認知建構主義主要是以皮亞杰的思想為基礎發(fā)展起來的，與布魯納、奧蘇伯爾等的認知學習理論有較大的連續(xù)性，它主要關注個體是如何建構認知經驗（如知識理解、認知策略）和情感經驗（學習信念、自我概念）的。其基本觀點是：學習是一個意義建構的過程，是一個通過新舊經驗的相互作用而形成、豐富和調整自己認知結構的過程。就其實質而言，意義建構是同化和順應統(tǒng)一的結果。一方面，新經驗要獲得意義需要以原來的經驗為基礎，從而融入到原來的經驗結構中；另一方面，新經驗的進入又會使原有的經驗發(fā)生一定的改變，使它得到豐富、調整或改造。換言之，認知建構主義強調意義的雙向建構過程。其中的典型代表是維特羅克（M．C．Wittrock）的生成學習理論和斯皮羅等人的認知靈活性理論。
一、生成學習理論
維特羅克的生成學習理論主要包括對學習實質的理解和學習生成過程模式兩個方面的內容。
（一）學習的實質
維特羅克認為，我們所知覺的事物的意義總是和我們已有的知識經驗聯系在一起的。信息輸入本身并不能直接導致意義的產生，相反，我們總是傾向于從長時記憶中提取與當前信息相關的事實，并主動去建構外界信息與頭腦中已有的相關信息的聯系，以使輸入的信息獲得具體意義。或者說，我們總是傾向于根據已有的知識經驗建構一種模式，并將這一模式應用于對當前所輸入信息的理解，這個過程就是學習。單純的信息輸入不是學習，只有將新的信息和已有的知識經驗結合在一起，只有當新的信息被納入學習者已有的模式并獲得了具體的意義以后，學習才算真正地發(fā)生了。
學習是學習者通過原有的認知結構與從環(huán)境中接受的感覺信息相互作用來生成信息的意義的過程。學習的發(fā)生依賴于學習者已有的相關經驗，人們要生成對所知覺事物的意義，總是需要與他以前的經驗相結合。另外，人腦并不是被動地學習和記錄外界輸入的信息，而是主動建構對輸入信息的解釋，主動地選擇一些信息而忽視一些信息，并從中得出推論。也就是說，在生成學習中，學習者原有的認知結構──已經儲存在長時記憶中的事件和信息加工策略──與從環(huán)境中接受的感覺信息（新知識）相互作用，在這一過程中，學習者主動地選擇信息和注意信息，主動地建構信息的意義。
維特羅克之所以產生了這樣的認識，主要是基于他對個體認知和學習過程的分析。在對學生閱讀和寫作的研究中，維特羅克發(fā)現，兒童到了兩歲左右就能說出一些符合語法規(guī)則的完整的句子，這一年齡階段的兒童已經有了一些初步的生成語言的能力，這種能力就是他們學習時建構意義的基礎。而當學生認識了一些常見的字詞，學會了一些基本的語法知識并掌握了一些必要的閱讀技巧之后，學習過程的建構性就顯得更為明顯。以閱讀為例，閱讀活動就是一個典型的意義生成的過程。在他看來，閱讀實質上就是學習者通過一系列的建構活動獲取書本文字的具體意義的過程。單純的字詞輸入并不意味著學習，如幼兒也可以翻看成人的書，但是他們不能理解。有時不同的學習者即使閱讀的是同一材料，往往也會產生不同的理解。之所以出現這樣的現象，主要是因為學習者已有的知識經驗是不同的。在閱讀時，學習者往往會進行兩種不同的建構，即他們既要建構所學材料各部分之間的關系，又要建構所學材料與自己已有的知識經驗的關系，正是這種建構導致了學習者對同一學習材料的不同理解。
學習活動是通過一系列主動的建構過程完成的，而這一建構又是在已有的知識經驗的基礎上進行的。基于這樣的認識，維特羅克提出了下面的假設：在學習過程中，如果能有效地促進學習材料和學生已有的知識經驗的聯系，將有助于學生對所學材料的學習和理解。為此，他設計了大量實驗用以驗證他的這一假設。例如，在維特羅克等人于1975年所做的一項實驗中，他們將一組生詞分別插入學生熟悉和不熟悉的兩段故事中，然后比較學生閱讀了這兩段故事以后對這組生詞的理解和掌握情況。實驗結果表明，為學生所熟悉的故事情節(jié)可以幫助學生生成和記住所學新詞的意義，這說明學生的學習是在已有知識經驗的基礎上進行的，已有的知識經驗可以促進學生對所學內容的理解和掌握。
在維特羅克等人于1978年所做的另一項實驗中，實驗對象是公立學校六年級的學生，實驗組和對照組的學生被要求閱讀同樣內容的一篇文章，但在實驗組的學生所閱讀的材料中每一段落前都有一個段落標題，而且學生在讀完每一段落后還要在教師的指導下對內容進行概括，對照組學生所閱讀的材料則未經這種處理，在閱讀過程中也未得到教師指導。實驗結果表明，實驗組學生對這一材料的理解和記憶成績超過對照組學生的兩倍以上。這說明學生對所學材料各部分內容之間內在關系的建構和學生對所學材料與自己已有的知識經驗之間的關系的建構，有利于學生對所學內容的理解和掌握。
維特羅克等人在1975年所進行的一項研究中，要求學生在閱讀材料的部分字詞下畫線。先要求學生在教師的指導下把一些在語法和結構上顯得比較重要的字詞畫出來，然后讓學生各自把自己認為比較重要的字詞畫出來。實驗結果表明，學生理解得最好的部分是自己認為比較重要的字詞，其次是在語法和結構上顯得比較重要的字詞，最差的是未畫線的字詞。這一研究結果表明，在學習過程中，學生可能進行不同的建構，學生自己主動的建構有利于學生對所學材料的理解和掌握。
總之，維特羅克通過這些實驗說明學生的學習是在已有的知識經驗的基礎上進行的。在學習過程中，學生的主動建構有助于他們對所學內容的理解和掌握。
（二）學習生成過程模式
按照維特羅克的理論，人類的所有學習活動都可以用生成過程來解釋。面對不同的學習材料，人們的建構和意義生成方式是不同的，但一般會經過幾個固定的階段。和其他現代認知心理學家一樣，維特羅克也是用信息的輸入、轉換、編碼和加工來解釋學習過程的，不同的是他對學習者的學習和意義生成過程的分析更為具體、細致，并提出了學習生成過程模式（見圖9-1）。
圖9-1學習生成過程模式
從圖9-1可以看出，學習者的學習一般要經過以下幾個過程。
（1）長時記憶中存在一些知識經驗，它們會影響個體的知覺和注意的傾向，會影響到個體以某種方式來加工新信息的傾向。學習者需首先把這些內容提取出來，進入短時記憶。
（2）這些內容和傾向實際上構成了學習者的動機，使他不僅能注意外來的、意想不到的信息，而且也能主動地對感覺經驗進行選擇性注意，注意那些已經有過經驗、仍讓人感興趣的信息，并進行選擇性知覺。在這種注意和知覺的過程中，要求學習者作出隨意控制的努力。
（3）經過選擇性知覺得到的信息，要達到對其意義的理解，或者說要生成學習，還需要和長時記憶中存在的有關信息建立某種聯系，即主動地理解新信息的意義。
（4）要從感覺信息中建構意義，必須與長時記憶中的有關信息建立聯系，這是意義建構的關鍵。在最后完成意義的建構之前，需要試探性地建立這種聯系，進行試驗性的意義建構。
（5）在與長時記憶進行試驗性聯系和試驗性意義建構的過程中，學習者既可以通過與感覺經驗的對照來進行，也可以通過與長時記憶中已有經驗的比較來完成。
（6）經檢驗，如果意義建構不成功，應該回到感覺信息，檢查感覺信息與長時記憶的試驗性聯系的策略，這包括：①構成選擇性注意和選擇性知覺的信息基礎是否可靠；②從長時記憶中提取的建立聯系的信息是否適宜；③從感覺信息中選用的信息是否合用；④如果必要，應該系統(tǒng)地考慮感覺信息與長時記憶中各個方面所有可能的聯系。
（7）如果建構意義成功，即達到了意義的理解。
（8）在新的信息達到意義的理解后，可以從多方面對獲得的理解進行分析檢驗，看新經驗是否合理，是否符合自己長時記憶中的其他相關經驗，是否與其他有關的信息一致。經過這種檢驗，如果新經驗與自己原來的經驗結構之間基本是一致的，不存在什么沖突，就可以把新經驗從短時記憶中歸屬到長時記憶中，同化到原有的認知結構中；相反，如果發(fā)現了新舊經驗之間的沖突，便可能導致長時記憶中原有認知結構的重組。
客觀地說，學習生成過程模式不僅看到了學習中的信息加工過程，而且它認為生成學習不等于對新信息的理解和記憶，學習的生成過程還包含了對學習過程的監(jiān)控。特別值得注意的是，這里的監(jiān)控不僅是對學習及其效果的監(jiān)控，即是不是真正恰當地理解了信息意義，而且還包括對新觀念的合理性的分析和檢驗，看新觀念是否符合原來的經驗，這就是觀念合理性的監(jiān)控問題。從這種意義上說，學習不僅要解決知與不知的問題，而且要在“知”的基礎上對新觀念的合理性、有效性作出分析和鑒別。
總之，生成學習理論重視學生學習的主動性，重視對學習者內部認知特點的探討，得到了心理學家的普遍贊同。維特羅克對個體學習的生成過程的分析盡管帶有一定程度的推測成分，但由于其具體性和嚴密的邏輯性，因而也被大多數人所接受。對生成學習理論的研究，既有助于我們進一步探討學習的實質，也對我們如何做好日常教學工作有很大的啟示。
二、認知靈活性理論
斯皮羅等人提出的認知靈活性理論試圖從信息加工的角度解釋建構性學習的過程，以揭示學習者在實際情境中靈活應用知識的心理機制，以便發(fā)展出一套教學設計的原則來培養(yǎng)學習者靈活應用知識的能力。
（一）認知靈活性理論的學習觀
1．結構良好領域的知識和結構不良領域的知識
斯皮羅等人提出認知靈活性理論是以他們對知識領域的劃分為基礎的。根據知識的復雜性，斯皮羅等人將知識劃分為結構良好領域（well-structured domain）的知識和結構不良領域(ill-structured domain)的知識。所謂結構良好領域的知識，是指有關某一主題的事實、概念、規(guī)則和原理，它們之間是以一定的層次結構組織在一起的。結構不良領域的知識，則是將結構良好領域的知識應用于具體問題情境時產生的，即有關概念應用的知識。這意味著，將結構良好領域中的同一個概念應用在各個具體實例的過程中，其內涵將表現出一定的差異。結構不良領域的知識具有以下兩個特點：（1）概念的復雜性。知識應用的每個實例同時涉及許多概念，如多種圖示、角度和組織原則等，每個概念都有其自身的復雜性，而且這些概念存在相互作用。（2）實例的不規(guī)則性。每個實例所涉及概念的數量、地位、作用以及相互作用的模式各不相同。結構不良領域是普遍存在的。在所有領域中，只要將知識運用到具體情境中去，都有大量的結構不良的特征。因此，我們不可能靠將已有的知識簡單提取出來去解決實際的問題，只能根據具體情境，以原有的知識為基礎，建構用于指導問題解決的圖式。而且，在問題解決的過程中往往不是以某個概念、原理為基礎，而是要通過多個概念、原理以及大量經驗背景的共同作用來實現。認知靈活性理論正是針對復雜和結構不良領域中學習的本質問題提出來的。
認知靈活性理論繼承了建構主義關于學習的基本觀點，它認為，學習是學習者在一定的社會文化背景中以自己的方式主動建構內部心理表征的過程。與極端建構主義相比，它采取的是較為折中的觀點。它既反對傳統(tǒng)教學機械地對知識作預先限定，讓學生被動地接受；同時也反對極端建構主義只強調學習中的非結構的一面，忽視概念的重要性。它主張，一方面要提供建構理解所需的基礎，另一方面又要留給學生廣闊的建構空間，讓他們針對具體情境采取適當策略。
所謂認知靈活性，就是指學習者通過多種方式同時建構自己的知識，以便在情境發(fā)生根本變化的時候能夠作出適宜的反應。也就是說，學習者在學習復雜和結構不良領域的知識時，只有通過多維表征的方式，才能完成對知識意義的建構，才能夠達到對知識的全面理解。此外，通過多維表征所建構的知識能夠較好地遷移到其他領域。因為在結構不良領域中，從單一視角提出的每個單獨的觀點雖不是虛假的或錯誤的，卻是不充分的。只有超越單一概念維度的多維知識表征，才能完成對復雜和結構不良領域知識的建構；而當學習者對知識有了全面的理解之后，就能夠在各種不同的情境中靈活地運用知識。
2．初級學習和高級學習
斯皮羅等人在對新手和專家解決問題的過程進行研究后指出，在新手的初級知識(introductory knowledge)和專家的專門知識(expertise)之間，存在著高級知識（advanced knowledge）。他據此將學習分為初級學習和高級學習兩類。初級學習是學習中的低級階段，教師只要求學習者知道一些重要的概念和事實，在測驗中只要求他們將所學的東西按原樣再現出來，這時所涉及的內容主要是結構良好領域的知識。而高級學習則與此不同，它要求學習者把握概念的復雜性，并廣泛而靈活地運用到具體情境中。這時，概念的復雜性以及實例間的差異性都顯而易見，因而涉及大量結構不良領域的問題。由此可見，高級學習的學習目標相對于初級學習有了很大改變，從記憶概念和事實轉變?yōu)檎莆崭拍顝碗s性的重要方面，從知識的簡單提取轉變?yōu)橹R的遷移和應用。也可以說，結構良好領域的學習主要是初級學習，而復雜和結構不良領域的學習則主要是高級學習。
以斯皮羅等人的初級學習和高級學習為基礎，喬納森（Jonassen,1991）提出了知識獲得的初級學習、高級學習和專家知識學習的三階段理論（見圖9-2）。在初級知識的獲得階段，學習者往往還缺少可以直接遷移的關于某領域的知識，這時的理解大多依靠簡單的字面編碼。在教學中，此階段所涉及的主要是結構良好問題，其中包括大量的通過練習和反饋而熟練掌握知識的活動過程。在高級知識的獲得階段，學習者開始涉及大量結構不良領域的問題，這時的教學主要以對知識的理解為基礎，通過師徒式的引導而進行。學習者要解決具體領域的情境性問題，必須掌握高級知識。在專家知識的學習階段，所涉及的問題則更加復雜和豐富。這時，學習者已有大量的圖式化的模式（schematic patterns），而且其間已建立了豐富的聯系，因而可以靈活地對問題進行表征。
圖9-2喬納森關于知識獲得的三階段
斯皮羅認為，傳統(tǒng)教學混淆了高級學習和初級學習之間的界限，把初級學習階段的教學策略（如把整體分割為部分、著眼于普遍原則的學習等）不合理地推及高級學習階段的教學中，使教學過于簡單化。比如，將事物從復雜的背景中隔離出來進行學習，將本來連續(xù)的過程簡單地當成一個個的階段處理，忽視各部分之間的相互聯系等。必要的簡單化對教學來說是有意義的，但在整個教學過程中都過于簡單化，則會使得學生的理解簡單片面，這正是妨礙學習在具體情境中廣泛而靈活遷移的主要原因，而建構主義就是要尋求適合高級學習的教學途徑。
斯皮羅等人針對傳統(tǒng)教學中結構不良領域高級知識學習所存在的問題，結合高級知識獲得的目標，探討了結構不良領域高級知識獲得的建構過程，提出了認知靈活性理論。正如皮亞杰一樣，斯皮羅認為建構的過程是雙向的：對新信息的理解是通過運用已有經驗，超越所提供的信息建構而成的；從記憶系統(tǒng)中所提取的信息本身，也要按具體情況進行建構，而不是單純地提取。建構一方面是對新信息意義的建構，另一方面又包含對原有經驗的改造和重組。斯皮羅等人認為，由于結構不良領域存在概念的復雜性和實例的多樣性，我們不只是從記憶中原封不動地提取知識結構來幫助新意義的建構，而是在已有心理表征的組織結構中抽取先前知識，針對當前具體情境進行新的組裝。但傳統(tǒng)認知理論強調，學習者是通過從記憶中提取組織良好的知識包或圖式來豐富當前事物信息的。例如，我們走在路上，看見前面走著一個留著披肩發(fā)、身穿花格衣服的人，就會想到這是一個女人，于是就推斷這個人不會有胡子、聲音比較清脆等。我們并沒有直接看到這些，而是根據頭腦中有關女人的圖式推理得來的。而斯皮羅等人認為，由于結構不良領域存在概念的復雜性和實例的多樣性，我們并不只是簡單套用這種事先包裝好了的圖式。如果一看見留著披肩發(fā)、穿著花衣服的人，我們就原封不動地從頭腦中提取“女人”這一圖式，很可能會犯錯誤。相反，我們是根據當前的情境，利用頭腦中有關女人、藝術家、變態(tài)者以及標新立異者等多種知識，針對當前具體情境（如走在大街上、藝術館或精神病醫(yī)院）進行重新組裝，來確定此人的身份，從而推知其他我們沒有直接知覺到的信息。這意味著，學習者不是從記憶中提取事先包裝好了的“處方”來指導自己的思維和操作，因為事先存儲的單一處方不足以涵蓋所有待處理的實例；相反，學習者是針對當前情境的需要，將各種知識源整合在一起。
（二）認知靈活性理論的教學觀
斯皮羅等人認為，學習者之所以不能將所學知識靈活地應用于新的實際情境中，是由于學校所教的知識都是經過簡化處理了的結構性知識，而在實際情境中問題的解決需要學習者具有大量的非結構性知識。而且，學校教學的目標是讓學習者接受、記憶和套用這些結構性的知識。對高級知識學習的研究表明：一開始就將復雜的學科范圍簡單化，會妨礙進一步獲得比較復雜的、正確的理解，有時甚至會造成誤解。為了實現結構不良領域高級知識獲得的學習目標，促進學習者積極主動的雙向建構過程，斯皮羅等人提出了隨機通達的教學原則。
在闡明隨機通達這一教學原則時，他們運用了這樣一個類比：在日常生活中，當我們在不同的時間、不同的場合，帶著不同的目的觀看某一風景時，我們會對這一風景產生不同的感受和認識。同理，對同一內容，學習者要在不同的時間、重新安排的情境中，帶著不同目的、從不同的角度進行多次交叉反復的學習，以此把握概念的復雜性并促進遷移。這種反復絕非為了鞏固知識、技能而進行的簡單重復，因為每次的學習情境中存在著互不重合的方面，可使學習者獲得對概念新的理解。斯皮羅認為，由于復雜和結構不良領域存在概念的復雜性、實例的不規(guī)則性、情境的變化性、多種表征之間的相互關聯性，因而對知識的理解會因背景的不同而存在差異。為了達成全面的理解，教學必須不止一次地涵蓋內容。從單一的角度看待概念、實例，就難以充分說明跨越實例的變化性和個別實例的復雜性，因而是一種簡單化的傾向，會導致學習者對概念產生片面的認識，并阻礙學習者在新情境中靈活運用所學知識。
隨機通達教學運用各種媒體交互技術為學習者提供一個復雜與結構不良的學習環(huán)境，并由此鼓勵學習者自己對知識的積極探索與建構。這種教學方法一般按照以下原則來組織支持建構學習的教學：（1）教學活動必須為學習者提供知識的多元表征方式，如多種觀點、多種模式、多種方案等，并鼓勵學習者自己對知識進行多種方式的表征；（2）教學設計應注意建構由概念與案例交織組成的“十字交叉形”，使用多個案例理解復雜知識，揭示抽象概念在結構不良領域中的細微變化，以保證知識的高度概括性與具體性的結合，使知識富于靈活性，能夠適應變化的情境，增強知識的遷移性和覆蓋面；（3）教學材料應避免內容的過于簡單化，在條件許可時，盡可能保持知識的真實性與復雜性，使學習者認識到結構不良知識的多樣性、多種關聯性以及對情境的依賴性，而且使學習者認識到從不同角度考慮知識的復雜性是非常重要的；（4）教學應基于情境、案例、問題解決，強調學習者對知識的建構，而不是信息的傳遞與接受；（5）作為學習材料的教學內容，應該是高度聯系的知識整體，而不是孤立的、分割的。
認知靈活性理論強調，在教學中要避免抽象地講解概念一般如何應用，而應把概念具體到一定的實例中，與具體情境聯系起來。每個實例分別用來說明不同方面的含義，而且各實例都可能同時涉及其他概念。有時，在與其他實例相比較的情況下，重新考察某個實例，引導學習者建構新的理解。通過這種學習，學習者可以從多個角度理解概念，并把概念的意義與具體情境聯系起來，形成背景性經驗。在結構不良領域，沒有任何單一的圖式能涵蓋實例的所有東西，更沒有任何圖式或概念能統(tǒng)率廣泛范圍內的實例。因此，可用的圖式或概念越多，利用多種圖式或概念涵蓋實例復雜性的可能性就越大，使用最合適圖式或概念解釋結構不良領域中新實例的可能性也越大，為某一個實例找到最佳圖式或概念的機會也越多。唯有如此，才能促進學習者針對具體情境的需要，從記憶中選取知識并重新組裝，達成對新信息意義的建構。
客觀地說，斯皮羅等人的認知靈活性理論在建構主義所必須回答的某些問題上采取了折中的立場。對于知識的客觀性，斯皮羅等人拒絕兩種極端的觀點：一種觀點認為世界不存在客觀的實體，因此根本就不存在客觀的知識；另一種觀點認為世界存在著客觀的實體，這種客觀的實體能通過任何單一而絕對的方法加以把握。相反，他們認為，結構不良領域的現象正好說明真理的多元性。正因為如此，他們反復強調多元知識表征在認知靈活性理論中的重要性，注重對結構不良領域的概念和實例作多維度的非線性的學習，從而每個實例可以從不同的角度得到合理的解釋，各個角度相互補充有用的東西。在結構不良領域，對理解作任何嚴格限制都將會喪失許多復雜性。
對于知識的預先確定性，斯皮羅等人認為，教學過程不應該預先確定準備教給學習者的知識，也就是說不應該向學生提供知識的成品，而應著眼于發(fā)展結構不良領域所需的特殊的認知技能，向學習者提供一個探索環(huán)境，幫助學習者進行心理表征，從而促進他們領悟學習內容和有用的結構、關系。由于概念意義的多樣性和對情境的依賴性，預先確定性具有明顯的局限性。這樣，斯皮羅等人采取了一個中間立場，既不同于嚴格的預先確定論（嚴格地預先確定結構和知識應用，學習者被動接受），同時也反對讓學習者投入一個非結構的環(huán)境中而無視概念在理解中的作用。他們提倡學習者積極參與學習，隨著學習的進行，對學習的控制要逐漸從教師移向學習者。由于結構不良知識存在著意義的多樣性與應用實例的可變性，因此學習者難以事先確定所需的知識，并從記憶中原封不動地提取這些知識，學習者必須依情境而重新組裝知識。這意味著，學習者必須具有建構性學習技能，通過這一學習技能來獲得依賴于情境的多維度的和非隔離性的知識；同時還必須具有建構性的知識應用技能，通過這一技能來靈活組裝因情境而定的知識?？梢姡谡J知靈活性理論中，知識獲得、解決問題和學會學習三者是一體化的，它們遵循同樣的建構性加工過程，同樣需要認知靈活性。
總之，認知靈活性理論在很大程度上定位于結構不良領域中高級知識的獲取以及該領域所必需的社會性認知加工技能的發(fā)展。源于該理論的隨機通達教學，則是一種旨在削弱對學習者控制，鼓勵、提倡學習者積極參與、主動進行探索與建構的教學方法。它既不同于為學習者硬性預定一定的知識，并要求學習者通過記憶被動接受的機械學習，也不同于讓學習者處于無結構狀態(tài)的盲目探尋，并完全忽視概念在理解中的作用的自由放任的學習。事實上，斯皮羅等人提出認知靈活性理論與隨機通達教學正是試圖避免上述兩個極端，走出一條“中間道路”。
