復(fù)雜陳述性知識結(jié)構(gòu)的程序化設(shè)計

蒯 龍

安徽工程大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，安徽蕪湖，241000

依據(jù)現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)，知識可以分為陳述性知識、程序性知識和策略性知識三類[1]。陳述性知識傳授“是什么”，包括概念、公式和定理等，屬可描述、陳述和闡釋的知識[2]。程序性知識告訴人們“如何做”，包括操作流程、技術(shù)路線等技能知識，依賴陳述性知識基礎(chǔ)但更強調(diào)過程性[3]。策略性知識是關(guān)于“怎么做”的設(shè)想性知識，屬于特殊的程序性知識，重點強調(diào)策略選擇、方案設(shè)計和流程調(diào)控[4]。其中，程序性知識邏輯鮮明并自帶技能目標(biāo)導(dǎo)向性和實踐操作性，其學(xué)習(xí)動能易于激發(fā)。策略性知識的學(xué)習(xí)在于發(fā)揮主觀能動性，容易調(diào)動積極性，頗受歡迎的討論、啟發(fā)以及角色翻轉(zhuǎn)等方法非常適用于策略性知識。相比于程序性知識和策略性知識，陳述性知識是一個反映事物狀態(tài)、內(nèi)容以及變化原因的客觀存在，其學(xué)習(xí)過程是從無到有的基礎(chǔ)累積。初次接觸的陳述性知識大多都是陌生而沒有基礎(chǔ)的，啟發(fā)、討論等方法難以應(yīng)用到陳述性知識[5]，故一般性陳述性知識的習(xí)得方式基本來源于陳述、描述和闡釋等常規(guī)方法。

隨著學(xué)習(xí)層次的提高，特別是到了高等教育的高年級或者研究生學(xué)習(xí)階段，學(xué)生面對的大多數(shù)陳述性知識已經(jīng)不再是單一的概念、原理、圖示或者理論，而是由一系列單一陳述性知識單元組織而成的系統(tǒng)的知識體系，這樣的知識體系屬于復(fù)雜陳述性知識[6]。例如，《近代測試技術(shù)》中介紹的“掃描電子顯微鏡”，屬于陳述性知識范疇。不同于《無機化學(xué)》《有機化學(xué)》等涉及的元素、化合物、化學(xué)反應(yīng)和定理等單一的陳述性知識，“掃描電子顯微鏡”的知識架構(gòu)涵蓋電子、二次電子等多個相互關(guān)聯(lián)的陳述性知識單元，因此又是典型的復(fù)雜陳述性知識。復(fù)雜陳述性知識的系統(tǒng)性和知識單元組織的嚴(yán)密性決定了其比一般陳述性知識的習(xí)得更加困難與復(fù)雜。采取用于一般性陳述性知識的描述、陳述和闡釋等常規(guī)方法學(xué)習(xí)復(fù)雜陳述性知識顯然是困難而枯燥的。因此需要對復(fù)雜陳述性知識的特點進行分析研究，并依據(jù)其特點設(shè)計相應(yīng)的方法以利于復(fù)雜陳述性知識的習(xí)得。

程序性知識同樣包含若干陳述性知識單元。然而，由于各個陳述性知識單元銜接流暢并邏輯清晰，所以程序性知識的理解和習(xí)得卻顯得較為容易。受此啟發(fā)，如果對復(fù)雜陳述性知識的結(jié)構(gòu)進行程序化設(shè)計和梳理，將會大大降低該類知識的習(xí)得難度。本文針對復(fù)雜陳述性知識的特點，基于構(gòu)成其陳述性知識單元間的內(nèi)在聯(lián)系，提出復(fù)雜陳述性知識結(jié)構(gòu)的程序化理念，并呈現(xiàn)復(fù)雜陳述性知識結(jié)構(gòu)程序化的思路和案例。復(fù)雜陳述性知識結(jié)構(gòu)程序化設(shè)計的核心思想是建立合適的邏輯主線串聯(lián)相應(yīng)的知識模塊，并裝入最基本的陳述性知識單元。復(fù)雜陳述性知識結(jié)構(gòu)的程序化的基本思路為：承上啟下的中心原理性陳述性知識是程序化設(shè)計的“心臟”，貫穿陳述性知識單元的邏輯主線加若干概念的延伸分支是程序化設(shè)計的“骨架”，基礎(chǔ)性的陳述性知識單元是程序化設(shè)計的“血肉”。

1 復(fù)雜陳述性知識的特點和程序化設(shè)計

復(fù)雜陳述性知識是由直接或間接相聯(lián)系的每一部分知識圍繞一套核心概念或原理組織而成，也是其主要特征[6]。把上述中“每一部分知識”稱為陳述性知識單元，故復(fù)雜陳述性知識各個陳述性知識單元彼此獨立而又相互聯(lián)系。以“掃描電子顯微鏡”這一復(fù)雜陳述性知識為例，其主體內(nèi)涵是由自由電子、自由電子的產(chǎn)生和加速、電子與物質(zhì)的相互作用、二次電子、二次電子探測成像以及二次電子產(chǎn)額等一系列各自獨立的陳述性知識單元圍繞電子與物質(zhì)的相互作用有機組合[7]。若拋開“掃描電子顯微鏡”知識，每個陳述性知識單元都可以獨立學(xué)習(xí)。而這些獨立的陳述性知識單元圍繞“電子與物質(zhì)的相互作用”和“作用產(chǎn)生的二次電子信號呈像”組織起來就構(gòu)成了“掃描電子顯微鏡”這一復(fù)雜陳述性知識。要想實現(xiàn)“掃描電子顯微鏡”的習(xí)得，不僅要掌握其涉及的所有陳述性知識單元，還要掌握將各個陳述性知識單元組織起來的中心原理和邏輯關(guān)系。因此，復(fù)雜陳述性知識的習(xí)得難度大,尤其是“掃描電子顯微鏡”這類應(yīng)用技術(shù)型知識還包含大量晦澀的物理學(xué)相關(guān)的陳述性知識單元[8]。

對于一般的陳述性知識，通過陳述、描述和闡釋就能構(gòu)建相應(yīng)的知識圖像。但是復(fù)雜陳述性知識如果不加設(shè)計地通過簡單的陳述、描述或者闡釋習(xí)得,其陳述性知識單元和組織方式是極其困難和復(fù)雜的。原因是復(fù)雜陳述性知識一般包含的陳述性知識單元較多，短時間內(nèi)接觸眾多陳述性知識單元難以內(nèi)化成學(xué)習(xí)者自身的知識體系。另外，如若不能充分理解各個陳述性知識單元的內(nèi)在邏輯和功能就會出現(xiàn)“掩卷即忘”的學(xué)習(xí)處境。因此，對于復(fù)雜陳述性知識的學(xué)習(xí)需要打破常規(guī)的陳述、描述或者闡釋，從這類知識的核心原理和組織邏輯對所涉及的陳述性知識單元進行梳理。基于此，本文提出復(fù)雜陳述性知識的結(jié)構(gòu)進行程序化設(shè)計理念，即設(shè)計并采用核心概念或原理為中心的主線把各個陳述性知識單元串聯(lián)。主線和技術(shù)框架帶有程序性特點，類似于邏輯性強的程序性知識，易于理解和習(xí)得。以核心概念或原理為中心的主線牽引，復(fù)雜陳述性知識的學(xué)習(xí)由“默寫式”向“填空式”轉(zhuǎn)變，習(xí)得難度降低。

2 復(fù)雜陳述性知識結(jié)構(gòu)程序化設(shè)計的思路與案例分析

復(fù)雜陳述性知識結(jié)構(gòu)程序化設(shè)計的基本思路：以決定復(fù)雜陳述性知識體系存在與否的中心陳述性知識單元為“心臟”，以貫穿所有陳述性知識單元的邏輯主線加若干相關(guān)概念的延伸分支為“骨架”，把相應(yīng)的基礎(chǔ)性陳述性知識單元按照其角色或者功能裝填在骨架的特定位置形成“血肉”。其中，貫穿所有陳述性知識單元的邏輯主線具有程序性特點，知識模塊在邏輯主線上的次序唯一。圖1是以“掃描電子顯微鏡”為例的復(fù)雜陳述性知識結(jié)構(gòu)的程序化設(shè)計示意圖。

圖1 掃描電子顯微鏡知識結(jié)構(gòu)的程序化設(shè)計示意圖

復(fù)雜陳述性知識的程序化設(shè)計不僅有利于理論知識的習(xí)得，還便于相應(yīng)實踐環(huán)節(jié)的實物指認(rèn)。下文將結(jié)合具體的知識案例對程序化設(shè)計的復(fù)雜陳述性知識的“中心”“骨架”和“血肉”的內(nèi)容和方法進行討論。

2.1 復(fù)雜陳述性知識的“心臟”：承上啟下的中心陳述性知識單元

中心陳述性知識單元是驅(qū)動復(fù)雜程序性知識成立或存在的中心原理，形象地表達為“心臟”，其支撐了復(fù)雜陳述性知識的整個程序性架構(gòu)。復(fù)雜陳述性知識的“心臟”具有承上啟下的特征。如圖1所示，首先確定“心臟”地位的中心陳述性知識單元：高能電子與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生二次電子，即掃描電子顯微鏡的成像原理[9]。該中心陳述性知識單元具有承上啟下的功能特點，承接的陳述性知識模塊為高能電子的獲得：自由電子的產(chǎn)生(電子槍)和平行加速(電子光學(xué)系統(tǒng)和高壓系統(tǒng))；引出的內(nèi)容是二次電子的探測(檢測系統(tǒng))和樣品信息表達(成像系統(tǒng))。事實上，掃描電子顯微鏡主要就是由電子槍、電子光學(xué)系統(tǒng)、高壓系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)和成像系統(tǒng)組建而成[10]。上述驅(qū)動復(fù)雜程序性知識成立或存在的中心原理是復(fù)雜陳述性知識的焦點所在，地位極其重要。因此，復(fù)雜陳述性知識的“心臟”是復(fù)雜性陳述性知識學(xué)習(xí)的核心內(nèi)容。中心陳述性知識單元一旦得到明確，其承接的知識和引出的內(nèi)容便自然銜接，便于理解整個復(fù)雜程序性知識體系。

2.2 復(fù)雜陳述性知識的“骨架”：貫穿陳述性知識單元的邏輯主線加若干概念的延伸分支

有了中心陳述性知識單元作為復(fù)雜程序性知識的“心臟”，自然要討論程序化設(shè)計的“骨架”：貫穿陳述性知識單元的邏輯主線加若干相關(guān)概念的延伸分支。如圖1所示，把“掃描電子顯微鏡”這個復(fù)雜陳述性知識按照功能劃分成電子槍、電子光學(xué)系統(tǒng)(含高壓系統(tǒng))、樣品室、檢測系統(tǒng)和成像系統(tǒng)五個主要知識模塊。各個知識模塊的功能依次為產(chǎn)生自由電子、自由電子平行加速得到高能電子束、高能電子與物質(zhì)作用產(chǎn)生二次電子、二次電子被捕集獲得樣品信號和信號轉(zhuǎn)換得到樣品圖像?？梢园l(fā)現(xiàn)，各個知識模塊的功能具有嚴(yán)格的程序性，順序不可顛倒。程序化的功能延伸對應(yīng)的知識模塊串聯(lián)便構(gòu)成了“掃描電子顯微鏡”這一復(fù)雜陳述性知識結(jié)構(gòu)“骨架”的邏輯主線。另外，各個知識模塊可能還涉及一些次級陳述性知識單元，構(gòu)成陳述性知識結(jié)構(gòu)“骨架”的分支結(jié)構(gòu)。通過程序化設(shè)計的“骨架”構(gòu)建復(fù)雜性知識學(xué)習(xí)的主體內(nèi)容及其之間的內(nèi)在聯(lián)系，一方面便于系統(tǒng)地識記知識，同時也方便與掃描電子顯微鏡實物進行對應(yīng)。

聯(lián)系各個陳述性知識模塊的內(nèi)在邏輯主線是“主心骨”，一般可采用功能導(dǎo)向和延續(xù)的方式進行劃分和設(shè)計。從功能發(fā)展的角度看“主心骨”帶有典型的程序性：主線上的各個知識模塊的功能具有承接關(guān)系，并按照功能產(chǎn)生的先后順序依次配置。此外，某些知識模塊可能還會存在陳述性知識單元細節(jié)，或并列，或延伸，形成“骨架”的若干分支。可見，程序化設(shè)計“骨架”的主線只有一條，分支卻可以有多個甚至多級，由“骨架”上的知識模塊性質(zhì)決定。因此，復(fù)雜陳述性知識程序化設(shè)計的“骨架”是復(fù)雜性知識學(xué)習(xí)的主體內(nèi)容。

2.3 復(fù)雜陳述性知識的“血肉”：基礎(chǔ)性的陳述性知識單元

對于一個復(fù)雜陳述性知識，程序化設(shè)計的“骨架”中的知識模塊及其知識脈絡(luò)便合成了其主體內(nèi)容，并有了全局認(rèn)識和基本理解。若繼續(xù)全面而深入習(xí)得該復(fù)雜陳述性知識，就需要掌握每一個知識模塊的每一個最基礎(chǔ)的陳述性知識單元，即復(fù)雜陳述性知識的“血肉”。因此，復(fù)雜陳述性知識的“血肉”是復(fù)雜性知識學(xué)習(xí)的重要組成。復(fù)雜陳述性知識的“血肉”一般屬于儲備的已經(jīng)習(xí)得的或者通過文獻資料可自行習(xí)得的一般陳述性知識。其實，有了復(fù)雜陳述性知識的“骨架”，后續(xù)的學(xué)習(xí)實際上就變成了“填空題”，把各個知識模塊涉及的陳述性知識單元裝填到相應(yīng)的知識模塊中。復(fù)雜陳述性知識的“血肉”的教學(xué)處理又回到一般性陳述性知識的學(xué)習(xí)，即通過陳述、描述和闡釋即可完成。對于已經(jīng)習(xí)得并儲備的基礎(chǔ)性的陳述性知識單元，明確其在復(fù)雜陳述性知識體系中的角色、功能和作用原理即可。需要提醒的是，基礎(chǔ)性的陳述性知識單元的學(xué)習(xí)不能脫離復(fù)雜陳述性知識的“骨架”和主線。同樣以“掃描電子顯微鏡”為例，其涉及的電子、二次電子、場發(fā)射原理等基礎(chǔ)性的陳述性知識單元已經(jīng)先期習(xí)得，故在學(xué)習(xí)“掃描電子顯微鏡”時的重點是認(rèn)識是基礎(chǔ)性的陳述性知識單元承擔(dān)的角色和工作原理。如學(xué)習(xí)到電子時，需要關(guān)心的是“電子在掃描電子顯微鏡中承擔(dān)的角色是產(chǎn)生二次電子信號的激發(fā)源，并且需要得到并與樣品作用的是高能電子束”，而不是“什么是電子？電子是怎么發(fā)現(xiàn)的？有什么特征？”等已經(jīng)儲備的知識。

3 結(jié) 語

本文基于構(gòu)成復(fù)雜陳述性知識的陳述性知識單元間的內(nèi)在聯(lián)系，提出了復(fù)雜陳述性知識結(jié)構(gòu)的程序化設(shè)計并給出了基本思路，同時結(jié)合“掃描電子顯微鏡”這一具體知識進行討論。復(fù)雜陳述性知識結(jié)構(gòu)程序化設(shè)計的基本思路是以決定復(fù)雜陳述性知識體系存在與否的中心陳述性知識單元為“心臟”，以貫穿所有陳述性知識單元的邏輯主線加若干相關(guān)概念的延伸分支為“骨架”，把相應(yīng)的基礎(chǔ)性陳述性知識單元按照其角色或者功能裝填在骨架的特定位置形成“血肉”。程序化設(shè)計的“心臟”是復(fù)雜陳述性知識的核心內(nèi)容，“骨架”是主體內(nèi)容，“血肉”則是重要組成。復(fù)雜陳述性知識結(jié)構(gòu)的程序化設(shè)計將顯著降低該類知識的學(xué)習(xí)難度，有利于學(xué)習(xí)者達到知識體系內(nèi)化的效果，有利于破除由單一陳述、描述或闡釋等方法引起的枯燥晦澀的學(xué)習(xí)障礙。