程序性知识的表征
ACT*模型
有关程序性知识的表征模型,安德森(Anderson,1976,1983)提出的ACT*模型(adaptive control of thought model)最为著名。安德森原来的理想是建立一个认知结构模型,用来描述人类认知操作的基本原理,而ACT*就是这个模型的后期版本(早期版本为ACT)。这个模型中不仅包括存储陈述性知识的陈述性记忆系统、存储程序性知识的产生式记忆系统和工作记忆系统,还包括具体的信息加工方式(见图7-4)。

图7-4 安德森的认知结构模型
(来源:Anderson,1983)
在ACT*模型中,工作记忆其实就是陈述性记忆中最活跃的部分。三个成分相互作用,完成各种认知任务。模型中的产生式记忆系统以各种产生式规则(production rules)表征着程序性记忆。
产生式规则
产生式规则描述的是在什么条件下可以进行什么动作,以达到什么目标。产生式规则可以十分简单,例如:
为了不让雨淋湿(目标),如果天下雨(条件),就带上雨伞出门(动作)。
产生式规则不仅表示怎么做事,还可以用来表示怎样进行判断。例如:
如果有一个平面图形,且该图形是由三条边构成的封闭图形,那么可以判定该图形为三角形。
也有更加复杂的产生式规则,其中包含多个或一系列简单规则,又称为产生式系统。例如,做减法的规则就可以看作是一个产生式系统:
如果目标是解决减法问题,
那么设置一个子目标,对最右边的一列数字进行运算。
如果当前列的运算已经有了答案,并且左边还有一列数字,
那么设置一个子目标,对左边列的数字进行运算。
如果目标是对一列数字进行运算,并且底行没有数字,(https://www.daowen.com)
那么顶行的数字就是答案。
如果目标是对一列数字进行运算,并且顶行数字大于等于底行数字,
那么两者之差就是答案。
如果目标是对一列数字进行运算,并且顶行数字小于底行数字,
那么将顶行数字加10,并设置一个子目标,从左列数字借位。
如果目标是从左列数字借位,并且该列的顶行数字不为0,
那么该顶行数字减去1。
如果目标是从左列数字借位,并且该列的顶行数字为0,
那么该顶行数字改为9,并设置一个子目标,从其左列数字借位。
运用上述“如果-那么”公式,可以表达出任何复杂的程序性知识。
产生式系统的形成
安德森认为,产生式系统的形成是一个过程,在这个过程中,不连贯的简单动作操作转化为自动化的熟练技能。这个过程还包括以下三个阶段:认知阶段、联结阶段和自动化阶段。
在认知阶段,个体学习相关知识和动作要领,例如,一个人学开车,先要学习相关的知识,了解各种操作的要领。这时个体行为的一个重要特征就是,对于所要解决的问题是看一步走一步,对每一个产生式规则都有清晰的意识,并付出相当大的意志努力。
在联结阶段,个体的主要任务是通过反复练习熟悉产生式系统。这时,个体联结执行各个产生式规则,使之成为一个解决问题的程序系统,并达到熟练应用的程度。这个阶段,个体解决问题时已经不需要太多的意识和意志努力。
在自动化阶段,个体在熟练运用产生式系统的基础上,对其进行协调和精细化。这时的个体更加善于识别各种条件以及条件之间的细微差别,使自己的反应更加适当、更加精确,解决问题时的意识和意志努力也进一步减少。
流程图
产生式系统重在描述做事情的规则,但是在规则比较多的情况下,规则之间的联系以及做事的程序不容易看清楚。为了理清头绪,可以采用流程图的方法。流程图是一种专门用来表示做事程序的方法,它包括三种基本结构:顺序结构(其中的操作按顺序执行),选择结构(根据条件是否满足决定何种操作)和循环结构(在一定条件下反复执行一个或一系列操作)。图7-5就是一个在n个数字中寻找最大值的流程图,其基本思想是:先将看到的第一个数字设为最大值,然后依次考察后面的数字,只要有任何一个数字超过最大值,就让该数值取代原来数值,成为新的最大值,直到考察完全部数字。流程图中的实线方框表示顺序结构,带分支的菱形表示选择结构,虚线方框表示循环结构,箭头表示程序路径和方向。