（基础心理学专业论文）中学化学内隐学习的影响因素研究.pdf

摘要 摘要 内隐学习是指人在没有外显的学习注意，并没有意识的参与且不涉及以前 的知识积累的情况下对环境中的知识进行学习的过程。研究依据中学化学内容 中的某些规律设计实验材料进行了内隐学习研究，并对其中的某些影响因素进 行探讨。 研究共包括两个实验，涉及中学化学中有机化学和无机化学两大类别。实 验设计所选取的都是关于原子之间化合反应的规律。实验一考察了无机化学中 学习方式( 内隐学习，外显学习) 对学习成绩的影响，同时实验设计了两种学 习材料，材料由相同的规则生成，但具有不同的表现形式，在寻找更适合的材 料形式的同时对内隐学习抽象性进行探讨。实验二在学习阶段设计了三种不同 的外显任务，分别为记忆任务，引导被试接近规则的引导任务和与规则无关的 干扰任务，以考察不同性质的外显任务对内隐学习成绩的影响。 实验结果表明： ( 1 ) 中学阶段的无机化学和有机化学学习中都存在着内隐学习。 ( 2 ) 内隐条件下的被试成绩与外显学习的被试成绩之间的差异并未达到显 著水平。 ( 3 ) 学习成绩受到材料的表面形式的影响。采用凸显规则的材料其效果要好 于隐藏材料规则的材料。 ( 4 ) 不同性质的外显任务对内隐学习的影响不同。执行记忆任务的学生其内 隐学习成绩要好于执行计数任务的学生，即使外显任务引导学生去注意与规则 相关的关键信息。 ( 5 ) 在对规则的抽象受到限制的情况下，仅仅基于样例内隐学习同样可以发 生，但不限制规则的抽象则能取得更好的效果。 关键词：内隐学习外显学习抽象性中学化学 a b s t r a c t i m p l i c i tl e a r n i n gd e s c r i b e sas i t u a t i o nw h e r eap e r s o na c q u i r e sk n o w l e d g eo f c o v a r i a t i o n si nt h ee n v i r o n m e n tw i t h o u t e x p l i c i ti n t e n t i o no fl e a r n i n g ，w i t h o u t a w a r e n e s so ft h el e a r n i n gp r o c e s sa n dk n o w l e d g eo fw h a th a sb e e nl e a r n e d i nt h e r e s e a r c h ，r e a lm a t e r i a l sw e r eu s e dt oe x p l o r ei m p l i c i tl e a r n i n ga n ds o m ea f f e c t i n g f a c t o r si nm i d d l es c h o o lc h e m i s t r yl e a r n i n g t h e r ew e r et w oe x p e r i m e n t si nt h er e s e a r c h ，f o ro r g a n i cc h e m i s t r y l e a r n i n ga n d i n o r g a n i cc h e m i s t r yl e a r n i n g b o t ht h et w oe x p e r i m e n t sw e r ea b o u ta t o m i cb o n d i n g r u l e s e x p e r i m e n t1e x p l o r e de f f e c t i n go fl e a r n i n gs t y l e s ( i m p l i c i tl e a r n i n g ，e x p l i c i t l e a r n i n g ) o na c a d e m i c a la c h i e v e m e n t t h e r ew e r et w ol e a r n i n gm a t e r i a l sg e n e r a t e d b yt h es a m er u l e s ，a n dd i s p l a y e di nd i f f e r e n tf o r m s o nt h ep u r p o s eo f f i n d i n gam o r e a p p r o p r i a t ed i s p l a yf o r m ，a n di n v e s t i g a t et h ea b s t r a c to fi m p l i c i t l e a r n i n g e x p e r i m e n t2d e s i g n e dt h r e ed i f f e r e n ts t a g e so fe x p l i c i tt a s k s ，i n c l u d i n gm e m o r y t a s k ，t a s kg u i d i n gt h es u b j e c t sc l o s et ot h er u l e sa n dt a s ku n r e l a t e dt or u l e s t o e x p l o r et h ee f f e c t i n go ft a s ki no r g a n i cc h e m i s t r yi m p l i c i tl e a r n i n g t h er e s u l t so fe x p e r i m e n t si n d i c a t et h a t ： ( 1 ) i m p l i c i tl e a r n i n ge x i s ti nb o t ho r g a n i cc h e m i s t r yl e a m i n ga n di n o r g a n i c c h e m i s t r yl e a r n i n g ( 2 ) p e r f o r m a n c eo fs t u d e n t sw h ou n d e ri m p l i c i tl e a m i n g w e r eb e t t e rt h a n s t u d e n t su n d e re x p l i c i tl e a m i n g n os i g n i f i c a n te f f e c tc o u l do b s e r v e di n l e a r n i n g s t y l e s ( 3 ) p e r f o r m a n c eo fp a r t i c i p a t e dw e r ei n f l u e n c e db yt h es u r f a c es t r u c t u r eo f m a t e r i a l s m a t e r i a lw h i c hm a d er o l e sa p p r o a c h e de a s i e ri s b e t t e rt h a nt h em o r e d i f f i c u l t yo n e ( 4 ) d i f f e r e n tt a s k sc a u s ed i f f e r e n ti n f l u e n c ea b o u ti m p l i c i tl e a r n i n g s t u d e n t s i n s t r u c t e dt om e m o r i z et h em o l e c u l e sg e tb e t t e rp e r f o r m a n c et h a ns t u d e n t sw h ow e 心 a s k e dt oc o u n ti nm o l e c u l e ，e v e r lt h o u g ht h e t a s kp i e d i e t e dt oc u et h es t u d e n t s ， a t t e n t i o nt ot h er u l e ( 5 ) w h i l et h ea b s t r a c t i n go fr u l ew a sh o l d u p ，i m p l i c i t l e a r n i n gc o u l db e 0 b s e r v e db a s i n go nm o l e c u l e o n l y , b u ti ft h er u l ew f l s n th o l d u p ，s t u d e n t sc o u l dg e t b e t t e rp e r f o r m a n c e , t h a tm e a n sd i f f e r e n t k i n d so fm e c h a n i s mm a ye x i s ti nt h e p r o c e s so fi m p l i c i tl e a r n i n g k e yw o r d s ：i m p l i c i t l e a m i n g , e x p l i c i tl e a r n i n g , a b s 仃a c t ，m i d d l es c h 0 0 1 c h e m i s t r y 引言 1 引言 内隐学习是一种无目的性的，自动化获得刺激物或事件的内在结构关系知识 的过程。自从r e b e r 第一次提出内隐学习的概念，有关内隐学习的研究就一直在 争议中发展。首要的问题是内隐学习是否存在。研究者们通过研究方法的不断改 善，发展出几种主要的实验范式，而随着大量文献的发表和研究的长期持续，内 隐学习的存在已被证实从而被广泛地接受。在确定内隐学习的存在之后，对于其 内在的加工机制，以及区别于外显学习的特点等问题，不同的研究者依据不同的 实证研究结果提出各自不同的看法。在理论层面的争议虽然一直持续到现在仍未 平息，内隐学习的特性和特点却在研究的辩论中渐渐清晰。 内隐学习的概念提出于实验室内，内隐学习现象存在于人们日常面对的广泛 的真实领域。在最近的研究中，随着研究成果的积累，如何将内隐学习的研究拓 展到现实生活中人们所面对的领域，进而发掘内隐学习研究的应用价值已经引起 越来越多的研究者的关注。 1 1 1 内隐学习的研究方法 1 1 文献综述 对内隐学习进行研究，首要问题即是如何将其与外显学习进行分离，在实验 中人们发展的多种不同的范式都需要实现这一过程，但主要的范式都包含以下几 个必须的要素：一是隐蔽的规则，内隐学习研究的学习材料中必然符合着特定的 规则，规则不仅不能事先让被试知晓，在被试的学习过程中也不能被被试轻易发 现和总结出来。二是意识参与程度的控制，依据被试在学习过程中是完全没有主 动寻求规则还是全力探求规则的结构，对学习方式进行内隐和外显的区分。三是 对被试在学习后关于规则的外显知识进行统计。常见的范式有人工语法范式，序 列学习范式，复杂系统控制范式等。 人工语法范式是最早的内隐研究范式，同时也是最重要的一种。研究中所用 到的语法并非同常生活中所使用的语法，而是由研究者为实验而设计，目的是排 除被试以往经验的影响。以限定状态语法为例，学习材料的形式是3 到8 个字母 组成的字符串。而字符串直观地观察会被认为是无序和无规律的，但其实是由一 个复杂的框图结构生成。 引言 人工语法范式的典型研究过程是：被试先被要求记忆一定数量的符合语法的 字符串。早期研究中，为了对被试学习策略加以控制，主试将给予不同的指导语， 进行内隐学习的被试不知晓规则的存在，在学习完成后的一段时间里才告诉被试 所有的学习内容都符合特定的规则，让被试在接下来的测验任务中将符合语法的 样例选出来。测验中的正确选项虽然符合语法但未曾在学习阶段出现过，如果被 试的成绩高于猜测水平，则表明学习阶段有内隐学习的存在。通常，在完成测验 后会有言语报告或测验任务以了解被试外显知识的水平。除限定状态语法外，双 条件语法也是较常见的语法结构幢1 ，此语法产生的样例由8 个字母构成，左右对 称各4 个，中间用一圆点分开。规则为左边的字母与右边相同位置的字母一一对 应。 在人工语法的学习阶段告诉内隐组的被试他们将要执行的是一个记忆任务， 而外显组的被试则从一开始就被告知规则的存在并被要求寻找出规则。但随后的 研究中这一分离方式受到质疑，即指导语控制学习方式的有效性。内隐组的被试 有可能自动的去对规则进行寻求，而外显组也有可能会采取记忆的策略，即使被 试愿意忠实执行主试的要求，也会难于控制不同加工策略的自动出现。所以为提 高被试学习方式的纯净性，m a t h c w s 引出了内隐和外显的强分离程序，即匹配 和编辑。在匹配和编辑的控制下，被试的意识被认为得到了更好的控制，这也使 得这种方法被广泛地采用。但与指导语分离的方法相比较，匹配和编辑的方法不 足在于引入了新的干扰因素。在匹配和编辑的任务条件下，为了将被试的注意集 中在任务上，匹配组的学习材料中要有和目标样例相似的选项，而编辑组的学习 材料中要安排错误的选项，由于内隐学习的自动性，所有的呈现出来的信息都有 机会进入被试的加工过程，这使得匹配和编辑条件下被试的内隐学习内容远较指 导语分离的情况复杂。简而言之，匹配和编辑的强分离程序在学习方式上提高了 纯净性，但在学习内容的纯净上增加了不确定因素。 另一种重要的方法是序列学习范式。如果说人工语法是在样例的不同字符间 设定空间上的规则来进行内隐研究的，那么序列学习范式则是从先后顺序的时间 维度上对内隐学习进行探讨。计算机技术的发展使得反应时的测量和运用变得更 精确而有操作性，n i s s e n 和b u l l e m e r 于1 9 8 7 年提出的序列反应时任务范式也被广 泛运用。被试面对计算机上连续出现的光点等形式的刺激，按照刺激信息的位置 等特征的不同而快速作出不同的按键反应。在内隐学习的研究中，刺激的出现顺 序是遵循一定的规律的，而被试并不清楚这一点。在依范式进行的实验中，所设 定的规律即是一段重复出现的固定序列，实验所要观察的就是对固定序列的内隐 学习情况。而证实内隐学习的出现以及衡量学习量的大小依据的是以下两种变化 2 引言 的程度：一是随着固定序列的不断重复出现，被试对重复序列的反应时显著下降， 二是固定序列突然被打破和替换，被试反应时明显增加。 序列学习范式从规则的设置到成绩的衡量都带有鲜明的时间性；是其区别于 人工语法的重要特点。而在普通的序列学习的基础上设置次级任务，则成为研究 内隐学习对注意资源需求的一种常用方法。 复杂系统控制范式的设计起源于问题解决的研究，其多数任务皆是以数学公 式作为任务情境背后的规则。在早期城市交通管理任务中侣1 ，被试要对一个模拟 的交通体系进行管理，在该任务情境内，包括公交车的时间间隔、公交车的乘客 数量、停车场的停车费、停车场的剩余容量四个相互影响的因素，四因素之间满 足特定的函数关系。被试需要不断操纵其中两个因素( 自变量) 的数值，以让另 外两个因素( 因变量) 达到要求的目标状态，实验在被试不断操作和得到反馈的 过程中连续进行，完成任务后被试需要回答有关外显知识的一些问题。实验的结 果表明，被试虽然没有获得明确的外显知识，但其操作水平却得到了提高。 早期的实验开创了复杂系统控制范式的研究，但设计却也存在一定的缺陷。 由于背后规则的确定和统一，自变量的组合和因变量的组合完全对应，当任务的 目标数值在被试的经验中出现过时，被试可以凭记忆将与之对应的自变量输入以 完成任务，虽然成绩提高但并非对规律学习的结果，而这会影响实验的进行与结 果的解释i 随后的糖生产任务实验在这个方面有很大改善嵋1 。作为一个假设的糖 工厂里的管理者，被试通过控制模拟情境中雇佣工人的数量来控制糖工厂中糖的 总产量，虽然产量和工人数量之间也是数学关系，但和城市交通系统的完全对应 不同，下一次的糖产量受到工人数量和上一次的产量以及随机因素共同影响。这 样设计所达到的效果是，被试输入同样的工人数量将得到不同的产量数值，从而 避免了早期实验中单纯的记忆因素的影响。 在复杂系统范式出现的时期，研究者们面对的核心问题依然是内隐学习是否 存在，所以当时研究中最重视的即是将内隐与外显的加工过程进行分离。但复杂 系统控制范式下的研究中，被试在面对模拟情境时一开始就会知晓其中规则的存 在，其寻找规则的努力并未被抑制下去，这使得任务受到了意识的“污染”。复 杂系统控制范式也一直较少被内隐学习的研究者采用。随着研究的发展，内隐外 显的协同作用和相互影响越来越引人注意，从这个角度而言复杂系统范式又有着 独特的优势，而且因为是对真实情况的模拟，在内隐学习j 下从实验室扩展到应用 领域的趋势中，范式的生态化特点始终受到研究者的注意| 7 1 。 1 1 2 内隐学习的表征机制 内隐学习具有自动进行的特点，这不需要意志的努力，同时也意味着学习的 3 引言 结果并非个体主动的选择。内隐学习的效果比较基准往往是猜测水平，从统计上 证明成绩与猜测水平有明显不同即表明内隐学习的存在。因为很难和完全正确的 标准进行比较，所以在确定内隐学习的表征形式前，唯一可以确定的是其表征形 式与所面对材料整体的背后规则有相当的距离。而内隐学习所学到的是何种性质 的内容，对于这个问题的答案也有着不同的观点。虽然研究者总是分别在不同的 具体的范式下( 如人工语法或序列学习) 构建内隐学习加工机制的理论，但都在 内隐学习到的知识对规则的抽象水平上有不同的看法。 最早进行内隐研究的r e b e r 怕1 坚持抽象性的观点，其实验依据主要是内隐学习 的效果在不同材料间的迁移。在相同的规则下使用两套符号，例如不同的字母， 就可以得到表面不一样，但底层规则相同的两种学习材料。让被试先进行一种材 料下的内隐学习，待确定被试获得了内隐学习的效果后，再让被试面对表面上不 同的另一种材料，以观察被试的表现，结果被试在后一种材料上依然高于比较基 准。 而另一种看法是内隐学习学习到的不是规则知识，而是将样例作为记忆储存 起来，在之后的测验中，被试依据测验材料与样例的相似程度进行选择悖。样例 的相似程度等信息或许是通过极其复杂的处理原则进行整合，但这种整合和决策 系统本身是稳定的，如同在一个公式中输入不同的自变量会得到不同的因变量， 但公式本身未曾改变。 类同于样例理论，有研究者们坚持组块的观点。与样例理论相区别的是，组 块理论认为被试在学习过程中记忆的不是原封不动的样例，而是样例中的某些片 段，相近或者相邻的字母组成小组块，甚至于小的组块会构成大的组块。采用组 块的方式构建记忆信息看上去比样例方式更灵活，而从某种意义上讲，组块的构 建也是对样例的一种加工，是对材料的一种抽象加工，但这种加工不能直接看成 是对学习材料所含规则的掌握，因为组块的记忆信息同样是要经过一系列的内在 机制处理才形成最终的学习结果。 以上理论的提出都是建立在人工语法实验的基础上的，但每种理论都有实证 的基础却又不能解释所有现象1 。在序列学习的研究中，同样存在关于抽象性的 问题。c o h e n 等2 1 提出，内隐序列学习可能有两种表征机制，即简单联结机制和 层级表征机制，后者以相对抽象的方式进行，观点获得c u x r a n 和k e e l e 3 1 进一步 研究的支持。 内隐学习是否具有抽象性的争议长时间延续，逐渐有研究者歼始从整合的角 度看待这个问题。邵志芳等人1 对复杂规则内隐学习抽象性的研究认为，内隐学 习所获得的知识的抽象性是基于刺激具体的表面特征的抽象，具有一定的整体 性。k n o w l t o n 和s q u i r e 引在研究中也发现抽象规则和相似性这两个因素都对被试 4 引言 的内隐学习有影响，而且它们之间还有交互作用存在。 郭秀艳n 们从内隐学习的效果角度定义其抽象性。无论内隐学习是形成新的规 则知识，还是将特定的样例与相应的决策系统相结合，内隐学习都能使得被试在 面对新的，未曾学习过的材料时有更好的表现。内隐学习的结果从功效的角度而 言具有迁移性。既然通过抽象过程所要达到的目标已经完成，那么也无必要从定 义的角度否定抽象性的存在。 1 1 3 内隐学习的影响因素 r e b c r “ 从进化的角度对内隐学习现象进行诠释，认为内隐学习是较文明时 代更早期所形成的机制。而越是早期的机制则越具有稳定性，越少受到干扰。这 种观点受到大量的实证研究支持，如健忘症等神经受损病人的研究n 蚰 1 9 o 或许内 隐学习不受干扰的特性并非绝对，但意外结果的研究情况都较特殊心们。同时i q 等 对外显学习影响很大的因素也一般不会造成内隐学习上的差异，即内隐学习较少 受与个人有关的因素的影响。少受干扰预示着内隐学习巨大的应用空间，而从对 内隐学习影响较大的因素入手则有利于实现内隐学习的巨大潜在价值。 首先是材料的影响。 ， 研究内隐学习最初也是最常用的材料是人工语法范式下的字符串，人工语法 范式下材料难度主要影响因素是语族相似性。语族相似性是指符合语法的样例间 的相似程度。双条件语法相对于限定状态语法其样例的相似性更低，材料的复 杂程度也更低，故而内隐学习的成绩更好m 1 。同时在范式下引入文字之外的符号 进行的研究表明，颜色形式的材料比字母形式能取得更好的内隐学习效果1 2 引。而 相关研究表明，难度高的学习材料更适合内隐的学习方式，同时如果材料安排使 得内在的结构变得明显，那么将不利于内隐学习 2 4 1o 随着范式的增加和研究的进展，更多的材料进入研究范围。h e r b e r th e u e r 等 他引在研究任务序列的内隐学习时使用的基本材料是数字；y u n s h i o wl e e 啪在复杂 系统控制范式下的研究中采用两种材料，即传统的数值形式和以长短代表数量的 线段，结果表明更有形象性的线段材料更适合内隐学习。而国内的一些研究也发 现，学习材料是影响内隐学习的重要因素川。 大量的研究在不同的范式下都得出了同样的结论，即采用不同的材料会使得 内隐学习的效果存在差异，选择和设计材料是促进内隐学习效率的一个有效途 5 引言 径，这为如何更好地推进内隐学习的应用研究打开了一片广阔的领域。 其次，执行的操作任务也是内隐学习的一个重要影响因素。 人工语法范式下，内隐组的学习是在完成一个记忆任务，而外显组完成的是 规则发现的任务。内隐学习的优势效应是指执行记忆等任务下的内隐组成绩要比 事先知道规则并寻找规则的外显组成绩相同或更好。被试对规则的寻找干扰了内 隐学习心引。g a s p a r i n i 啪1 总结了外显操作任务对内隐学习的影响表现在3 个方面：一 是增强任务或材料的突出特征，通过避免过多错误或无用的要记忆的元素，与外 显学习模式的接通等影响着内隐学习；二是提供从下而上的言语指导影响学习者 运用实际的加工策略，帮助其把注意力集中在正确的、可能性的项目上，使学习 更高效；三是给予个体更多的积极参与任务的机会，导致合适的情景一行动联结 的可能性，他通过实验研究验证了在学习中这种作用的存在 而在序列学习范式中，添加次级任务可以研究内隐学习对注意的需求。 n i s s n e 和b u l l e r n e 伽的研究首次使用次级任务( 音调计数) 证明了其对内隐序列学 习的影响，并认为次级任务占用了被试的注意资源而损伤了内隐学习。m 6 n d e z 等b 设置了额外的线索，即通过刺激的形状可以预测出现的位置，被试可以在干 扰任务进行的同时自动形成两者之间的联系。关于次级任务对内隐学习的影响方 式主要的解释有：次级任务阻碍了信息进入短时记忆；次级任务打断了对先后性 规律的整合过程，次级任务的刺激与代表规则的刺激形成交互和结合，干扰了对 规则的靠近悦。虽然其中的机制还有待进一步的探讨，但次级任务确实对内隐学 习过程形成阻碍m ，。 再者，学习程度也是影响内隐学习的重要方面。 内隐学习并非一蹴而就，郭秀艳等认为随着学习的不断积累，成绩的上升过 程是渐进的，即内隐学习具有长时性功效矧。不同的学习条件和对象达成学习 效果的最少次数也不相同。林颖1 的研究中，被试在学习8 次就形成了内隐学习， 但在有些实验中却需要几十次，几百次的学习。由于无法事先预测所需的学习量， 所以关于内隐学习是否可以发生或是否具有抽象性等问题就可能受到学习不足 的原因的干扰。 由于内隐学习的信息可以长时间地保留下来，所以在日常的生活情景中的内 隐学习其实是在漫长的时间里反复的进行，这点是在实验研究中所难以达到的。 p a c t o n 等针对内隐学习抽象性的争论提出一种假设，认为正是在实验室条件下 的材料数目有限，所以某些研究中内隐学习无法完成抽象性。但其随后在对法国 小学生进行双写规则的研究中，研究所需要的学习过程其实在学生们的课堂或生 活中已经完成，但结果观察到的迁移递减效应表明学习程度并非限制内隐学习抽 象性的因素，实验却未支持先前的假设。至少证明在语言的拼写规则上抽象性与 6 引言 学习程度无关。 1 1 4 真实情境的内隐学习 当内隐学习的研究在纯粹的实验室内人工材料的研究上积累了大量的结果 之后，研究者们开始将目光转向内隐学习和外显学习之间的关系，或者探讨在现 实情境下内隐学习的情况，内隐学习从孤立逐渐与外在因素相联系。而通过真实 材料的引用，目前已经在语言的学习，运动技能的学习以及社会态度的学习方面 取得大量的进展。同时内隐学习应用研究的领域也在不断扩大，新领域下的研究 不断出现。 1 1 4 1 语言的内隐学习 关于语言学习中存在内隐学习不容易引起争议：语言本身的规则纷繁复杂， 但全凭经验就可以知道如何运用，并且即使不知道错误在哪里，我们也能分辨出 一个句子是否符合语法。只要不脱离语言的环境，即使没有接受过正规的教育， 人们随着年龄的增长也会自然而然的熟练运用自己的母语。这些都表明内隐学习 虽然是近几十年才提出的概念，但一直都是人类学习语言的重要方式。 侯伟康、秦启庚1 采以对汉字进行分类的任务，在汉字特征识别的范围内， 在高强度练习和正确反馈条件下探讨内隐学习汉字的某些特点：汉字偏好特征的 学习，内隐组被试表现出更大的底层规则的迁移；汉字的偏好特征还表现出高潜 力的内隐知识。在周爱保等人m 1 的实验中，让被试对英语单词按照其所具有的特 征进行分类，探讨分类方式和学习方式的影响，结果内隐学习在抗干扰性，稳固 性方面要强于外显学习，而及时的分类对内隐学习有利，延时分类对外显学习有 利。b e r r y 们采用只常生活中的发音规则设计材料进行内隐学习研究，同时在传 统的内隐外显两种学习形式外增加了结构学习的形式，而结构学习的成绩介乎于 其他两种方式之间。在张冲等对英语语言规则的内隐研究中，学习被分成了视 觉和听觉两种通道进行，结果表明以小学三年级的英语语音学习而言，视觉获取 知识的途径效果好于听觉的途径。虽然相当多的研究选择儿章阶段的被试进行研 究，以排除背景知识差异的影响，语言的内隐研究却未被局限于低年龄段。龚嵘 h 引等通过大学生被试研究第二外语中的内隐学习，通过任务将加工水平进行控 制，结果表明内隐外显两种方式结合起来的学习成绩最好。 语言是内隐学习走向应用研究的一个重要方面，也是研究成果最多的领域之 一，研究者们通过多种多样的方式和灵活的设计探讨了语言的众多要素，甚至涉 及了文字在计算机上的输入方式劓，并且该方面的研究仍在继续深入。 7 引言 1 1 4 2 运动技能的内隐学习 运动技能领域的内隐学习中最具标志性的应是轨迹追踪任务的研究。以朱小 毛等h 引进行的关于大学生运动技能的内隐学习能力的研究为例： 被试需要操作一个与电脑相连的操纵杆，这个操纵杆可以前后左右地旋转， 以控制电脑上一个红色光点的移动。而在电脑上还有另外一个黄色光点为目标光 点，被试的任务就是控制红色光点，使其紧密追踪黄色的光点，在黄色光点运动 的过程中尽量缩小红色光点与之的距离。 在任务中的规则设计是：黄色光点的运动轨迹是由一个复杂的坐标函数所决 定的，但是因为每次的任务开始前，控制光点的函数输入的数值中有些是随机值， 故而每次生成的轨迹都会不相同，但实验将中间三分之一的区间固定为相同的轨 迹，让前面和后面各有三分之一每次的轨迹每次练习都不相同。成绩的评价标准 为被试保持的两光点距离的水平。 实验前并不告知被试其中一段轨迹是每次重复的，实验后测查被试对轨迹重 复的发现情况以判定其学习是否为内隐学习。实验在确定了被试内隐学习的情况 下得出了以下结果：乒乓球运动员成绩高于健美操运动员，乒乓球女运动员成绩 高于男运动员且都达到了显著水平，同时实验也出现了内隐学习的时间效应。 1 1 4 3 社会态度的内隐学习 在社会态度的内隐学习中，近十年来的一个重要研究方式是内隐联想测验 ( l 盯) 。既然是内隐的社会态度，自然无法用直接的方法测量。内隐联想测验通 过被试对任务快速反应的反应时来研究内隐的社会态度：呈现的刺激的社会意义 和被试的内隐态度相一致时，被试的加工任务简单，则反应时短；刺激的社会意 义和被试的内隐态度不一致时，加工任务复杂，则被试的反应时长。 梁宁建等h 引运用内隐联想测验的方法对网络成瘾者的网络态度进行研究，结 果表明网络成瘾者对网络具有积极的评价态度，但同时可以通过评价性条件反射 技术有效改变：评价性条件反射( e v a l u a t i v ec o n d i t i o n i n g ，e c ) 认为，目标刺激和积 极消极刺激多次配对呈现时，会导致对目标刺激的评价属性随着与之配对的刺激 评价属性变化而发生改变，即当目标刺激和积极刺激配对呈现时，导致个体对目标 刺激的积极评价，当目标刺激和消极刺激配对呈现时，导致个体对目标刺激的消极 评价。而马芳引运用内隐联想测验对大学生的数学内隐社会认知进行了研究，结 果在内隐数学态度和内隐数学自我认同两个维度上，都测到了显著的否定态度。 1 1 4 4 自然科学领域的内隐学习 自然科学是构成整个现代社会物质文明的基础，其各个学科之间虽然具体知 8 识不同，但共同的特点是结构严谨，构成学科的基本定理与概念清晰明确，规则 概括精炼而严谨，且自然科学范围内的问题往往具有唯一的正确答案，与社会科 学等领域有着明显的不同。而内隐学习的概念虽然形成于实验室，但内隐学习现 象广泛存在于人们面对的各个领域却是研究者们公认的事实，有关自然科学的内 隐学习研究虽不像言语等领域那样火热，但同样进入了研究者们的视野。 樊琪7 1 以自然科学中真实的概念“力”对小学生以内隐的方式进行的概念形 成过程作了最初的探索。结果证明了自然科学领域里内隐学习的存在，同时内隐 学习不仅在效率上与外显学习不相上下，而且都有渐进高原突变的过 程。而在邵志芳，路峥引2 0 0 2 年进行的以大学生为被试的概念形成的研究中，发 现对于复杂程度较高的学习任务，学生不能很好的掌握规则，推出的结论是概念 形成的内隐学习是对具体刺激的表征过程，内隐学习只能一定程度上掌握复杂规 则的一部分。黄小忠等们以不同的年级的小学生为被试进行的空间概念的研究发 现，不同年级的小学生成绩存在差异，同时高年级学生的内隐学习成绩要弱于外 显学习。 限定状态语法是内隐学习领域最早使用的人工语法，其特点即是不同字母按 照复杂的原则排序构成样例。宋广文等啪以平面几何图形替代字母，以限定状态 语法为结构规则生成符号串进行的研究。结果发现平面几何图形构成的材料中内 隐学习同样存在，而且成绩高于外显任务，即内隐学习的优势效应。也揭示了依 赖图形和各种线段之间相互关系的平面几何教学中样例的作用。 s a t r e v i k 等幅则借鉴人工语法的研究程序，以1 l 岁的学生为被试对原子结合 规律进行了研究。在其实验中，呈现给被试的是图片中的化学分子，字母c ，o ，h 分别代表碳元素，氧元素，氢元素。元素之间用直线连接，其背后是有机化学的 共价键规则即碳，氧，氢的化合价分别为4 ，2 ，l 。体现于材料上为c 有四根直线与 其它原子相连，而氧有两根直线与其他原子相连，氢则只有一根直线与其他原子 相连。学习阶段所分的四种任务形式以不同的程度引导被试接近规则。记忆组的 被试只要求记忆分子。数原子组需要数出每个分子的原子数，这是一个较为艰巨 的任务，但是没有直接的与规则相关。数原子化学键组需要碳原子的原子化学键 的个数，其实数出的结果总是每个碳原子都有4 个化学键，但是这样能够指导被 试去发现规则。明确规则组被告诉每个碳原子都有4 个化学键，并让他们检验是 否在随后的材料中有这样的规律。在测试阶段，四个组的被试都要求区分正确和 错误的分子。结果发现了内隐学习的存在，但其效应差于同等时间的外显教学， 同时诱导被试有意识的联系分子组成的规则比被动的只是呈现分子学习的效果 好。 概念形成等方面的研究表明了自然科学内隐学习的存在，但内隐学习的效果 9 引言 如何以及抽象程度依然需更多的实证积累才能得到结论。虽然内隐学习具有抽象 性，但是否能形成抽象知识，或者在有限的实验学习中，练习数量对于被试掌握 抽象规则是否足够都与具体的实验内容有关。在语言等领域的学习中，由于规则 本身难于表达，内隐学习掌握样例层面的知识已经是有效的学习，但在可以由外 显途径准确概括的自然科学领域，能够抽象地掌握或接近规则的学习才有真正的 应用价值。研究自然科学的内隐学习即更具挑战性。 但自然科学的内隐学习研究也同样有着有利的地方。例如在当下的自然科学 的内隐学习研究中，研究的对象却不约而同地选择了中小学生，选取的规则更集 中于中小学生的课堂教学内容。这一方面是考虑了研究的实用价值，使结果有助 于提高学生的学习效率，另一方面也是因为从教学内容中提取的规则有着独特的 优势：一是有效地避免过往经验的影响学校教学大纲都是统一的，研究者按 选取的研究内容降低年级选取被试即能保证规则的陌生；二是控制实验规则难 度，被试年级和规则正常教授的年级是个很好的参照标准；三是研究所采用的材 料对被试以后的学习也有作用。 1 2 1 以往研究中的不足 1 2 问题提出 材料是影响内隐学习效果的重要因素，探索出更适合内隐学习的材料也就意 味着学习效率的提高。文字材料是传统的内隐研究材料，同时也是知识教授的主 要途径，但相关研究已经发现了非文字材料在内隐学习中的优势幢引，如果说过去 受到条件限制而只能采用最经济的言语加文字的方式教学，现在随着科技手段的 发展，多媒体的推广使得教学环境和条件的提高，学习材料已经可以有更丰富的 表现形式，用非文字材料研究内隐学习将会有可实现的应用价值。 在s a t r e v i k 的研究中悔，各组的任务对各样例的学习时间都是1 5 秒或者2 0 秒， 而在碳原子最多只有6 个的情况下，化学键最多为1 9 条，其它原子的数量最多也 只有1 4 个，研究设置的任务强度并未得到明确控制。如此一来虽然实验通过不同 的任务对被试的加工方法加以区分，但被试在规定时间内除了完成规定好的任 务，还有相当的时间进行自主的学习过程。而在当下，中国的学生依然背负着较 大的学习压力，无论是题海战术还是对效率的追求，学生会自然而然地提高完成 任务的速度，所以若要研究符合国内的现状就应当缩短任务进行的时间，即研究 高强度条件下任务形式对内隐学习的影响。 内隐学习的加工机制一直存在着争议，焦点在于内隐学习是基于对规则的抽 l o 引言 象还是基于样例的记忆，各种范式条件下对这个问题的探讨都存在着特定的困 难。一般的人工语法研究所采用的规则可以描述为字母等符号之间的组合方式， 而产生的样例就是符号的正确组合，某种意义上而言样例就是局部规则的表达， 二者的相通使得学习的结果难于清楚地划归于单个方面嘞1 。复杂系统范式下的多 数研究所采用的规则是数学公式，具体的样例则是特定的数字组合，规则和样例 的表达方式处于不同的抽象层面，但研究是在被试主动探求规则的情况下进行 的，明显的意识特征使得范式的内隐属性受到质疑，所以范式虽然具有较高生态 价值，用来描述内隐学习的本质却不是好的选择。 1 2 2 研究目的及意义 1 2 2 1 研究目的 研究的目的即在于对中学化学知识中的某些规则进行研究，以探讨是否可以 通过内隐学习的方式获得。同时依据相同的底层规则设计不同表现形式的学习材 料，研究材料的表现形式对内隐学习效果的影响。另外，观察较高强度下的不同 性质的外显任务方式对内隐学习的作用是否有显著差异。同时，在人工语法范式 的实验结构下，采用以数量之间关系构成的规则设计材料并进行实验，将人工语 法范式和复杂系统范式在研究抽象性问题中的优点进行结合，期望对被试可能达 到的抽象水平进行控制，从而对内隐学习内在机制进行分析。 1 2 2 2 研究意义 化学学科是自然科学中极为重要的一个门类，而且化学课贯穿于中学生初高 中两个学习阶段，是每个中学生都会花大量的时间学习的课程。化学学科的知识 具有琐碎和复杂的特点，学生需要掌握大量的不同元素和元素构成的不同化合 物，以及各种化合过程和化合物的特征。其它理科学科如数学和物理都有着相对 完整的知识体系，公式和定律会给教师的教学和学生的外显学习提供明确的框架 支撑，化学的不同知识点则有着更大的差异性，知识点之间难于用简单有效的方 法整合。故而化学学习的情境更符合内隐学习所擅长的领域和方式，即在规则复 杂的情况下通过大量的样例进行学习，研究化学学科的内隐学习情况也就有着重 要的应用意义。 同时，复杂系统控制的典型研究多是以各种变量间的数量关系作为系统规 则，也就表明内隐学习过程参与了数量关系的掌握，数量信息可以进入内隐的加 工范畴，在学习材料中与规则有关的数学信息对成绩有着重要的影响。将复杂系 统控制性质的规则同人工语法的实验过程相结合，使二者在探讨抽象性问题上的 优点进行互补，以对内隐学习的抽象性进行探讨，具有重要的理论意义。 1 2 3 研究假设 假设一：通过内隐的方式对符合特定化学规律的材料进行学习，其成绩显著 高于随机水平。 假设二：内隐学习的效果受到材料表现形式的影响。采用能够突出与规则有 关的信息的材料，其内隐学习的成绩显著高于采用隐藏关键信息的材料。 假设三：不同的外显操作任务对内隐学习的效果有显著影响。引导被试注意 规则的关键信息的任务，其内隐学习效果显著好于单纯记忆样例材料的任务。而 记忆任务的内隐学习效果显著好于执行与规则关键信息无关的任务。 假设四：内隐学习的成绩显著高于外显学习的成绩，内隐学习具有优势效应。 1 2 实证研究 2 1 1 研究目的 2 实证研究 2 1 研究一，无机化学的内隐学习 在化学学科中，人们已经发现的化合物有数千万种，各种化合物在熔点和沸 点，稳定性和与其他物质反应等方面特点各不相同，每一种物质的特性都由多方 面的因素决定，从掌握所有的化学原理入手将是一个艰巨而庞大的任务，这对于 中学阶段的学生而言过于不切实际。所以在实际的教学中，优先以具体的内容为 角度入手，目的在于让学生掌握有价值的知识点，这使得化学虽然作为理科的内 容而存在，但相对于数学和物理而言却显得缺乏统一的知识体系，学习的内容往 往是相对孤立的。 但化学教学并非完全不涉及规律性的内容，某些相对简单而易于掌握的原理 和规则为学生提供了将所学内容在一定程度上进行整合的机会。例如，各种各样 的化合物的具体特性虽然不同，本质上却都是由一百多种基础的元素中的某几种 化合而成，而不同的元素在性质上的变化就呈现一定的规律性。 故而实验排除不与其它元素发生化学反应的惰族元素和位于中问的族元素， 选取剩下的六主族为研究对象，仿照元素周期表的格式设计材料形式，以由两种 元素构成的化合物中原子数量与所在族代表的化合价成反比的关系为规则进行 研究。从而对中学阶段无机化学中较为重要的方面进行内隐学习的探讨。 2 1 2 研究方法 元素的性质周期性变化并非绝对，在同一族罩的不同元素间性质也受其他方 面因素的影响而有差别，甚至同一种元素在不同的条件下也会表现出不同的化合 价，所以真实的化合价决定因素是极其复杂的，为了实验研究的进行，在规则设 计的过程中对族性之外的因素不予考虑，所以实验所设计的规则将是对真实规则 的某种简化。 2 1 2 1 材料的规则 化学元素的周期表最初是由门捷列夫编制的，中学常见的化学元素绝大部分 1 3 实证研究 都在周期表的前面五行，分别属于八个列，即八个主族。虽然每个元素都有着自 己独特的特性，但同一族的元素在与其他元素化合时表现的化合价上有着相似的 地方，即其与其他元素化合时比较常见的化合价都与所在的族有关。从左向右， 每个主族最常出现的化合价依次是+ 1 ，+ 2 ，+ 3 ，“，一3 ，1 ，一l ，0 。无机 化学中由不同元素构成的化合物内部化合价的总和为零。在最简单的，只有两种 元素构成的化合物中，两元素的数量与其化合价成反比。如在n a 2 0 中n a 的化合 价为+ l ，而o 的化合价为2 。 实验中拟合两种元素构成的典型无机化合物，实验中采用的规则为化合物中 所含的两种元素数量和元素的化合价成反比。 2 1 2 2 材料的结构 模拟元素周期表的结构设计材料，实验设计的不同材料的基础都是由左右两 个长方形的框架组成，而每个框架由九个3 乘3 的相同小方框组成。左右两边共有 六个列，每个列里面包含三个小方框。各列对应于周期表中的不同主族。 在框架中表现一个由两种元素化合而成的化合物，即是在每个材料里，左右 两边的大框架中的某个小方框中各出现一个符号。实验所用材料的基本形式就是 左右的框架和其中表示某种化合物的符号。 虽然在每个列中都有三个小方框，等价于三种不同的元素，但如果总共出现 1 8 种符号将对材料的学习增加不必要的难度，同时增加了学习材料的语族相似 性，为被试的学习提供额外的线索。故而只保留假设的化合物中元素的化合价信 息，将采用符号的数量降低为三个。 2 1 2 3 材料的维度 实验以是否包含直观的数量信息为标准，共设计两种具体的学习材料，两种 材料都具有相同的框架结构，区别在于结构内的符号系统不同。 一种材料采用的符号之间存在着数量方面的差异，即模拟化合物的两种元素 的化合价信息，采用体现不同数值的符号进行表征，效果上将使得潜在的规则变 得相对凸显；而另一种材料则由不包含任何数学意义的图形符号构成，这样一来 由数量关系构成的系统规则将被彻底地隐