情境認知

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　　情境認知是一種解決學生在保持和概括知識時存在困難的方法 。學習者使用概括的方法，有助於將知識從一種情境遷移至另一種情境。情境學習環境允許學習者在“需要的時候能覆述有關的信息”。

　　情境認知賦予學習以意義，促進知識嚮日常生活情境的遷移，它因為提供真實情境的現實體驗而豐富了學習過程。Choi and Hannafin (1995) 認為有四個關鍵的概念和情境學習環境的設計密切相關，它們是：情境、內容、激勵和評估。

　　1、情境（context）

　　情境是學習真實發生的環境、地點和場所。基於個人的經驗，學習者能使用一系列的方法順利的完成情境中的工作。正是有意義的資源和有目的的活動促進了問題解決，同時也促成了學習向真實情境的遷移

　　2、內容

　　內容是學習者習得的具體概念。概念、活動和情境對學習過程至關重要。當學習植根於內容時，學習者比較容易將知識運用於真實的日常情境。

　　3、激勵

　　激勵有助於學習者內化知識。換句話說，激勵能幫助學生“提高認知能力、自我監控能力和自我糾錯能力”。激勵的方法有模仿、輔導、指導、協作和提供建議。

　　4、評估

　　基於情境的評估測試有很多的用途，因此，採用適當的評估形式來管理學習者的學習過程很重要。評估應該側重認知發展而不是有關領域的評價（evaluation）。換句話說，評估應有挑戰性，而且也應複雜。評估的方法包括自我參照、檔案袋評價和繪製概念圖等。

　　情境認知的主要作用是允許學習者將新知識運用於真實的日常情境中。“學習是個性化的、 內部的智力過程，在這個過程中，知識得以習得並且存儲，以備日後自由地運用於任何環境之中”。為了達到這一點，將個人和環境聯繫起來很重要。情境認知鼓勵學生動手去做而不僅僅是記憶一些事實性的信息，也鼓勵高度組織的思維技能。同時，它也關註學生的進步。情境學習也提供了一個更加真實的方法，將獨特的情境概念化。

　　很多的學習者有將正式學習中獲得的知識和技能運用於問題解決的體驗。對有些學習者來說，從現有的信息中得出結論是很難的，而且將這些已有信息運用於日常的真實生活情境也很困難。學習者的學習有時僅僅停留在“談論某個東西而不是去做諸如解決真實問題的事情”。

　　正如教學技術者所認為的那樣，“我們的目標是搞清楚成功學習的潛在原因，並應用這種發現來試圖找到一些方法以形成一些教學方法”。教學技術者需要弄清學習者和環境之間的聯繫。使用情境認知的方法之一就是給學習者提供能夠模仿和觀察的模型；另外一個方法就是鼓勵學習者參與問題解決，這很有可能產生一些問題提問。

　　情境認知認為：人的活動和環境是相互建構的整體，而不是相分離的實體。因此，學習是不能脫離個人和環境之間的關係的

　　McMillan 在1994年對戰鬥機飛行員技能的研究中（情境認知作為一個獨立的研究變數），由200多個專家和其他觀察者共同制定了一個情境認知調查表，並且兩者的評估結果非常相近，但是有潛在的缺陷：觀察者不能瞭解到操作者內在的情境認知究竟是什麼；操作者為處理某個事件會不管哪個變數；基於獲得的變數，操作者進行了怎樣的信息處理。當然，與其他情境認知的測量方法一樣，這種方法也存在著許多不確定因素的制約。(圖：情境認知主觀測量法影響因素的屬性矩陣表)

　　情境覺知評估方法（SART Situation Awareness Rating Technique）

　　SART（Selcon 和Taylor）是用來評估操作人員（如飛行員）覺知的主觀測量方法，主要包括三個方面：（1）對註意資源的需要；（2）註意資源的供應；（3）對情境覺知的綜合理解。也就是說，SART是把所討論的註意能量（最小需求）及情境覺知的綜合感知作為操作人員（如飛行員）的工作負荷進行測量。其主要作用是測量基於規則的操作行為和基於知識的決策，Pew認為這種方法的壞處在於摻雜了操作人員（如飛行員）的自信與習慣，儘管如此研究者仍可以獲得一些結論以指導進一步的研究。

　　情境覺知綜合評估方法（SAGAT Situation AwarenessGlobal Assessment Technique）

　　SAGAT（Endsley）調查方法，要求參加者在試驗（如駕駛模擬器）進行某一點時暫停併在重新開始前回答有關自己對環境的認識及評估方面的問題。SAGAT提供了一個較簡單的飛行員心理模型描述，涉及了有關情境認知的許多要素，並通過容易的記錄和評估提出一個對飛行員（本身）的情境認知評估的直接測量。使用這種方法可以獲得有關特定情境認知綜合水平的大量數據，美中不足的是，SAGAT要求暫停模擬以便於收集數據，如果設計不當，則會幹擾試驗任務的正常進行。

　　情境覺知-主觀工作負荷支配（SWORD SA-Subjective WorkloadDominance）

　　SA-SWORD方法（Vidulich），就是讓兩個操作者基於各自的情境認知/工作負荷感受來比較不同的設計。但是這種方法的缺點在於：很難對習慣與較高的情境認知之間的選擇作出區別。

　　機組成員情境覺知法（CSA Crew Situational Awareness）

　　CSA方法（Mosier 和 Chidester）是用來測量運輸機機組成員間情境覺知的一種方法。由專家評價機組成員之間的信息交互協作和操作反應錯誤。該方法對測量錯誤類型和決策提示非常有效，但是需要機組成員之間的頻繁通訊，並且需要許多專家共同制定信息交互的測量指標。

　　情境覺知監測評估表（SASRF Situational Awareness Supervisory Rating Form ）

　　SASRF（Caretta, Perry 和 Ree）方法的研究起源於對F-15飛行員的情境認知測量。該評估表有31個條目，從一般特征到戰術使用的方面都有涉及。由主試或同伴進行評估。Caretta等認為在主試與同伴評估中的92.5%不一致是因為飛行經驗。

　　1、基於操作績效的測量方法

　　基於操作績效的測量方法具有客觀、非侵入、易收集等特點。但是基本操作的績效測量存在著精度問題，並造成局部的測量誤差，進而影響情境認知中變數測量的準確性和規律性。針對上述問題，一些學者使用更具體的任務作為情境認知測量的指標，如Hansman 等使用允許補償誤差的方法測量機組成員間的情境認知（使用自動數據鏈系統）；Zenyuh,Reising, Walchi and Biers把測量目標搜索任務的操作作為評估立體顯示中的飛行員情境認知指標。

　　2、嵌入式情境認知的測量方法

　　由於通過直接的操作測量評估情境認知的研究較少，所以更普遍的方法是採用在某個模擬場景中間接、嵌入地操作測量以評估具體的情境認知問題。Sarter 和Woods在1991年首先使用了這種方法。當研究飛行員的操作行為是否會被某些事件的發生影響這個問題時，Pew提出了一個作為嵌入式操作測量的例子：

　　（1）第一個場景包括違反直覺的指示或較少的引導，在並行跑道上駕駛一架飛機，此時飛行員的反應時作為對空間及周圍活動的情境認知；（2）第二個場景使飛行員失去方向感，如取消飛行儀錶並測量飛機返回原來航線上的時間（即顯示恢復時間）。Andre 等在比較2-D與3-D導航顯示器的研究中使用了該方法。該場景涉及到儀錶數據的異常，併在要求的時間內評估檢測反常現象的情境認知，此時，飛行員註意力的集中應保持在被操作的數據上以便確保情境認知的任何變化都能被精確地測量到。

　　Endsley認為嵌入式情境認知的測量（依賴於設計的場景）要求過多地影響了操作者，使之不能通過自己的方式處理一些情境認知的問題。對此，Wickens提出了內隱情境認知的測量方法（在這裡Wickens把內隱看作是非侵入的意思），其基本原則是使用較高的情境認知操作新任務時遠好於使用較低的情境認知處理。該方法的缺點是較差的操作可能是較低的情境認知或較差的決策、執行造成的。

　　另一個間接、嵌入式評估情境認知的方法是信號檢測理論（Fracker），具體如下：“假設事件X發生。如果飛行員意識到該事件的發生，那麼他將以一種方式反應（擊中）；但是如果沒有意識到該事件的發生，那麼他將以一種不同方式反應（漏報）；同時對虛報和正確否定的測量也是必要的。一旦在執行任務過程中這四種反應被分別記錄下來，可以用幾種方法計算飛行員的感覺靈敏度。由於如果飛行員沒覺察到事件發生，那麼其感覺靈敏度下降，反之，其感覺靈敏度增加，這種方法包括了對特定事件的經驗和直覺推理的測量。”

　　Fracker規定若使用這種評估情境認知的方法必須滿足三個測量標準：首先，目標事件及其反應必須是明確清晰的、可計算的；其次，目標事件及其反應必須都是有限的；最後，目標事件及其反應是一一對應的。

　　Green及其同事（Odom 和 Yates）根據信號檢測理論於1995年提出了一個“理想觀察者” 模型。在這個模型中，任務操作僅由三個因素限制：外部雜訊、內部雜訊和功效（從外部環境採集信息的能力）。其優點在於，通過一個相對標準實現對情境認知的絕對測量，並可用多個顯示或任務進行情境認知的比較研究。通過一個評估圓點的任務，研究者們使用模型預測了一個操作者在雜訊中的決策能力，並確定了減小雜訊、增大功效的因素。研究發現：在觀察者中，不同程度的雜訊和功效可被檢測到並與模型預測的相一致。

　　Gugerty和Tirre使用信號檢測理論在1995年也提出了一個基於操作的嵌入式的任務測量以評估情境認知。他們把對刺激的錯誤反應當作“擊中”，故而把危險檢測（覺知）的記錄從其他所有的決策/執行動作過程分離出來。這個結果是情境認知過程從全部操作中分離後得到的，而全部操作則是覺知與決策/執行動作過程的綜合體。

　　Sarter和Woods於1991年也提出了一個嵌入式場景操作評估情境認知。在該方法中，通過以某種出乎意料的方式改變顯示信息（從而使模擬也得到了改變），同時測量操作者是怎樣、什麼時候註意到這個變化。

　　3、基於生理指標的情境認知測量方法

　　有許多情境認知的生理測量方法被提出，如腦電圖描記器(EEG)、眨眼率等。這些測量方法中的一些能夠證實從環境中提取的信息是否已被認知註冊。然而，由於一個人必須從所看到的、所理解的信息中進行推理，因而通過這些方法並不能準確地知道哪些信息被記憶、哪些信息被正確地感知、哪些信息被綜合理解。

　　4、基於特征指標的情境認知測量方法

　　情境認知特征測量的目的是為了在不同操作者的情境認知能力的基礎上發現感知、能力、智力上的個體差別。例如，Bolstad在1991年設計了一套飛行員情境認知特征測量測試系統，主要包括：空間能力、註意、記憶、感知能力、識別能力及性格因素。並與SAGAT測試（兩者之間具有很高的相關性）得分相結合對飛行員的情境認知能力進行綜合評判。

　　Mc Millan於1994年提出了另外一個用於測試情境認知發生及保持的特征、技能、能力的系統，並對一個中隊的空軍飛行員進行了專家打分，主要包括：工作記憶能力、多任務操作能力、空間知覺能力等。

5、基於過程/行為的情境認知測量方法

　　顧名思義，情境認知的過程測量與情境認知的結果測量聯繫較少，更多的是獲得情境認知的過程及策略。眼動跟蹤儀就是一個測量操作者信息獲得及註意分配過程的範例。口頭協議則是獲得並保持情境認知過程的又一過程方式（Sullivan和Blackman）。Mosier和Chidester於1991年使用通信頻率作為商業駕駛艙中組員間情境認知的測量指標。Tenney等在1992年提出了一個基於模式的情境認知過程測量方法，使用這種方法，可以把人的模式行為動作、知識狀況、信息處理策略等編程處理以得出情境認知。這種方法允許研究者弄清支持有效情境認知的層次結構。其好處在於可以不打斷正在進行的模擬試驗收集數據。

　　根據Tenney等人的想法，一個人-機操作模型應包括：（1）一個設定的環境；（2）有一些系統因素可以影響人的操作控制性能；（3）在人-機交互中有具體的目標和任務；（4）表現出人的操作能力和限制，如視覺掃視規則及基於資源的工作負荷限制。在有過多的監視要求和任務負荷情況而的情況下，該模型通過跟蹤記憶內容和任務執行程式可以提供線索提示缺乏情境認知與否。

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