xiàn)情景階段通過對呈現(xiàn)的知識考察可發(fā)現(xiàn)事實性知識呈現(xiàn)的離散性特點。在學(xué)習(xí)過程情景階段，通過對學(xué)習(xí)時交互方式的考察可以發(fā)現(xiàn)認(rèn)知過程以被動接收為主的特點。

事實性知識的認(rèn)知過程以記憶為主。

事實性知識的基本規(guī)律

事實性知識有如下特點：

（1）以陳述性的知識為主。

（2）認(rèn)知內(nèi)容沒有認(rèn)知中的高級分析加工或加工量很小，信息不存在認(rèn)知困難，認(rèn)知任務(wù)主要在于信息的量。

（3）認(rèn)知過程是離散的。

（4）認(rèn)知過程以被動的視聽接收為主

事實性知識的分類

術(shù)語知識包括特殊言語和非言語的符號（如詞、數(shù)字、標(biāo)記、圖畫）。每一個專業(yè)都有其特有的標(biāo)識和符號表示方式，它們是掌握這一學(xué)科的基礎(chǔ)。掌握一個專業(yè)的術(shù)語知識，同一個專業(yè)的人就可以快速交流，短時間內(nèi)實現(xiàn)思想的碰撞，更有利于擦出新的火花。掌握術(shù)語知識可以方便人們快速記憶一些東西，為將來學(xué)習(xí)更加深刻的內(nèi)容打下堅實基礎(chǔ)。

具體細節(jié)和元素知識指時間、地點、人物、事件等知識。它可能包括非常具體的信息，如在哪一時刻打開哪一個開關(guān)或按鈕，也可能有大概的信息，如事件出現(xiàn)的時期或大量現(xiàn)象出現(xiàn)的一般順序。與只能在一定的背景中才可知的事實相比，具體事實可以看作是獨立的和分散的元素。

概念性知識

概念性知識的研究基礎(chǔ)

概念性知識是指一個整體結(jié)構(gòu)中各個要素之間的關(guān)系,就是這個關(guān)系表達了某一專業(yè)的知識是如何形成的，各個要素之間是如何互相影響的，以如何組成一個完整的系統(tǒng)。將概括的知識按照意義的方式加以概括總結(jié)，用以體現(xiàn)某些問題、現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系。概念性知識有如下三個亞類：類別與分類的知識、原理與概括的知識、理論、模式與結(jié)構(gòu)的知識。

概念性知識的一般過程

概念性知識的一般過程是一個以記憶為基礎(chǔ)，到理解的過程。

概念性知識的基本規(guī)律

概念性知識有如下特點：

（1）以陳述性的抽象知識為主。

（2）需要對認(rèn)知內(nèi)容加以理解。

（3）記憶與理解相互作用形成認(rèn)知。

概念性知識的分類

分類和類目的知識這個亞類包括特殊類目、類別、部分和排列。當(dāng)題材（或教材）發(fā)展時，學(xué)習(xí)該材料的人發(fā)現(xiàn)，開發(fā)出一些類別和類目使之能將這些類別和類目用于結(jié)構(gòu)化和系統(tǒng)化的現(xiàn)象，是很有好處的。同術(shù)語和具體事實相比，這類知識是比較一般的和抽象的。

分類或類目的知識是發(fā)展某一個學(xué)術(shù)性學(xué)科的重要方面。信息適當(dāng)分類和經(jīng)驗進人適當(dāng)類目乃是學(xué)習(xí)和發(fā)展的經(jīng)典指標(biāo)。而且新近關(guān)于概念變化和理解的研究表明，信息的錯誤分類進人不適當(dāng)類目可以限制學(xué)生的學(xué)習(xí)。

如同前述，原理和概括是由分類和類目構(gòu)成的。這個亞類抽象的概括出人們見到的各種現(xiàn)象，并且將這些現(xiàn)象抽象成知識。這些抽象知識對于描述某種現(xiàn)象，解釋這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因，預(yù)測事件的發(fā)展趨勢，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果采取相應(yīng)的行動具有重大的價值。

原理和概括知識，就是從大量的事實和事件中，抽象和概括出這些事實的核心，并且分析這些核心的內(nèi)在聯(lián)系和之間的相互作用，以及如何構(gòu)成整個事實或事件的整體。

理論、模型和結(jié)構(gòu)的知識包括原理、概括及其組合成相互聯(lián)系的知識，這個亞類側(cè)重于將原理和概括以某種方式相聯(lián)系，從而形成理論、模型或結(jié)構(gòu)。

學(xué)科具有不同研究范式和認(rèn)識論，學(xué)生應(yīng)該知道從概念上加工和組織教材的不同方式和在該教材中的研究領(lǐng)域。

程序性知識

程序性知識的研究基礎(chǔ)

程序性知識是“如何做事的知識”，如何思考及如何解決問題，在遇到問題時，不僅要想到如何去解決問題，同時也要知道在什么樣的場景下，使用什么樣的方式去解決什么樣的問題。程序性知識有三個亞類：具體學(xué)科技能和算法的知識、具體學(xué)科技巧和方法的知識、確定何時運用適當(dāng)程序的知識。

程序性知識的一般過程

程序性知識不僅包括了基本的由記憶到理解的一般認(rèn)知過程，還包括了理解之后的應(yīng)用和分析。

程序性知識的基本規(guī)律

程序性知識有如下特點：

1、認(rèn)知內(nèi)容綜合性強，需要經(jīng)過高級分析加工進行理解。

2、對情景依賴性高，認(rèn)知任務(wù)主要在于正確把握當(dāng)前情景并做出合理判斷。

3、認(rèn)知過程是一個交互的過程，需要主動參與，是一個不斷反復(fù)的過程。

4、認(rèn)知過程是一個連續(xù)的整體、實時性要求高。

程序性知識的分類

如上所述，程序性知識可以表達為一系列步驟，在總體上是我們所知的程序有時這些步驟的順序是不變的；有時需做出決策，決定先做什么，然后在做什么。相似地，有時其結(jié)果是固定的（只有單一預(yù)定的答案），有時答案不定。

與通常最終導(dǎo)致固定結(jié)果的具體技能和算法不同，有些程序并不導(dǎo)致預(yù)先決定的單一解答或答案。例如我們以某種先后有序的方式遵循一般科學(xué)方法去設(shè)計某一研究，但實驗設(shè)計的結(jié)果依據(jù)大景的因素可能會有很大差異。程序性知識的這一亞類與上個個亞類相比，其結(jié)果是較為開放的和不固定的。

具體學(xué)科的技術(shù)和方法的知識主要是意見一致的結(jié)果或?qū)W科規(guī)范，而不是更為直接來自觀察、試驗或發(fā)現(xiàn)的知識。決定何時運用適當(dāng)程序的標(biāo)準(zhǔn)的知識是指除了知道與專門課題有關(guān)的程序外，也希望人們知道何時運用它們，后者涉及過去運用它們的方式。這些知識幾乎是歷史的或百科全書式的。

這一亞類更多的涉及到人們對于當(dāng)前情況的情景認(rèn)知能力，首先要對當(dāng)前的所處的狀態(tài)做一個判斷，然后將判斷所得到的信息與已知的相關(guān)程序性知識做匹配，最后做出選擇，決定在什么樣的時間和空間，以及各種復(fù)雜條件下，適用什么樣的程序,最后通過對人們用定律解決問題的能力進行評定。

元認(rèn)知知識

元認(rèn)知知識的研究基礎(chǔ)

元認(rèn)知知識一般指關(guān)于認(rèn)知的知識，也指個體對于自身情況的是否有足夠的了解，并且能夠做出正確的判斷，包括了解自己認(rèn)知活動中的優(yōu)勢與不足，以及采用什么樣的一般策略去發(fā)現(xiàn)必要的信息。元認(rèn)知知識有如下三個亞類：策略知識、關(guān)于認(rèn)知任務(wù)的知識、自我知識。

元認(rèn)知知識的一般過程

元認(rèn)知知識的認(rèn)知過程是在事實性知識、概念性知識、程序性知識的基礎(chǔ)上，逐漸遞進的過程。由最初事實性知識的記憶，到概念性知識的理解，程序性知識的應(yīng)用、分析，元認(rèn)知知識在這個基礎(chǔ)上，增加了評價和創(chuàng)造的過程。

元認(rèn)知知識的基本規(guī)律

元認(rèn)知知識有如下特點：

1、認(rèn)知難度大，要求高。

2、認(rèn)知的形成可以作用于設(shè)計階段以改善學(xué)習(xí)訓(xùn)練效果。

元認(rèn)知知識的分類

策略性知識是有關(guān)學(xué)習(xí)、思考和解決問題的一般策略的知識。這個亞類中的策略可以跨不同的任務(wù)和教材運用，而不僅僅對某一學(xué)科領(lǐng)域中某種任務(wù)最有用，如用于解二次方程式和歐姆定律。

除了各種策略的知識之外，個人還積累了有關(guān)認(rèn)知任務(wù)的知識。在傳統(tǒng)元認(rèn)知知識區(qū)分中，弗拉維爾把下列知識納人元認(rèn)知知識：不同認(rèn)知任務(wù)可能有難度較大的，也有比較簡單的，根據(jù)難度的不同，可能需要不同策略?；貞浫蝿?wù)需要個體積極搜尋和提取適當(dāng)信息，而再認(rèn)任務(wù)只需要個體在幾種選擇中做出決定和選擇正確的或最適當(dāng)?shù)拇鸢浮?/p>

自我知識

弗拉維爾提出，除不同策略和認(rèn)知任務(wù)的知識之外,自我知識也是一種重要的元認(rèn)知知識。專家的一個標(biāo)志是他們對自己不知道的東西很清晰，所以他們具有發(fā)現(xiàn)所需要的和適當(dāng)?shù)男畔⒌囊话悴呗浴€人對自我知識深度和廣度的意識是自我知識的一個非常重要的方面。他們對自己的實際知識和能力沒有夸大和虛假的印象，他們知道自己知道什么和不知道什么。