知识表征PPT课件.ppt

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1、培训培训TA学习本章内容，将有助于你对以下问题的理解与思考：陈述性知识和程序性知识有什么区别?它们的表征形式是什么?认知心理学中的知识表征主要有哪两大取向?图式和脚本是一回事吗?心理表象有哪些代表性的理论?分布式表征是如何实现的?双重编码理论解释了什么问题?什么是心理旋转?有哪些经典的研究?知识表征(knowledge representation)是指信息在人脑中的存储和组织形式：即外在的事物、事件、观念等在人脑中呈现并为人脑所知的形式。不同知识类的表征形式存在着较大的差异。本章主要介绍语义信息的表征和表象表征。陈述性知识(declarative knowledge)是一般意义上的知识，是知

2、道“是什么的知识，包括书本知识以及一切可以用语言表达的事实，其表征(representati）形式主要有命题、表象和图式等，比如你的生日，你朋友的名字，大熊猫的样子以及夏天的温度通常比冬天高等。由于有语言作为载体，陈述性知识可以随时提取，但也会因记忆受到干扰或痕迹消退而产生遗忘。第一节第一节 陈述性知识的表征陈述性知识的表征人脑用符号代码来存储外界环境中的各种刺激和事件的信息，例如“绿灯”表示可以通行即使梦中的人或物的形象也可以被认为是潜意识的符号和象征。人通过加工和运用符号代码来表征并解释外界事物以及发生在自已身上的事情，知识表征促进了个体运用符号代码加工和处理外界信息刺激的能力。一、符号一

3、符号-网络模型网络模型基于符基于符号取向的知识表征号取向的知识表征(一一)语义网络模型语义网络模型以概念为单位的表征以概念为单位的表征1 1、模型的结构、模型的结构语义记忆的的基本单元是语义记忆的的基本单元是概念概念，每个概念具有一，每个概念具有一定的特征。定的特征。有关概念按逻辑的上下级关系组织起来，构成一有关概念按逻辑的上下级关系组织起来，构成一个有层次的网络系统个有层次的网络系统.概念之间的从属关系概念之间的从属关系.概念与特征的关系概念与特征的关系.连线把代表各级概念的结点联系起来，并将概念连线把代表各级概念的结点联系起来，并将概念与特征联系起来，构成一个复杂的层次网络。与特征联系起

4、来，构成一个复杂的层次网络。连线具有一定意义的联想。连线具有一定意义的联想。对概念的特征实行分级贮存。对概念的特征实行分级贮存。每一级概念水平上只贮存该级概念独有特征，每一级概念水平上只贮存该级概念独有特征，同一级的各概念所具有的共同特征则贮存于上同一级的各概念所具有的共同特征则贮存于上一级概念的水平上。一级概念的水平上。概念按上下级关系组成网络，概念按上下级关系组成网络，每个概念和特征都在网络中处于特定的位置，每个概念和特征都在网络中处于特定的位置，一个概念的意义或内涵要由该概念与其他概念一个概念的意义或内涵要由该概念与其他概念和特征的关系来决定。和特征的关系来决定。该模型包含了一定的推理过

5、程。该模型包含了一定的推理过程。模型的结构模型的结构动物鸟有皮肤能活动会吃会呼吸有翅膀能飞有羽毛金丝雀会唱黄颜色鸵鸟腿细长高个子不会飞鲨鱼有鳍会游泳鱼有鳃会咬是危险的鲑鱼粉红色可吃到上游产卵代表概念代表概念模型体现出了模型体现出了“认知经济认知经济”原则原则（Cognition Economy）代表概念间的从属关系代表概念间的从属关系代表概念与特征的关系代表概念与特征的关系对概念的特征分级储存对概念的特征分级储存2.2.模型的验证模型的验证:范畴大小效应范畴大小效应CollinsCollins等进行了一系列实验，等进行了一系列实验，来验证这个模型。来验证这个模型。句子验证实验。句子验证实验。句

6、子验证实验句子验证实验实验目的实验目的:验证长时记忆中的信息编码是否按照层验证长时记忆中的信息编码是否按照层次网络模型来组织的。次网络模型来组织的。实验材料：一些简单的陈述句。实验材料：一些简单的陈述句。每个句子的主语都是层次网络中最低水平的一个每个句子的主语都是层次网络中最低水平的一个具体名词，谓语取自不同的水平。具体名词，谓语取自不同的水平。这些句子又可分为两种性质：这些句子又可分为两种性质：为特征句，如为特征句，如“金丝雀会唱金丝雀会唱”；为范畴句，如为范畴句，如“金丝雀是鸟金丝雀是鸟”。根据概念间的距离呈现不同距离根据概念间的距离呈现不同距离(水平水平)的句子，的句子，要求被试判断真伪

7、要求被试判断真伪，记录反应时。记录反应时。动物鸟有皮肤能活动会吃会呼吸有翅膀能飞有羽毛金丝雀会唱黄颜色鸵鸟腿细长高个子不会飞鲨鱼有鳍会游泳鱼有鳃会咬危险鲑鱼粉红色可吃到上游产卵代表主语代表主语代表谓语代表谓语主语谓语两类两类句子句子特征句：特征句：1、金丝雀、金丝雀会唱会唱。2、金丝雀、金丝雀能飞能飞。3、金丝雀、金丝雀有皮肤有皮肤。范畴句：范畴句：1、金丝雀是、金丝雀是金丝雀金丝雀。2、金丝雀是、金丝雀是鸟鸟。3、金丝雀是、金丝雀是动物动物。句子谓语的句子谓语的范畴在扩大范畴在扩大(范畴即距离范畴即距离级别水平级别水平)由此来检验由此来检验范畴大小效应范畴大小效应自变量和因变量自变量和因变

8、量特征句的三级水平特征句的三级水平0级：金丝雀会唱级：金丝雀会唱1级：金丝雀能飞级：金丝雀能飞2级：金丝雀有皮肤级：金丝雀有皮肤金丝雀会唱鸟有翅膀能飞金丝雀会唱黄颜色鸟有翅膀能飞有羽毛金丝雀会唱黄颜色动物有皮肤范畴句的三级水平范畴句的三级水平0级：金丝雀是级：金丝雀是 金丝雀金丝雀1级：金丝雀是鸟级：金丝雀是鸟2级：金丝雀是动物级：金丝雀是动物金丝雀会唱鸟有翅膀能飞金丝雀会唱黄颜色鸟有翅膀能飞有羽毛金丝雀会唱黄颜色动物有皮肤黄颜色150014001300100011001200900120句子（真句）的水平句子（真句）的水平(级别、距离、范畴级别、距离、范畴)平平均均反反应应时时/ms金丝雀会

9、唱歌金丝雀会唱歌金丝雀能飞金丝雀能飞金丝雀有皮肤金丝雀有皮肤金丝雀是金丝雀金丝雀是金丝雀金丝雀是鸟金丝雀是鸟金丝雀是动物金丝雀是动物判断判断不同不同水平水平句子句子真伪真伪的反的反应时应时特征句特征句范畴句范畴句实验结果图0级：金丝雀会唱级：金丝雀会唱1级：金丝雀能飞级：金丝雀能飞2级：金丝雀有皮肤级：金丝雀有皮肤金丝雀会唱鸟有翅膀能飞鸟有翅膀能飞有羽毛动物有皮肤范畴大小效应范畴大小效应自变量自变量:句子水平愈高句子水平愈高,因变量因变量:反应时愈长反应时愈长黄颜色金丝雀会唱黄颜色金丝雀会唱实验结果和结论实验结果和结论实验结果实验结果:无论是特征句还是范畴句无论是特征句还是范畴句,句子水平越句

10、子水平越高高,其所需的判断时间就越长其所需的判断时间就越长.原因原因:范畴大小效应范畴大小效应,即当谓语的范畴变大即当谓语的范畴变大,判断句判断句子所需要的时间就越长子所需要的时间就越长.同一水平上同一水平上,特征随概念特征随概念而储存而储存,搜索一个特征搜索相应的概念需要更多时搜索一个特征搜索相应的概念需要更多时间间.实验结论实验结论:语义记忆具有层次网络结构的特点语义记忆具有层次网络结构的特点.模型的缺点3 3、对模型的批评、对模型的批评 （1 1）熟悉效应）熟悉效应:（2 2）典型性效应：层次网络模型还难于解释另一）典型性效应：层次网络模型还难于解释另一些现象，如典型性效应（些现象，如典

11、型性效应（Typicality EffectTypicality Effect）。所谓典型性效应是指对一个范畴或概念的典型成员的所谓典型性效应是指对一个范畴或概念的典型成员的判断要快于非典型成员的判断。判断要快于非典型成员的判断。（3 3）否定判断：层次网络模型对否定判断的解释）否定判断：层次网络模型对否定判断的解释也是有困难的。判断同一范畴的两个词比判断不同范也是有困难的。判断同一范畴的两个词比判断不同范畴的两个词需要花费更长的时间。畴的两个词需要花费更长的时间。(1)熟悉效应熟悉效应(FamiliarityEffect)1级级:狗是哺乳动狗是哺乳动物物2级级:狗狗是是动物动物 RipsRi

12、ps等（等（19731973）发现，判断一个包含直接的上级）发现，判断一个包含直接的上级概念的句子有时要慢于判断一个包含更高的上级概念的概念的句子有时要慢于判断一个包含更高的上级概念的句子。句子。狗狗哺乳动物哺乳动物哺乳动物哺乳动物狗狗动物动物判断判断“狗是哺乳动物狗是哺乳动物”的反应时的反应时 判断判断“狗是动物狗是动物”的反应的反应时时 q实验结果实验结果:判断判断“狗是哺乳动物狗是哺乳动物”慢于慢于“狗是动物狗是动物”。q 原因原因:可能由于人经常将狗与动物联系在一起，而可能由于人经常将狗与动物联系在一起，而 较少地将狗与哺乳动物联系起来。这种对较熟悉的较少地将狗与哺乳动物联系起来。这种

13、对较熟悉的 句子判断较快的现象成为句子判断较快的现象成为熟悉效应熟悉效应。q支持实验支持实验:Conrad（1972）也发现了类似的结果。也发现了类似的结果。Conrad认为，概念与特征的层次距离对搜索或提取认为，概念与特征的层次距离对搜索或提取 所需时间的影响小，而概念与特征联系的所需时间的影响小，而概念与特征联系的频率或强频率或强 度度则决定搜索或提取需要的时间。则决定搜索或提取需要的时间。实验结果和讨论熟悉效应熟悉效应(Familiarity Effect)1级级:狗是哺乳动狗是哺乳动物物2级级:狗狗是是动物动物狗狗哺乳动物哺乳动物哺乳动物哺乳动物狗狗动物动物词语之间的距离词语之间的距离

14、词语联系的词语联系的频率频率词语联系的词语联系的强度强度(2)典型性效应（TypicalityEffect）典型性效应是指对一个范畴或概念的典典型性效应是指对一个范畴或概念的典型成员的判断要快于对非典型成员的判断。型成员的判断要快于对非典型成员的判断。鸽子是鸟鸽子是鸟鸽子鸽子鸟鸟企鹅是鸟企鹅是鸟企鹅企鹅鸟鸟判断判断“鸽子是鸟鸽子是鸟”的反应时的反应时 判断判断“铁杉鹦鹉铁杉鹦鹉”的反应的反应时时 网络层次模型缺乏对否定网络层次模型缺乏对否定判断的完整解释判断的完整解释.否定判断对伪句的判断与对真句一样，也有范畴大小效应对伪句的判断与对真句一样，也有范畴大小效应(Meyer,1970)：判断判断

15、雏菊是动物雏菊是动物”的反应时的反应时 判断判断“雏菊是鱼雏菊是鱼”的反应时的反应时 层次网络模型的核心是概念按逻辑的上下级关系而层次网络模型的核心是概念按逻辑的上下级关系而组成网络，具有简洁的特点，一些明显的缺点。组成网络，具有简洁的特点，一些明显的缺点。1、层次网络模型涉及的概念间联系的种类极少。事、层次网络模型涉及的概念间联系的种类极少。事实上，概念之间除了垂直方向的上下级关系外，还有许实上，概念之间除了垂直方向的上下级关系外，还有许多横向联系，其数量远远超过垂直的联系。多横向联系，其数量远远超过垂直的联系。2、层次网络模型对概念特征分级储存、层次网络模型对概念特征分级储存(认知经济原

16、则认知经济原则)，虽然节省了空间，但增加了提取信息所需的时间。，虽然节省了空间，但增加了提取信息所需的时间。3.难以解释典型性效应难以解释典型性效应.对对模型的其它批评模型的其它批评u在某种程度上反映了语义记忆的一方面或一部分，在某种程度上反映了语义记忆的一方面或一部分，u缺点在激活扩散模型中得到克服缺点在激活扩散模型中得到克服。对对模型的肯定模型的肯定是一个网络模型是一个网络模型.以语义联系或语义相似性将概念组织起来。以语义联系或语义相似性将概念组织起来。网络上每一个概念是一个节点，连线长短表网络上每一个概念是一个节点，连线长短表示概念之间联系的远近（短近长远）。示概念之间联系的远近（短近长

17、远）。一个概念的意义或内涵由与它联系的概念来一个概念的意义或内涵由与它联系的概念来确定，但概念的特征不一定分级贮存。确定，但概念的特征不一定分级贮存。1.模型的结构模型的结构如何在理论上表征一个人所拥有的知识?其基本的符号和概念是什么?它们之间是如何联系的?是如何建构成更大的知识结构的?又是如何被利用来解决日常问题的?安德森和鲍文(Anderson和Bower，1973)带着这些疑问进行了命题表征的探索。(二二)联想记忆模型联想记忆模型以命题为以命题为单位的表征单位的表征1命题的含义安德森等人利用命题来探索日常生活与知识表征的关系。命题是指具有内在联系的两个或两个以上概念之间组合而构成的事实。

18、它是语词表达意义的最小单元，由一种关系和一组论题构成。比如“书在桌面上”、“北京是中国的首都”“美国是世界第一大经济体”，这些都是命题。在个体的认知结构中，陈述性知识的命题表征并不等同于日常意义中的包子。例如“这个年老的男子骑着白马”这句话包含三层意思：这个男人是老人，这个老人骑着马，马是白色的。这三层意思在认知结构中各由一个命题来表征，因此这句话含有三个命题。有时两个不同的句子可能表示的是一个命题。例如“鸟在天上飞”和“天上飞着鸟”，表达的就是同一个命题，但句式不同。句子与命题间的关系为：命题用句子表述但不等于句子，命题只涉及句子所表达的意义。人们在长时记忆中保持的不是句子本身而是句子所表达

19、的意义。命题表征主要是言语描述，因此具有语言表征一些特性，即不连续的、外显的、抽象的，是通过规则组织起来的代表心理的概念性内容。2人类联想记忆模型人类联想记忆模型，是安德森和鲍文提出的以命题为基本单元的网络模型。命题由一系列的联想构成，每个联想将两个概念联系在一起。联想主要分为四种类型(51)：上下文一事实联想，上下文指该事情何时何地发生；地点一时间联想；主词一谓词联想，主词指施动者、执行动作的人，谓词指主体的特性或实施的动作；关系宾语联想，关系指主体的动作或主体与其他事物的联系，宾语指动作的对象，关系和宾语的结合构成谓语。此外还有概念一实例联想等，例如：家具一椅子、建筑一房屋。黄色黄色香蕉香

20、蕉苹果苹果桃子桃子梨子梨子黄黄水仙水仙玫瑰玫瑰郁金香郁金香花花绿色绿色橙色橙色红色红色公共汽车公共汽车学校学校学生学生救火车救火车救护车救护车卡车卡车小汽车小汽车事故事故交通工具交通工具黄色黄色香蕉香蕉苹果苹果桃子桃子梨子梨子水果水果黄黄水仙水仙玫瑰玫瑰郁金香郁金香花花绿色绿色橙色橙色红色红色公共汽车公共汽车学校学校学生学生教师教师救火车救火车救护车救护车火火卡车卡车小汽车小汽车医院医院事故事故交通工具交通工具若干个联想结合起来可以形成一个完整若干个联想结合起来可以形成一个完整的命题表征，可以用命题模型图表示。的命题表征，可以用命题模型图表示。命题模型图由节点和连线构成，节点代命题模型图由节点

21、和连线构成，节点代表各个概念，连线代表联想。在该模型表各个概念，连线代表联想。在该模型中知识不是按照概念的特性或概念的语中知识不是按照概念的特性或概念的语义距离而是按照命题的结构组织来表征义距离而是按照命题的结构组织来表征的，具有网络性质。人脑中存储的陈述的，具有网络性质。人脑中存储的陈述性知识是一个庞大的命题网络。性知识是一个庞大的命题网络。联想记忆模型可以实现命题间的嵌套，联想记忆模型可以实现命题间的嵌套，即一个命题嵌人另一个命题之中，产生即一个命题嵌人另一个命题之中，产生类似主从复合句的命题形式。这样，就类似主从复合句的命题形式。这样，就可以把几个命题有机结合在一起，构成可以把几个命题有

22、机结合在一起，构成一个更为复杂的命题网络来表征更为复一个更为复杂的命题网络来表征更为复杂的知识。人类联想记忆模型的另一个杂的知识。人类联想记忆模型的另一个重要优点是既可以表征语义记忆，又可重要优点是既可以表征语义记忆，又可以表征情节记忆，从而将两者结合起来。以表征情节记忆，从而将两者结合起来。这是一般的语义记忆模型难以做到的，这是一般的语义记忆模型难以做到的，因此受到了研究者的高度重视。因此受到了研究者的高度重视。1图式图式是用以组织知识、创建相关概念的意义结构的一种心理框架县一种包含了环境和事件的一般信息的知识结构，是人们对事物典型特征及复杂关系的抽象表征。例如，人们对“超市”的图式包括较大

23、的自由走动空间、货架、琳琅满目的货物、手推车、收银机与收银员等，可以根据这些基本特征形成对超市认知框架。图式可以看作是一种“信息包”，包括固定的和可变的两种成分分。如，“鲸鱼”的图式包括的固定成分是哺乳动物、生活在水中；可变成分包括体型、有无牙齿、食性等。（三）图式与脚本（三）图式与脚本图式可以表示信息间的关系，包括以下几种：概念(猫和老虎的联系)；概念中的属性(如大象的高度和重量)；相关概念中的属性(如草莓的红和苹果的红)；概念与特定环境(如鲸鱼和海洋)；特殊概念和一背景知识(如鸦片战争的概念与关于清政府的知识)等。（三）图式与脚本（三）图式与脚本鲁姆哈特和奥托尼概括出图式的四个基本特征：第

24、一，一个大的图式可以包含其他小的图式。如在“动物”的图式中，包“松鼠”、“孔雀”、“鸵鸟”和“大象”等。第二，图式中既含有典型的、普遍的事实，也可以有变化。例如典型的脊椎动物包括头、躯干、尾三部分，不同的脊椎动物具有不同的特征，如鱼类和鸟类就有很大的区别。第三，图式可以按照层级组织起来，也可以嵌入到另一个图式中。如“医院”的图为较高的层次，“门诊”、“病房”等都是其下一层级的图式，“医生”、“护士”、“病人”也可以嵌入到“医院”这个图式之中。第四，图式的抽象性抽象程度可以不同。如“邪恶”比“麻雀”甚至比“鸟类”的图式的抽象度更高。（三）图式与脚本（三）图式与脚本2脚本脚本(script)是一种

25、关于常规性事件或人类行为的某些相对固定程序的图式：塞克和艾贝尔森(Schank和Abelson，1977)用这一概念来解释日常生活中出现的典型事件的顺序以及人类行为的某些相对固定的模式。如在餐馆就餐(表5一2）和看电影等。表52餐馆脚本成分动作场景一：进入餐馆 走进餐馆 寻找餐桌 决定坐在哪里 走向选定的餐桌 落座 场景二：点菜 要菜单 看菜单 选择食物 服务员来到面前 向服务员点菜 服务员让厨师烹调所点的菜 等待，说话 厨师烹调好了食物表52餐馆脚本成分动作场景三：吃 厨师把食物交给服务员 服务员把食物端给客人 客人吃食物 谈话 场景四：离开餐馆 服务员写账单 服务员把账单交给客人 客人检查

26、账单 计算小费 留下小费 收拾好个人的东西 付账 离开餐馆 塞克和艾贝尔森认为在餐馆吃饭的脚本是：第塞克和艾贝尔森认为在餐馆吃饭的脚本是：第一步，进入餐馆；第二步，点菜；第三步，吃；一步，进入餐馆；第二步，点菜；第三步，吃；第四步，离开餐馆。每一部分又可分解成许多第四步，离开餐馆。每一部分又可分解成许多行为，如第三步可分为厨师把食物交给服务员、行为，如第三步可分为厨师把食物交给服务员、服务员把食物端给客人、客人吃食物和谈话等。服务员把食物端给客人、客人吃食物和谈话等。脚本是知识表征的高级心理单位之一，人可脚本是知识表征的高级心理单位之一，人可以通过分析脚本的结构和修正脚本从而让脚本以通过分析脚

27、本的结构和修正脚本从而让脚本更好地为自己服务。比如，一个早上上班或上更好地为自己服务。比如，一个早上上班或上学常迟到的人，可以调整早起的时间，还可以学常迟到的人，可以调整早起的时间，还可以尝试在睡觉前准备好第二天穿的衣服，收拾好尝试在睡觉前准备好第二天穿的衣服，收拾好公文包书包等，这样可以简化第二天早上的事公文包书包等，这样可以简化第二天早上的事务。务。与传统的基于符号的解释相比，联结主义的兴起为有关表征的解释提供了一个新的视角。神经网络组成的计算模型和分布式表征等观点更多地提供了知识表征的微观结构的特征。二、分布式表征二、分布式表征基于联基于联结主义取向的知识表征结主义取向的知识表征平行加工

28、方法(parallelprocessingapproach)于20世纪80年代初成为一种的认知研究范式，即联结主义模型。（一）联结主义（一）联结主义这种模型的基本构成成分包括单元和联结。单元是带有活性值(activationvalue)的简单加工器，联结则是单元之间相互作的中介，单元及单元之间的联结被称为网络。单元通过联结形成平行分布式加工(paralleldistributedprocessing，PDP)的网络。记忆、知觉和思维等心理操作被认为是以平行的方式进行工作，并且分布在高度复杂的神经网络中。整个网络系中的单元会同时(平行地)相互激活或抑制。正是通过单元之间的联结，知识得以分布于整个

29、系统之中。1、模型的结构、模型的结构联结主义认为，信息是整个神经节的激活模式，知识信息并不存在于特定的地点，而是存在于神经网络的联结中或权重里，通过调整权重就可以改变网络的联结关系进而改变网络的功能。1、模型的结构、模型的结构第一，它强调的是人们在进行知识表征时，存储的不是物体、图形或者观念的属性及原型，而是单元间的联结强度。通过联结，物体、图形和观念可以被重建出来。第二，联结主义模型认为，学习是联结强度的获得而不是学习各种规则。第三，联结主义模型受到神经结构的启发，所采用的是基于人脑而不是计算机的一种模型。计算机模型假设人们的知识都存储在特定的单元里、聚集在特定的区域内的。联结主义则认为所有

30、知识都内隐地蕴藏在完成任务的设备结构之中(联结上)，正如神经联结的结构情形一样，联结强度决定着表征的成功与否。2、模型的特点、模型的特点根据PDP模型，知识的形式是在网络结构中被表征的。网络自身和单元并不表征信息，存储在各单元之间的联结强度可以对潜在的兴奋或抑制进行不同度的加工。同时，各种单元的联结被组合起来，以分布式方式表征单元之间的关系。分布式表征实际上是一种加工过程或者是一种潜在的加工过程。无论人们何时使用知识，都会改变对它的表征。（二）分布式表征（二）分布式表征与符号表征相比，从联结主义取向出发对知识所进行的分布式表征，显示其优越性。首先，分布式表征是内容与地址匹配的，也就是说过去经历

31、的事件或场景均能促进后续的记忆提取。例如：当你看到某个画面、闻到某种气味或看到某纪念物时，都有可能唤起你在某个地方旅游的记忆。其次，分布式表征允许产生动化加工，即在内容与地址的匹配方式上，相似的模式也会产生相似的反应。再次，分布式表征是定义表征的微观结构，其模型中涉及的类神经元的加工单位，使得它与大脑的联系更为直接，对认知中的许多问题给予了更有意义的答案。模型的特点模型的特点程序性知识是关于一件事情应该怎么做的知识。例如如何系鞋带、开车、计算、修理等。程序性知识通常不能单纯用语言来描述，更不是靠语言描述就能掌握的，往往需要反复的练习才能获得。程序性知识的表征形式为产生式，其表名特点与陈述性知识

32、有较大差异。第二节第二节 程序性知识的表征程序性知识的表征程序性知识表征的早期模型来自于人工智能和计算机模拟研究。计算机之所以能够表征和组织程序性知识，在于它能够以成套的规则对程序的产生和输出进行管理，即产生式管理。一、程序性知识的表征及其系统一、程序性知识的表征及其系统程序性知识在人脑中也是以产生式规则来表征和存储的，每个产生式规则均表述为“如果一那么”(ifthen)的形式，可以称之为产生式的“条件一行动”公式。如果产生式规则条件得到满足，那么个体就做出某种相应的行为。例如，如果你的收音机打开开关后没有声音，那么首先要检查电池的情况。在产生式规则中，“如果”部分指明了“那么”部分所必须满足

33、的一些条件。(一一)产生式规则产生式规则产生式系统的形成是一个过程，在这个过程中，要将不连贯的简单动作操作转化为自动化的熟练技能。这个过程包括以下三个阶段：认知阶段、联结阶段和自动化阶段。(二二)产生式系统的形成产生式系统的形成在认知阶段，个体学习相关的知识和动作要领。例如一个人学习开汽车，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看一步走一步，对每一个产生式规则都有清晰的认识，并干出相当大的意志努力。1、认知阶段、认知阶段在联结阶段，个体的主要任务是通过反复的练习熟悉产生式系统。这时，个体联结执行各个产生式规则，使之成为一个问题解决的程序系统，

34、并达到熟练应用的程度。在这个阶段，个体解决问题已经不需要太多的意识和意志努力。2、联结阶段、联结阶段在自动化阶段，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合、更加精确，解决问题时的意识和意志努力也进一步减少，人们在使用产生式系统时很少或者没有意识到系统的运作。每个产生式的内容贮存在工作记忆中，每个产生式的内容贮存在工作记忆中，这意味着产生式系统的内容是陈述性知识。因这意味着产生式系统的内容是陈述性知识。因此，当解决一个加法问题时，人们还可以意识此，当解决一个加法问题时，人们还可以意识到自己正在做什么，但是人

35、们可能不能意识到到自己正在做什么，但是人们可能不能意识到或不能说出自己是怎样解决问题的。或不能说出自己是怎样解决问题的。3、自动化阶段、自动化阶段当一个人获得了某种程序性知识时，就获得了运用该种知识去产生行为或解决相应问题的能力。根据程序性知识与特定领域的关联程度，程序性知识可以分为两大类。二、程序性知识的范畴二、程序性知识的范畴一般领域(domaingeneral)的程序性知识，即认知活动中普遍应用的程序性知识，是个体顺利进行认知活动所必须掌握的一般方法或途径。例如：手段一目的分析、逆推、尝试错误、事先做出计划、探讨各种可能性等。一般领域的程序性知识被称为弱方法(weakmethod)。一般

36、领域的程序性知识的产生式规则的多件中包含了变量。(一一)一般领域的程序性知识一般领域的程序性知识特殊领域(domainspecific)的程序性知识，是帮助个体在具体情况中解决具体问题的特殊方法或途径。其产生式规则的条件部分的限制性更强，适用性相对较小，但其解决问题的速度相对较快，被称为强方法(strongmethod)。(二二)特殊领域的程序性知识特殊领域的程序性知识例如，一位有经验的程序员在编写一个对数据例如，一位有经验的程序员在编写一个对数据进行排序的程序时，需要同时具备这两方面的进行排序的程序时，需要同时具备这两方面的程序性知识。首先他要懂得编程序和做任何事程序性知识。首先他要懂得编程

37、序和做任何事情一样，都要先清楚问题的要求和可以借助的情一样，都要先清楚问题的要求和可以借助的已知条件，寻找和设计一定的解决方案，然后已知条件，寻找和设计一定的解决方案，然后将一步步的方案转化为程序，从而解决问题。将一步步的方案转化为程序，从而解决问题。这位程序员所懂得的对事情的分析解决的一般这位程序员所懂得的对事情的分析解决的一般做法，就是一般领域的程序性知识。他还可以做法，就是一般领域的程序性知识。他还可以借鉴各种排序的方法，如泡法、选择法等，这借鉴各种排序的方法，如泡法、选择法等，这都是只适用于数据排序这一领域的，属于特殊都是只适用于数据排序这一领域的，属于特殊领域的程序知识。如果一个领域

38、的专家积累了领域的程序知识。如果一个领域的专家积累了大量与该领域有关的程序性知识，并且能灵运大量与该领域有关的程序性知识，并且能灵运用，就能够游刃有余地迅速解决该领域的专业用，就能够游刃有余地迅速解决该领域的专业问题。问题。尽管你没有在激流中漂流过，但脑中也可以浮现出顺流而下漂流的情景。心理表象(mentalimage)是对事物形成的一种不能即时被感觉器官所感知的心理表征(Behrmann，Kosslyn和Jeannerod，1996)。表象包括记忆表象和想象表象，所表征的事物或事件可能是经历过的事物，也可能是根本不存在的事物。第三节第三节 心理表象心理表象(一)心理旋转心理旋转是以心理表象为

39、基础，在想象自我或客体旋转过程中产生的一种心理现象。谢帕德和梅茨勒等人(Shepard和Metzler，1971)对心理旋转的信息加工机制的研究是空间认知领域的经典研究，对后来的表象研究产生了巨大的影响。一、表象的心理操作一、表象的心理操作 （A）平面对，其）平面对，其中一个图形在平面上中一个图形在平面上旋转旋转80；（B）立体对，其中）立体对，其中一个图形在空间中旋一个图形在空间中旋转转80；（C）镜象对，两个）镜象对，两个不同的图形不同的图形被试的判断结果表明，无论图片所示的物体是被试的判断结果表明，无论图片所示的物体是在平面上调转在平面上调转(即通过旋转画纸就可以实现即通过旋转画纸就可以

40、实现)，还是在三维深度中旋转还是在三维深度中旋转(把物体方位旋转把物体方位旋转“进进”画纸中去画纸中去)，判断所用的时间都同两个物体，判断所用的时间都同两个物体图片上的角度差异呈线性关系，即两个图形的图片上的角度差异呈线性关系，即两个图形的方位差越大，信息加工的时间越长，方位差每方位差越大，信息加工的时间越长，方位差每增加增加53度，反应时就增加度，反应时就增加1秒。被试报告了他秒。被试报告了他们判断时使用的方法：首先是把一个物体图形们判断时使用的方法：首先是把一个物体图形在心里旋转，直到与另一物体的方位相同，然在心里旋转，直到与另一物体的方位相同，然后进行匹配比较，从而做出完全相同或完全不后

41、进行匹配比较，从而做出完全相同或完全不同的判断。由此谢帕德等人认为心理旋转这种同的判断。由此谢帕德等人认为心理旋转这种心理过程是存在的，旋转的度数越多，反应所心理过程是存在的，旋转的度数越多，反应所用的时间越长，心理旋转的速度为每秒用的时间越长，心理旋转的速度为每秒53度。度。2字符旋转实验谢帕德和其他的一些研究者将旋转角度与反应时之间的关系，扩展到了对其他刺激材料的研究上。2、字符旋转实验、字符旋转实验2.心理旋转的验证1984年，Cooper和Shepard又以多边形为实验材料，进行了同样设计的实验。结果发现，无论是否具有前行信息，被试都会进行心理旋转这种操作然后再进行正反位、匹配等反应。

42、它表明了心理旋转的心理真实性。3心理旋转的连续性心理旋转的过程是连续的还是跳跃的?梅茨勒(1973)对此进行了实验研：他根据前人的研究成果，采用延缓呈现刺激材料的方法进行实验。延缓时间根据谢帕德和梅茨勒在实验中发现的心理旋转的速度为每秒53度的实验结果辣定的。实验表明，无论图形是平面对还是立体对，被试的判别反应时基本恒定：并随两个刺激材料方位差的增长而有所增长。这表明心理旋转是连续进行的。心理旋转研究的理论概括1、表象的实质是就是一种类比表征，表象与外部客体有着同构的关系。2、同构是指内部表征的机能与外部客体的结构联系是相似的，如心理旋转与客体的物理旋转。Shepard等称这各同构为“二级同构

43、3、表象与外部客体的同构关系尤如锁与钥匙的关系，虽然实体不同，但在机能上却存在着一一对应的关系。4、表象是记忆表征，但信息来自知觉，表象与知觉在机能上等价。5、心理旋转是表象理论的重要组成部分，心理旋转的实验研究有力地说明了表象是一种独立的心理过程。(二)心理扫描柯斯林(Kosslyn，1973)认为表象操作与对事物的知觉相似，视觉表象中客体也有大小、方位、位置等空间特性。为此他们进行了心理扫描的实验研究，这些研究主要集中在距离效应和大小效应两个方面。柯斯林等人（柯斯林等人（1978）曾经做了更为复杂）曾经做了更为复杂的心理扫描实验。他们让被试识记一个的心理扫描实验。他们让被试识记一个小岛

44、的地图，图中画有茅屋、树、石头、小岛的地图，图中画有茅屋、树、石头、水井、池塘、沙地和草地，其准确的位水井、池塘、沙地和草地，其准确的位置在图中以置在图中以表示。表示。实验结果表明，对表象扫描所需的时间实验结果表明，对表象扫描所需的时间随扫描距离而增加。这同知觉时对图画随扫描距离而增加。这同知觉时对图画进行扫描是一样的。这说明，对心理表进行扫描是一样的。这说明，对心理表象的扫描时间与两物体间的距离呈现出象的扫描时间与两物体间的距离呈现出典型的线性关系，两点之间的距离越长，典型的线性关系，两点之间的距离越长，反应时长。这说明表象扫描中存在距离反应时长。这说明表象扫描中存在距离效应，表象操作具有特

45、异性的空间特征。效应，表象操作具有特异性的空间特征。这同知觉时对图画进行扫描是一样的。这同知觉时对图画进行扫描是一样的。在客体知觉过程中，小的客体总不如大的客体看得清楚。如果表象过程也在这种现象，那么也将为心理扫描提供一个客观依据。在实验(图57)中，斯林(1975)通过训练使被试形成四种颜色方块表象，每一个图形依次比后一个大6倍，且用不同的颜色命名。主试首先说出一种颜色和一个动物，“褐色的熊”，“淡红色的老虎”，要求被试把该动物想象成与颜色框一样大。后呈现该动物可能具有的特征，请被试进行真伪判定，记录反应时。结果表明表象的物体越大，则被试对其特征进行真伪判定所需的反应时越短。实验表明视觉表象

46、似乎反映了内部的表征，评定主观表象较小的客体要难于评定主观表较大的客体，即表象操作存在大小效应。由此，在系列的心理扫描实验研究的基础上，柯斯林(Kosslyn，1980，1994提出了表象的计算理论。他用计算过程对表象系统的工作机制给出了解释，认表象包括两个主要因素：第一是表层表征(surfacerepresentation)，这是出现在短时记忆中的类似于图画的表征，它保留了客体的位置、样子、大小等空间特征，如同屏幕显示一样。第二是深层表征(deeprepresentation)，这是储存在长时记忆中的信息，用于生成表层结构，它分为本义表征(1iteralrepresentation)和命题表

47、征(propositionrepresentation)，本义表征说明某一客体是什么样子，命题表征用于解释客体。(一)空间框架理论富兰克林和特沃斯基(Franklin和Tversky，1990)提出了空间框架模型，认为：在人们的思维过程中，某些空间方向上的加工(如上下)特别突出。一个原因：上下维度与地心引力相关，地心引力对人们所知觉的世界有不对称的影响，而前后、左右两个维度都不具备这种性质。另一个原因是，上和下非常容易区分开二、心理表象理论与模型二、心理表象理论与模型在实验中，富兰克林和特沃斯基（1990)向被试视觉呈：一些故事。这些故事描写了10个不同的情景，如旅馆大厅、歌剧院、仓库等每个描

48、写都提到了5个位于合理位置的物体。这些物体分别位于观察者的上下、前、后、左、右。被试在阅读每个描述之后，要想象自己正面对着不同的物体。然后，他们要求被试判断每个不同方位上都分别有什么物体。结果发现，人们对哪个物体在上边和下边，回答得很快，而对哪个物体在前边和后边，判断得要慢一些，至于对哪个物体在左边和右边，则判断得最慢。(二)双重编码理论 佩维奥(1969)提出了双重编码理论(dual-coding theory)。他认为大脑中存在着言语和非言语两个系统对信息进行表征和加工，这两个系统既相互独立又彼此联系。言语系统负责处理言语信息，并把这些信息以适当的言语形式储存起来，是关于事物和事件的抽象概

49、念的加工操作，是基于语词联想的表征。如“计算机”这个词语可以联想到“键盘”、“鼠标”和“监视器”等，还可以激活与之相关联的一些动作词汇，如“上机”、“上网”和“编程”等。非言语统负责处理基于表象的信息加工和表征，主要是关于客体或外在事物的视觉性、听觉性或触觉性的操作，如想到“香蕉”就会激活在过去经验中形成的香蕉形状、颜色和味道等(图58)。言语反应非言语反应言语刺激非言语刺激(三)功能等价理论谢帕德(1971)及其同事给被试呈现原始刺激图案和一些旋转过的图案时，旋转角度从0度到180度，要求被试做出图案是否和原始刺激相同，记其反应时。结果，被试反应所需要的时间和旋转的度数呈线性关系，即旋转度数

50、越大，判断所需时间越长，心理旋转所需要的时间和真实的旋转角度之间存在明显的一致性。谢帕德引入二阶同构来解释这现象，认为如果记忆中的事物间的关系和现实中的这些事物间的关系是一的，就是二阶同构。谢帕德认为，人们对内部关系操作的方式和外部关系操的方式是相似的。表象和客观事物之间即使不是结构上的相同，至少在功能是等价的。柯斯林(1973)通过系列的心理扫描任务来解释表象表征问题，这为功能等价理论提供了依据。在实验中，让被试先识记一套图片，然后每次想象其中的一张，注视表象中的客体如汽艇的一部分，说出该客体的另一部分的名称。结果发现，注视艇尾并说出艇首的旗帜时反应时长；注视中部艇门并说艇首的旗帜时反应时短