情境认知

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　　情境认知是一种解决学生在保持和概括知识时存在困难的方法 。学习者使用概括的方法，有助于将知识从一种情境迁移至另一种情境。情境学习环境允许学习者在“需要的时候能复述有关的信息”。

　　情境认知赋予学习以意义，促进知识向日常生活情境的迁移，它因为提供真实情境的现实体验而丰富了学习过程。Choi and Hannafin (1995) 认为有四个关键的概念和情境学习环境的设计密切相关，它们是：情境、内容、激励和评估。

　　1、情境（context）

　　情境是学习真实发生的环境、地点和场所。基于个人的经验，学习者能使用一系列的方法顺利的完成情境中的工作。正是有意义的资源和有目的的活动促进了问题解决，同时也促成了学习向真实情境的迁移

　　2、内容

　　内容是学习者习得的具体概念。概念、活动和情境对学习过程至关重要。当学习植根于内容时，学习者比较容易将知识运用于真实的日常情境。

　　3、激励

　　激励有助于学习者内化知识。换句话说，激励能帮助学生“提高认知能力、自我监控能力和自我纠错能力”。激励的方法有模仿、辅导、指导、协作和提供建议。

　　4、评估

　　基于情境的评估测试有很多的用途，因此，采用适当的评估形式来管理学习者的学习过程很重要。评估应该侧重认知发展而不是有关领域的评价（evaluation）。换句话说，评估应有挑战性，而且也应复杂。评估的方法包括自我参照、档案袋评价和绘制概念图等。

　　情境认知的主要作用是允许学习者将新知识运用于真实的日常情境中。“学习是个性化的、 内部的智力过程，在这个过程中，知识得以习得并且存储，以备日后自由地运用于任何环境之中”。为了达到这一点，将个人和环境联系起来很重要。情境认知鼓励学生动手去做而不仅仅是记忆一些事实性的信息，也鼓励高度组织的思维技能。同时，它也关注学生的进步。情境学习也提供了一个更加真实的方法，将独特的情境概念化。

　　很多的学习者有将正式学习中获得的知识和技能运用于问题解决的体验。对有些学习者来说，从现有的信息中得出结论是很难的，而且将这些已有信息运用于日常的真实生活情境也很困难。学习者的学习有时仅仅停留在“谈论某个东西而不是去做诸如解决真实问题的事情”。

　　正如教学技术者所认为的那样，“我们的目标是搞清楚成功学习的潜在原因，并应用这种发现来试图找到一些方法以形成一些教学方法”。教学技术者需要弄清学习者和环境之间的联系。使用情境认知的方法之一就是给学习者提供能够模仿和观察的模型；另外一个方法就是鼓励学习者参与问题解决，这很有可能产生一些问题提问。

　　情境认知认为：人的活动和环境是相互建构的整体，而不是相分离的实体。因此，学习是不能脱离个人和环境之间的关系的

　　McMillan 在1994年对战斗机飞行员技能的研究中（情境认知作为一个独立的研究变量），由200多个专家和其他观察者共同制定了一个情境认知调查表，并且两者的评估结果非常相近，但是有潜在的缺陷：观察者不能了解到操作者内在的情境认知究竟是什么；操作者为处理某个事件会不管哪个变量；基于获得的变量，操作者进行了怎样的信息处理。当然，与其他情境认知的测量方法一样，这种方法也存在着许多不确定因素的制约。(图：情境认知主观测量法影响因素的属性矩阵表)

　　情境觉知评估方法（SART Situation Awareness Rating Technique）

　　SART（Selcon 和Taylor）是用来评估操作人员（如飞行员）觉知的主观测量方法，主要包括三个方面：（1）对注意资源的需要；（2）注意资源的供应；（3）对情境觉知的综合理解。也就是说，SART是把所讨论的注意能量（最小需求）及情境觉知的综合感知作为操作人员（如飞行员）的工作负荷进行测量。其主要作用是测量基于规则的操作行为和基于知识的决策，Pew认为这种方法的坏处在于掺杂了操作人员（如飞行员）的自信与习惯，尽管如此研究者仍可以获得一些结论以指导进一步的研究。

　　情境觉知综合评估方法（SAGAT Situation AwarenessGlobal Assessment Technique）

　　SAGAT（Endsley）调查方法，要求参加者在试验（如驾驶模拟器）进行某一点时暂停并在重新开始前回答有关自己对环境的认识及评估方面的问题。SAGAT提供了一个较简单的飞行员心理模型描述，涉及了有关情境认知的许多要素，并通过容易的记录和评估提出一个对飞行员（本身）的情境认知评估的直接测量。使用这种方法可以获得有关特定情境认知综合水平的大量数据，美中不足的是，SAGAT要求暂停模拟以便于收集数据，如果设计不当，则会干扰试验任务的正常进行。

　　情境觉知-主观工作负荷支配（SWORD SA-Subjective WorkloadDominance）

　　SA-SWORD方法（Vidulich），就是让两个操作者基于各自的情境认知/工作负荷感受来比较不同的设计。但是这种方法的缺点在于：很难对习惯与较高的情境认知之间的选择作出区别。

　　机组成员情境觉知法（CSA Crew Situational Awareness）

　　CSA方法（Mosier 和 Chidester）是用来测量运输机机组成员间情境觉知的一种方法。由专家评价机组成员之间的信息交互协作和操作反应错误。该方法对测量错误类型和决策提示非常有效，但是需要机组成员之间的频繁通讯，并且需要许多专家共同制定信息交互的测量指标。

　　情境觉知监测评估表（SASRF Situational Awareness Supervisory Rating Form ）

　　SASRF（Caretta, Perry 和 Ree）方法的研究起源于对F-15飞行员的情境认知测量。该评估表有31个条目，从一般特征到战术使用的方面都有涉及。由主试或同伴进行评估。Caretta等认为在主试与同伴评估中的92.5%不一致是因为飞行经验。

　　1、基于操作绩效的测量方法

　　基于操作绩效的测量方法具有客观、非侵入、易收集等特点。但是基本操作的绩效测量存在着精度问题，并造成局部的测量误差，进而影响情境认知中变量测量的准确性和规律性。针对上述问题，一些学者使用更具体的任务作为情境认知测量的指标，如Hansman 等使用允许补偿误差的方法测量机组成员间的情境认知（使用自动数据链系统）；Zenyuh,Reising, Walchi and Biers把测量目标搜索任务的操作作为评估立体显示中的飞行员情境认知指标。

　　2、嵌入式情境认知的测量方法

　　由于通过直接的操作测量评估情境认知的研究较少，所以更普遍的方法是采用在某个模拟场景中间接、嵌入地操作测量以评估具体的情境认知问题。Sarter 和Woods在1991年首先使用了这种方法。当研究飞行员的操作行为是否会被某些事件的发生影响这个问题时，Pew提出了一个作为嵌入式操作测量的例子：

　　（1）第一个场景包括违反直觉的指示或较少的引导，在并行跑道上驾驶一架飞机，此时飞行员的反应时作为对空间及周围活动的情境认知；（2）第二个场景使飞行员失去方向感，如取消飞行仪表并测量飞机返回原来航线上的时间（即显示恢复时间）。Andre 等在比较2-D与3-D导航显示器的研究中使用了该方法。该场景涉及到仪表数据的异常，并在要求的时间内评估检测反常现象的情境认知，此时，飞行员注意力的集中应保持在被操作的数据上以便确保情境认知的任何变化都能被精确地测量到。

　　Endsley认为嵌入式情境认知的测量（依赖于设计的场景）要求过多地影响了操作者，使之不能通过自己的方式处理一些情境认知的问题。对此，Wickens提出了内隐情境认知的测量方法（在这里Wickens把内隐看作是非侵入的意思），其基本原则是使用较高的情境认知操作新任务时远好于使用较低的情境认知处理。该方法的缺点是较差的操作可能是较低的情境认知或较差的决策、执行造成的。

　　另一个间接、嵌入式评估情境认知的方法是信号检测理论（Fracker），具体如下：“假设事件X发生。如果飞行员意识到该事件的发生，那么他将以一种方式反应（击中）；但是如果没有意识到该事件的发生，那么他将以一种不同方式反应（漏报）；同时对虚报和正确否定的测量也是必要的。一旦在执行任务过程中这四种反应被分别记录下来，可以用几种方法计算飞行员的感觉灵敏度。由于如果飞行员没觉察到事件发生，那么其感觉灵敏度下降，反之，其感觉灵敏度增加，这种方法包括了对特定事件的经验和直觉推理的测量。”

　　Fracker规定若使用这种评估情境认知的方法必须满足三个测量标准：首先，目标事件及其反应必须是明确清晰的、可计算的；其次，目标事件及其反应必须都是有限的；最后，目标事件及其反应是一一对应的。

　　Green及其同事（Odom 和 Yates）根据信号检测理论于1995年提出了一个“理想观察者” 模型。在这个模型中，任务操作仅由三个因素限制：外部噪声、内部噪声和功效（从外部环境采集信息的能力）。其优点在于，通过一个相对标准实现对情境认知的绝对测量，并可用多个显示或任务进行情境认知的比较研究。通过一个评估圆点的任务，研究者们使用模型预测了一个操作者在噪声中的决策能力，并确定了减小噪声、增大功效的因素。研究发现：在观察者中，不同程度的噪声和功效可被检测到并与模型预测的相一致。

　　Gugerty和Tirre使用信号检测理论在1995年也提出了一个基于操作的嵌入式的任务测量以评估情境认知。他们把对刺激的错误反应当作“击中”，故而把危险检测（觉知）的记录从其他所有的决策/执行动作过程分离出来。这个结果是情境认知过程从全部操作中分离后得到的，而全部操作则是觉知与决策/执行动作过程的综合体。

　　Sarter和Woods于1991年也提出了一个嵌入式场景操作评估情境认知。在该方法中，通过以某种出乎意料的方式改变显示信息（从而使模拟也得到了改变），同时测量操作者是怎样、什么时候注意到这个变化。

　　3、基于生理指标的情境认知测量方法

　　有许多情境认知的生理测量方法被提出，如脑电图描记器(EEG)、眨眼率等。这些测量方法中的一些能够证实从环境中提取的信息是否已被认知注册。然而，由于一个人必须从所看到的、所理解的信息中进行推理，因而通过这些方法并不能准确地知道哪些信息被记忆、哪些信息被正确地感知、哪些信息被综合理解。

　　4、基于特征指标的情境认知测量方法

　　情境认知特征测量的目的是为了在不同操作者的情境认知能力的基础上发现感知、能力、智力上的个体差别。例如，Bolstad在1991年设计了一套飞行员情境认知特征测量测试系统，主要包括：空间能力、注意、记忆、感知能力、识别能力及性格因素。并与SAGAT测试（两者之间具有很高的相关性）得分相结合对飞行员的情境认知能力进行综合评判。

　　Mc Millan于1994年提出了另外一个用于测试情境认知发生及保持的特征、技能、能力的系统，并对一个中队的空军飞行员进行了专家打分，主要包括：工作记忆能力、多任务操作能力、空间知觉能力等。

5、基于过程/行为的情境认知测量方法

　　顾名思义，情境认知的过程测量与情境认知的结果测量联系较少，更多的是获得情境认知的过程及策略。眼动跟踪仪就是一个测量操作者信息获得及注意分配过程的范例。口头协议则是获得并保持情境认知过程的又一过程方式（Sullivan和Blackman）。Mosier和Chidester于1991年使用通信频率作为商业驾驶舱中组员间情境认知的测量指标。Tenney等在1992年提出了一个基于模式的情境认知过程测量方法，使用这种方法，可以把人的模式行为动作、知识状况、信息处理策略等编程处理以得出情境认知。这种方法允许研究者弄清支持有效情境认知的层次结构。其好处在于可以不打断正在进行的模拟试验收集数据。

　　根据Tenney等人的想法，一个人-机操作模型应包括：（1）一个设定的环境；（2）有一些系统因素可以影响人的操作控制性能；（3）在人-机交互中有具体的目标和任务；（4）表现出人的操作能力和限制，如视觉扫视规则及基于资源的工作负荷限制。在有过多的监视要求和任务负荷情况而的情况下，该模型通过跟踪记忆内容和任务执行程序可以提供线索提示缺乏情境认知与否。

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