知识学习的心理机制一直为教育心理学的研究热点，教育心理学专家对此进行了大量的研究。20世纪80年代末，美国教育心理学家Alexander受专家领域特长研究的启发，结合Anderson的知识表征理论提出了领域知识的概念，为认知学习研究开辟了一个新的领域。

领域知识是结构清晰和功能完善的知识表征形态，有关领域知识的研究丰富了人类知识学习与认知操作的心理机制研究，具有教育教学的理论意义与实践价值，并能结合学生的学科学习进行认知机制研究。因此，本文拟在分析当前领域知识研究的基础上，着力探讨领域知识的学科学习与教学问题，以期对认知学习研究提出一些新的理念并以此指导学校的学科教学改革与实践。

一、当代认知学习中的领域知识研究 1. 领域知识的提出及其结构

20世纪80年代末，美国教育心理学家Alexander等对认知和知识学习进行研究时发现，不同研究者常常使用关于“知识”的不同术语来表征相同的意义，例如学科知识（discipline knowledge）、主题知识（topic knowledge）、背景知识（background knowledge）或者先前知识（prior knowledge）在相关研究中都指个体所拥有的关于某个领域的知识。^①术语或定义的不统一不利于研究的开展和交流。

另外，在认知学习和专家发展的研究中，具体领域的策略性知识常常被忽视，这就不利于从认知机制和知识角度考察专家知识的形成。信息加工心理学的研究证实了领域知识是专家特长的基础。专家因为拥有丰富的领域知识而形成领域能力，进而形成领域特长。个体在特定领域内的学习与发展，本质上是领域知识在知识系统中表征的变化。因此，在认知与知识学习研究中，一个能表征知识的领域特点以及认知特性的概念有利于研究的开展和探索的深入。于是，Alexander等开始在认知学习研究中引入领域知识的概念。

领域知识（domain knowledge）最初源于人工智能领域，是指在某一个领域内概念之间的相互关系和有关概念的约束的集合，具有知识本身所具有的所有属性的特点。^②20世纪90年代初，Alexander总结了过去的知识表征分类后提出，领域知识是指个体所拥有的关于某个特定领域的所有知识。

就其知识构成而言，领域知识是由个体关于某个特定领域的陈述性（declarative）、程序性（procedural）和条件性（conditional）知识这三部分组成的所有知识。所谓陈述性知识即事实性的知识，是“知道是什么”的知识（knowing what）；程序性知识指的是技能知识，即知道如何在操作任务中使用已有知识的知识（knowing how）；条件性知识指的是限制性的知识，即知道什么时候或在什么情境下使用前面两种知识的知识（knowing when and why）。^③④个体所获得的各种知识形态都包含这三类知识，但是领域知识的三个成分是截然不同的。例如，我们掌握了有关乘坐飞机的知识，我们就不仅具有“在哪里搭乘飞机、乘坐飞机需要做什么准备和注意什么事项”的事实性知识，还要掌握购票、登机等程序性知识，同时还要知道在什么时候执行什么搭乘程序的限制性条件，即条件性知识，只有掌握了这三类知识，我们才真正掌握了乘坐飞机的完整知识。

在领域知识中，Alexander非常重视知识的操作性，她强调指出知识（knowledge）与知识的使用（knowledge use）的不同，前者所指的是认知心理学中的陈述性知识，而后者则是认知过程知识和特殊策略性知识，即程序性知识和条件性知识。其次，领域知识是有类别性和功能性的，它既包括了概念性、价值性知识，又包括有关思考过程、认识过程、反省和管理这些过程的知识，这些知识或者以内隐的智力理论、认知理论起到方法指导作用，或者通过个体的知识背景起到调节作用、或者通过智力技能方式直接进行认知操作。^⑤

2. 领域知识在知识学习中的作用与机制

领域知识的概念提出之后，不少学者对领域知识进行了一系列的认知研究，探讨了领域知识与个体认知操作的关系，考察了人类知识学习的内在心理机制，证明了领域知识在认知学习中的作用。他们的研究大致集中在以下几个方面：

（1）领域知识对工作记忆的增强效应

研究表明，工作记忆可以看做是认知系统的硬件，为进行知识学习提供基本的操作平台。领域知识是认知系统的“软件”，为执行各种学习任务提供具体的操作功能，并能一定程度弥补工作记忆容量的不足，对工作记忆起到增强效应。^⑥

关于这种增强效应，Hambrick和Engle认为是因为在记忆系统中存在一种检索结构（retrieval structure）。^⑦这种检索结构实质是领域知识高度整合、抽象化后形成的知识图式，它能将长时记忆进行编码，根据学习任务的需要提取相关信息。在知识学习中，长时记忆对新信息进行编码时，检索结构能保证相关信息被持续地激活，从而提高工作记忆的效率。

此外，领域知识与工作记忆也存交互作用，领域知识能促进记忆。Ackerman等指出，在特定领域的学习任务中，学生所拥有的领域知识能补偿工作记忆容量的不足。^⑧Hambrick等认为，高工作记忆容量得益于拥有高水平的领域知识，领域知识和工作记忆能够相互促进，领域知识为新知识的获得提供了基础，促进相关信息的记忆。^⑨

（2）领域知识提高信息提取效率和预测能力在知识学习过程中，领域知识能够引导学生的注意指向特定的信息元素，迅速锁定和提取有用信息以保证利用有限的认知资源对有价值的信息进行认知加工。^⑩Moose等研究发现高领域知识的被试在学习过程中能够获得更多有用信息。^⑪在自主学习过程中，学生依赖领域知识的引导与学习环境中的各种信息发生交互作用。^⑫若缺乏了领域知识或者对特定领域的概念结构理解不足，学生就无法在学习过程中获得足够的引导，不能对环境中的各种信息进行分辨和有效组织。^⑬领域知识还能帮助学生对信息作出判断，为新知识的获得提供了一个基础，因此领域知识可以作为新知识获得的一个预测指标。Lawless等在研究学生的学业成绩影响因素时发现领域知识对新知识的获得具有很强的预测能力。^⑭

（3）领域知识与认知策略及探索技能

在问题解决时，高领域知识的学生能执行高级的认知策略，且效率高，而低领域知识的学生则不能。^⑮学生的领域知识越丰富，就越容易形成有效的策略和方法加工来自该领域的新信息，从而获得新知识。^⑯高领域知识的学生在解决问题的过程中直接使用概念驱动的认知策略，而低领域知识的学生在学习过程中则先采用数据驱动的认知策略，再转换为概念驱动，耗费大量的心理资源，造成效率低下。^⑰

领域知识帮助学生掌握并提高认知策略执行的效率，提升学生探索技能，增强学生在新的学习任务中获得新知识的能力。高领域知识的学生在探索性学习中表现出结构良好的、目标明确的探索行为，而低领域知识学生的探索行为则缺乏系统性、目标模糊。^⑱在探索性学习中，高领域知识的学生能够利用已有领域知识来修补当前信息的欠缺。^⑲同时，高领域知识的学生对探索性学习过程中所涉及的新旧信息进行重组，对整个探索行为提供一个合适的引导，而低领域知识的学生就难以胜任这样的任务。^⑳

（4）领域知识增强元认知监控能力

在认知加工过程中，元认知监控是资源分配和利用的中央调控机制。通过元认知监控，学生能够激活与当前任务相关的知识，比较学习任务和已有知识之间的差距从而确定要获取的知识。^㉑研究发现，高领域知识的学生可以很好地监控到差距，获取新知识并补充到原有的领域知识体系中；而低领域知识的学生则难以在短时间内监控到这种差异，无法在当前信息和已有知识之间建立联系。此外，高领域知识的学生在认知作业时善于使用元认知监控对认知作业过程进行调整，以保证顺利达到学习目标，而低领域知识的学生则难以调整认知过程。

3. 领域学习及领域学习模型

Alexander总结了关于专家与新手的研究和领域知识的研究后，开展了领域学习研究，考察学习活动中专家与新手的知识和技能运用特点。Alexander结合了专长研究和学校教育的特点提出了领域学习模型（model of domain learning，MDL），用于阐释在特定领域内不断发展的专长的实质。^㉒㉓领域学习模型从知识结构、认知策略和学习动机三个维度，根据个体的领域能力发展水平，划分为新手（acclimation）、胜任者（competency）和专家（expertise）三个标志性阶段。在新手阶段中，个体的知识是有限和零碎的，难以准确分辨信息的准确性和相关性；这个阶段通常使用表层水平策略来解决问题，其关于某个领域的动机水平也不高。在胜任者阶段，领域知识得到了整合帮助个体解决更加复杂的问题；个体能够混合使用表层水平策略和深层加工策略来钻研任务，关于某个领域的动机水平显著高于前一个阶段。随着知识、加工策略和动机水平朝着积极方向的转变，个体的知识基础具备深度和广度，能为该领域创造新知；专家能够利用深层的高水平加工策略解决问题，并且有很高的动机水平因而能长期保持高水平的投入。^㉔㉕

二、学科领域知识的基本构念

当前，有关认知心理学的大量研究成果已经在教育教学实践中得到应用，但是尚有不少有价值的研究成果未能有效地向教学迁移，产生教育教学改革的效益。例如，认知心理学关于专长的研究揭示了某一领域内专长形成的认知机制，对于学校学科的教学具有启发意义，但相关研究却很少能直接用于教学实践。^㉖

领域专长形成的核心要素是领域知识，领域知识的本质是关于某种情境的知识联结。就其知识范畴而言，领域知识既可以表征宏观的知识范畴，如学科体系的知识；也可表征微观的、具体的某种经验，如关于某种活动的细节或学科的知识单元。就其知识性质而言，领域知识既可以是外显清晰的，也可以是内隐缄默的。在学生的知识学习中，由于领域知识有助于构建起某个特定领域的基础性知识体系，能加速对所学知识的同化与吸收。因此，利用结构良好和功能完善的领域知识对中小学的学科知识进行重新表征，形成学科领域知识，将有助于提高学科教学的有效性和学生学习的效率。

1. 学科领域知识及其结构

我们在Alexander的领域知识的基础上，参考Anderson、Gagne和Mayer的知识表征分类理论，结合学科知识学习的特点，提出利用领域知识的结构对学科知识进行重新表征，形成学科领域知识的理论构想。

学科领域知识是指学生所拥有的关于某个特定学科范围内的所有知识，是关于某一学科中的那些具有一定相关性、逻辑性、操作性的知识按其知识属性、认知特性而加以组织形成的知识组块和认知操作图式。某一学科的知识可以表征为一个特定学科的学科领域知识，它是由若干具体的知识单元及需要习得的有关技能等组成的知识体系。从其结构上看，学科领域知识的三维结构包括了学理内容、认知过程和问题条件三类知识，见表 1。

学理内容知识是一个特定学科教学范围内的陈述性知识，表现为概念、原理、关系、规则等反映事物的内容、属性的知识，这些知识用于描述事实、陈述观点或阐释关系等。学理内容知识与领域知识中的陈述性知识相对应，是学生可以通过有意识的提取线索而直接陈述的知识，可以理解为是一种静态的知识。从知识的功能上看，这类知识是学科领域中回答“是什么，学什么”的知识。

认知过程知识是指在学科学习过程中，关于认知活动过程性和操作性的知识。认知过程知识与领域知识中的程序性知识相对应，是学科领域内的一套关于知识获取、认知操作和问题解决的规则或程序，属于认知技能的知识范畴，是动态的知识。从知识的功能上看，认知过程知识是关于“怎么学，如何学”的知识。

问题条件知识指的是在特定的学科学习中，与学科问题解决相关的条件性知识。问题条件知识与领域知识的条件性知识相对应，具体表现为在特定的学科问题情境中进行问题解决时使用已有知识的限制条件。这些限制性条件决定了何时、为何要应用学理内容知识和认知过程知识，它是关于学科问题的情境条件和问题情境，用于解决“什么时候，为什么”使用知识的问题。问题条件知识是一种状态性的知识形态，与问题情境紧密联系。

我们以初中数学中的“三角形面积计算”为例，分析学科领域知识的三类知识在其中的作用。计算三角形的面积首先必须对三角形及其面积公式有所了解，即要具备一定的学理内容；其次，要懂得如何在三角形中找到“底边”和“高”，懂得如何通过辅助线在三角形中作“高”，这是认知过程知识；最后，学生还要能够分辨三角形的形状与“高”之间的关系，即了解三角形的“高”的限制条件，例如在直角三角新中，三角形的“高”为一条直角边，锐角三角形的“高”是过顶点向对边作垂线，而钝角三角形则需要作底边的延长线才能找出“高”。

从本质上讲，学科领域知识是学科知识中相关的知识群按照内在的知识联系和使用这些知识的情境联系起来的知识组块，其三维结构不仅涵盖了陈述性知识和程序技能，也包括了在认知操作中具有核心作用的元认知策略成分。它将原来学科教学中只考虑知识本身内在关系的知识系统转变为将知识和认知相结合的领域知识。

2. 学科领域知识的特性

由于学科领域知识从学科内容的特点（知识属性）和知识学习的心理规律（认知特性）两个方面对学科知识进行重新表征，与仅按照学理内容的特性表征的现行学科知识体系不同，学科领域知识具有以下特点：

（1）完整性

学科领域知识由性质不同的三类知识有机结合而成，突出了知识体系的功能性和完整性。它既涵盖静态的学理内容，如原理、概念、符号等事实性知识；又包括了动态的认知过程知识，即认知技能、认知策略等操作性知识；还包括了与特定学科问题情境相对应的特殊策略性知识，即问题条件知识。研究证明，动态的程序性知识和策略性知识是心智技能和学习策略的核心，调节和控制着学生在学科学习中对已有知识的使用和新知识的构建。

（2）交互性

学科领域知识的三维结构是一个有机整体，在学生的学习过程中，领域知识组块内的三类知识发生交互作用从而共同影响着学科学习与问题解决。学科问题解决涉及问题表征、设计解题计划、执行解题计划和对解题过程监控等心理成分。^㉗能否对问题建立正确表征与学生认知结构中是否储存了相应的问题类型知识有关，因此学理内容知识在这个过程中是必要的。而认知过程知识则影响认知操作计划的执行，在这一过程里，学生利用习得的认知技能对学理内容进行重组，执行解题策略。问题条件知识作为一种与特定问题情境相对应的限制性因素，直接调节学理内容知识的选取和认知策略的使用。

（3）动态性

Alexander指出，学生在特定领域的学习当中，其知识结构并不是固定不变的，而是会随着学习的深入发生重组，动态变化着。^㉘因此，即使是相同的知识，在不同的认知图式和学习阶段中的作用都不一定是相同的。由于学科领域知识是根据知识的属性和学生在认知学习中的心理特征进行表征的知识组块，充分考虑了不同知识在特定领域中的作用，使每一个知识组块都包含了知识单元和操作技能，体现了知识结构的动态性特点。

三、学科领域知识的内容组织与教学

根据领域知识表征的理念，学科领域知识的内容组织不仅要考虑学科内容的知识，还应考虑学生在学科学习过程中的认知活动。现行学科教材内容的组织有两个问题，这表现在：第一，在知识方面，主要考虑知识本身的内在联系和知识系统的严密、完整性，而不大注意知识在教学过程中的应用性和情景条件性；第二是认知方面，教材内容的组织是按照专家的思维方式与认知方式而非依照学生在学科学习的认知活动特点加以组织的。

因此，可以将领域知识引入对学科教学内容进行改革。在教学内容的学科领域化研究中，可以将原来学科内容以注重知识内容内在逻辑关系、专家的思维方式组构的学科知识单元，改编为知识的领域范畴和学生学习认知活动相结合的学科领域知识单元，形成新的学科知识组块，改革学科教学内容与方法，帮助学生形成结构化的、具有高度认知灵活性的学科认知图式，见表 2。

在学科教学实践中，教师可以运用组构式和补充式两种基本的教学策略来组织领域知识化的学科内容。

1. 组构式教学

组构式教学的基本思想是考虑学生的已有知识水平与学生在学习活动中的认知特点，由教师（专家）重新组构学科内容单元，编写成新的学科内容单元，用学科知识组块作为学科教学和学习材料。

组构式教学要求教师根据学科领域知识结构对学科知识体系进行重新表征，这一过程可以称为学科知识领域化。学科知识领域化是学科领域知识的外部组构过程，教师根据特定学科内容的知识属性，学生学习这些学科内容时认知活动加以组织形成新的知识组块和认知操作图式。这种学科领域知识单元，应当体现与特定学科和学习相联系的学理内容、认知过程和问题条件三类知识。

经过组构后的学科领域知识单元并非由三类知识简单地独立相加而成，学科领域知识组块内部的各个子组块彼此之间存在交互作用，共同影响着个体的认知过程和认知操作。因此，在学科知识领域化的过程中，我们要确保组构后的学科领域知识组块中知识的完整性、相关性和有用性。以组构八年级《代数》下册的“分式”知识单元为例，由于“分式”是属于“整式”中的一部分内容，因此在“分式”学习过程中首先引入“整式”中与“分式”相关的基础知识，使学生获得充分的关于分式的学理内容知识，其次是要保证有足够的分式运算、分式方程解答、利用方程解答实际问题的认知过程知识，最后，是要在加入使用前两种知识的限制性条件，即问题条件知识，限定使用某一类知识的条件。^㉙

组构式教学强调的是专家知识的构建，突出了专家系统的优势作用，通过利用与展现专家专长与认知优势让学生在学科学习中受益，实现从生手向专家转变。

2. 补充式教学

Hutchinson研究表明，学习不良儿童一方面不能熟悉掌握基本的数学术语和运算，另一方面不能将这些术语和运算正确应用到问题情境中去。^㉚

补充式教学就是在不改变现行知识单元教学的前提下，根据领域知识的结构和特性，补充与该学科内容相关的知识，以完善学生的知识结构。在教学中，通过教给学生知识表征重组的策略性知识，让学生对习得的内部知识体系进行重组表征，形成学科领域知识。

通过补充式教学，一方面可以使学生的知识体系全面完整，另一方面可以使学生通过对已有知识和认知结构进行自我重构，形成结构良好、功能完善的认知图式。

补充式教学可以促进知识的自我建构，学生的学科领域知识的自主建构将经历以下三个阶段：

第一，添加与组织。学生完成了对学科中某一知识的理解和记忆后，知识便进入了学生的知识库中，成为“库”中的一个知识组块，这就是“添加”。随着知识的不断增加，学生对这些知识组块的理解和记忆就容易出现混乱，因此必须对增加的知识进行适当的整理和组织，以便补充到原有知识网络中，改进原有知识结构。

第二，筛选与提炼。根据建构主义理论，学生理解和掌握知识不是在头脑中简单复制教学内容，而是根据自己的体验与经验，对知识形成自己的了解和看法，而这些理解和看法有可能是错误的。因此，学生在组建自己的知识网络时，需要多次筛选和提炼的过程。所谓“筛选”是指学生只接受自己所理解的知识，将这些知识纳入自己原有的知识网络中，“提炼”就是学生将那些应用范围广泛的思想、方法类的知识置于知识结构中最突出的位置。

第三，调整与重组。经过一段时间的学习，学生可能自主构建出某一特定领域的知识体系，但随着学习的深入和新知识的不断获得，新知识的输入会与原有的知识发生冲突。这个时候必须教给学生对内部知识进行重组表征的策略，引导其对与特定领域相关的信息进行理解、解释和预测，并将性质相关的信息融合形成结构化的认知图式和知识组块。

3. 两种教学的区别与联系

组构式教学强调学科知识学习的外部指导，要求教师组构出适合教学的学科知识形成知识单元，帮助学生形成结构良好、知识全面的学科领域知识体系。从学科特性上看，组构式教学适合于数学、化学、物理、生物等学科体系清晰、逻辑严密的理科教学。此外，组构式教学强调所教授知识的完整性和结构性，适合新课的教授或者对学科学习困难的学生辅导方面。组构式教学的优点在于使用了专家（专长）知识与能力。但是在这种组构式教学过程中，学习主体还是被动地接受知识，其思维操作和认知改组活动在学习过程中较为欠缺。

补充式教学方法强调学生在知识学习过程中的自主建构，突出了学生的主体性和能动性，其本质是学科领域知识的主体建构，也就是学科领域知识的内部构建。在实际教学当中，教师不必重新编写全新的知识单元，而是在原有教学内容的基础上，通过给学生补充必需的知识，例如必要的概念性知识、方法策略、知识使用的限制条件和情境条件等，让学生根据自身的水平和需要进行知识改组和建构，形成完整的学科知识体系。补充式教学适合结构性不强的学科教学，例如语文、英语、政治等文科的教学。由于补充式教学是通过自我知识建构，且在教学过程中进行知识表征重组的策略教学，因此适合于成绩较好的学生，或者在学生已经熟练掌握了一定的知识后进行教学。

四、学科领域的知识表征与学习模型研究

领域知识是一种结构化、功能化、应用化的知识表征形态，它与学科学习的结合有助于我们深入探讨学生学科学习的心理机制问题，深化对学习的认识与研究。

1. 学科领域知识的知识表征研究

（1）认知操作方面的研究

过去20年，国外做了不少关于领域知识与认知操作的关系的研究，领域知识的知识表征特性对认知活动的积极影响也得到证实。但是几乎所有的研究都将领域知识作为一个整体表征，从领域知识丰富程度来探讨领域知识对认知活动的影响，而领域知识所特有的三维结构的知识表征特性却被忽视了，没有得到相应的研究。我们认为在进一步的研究中应该重视领域知识的微观结构与认知操作的关系。例如工作记忆的研究，并非纯粹地探讨领域知识的丰富性与工作记忆的关系，而是要考察领域知识表征如何影响着工作记忆。

我们还要开展学科领域知识学习过程的研究，关注学生在知识学习时的认知过程，考察知识学习中的认知操作，研究诸如工作记忆、注意选择、学科问题解决等认知问题，以此推动学科教学与学习的改革和发展。

（2）知识表征方面的研究

领域知识是一种新的知识表征概念，在学科教学与学习中，可以从以下方面对领域知识进行知识表征方面的探讨。

第一是考察领域知识在学科问题表征时的机制和变化。知识在问题表征过程中不断地经过重组和加工，并不断地补充新的知识，最后形成新的认知图式。通过探讨领域知识的三维结构在问题表征中的作用机制，有利于深化对学生在学科问题解决过程中习得知识的心理机制的认识。

第二是考查学生学科领域学习中的知识表征变化。学生的学科学习可以看做是一个从新手向专家发展的过程，因此明晰学科领域知识对学生知识表征的影响，探明学生的知识结构变化的规律对于学科教学的改革有理论价值。

2. 学科领域学习模型的研究

Alexander提出了用于解释领域特长发展的领域学习模型（MDL），突破了传统认知学习领域中重视“冷认知”，忽视动机和情感因素在认知发展中的作用的局限，加入了动机、兴趣的非智力因素，开展认知学习领域的“热认知”研究。^㉛

在学科学习中，学生智力实际上是一个不断发展并受到特定知识和经验调节的专家系统，这个系统包括了思维技能、学习技能、元认知技能和动机，平时的智力测验和学业能力测验所测量到的实际上是这个专家系统中非常有限的部分。^㉜所以在知识学习的过程中，一般的学业能力测验或者智力测验难以对学生的发展水平进行准确的评价。参考Alexander的领域学习模型，在学科领域学习中可以建立一个学科领域学习模型。该模型应以学生学科学习和智能活动发展的特点，以知识结构、认知策略和学习动机三个维度来评价学生在学科学习中的发展水平。

学科领域学习模型的建立将为教育工作者提供一个可以准确评价学生发展水平的工具。学科领域学习模型从智力和非智力因素两个方面评价学生的学科发展水平和状况，因此可以用于诊断学生偏科或学习困难的原因，为制定辅导策略提供依据。