[转载]分布式认知理论

“Distributed learning” means a method of instruction that relies primarily on indirect communication between students and teachers, including internet or other electronic-based delivery, teleconferencing or correspondence; (British Columbia, School Act, 2006)

分布式学习即分布式认知理论与学习环境设计

题记：第一次读《分布式认知的特征与设计》这篇文章时的确觉得难以理解，但强烈的惰性又不愿查找相关文献，经过了反复阅读，希望在文中仅有的两个案例中发现分布式理论的特征和它对学习环境设计的影响。但我终究不是学者，总结概括的观点不全面，也尚未把握住该理论的核心。于是在纵目睽睽之下狼狈而逃，回来挑灯夜战，奋斗数天……

一、分布式认知定义

分布式认知(ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＣｏｇｎｉｔｉｏｎ)是一个包括认知主体和环境的系统,是一种包括所有参与认知的事物的新的分析单元(ＧＳａｌｏｍｏｎ,1993)。分布式认知活动是对内部和外部表征的信息加工过程,把分布式认知看作一种包含多个主体、多种工具和多样技术,协调内外部表征,且有助于提供一种动态信息加工的系统。

在心理学领域最早提出分布式认知思想的学者是瑞兹尼克(Ｒｅｓｎｉｃｋ)和索罗蒙(Ｓａｌｏｍｏｎ)。他们认为分布是泛中心的,有共享的意思。认知活动不仅仅依赖于认知主体,还涉及其他认知个体、认知对象、认知工具及认知情境。

分布式认知分布于个体内、个体间、媒介、环境、文化、社会和时间之中。

认知在个体内分布。认知在个体内分布。知识是在脑中认知科学和认知神经科学中的一种重要的理论——模块说——支持这一观点。模块说认为，人脑在结构和功能上都是由高度专门化并相对独立的模块组成，这些模块复杂而巧妙的结合，是实现复杂而精细的认知功能的基础

认知在媒介中分布,如图1所示。认知活动可以被看成是在媒介间传递表征状态的一种计算过程。媒介可以是内部的(如个体的记忆),也可以是外部的(如地图、图表、计算机数据库等)。

认知在文化上分布。文化是指规范、模式化的信念、价值、符号、工具等人们所共享的东西。文化是模式化的，但并不是统一的。文化需要在面对面的实地交流中才能被体会或感受到。文化以间接方式影响着认知过程，例如，不同文化背景下人可能具有不同的认知风格。

认知在社会中分布,在具体情景中，记忆、决策等认知活动不仅分布于工具，而且分布于规则中，分布于负责着不同性质工作的人中。如图2所示。

认知在社会－文化环境中分布。社会－文化是指规范、模式化的信念、价值、符号等人们所共享的东西。社会－文化需要在面对面的实地交流中才能被体会或感受到，它以潜在的、间接的方式影响着认知过程（对不同的个体影响程度是不同的），因为个体的认知活动有一个交流、反思、改进、协调的过程，总是基于一定的社会—文化环境，是在一定的社会－文化环境中得以实现的，而社会共同体（特殊地为教育共同体）对个体认知活动的重要影响就是一个规范化的过程。因此，就个体的“意义赋予”而言，即包含有“文化继承”的涵义。如图3所示。

图3 认知在社会-文化中分布

认知在时间上分布。认知横向分布于每个认知主体特有的时间维度上，纵向分布于特定认知主体的过去、现在和未来。例如，成人常常根据他们自己过去的或文化上的经验来解释儿童的一些行为。

分布式认知拓宽了认知概念的内涵,认知过程除了个体认知活动,还涉及到社会和工具两个维度。社会维度是指一个人在完成某种认知活动的过程中,可以借助社会中的他人的认知资源。工具维度是指人在认知活动中要利用各种心智的和物理的制品。

二、构成要素

Ｈｕｔｃｈｉｎｓ认为分布式认知的分析单元不是个体,而是以共同参与认知加工的各元素间的功能性关系为基础的认知过程。分析单元主要负责在执行任务中信息如何表征,知识和信息表征如何转化和以何种方式传播,即集中在对信息表征传播方式的分析上。

分布式认知考虑信息如何表征和信息在流经不同个体以及使用不同物体(如地图、仪表、涂写和话语)时是如何重新表征的。这类信息的转换被称为“表征状态的转换”,其中,媒介所传递的信息可以是内部的也可以是外部的。内部表征的内容有个体内的记忆、感知思维等认知活动以及习得的知识技能等。外部表征人们将环境作为工具,直接利用问题情境的成分和结构,在不需要推理等过程的参与下,减轻认知负荷,完成问题解决。这种认知分布加工活动被称之为外部表征。可以理解为由技术或工具辅助的认知,大致可以分为有形的和无形的。认知科学重视外部表征在问题解决中的作用。外部表征的内容如下:一是外部记忆(如计算机的连接、线路)和计算器的辅助(如用计算器进行四则运算等);二是用于辅助理解和沟通的书面标知(如信封背面的地图,又如指示器板、手册、报纸上的文章、笔记、仪表、备忘录和计算机数据库等);三是在某个组织内部必须共同遵守的规则、个体间约定好的交流规则等,还有文化、规范、模式化的信念、价值、符号、工具等人们所共享的东西。

工具是认知活动中的一个重要要素,它可以对认知活动起到指引、增强和组织作用,可以帮助认知者节省心理资源,提高效率。

（分布信息资源模型）

三、分布式认知模型

分布式认知依然需要考虑个体认知。Salomon 提出一个个体认知与分布式 认 知 的 交 互 模 型 （ the Reciprocal Interaction Model），如图４所示。在该模型中，每个反应物既保持自己的独立身份，同时它们之间又交互影响，甚至赋予意义于其他的反应物。这就产生了一个螺旋发展的过程，“任何地方发生的任何变化自身最终要受到变化结果的影响而发生改变”。认知是一个相互促进，螺旋上升发展的递进过程。

图４个体认知的螺旋模型

Hath 和 Cardner就教室认知活动提出了分布式认知的同心圆模型。如图５所示。在该模型中，最外层是文化力，包括信仰、惯例、活动等，它们超越于具体情境，潜在地影响各个认知个体。中间是地域力，指直接影响个体认知行为的、在一个特定的本地情境中的人物、资源和其它媒介。最内层是个人力，是分布式认知的核心力。在这一层中个体带有许多具有本地情境中的经验和倾向，从时间序列上看，智力、兴趣等在与同伴、老师及其他成员交往中接受影响而发展、变化，并受到资源的限制，受到文化价值和期望的影响、约束。这些力对不同的认知个体的影响作用程度是不同的。

图５　个体认知的同心圆模型

根据同心圆模型，教学首要应当发挥认知主体内核力的作用，而不应是教师主导地位的“主宰”。要激活内核力，前提是主体必须有积极参与的意向，才能具有高级的智力参与活动。学生的智力、兴趣在与同学、老师的交互活动中受到影响。因此，在内容组织、知识教学、情景创设过程中，包括教材的编写，要始终注意学生情感、态度的调控，教师的职责应当是培养他们的学习兴趣，激发探究的欲望和保持稳定的动力因素，成为学生学习的促进者、帮助者。

四、分布式认知理论的主要观点

1、提出一种新的分析单元——功能系统（Functional System），包括参与者全体、人工制品和他们在所处特定环境中的相互关系；

2、认知存在于个体/群体和制品(artifact)之中；

3、强调人工制品在分布式认知中的重要作用；

4、人的认知活动方式不仅仅是个体的，而且是“个体+群体/共同体+制品”的，强调它们之间的交互作用；

5、关注活动中信息和知识的传播及转换方式；

6、关注任务情境和情境脉络，强调社会—物质情境对认知活动的影响；

7、强调对情境脉络中的信息表征和表征状态的转换进行记录和解释；

8、协作共同体要共享相应的信息，这是共同完成任务的基础；

9、强调交流、共享等各要素之间的相互依赖性。

五、研究分布式认知

1、分布式认知的研究主要侧重于分布式用户与环境之间的交互行为、问题解决以及情境认知三方面。

2、认知分布式的研究方法（赫钦斯），如图6所示。

图6 分布式认知研究的一种典型方法

第一阶段:对事件产生的情境做视频或音频记录。记录必须非常详细,对任何细微角落、色彩和气味的遗漏,都有可能使一些有意义的信息丢失。

第二阶段:把通过视音频记录形成的信息表征,全部转换为印刷媒体形态的表征,包括语言和其他行为的文字记录。

第三阶段:从第二阶段所得到的文字记录中,找出有意义的行为和事件,前一阶段中的连续性行为流，因此而被分割为有文化意义的块。

第四阶段:对第三阶段所确定的行为进行解释,从而把数据转换成相应的理论描述。在这种方法中,研究者需要描述似乎非常琐碎的、容易被想当然进行解释的行为和交互活动的各个方面,传统分析中可能错失的那些不明显却具有重要意义的时刻,在此得以显露;与那种只关心引起问题的单独、首要因素的方法不同,这种方法能明确揭示问题是由多方面因素的交互影响引起的。

六、分布式认知在教学中的应用

1、理论

（1）个体是认知的内核（个体）：认知是涉及多种因素的一个系统，而在这个系统中，处于中心层和内核力作用的是个体认知。个体作为认知的主体，处于该系统的中心。因此，在实际教学改革中，不仅只是确立学生学习主体地位的观念和意识，更主要地是在系统中围绕“中心”的学习活动，切实分析和研究学生的思维规律，“暴露”主体的思维过程，让主体的大脑“动”起来，也就是说，应当高度关注主体认知的建构活动，实现从传统教学只关注学习结果到关注认知过程，从关注外部输入到关注内部生成，从关注初级知识的获得（表层性的知识理解和记忆、简单化的问题解决）到关注高级知识的获得（深层理解、高级思维、实际问题解决），从关注学科知识获得到关注元认知发展的转变。

（2）个体认知的社会性演绎了两种现代认知教学策略：

一是认知合作性学习。由于每个学习者都有自己的经验世界，不同的学习者对某个问题可以形成不同的假设和推论，而他们通过相互沟通和交流，相互争辩和讨论，合作完成一定的学习任务，共同解决问题，从而形成更丰富、更灵活的理解。同时学习者还可以与教师、专家等展开充分沟通，教师不再是以权威者、知识的传播者身份凌驾学生之上，而是成为学生认知活动过程中的合作者、参与者，教师、学生、专家等构成了一个学习共同体，学习共同体为个体认知提供了一个资源丰富，支持积极的社会化基础，个体认知不再是一个“个体户式”的学习；

二是学习环境设计。学生可以利用各种认知工具（变教学手段为认知工具）和认知信息资源（如文字材料、书籍、计算机多媒体等）来达到自己的认知目标，使之成为支持和促进认知的场所，其目的是让学生学会学习。

分布式认知对设计学习环境的隐喻主要表现在如下几点：

（1）在分布式认知中，人和制品同样重要；个体和群体 ) 共同体同样重要；人和制品能形成合成的认知力量，是最为理想的认知方式。时下我们需认真思考的问题是：在一个技术日渐丰富的学习环境中，人与制品该创造一种怎样的关系，什么样的学习活动模式能够最大限度地发挥个体、制品、共同体的力量？

（2）学习者共同体、知识建构共同体和协作学习等，是具有重要价值的分布式认知活动。它不仅符合人类认知的分布式特点，而且有助于发展学习者的高阶能力。在运用技术支持学习环境的设计时，要有意识地注重分布式的学习。

（3）交流是实现分布式学习，达到分布式认知效果（如知识的社会性建构）的必然方式。“系统所有要素间的有效交流是根本性。再则，系统的总体智慧不属于任何单一的个人或制品。” 分布式认知要求学习者充分利用各种制品表达自己的观点，看法以达到交流，辩论的目的。

（4）信息技术在分布式认知中的作用是十分明显的。网络技术的发展进一步强化了分布式认知的可能性。反过来，当前关于用技术支持学习或网络学习的研究，越来越自觉地运用分布式认知理论来解释和指导学习环境的设计，这说明二者之间有很大的契合程度。

具体而言：

（1）创设真实（或接近现实）的社会--物质境脉；（2）运用智能制品促进分布式认知活动；（3）运用技术来支持分布式的交互和协作；（4）强调应用技术支持思维的可视化和知识表征，以使学习者清晰地表达观点，拓展和提炼思维；（5）注重人类个体、共同体和制品的重要性；（6）学习者共同体、知识建构共同体和协作学习等，是具有重要价值的分布式认知活动；（7）交流是实现分布式学习、达到分布式认知效果的必然方式；（8）人和制品能形成合成的认知力量，是最理想的认知方式；（9）信息技术在分布式认知中的作用十分显著。

（3）认知介质的工具性（媒体）：个体对客体的探索，获得客体的知识，建构自己内部心理表征，需要通过和借助一定的媒介，媒介是认知表征状态进行转换的工具。在这里，媒体不再是帮助教师传授知识的手段、方法，而是用来创设情境、进行合作学习和交流、内部表征和外部表征进行转换，即作为学生主动学习、协作式探索的认知工具。

（4）个体认知的发展性（时间）：在横向上，每个认知主体是有特殊的时间维度，因此，学习内容的选择与安排必须符合学生年龄发展的普遍特征；另外，对学生课外学习，应给予学法指导，如可以在早上进行识记学习。在纵向分布上学生对客体的认知具有时间性、过程性和发展性。教师不能把自己对问题的理解一次性地强加于学生，不能完全责备学生对一些问题的理解不彻底，因此，分布式认知支持建构主义提倡的随机进入教学，即对同一教学内容，应在不同时间、不同情境下，为不同目的、用不同方式加以呈现，从而达到逐步促进和发展学习者的理解能力和知识的迁移。

2、实践

其一，在ＣＳＣＬ系统的设计中,分布式认知提醒我们要注意以下这些问题:

(1)关注共享知识的分析与实现;

(2)支持和促进学习共同体的特有文化的形成,树立学习共同体的明确的长期、短期目标;

(3)系统要给每个参与者以适当的观察视野,这个观察视野应足以有效支持学习任务参与者对他人任务的监察,以提供帮助甚至直接的替代性活动,来保证共同任务的完成,又能使每个参与者有相对独立和自由的工作空间;

(4)强调系统对交互活动的支持,使系统能通过对学习活动中人类参与者与其他人、制品进行交互的信息轨迹、流动方式的分析,来了解和调整学习者具体活动的效能;

(5)重视人工制品的作用,从与人类参与者对等的角度来对人工制品进行理解和设计。

此外也提到了一些问题。

其二，分布式认知为网络虚拟实验学习提供了理论依据,对创设网络虚拟实验环境有着重要启示。

转变传统的媒介观念：在网络虚拟实验环境中,计算机网络作为媒介不再是帮助教师传授知识的手段、方法,而是用来创设情境、合作学习和交流、转换内部和外部表征的工具,即作为学生主动探索、协作式学习的认知工具。

重视个体认知的发展性：在物理网络虚拟实验环境的构建中,应有一个学生自身水平的测试。根据不同的测试结果,建议学生选择预备级实验、基础物理实验、课题物理实验等,从而达到逐步促进和发展学习者的理解能力和知识积累的迁移。

强调交互性学习：在网络虚拟实验环境的设计上应着重强调对交互活动的支持,即通过分析学习活动中学习者之间、学习者与人工制品之间交互的信息和流动方式,智能化调整学习者的具体活动,使学习者在交互活动中得到提高。

构建学习共同体

其三，分布式认知系统中的交互设计：人与人（网络），人与计算机，人与计算机之外的其他媒体、媒介与媒介之间的交互。如图7所示：人与人：交互知识库调整交互；媒介之间：信息处理器表征状态；上述二者促进人与媒介（情景）之间的交互。

图7 分布式认知系统中协同感知交互模型

其四，分布式学习

概念：分布式学习是一种教学模式，它允许教师、学生和教学内容分布在不同的、非中心的位置，因而教和学可以独立于时间和地点而发生。分布式学习的应用可以结合传统的基于课堂的课程，也可以结合传统的远程学习课程，或者创设完全的虚拟课室。

特征：

（1）分布式学习是一种教学模式，学习模式或学习环境。

（2）学习资源，学习者和教师的分布性。建立在非中心存储学习资源基础上的教学模式，其泛中心化体现了教与学的独立性，使得学习不会郁于单一的学习形式，而呈现出多样化的趋势。

（3）技术性的教学交互。教学交互是学习过程中，以学习者对学习内容产生正确意义建构为目的，学习者与学习环境之间的相互交流与相互作用。在分布式学习中，教学交互是通过各种信息技术通信工具实现的，包括视频或音频会议、人造卫星广播和基于网络的多媒体形式等。在虚拟学习环境中的学习体验，进行知识的建构。

（4）以学习者为中心。教师知识的垄断者、学习过程的支配者转变为学生学习活动的准备、设计、参与的引导者、支持者和指导者，教师对于学生，更多的是做为一种资源而存在，在平等的对话、交流中，实现教与学的相长。

要素：

（1）       学习的社会性和交互性——分布式学习的核心本质

（2）       学习资源的泛中心化和以学习者为中心——分布式学习的显著特征，图8所示。

图8 分布式学习中各要素的关系

（3）       学习的合作化——分布式学习的重要形式。合作就是以小组的形式，通过系统分工协作和共同努力从而实现共同目标

（4）       建构学习社区（学习共同体）——分布式学习的有效机制。由学习者及其辅助者（包括教师、专家、辅导者、同伴等）共同构成的团体，他们彼此之间经常在学习过程中交流，分享各种学习资源，共同完成学习任务。

（5）       学习平台——分布式学习的关键基础。通过学习平台可以有效地进行分布式学习活动设计、互动支持和分布式学习管理。典型的功能有学习社区构建，学习支持和管理，教学环境设计，教学资源生成，信息资源的分布式储存、管理、检索、共享等等。

特点：

（1）分布式控制。共享的理解、解决争论或管理共同体的规则、学习目标。所有这些都是整个团队协商得来的。

（2）生产和共享新知识。共同体中的成员通过共享、听、看和模仿受益。这与维果茨基所强调的学习的社会支持是一致的。拥有更多经验的人在给予帮助和建模上起到关键的作用，他们和其他成员一同学习、解决问题、寻找答案。

（3）弹性和协商性的学习活动。这是一种自然选择的结果，可以有效引发学习的活动并使之得到发展和延续，而得不到小组认同的活动则被淘汰或消亡。

（4）自治的共同体成员。共同体成员必须有一个特定的空间来决定他们自己的活动并做出决策。共同体成员之间的差异也需要空间。否则，观点就会变得单一。

（5）高阶的对话、交互和合作。对于分布式学习共同体来说，保持通讯的畅通性是很重要的。共同体中某个成员可能正在做一些很有用的事情，但是由于这些信息没有通过持续的通讯而不能实现共享，其他共同体成员就有可能注意不到。

（6）具备共同工作的焦点和动机。共同的兴趣、共同的目标以及共同的问题或项目等。

七、具体案例－教师培训平台的架构

1、  要素：我们将教师培训系统划分为教师、学员、其他学员和包括平台、教材等所有媒介在内的人工制品四个维度。

2、  关系：

教师-学员-其他学员：

教师是培训目标的制定者及学员完成培训任务的指导者、帮助者;

学员是培训的主体、培训任务的完成者,高校教师在教育理论、专业知识和科研方面的优势和学员自身实际教学经验在认知上存在一定的互补性。

教师应关注认知在学员中的分布性,即每个学员既是培训的主体,同时也是认知的对象或资源。其他学员是学员完成自身任务、达到培训目标的帮助者,协作学习的伙伴,教师、学员和其他学员形成一个学习共同体。由于学员具有相同的身份、知识背景与专业发展需求,所以学员对这个学习共同体会产生比较强烈的归属感、信任感、互惠感和分享感。

教师-人工制品-学员：

教师是平台框架的构建者,资源的部分提供者和共建的引导者;关注到知识的分布性。

学员是平台的使用者也是平台的共建者。

人工制品主要是指集成了网络交流工具、学习资源和其他多媒体软件的培训平台。它应该支持学员完成任务时的协作、交流和共享的要求,同时也分担对学员学习任务引导、具体化的作用。