认知任务分析的缘起及其发展研究

张君瑞　马士玲

摘要：文章首先阐述了领域内的专家（expert）是人类最为宝贵的人力资源，而认知任务分析是专家问题解决的基本前提。接着，阐述了认知任务分析的产生过程，剖析了认知任务分析的本质及技术和方法，最后，在文献综述基础上，说明了研究CTA的意义和价值，接着指出了高职的课程设计中有效运用认知任务分析模型、技术和方法，有利于提高职业教育的教育效能。

关键词：任务分析；专家；认知任务分析；职业教育；课程开发

中图分类号：G424 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）17-0214-02

信息技术和智力资本是目前全球经济发展的重要驱动力。而在知识型的社会，人力资源就是智力资本。人力资源就是推动社会发展很有价值的资源。而专业领域的行家（expert）就是最为珍贵的人力资源，揭示专家特征和在问题解决过程中的思维方式与过程，是开发人力资源，提高人类绩效的重要渠道，对此的研究也有利于教育学生向行业专家技能的发展。

认知任务分析（CTA，Cognitive Task Analysis），是专家问题解决的基本前提，它的定义很多，概括下来有以下三种：1）旨在确定工作者在完成任务过程中的思维活动，及不同阶段水平上，如初学和熟练程度上，完成任务需要哪些知识。2）认知任务分析是一项在问题解决情境中收集工作者行为信息的活动，它强调的是日常知识的交互性、建构性和影响问题解决的社会限制性因素等。3）认知任务分析强调工作者完成任务所需要的认知技能，包括推理、诊断、判断和决策技能，在问题解决过程中，注重分析工作着的各种行为表现。

1从任务分析到认知任务分析

任务分析（task analysis）这个术语最早起源于二战期间对军事和工业人员的培训，米勒（R.B.Milkler）最早提出任务分析。任务分析的基本原理为：第一步拆解总任务为若干个小任务，第二步，排序小任务，呈现结果使用流程图或表格方式，第三步，按照流程图里面步骤一一操作，最后完成任务。

从任务分析到认知任务分析，一方面得益于认知心理学和科学技术的发展，另一方面是由于任务的性质造成的。在分类可操作性和过程性任务时，任务分析很效果，但它理解认知的复杂程度不充分。新手和专家面对同一任务的完成的结果不一定相同，在行为是否受制于意识方面又有不同，多方面比较他们的认知能力上有很大差別。例如，新手拥有较少的情境一特定知识和问题解决能力、决策制定能力有限，工作记忆容量和自我检测能力有限，对未知的反映很消极。

二十世纪60年代开始，信息技术的快速发展，以及信息技术的自动化的出现，伴随着认知心理学思潮在美国兴起，大量工作关注到人们的认知层面，因此，人们对认知方面意识逐渐增加，但认知意识是没办法直接进行观察与测量的，因此，研究隐形认知的技术和理论就应运而生了，这就是认知任务分析技术。

2认知任务分析的本质剖析

2.1认知任务分析与任务分析的根本区别

1）从研究对象上（心理学）：任务分析是外显的，能够观察的行为，它不研究内部的心理过程。认知任务分析是内隐的，它的研究对象是人们的心理过程。

2）研究方法上：任务分析要求具备非常严格的实验方法，不采纳一切有关主观经验的结果或报告。认知任务分析重视主观经验的报告，目的是将所有的认知过程进行统一，包括感知、注意、记忆及思维想象等。

2.2认知任务分析与知识的关系

从认知心理学角度出发，将知识分为陈述性知识与过程性知识。陈述性知识又叫描述性知识，是个人能够有意识的提取线索，能直接加以回忆和陈述的知识，在认知层面，可通过监控自己学习和解决问题过程而觉知。在基于目标的学习和解决问题过程中，能像自己或他们描述正在运用或习得的知识，这类知识之所以被重视是由于能够提高工作效率。过程性知识即自动性思维过程所隐藏的知识，其基本功能是帮助突破工作记忆的限制，承载着陈述性知识快速灵活地应用。与陈述性知识相比，它由于不易被觉知，以及学习过程漫长而被长期忽视。只有被应用到目标任务中，过程性知识才能够与陈述性知识进行成功整合，接着在实践中经过不断修正，才可慢慢推测出来。过程性知识的一个重要证据来源就是认知任务分析。

2.3认知任务分析的特点

1）研究重点：专家的认知与解决难问题的过程，以专家的生成为取向。

2）使用工具：知识抽取工具，目的是提取专家完成任务过程中的知识以及所涉及的重要认知因素。

3）目的：在从专家哪里获得大量的领域知识，并综合这些知识以转化成认知模型。

3认知任务分析的基本方法和程序

观察法，问卷法与访谈法是传统任务分析的方法，从以上CTA发展历程可看出，CTA融入了认知心理学与科学技术，“口头报告法”是主要的方法，包括即时口头报告和事后口头报告，前者是专家在完成任务过程中，表述自己的思考和决策过程，后者是在完成任务后，回顾整个过程，报告用到了哪些知识技能与策略。经过大量的实践分析，发现无论是以上哪一种，都有自己的局限性。因此，现在目前采用较多的方法就是在专家工作过程中进行录像，事后，让专家看着录像进行分析总结。

CTA要求对工作过程中涉及的内隐知识，以及整个认知的过程进行分析，作者统计了一下，目前使用的CTA分析技术大概有百种之多。

Cooke将这些CTA方法分为3大类：观察和采访；过程追踪和概念性技术。随后，Wei&Salvendy定义了一个新的方法：形式模型技术。

1）观察访谈：观察专家执行任务过程，在恰当时候进行访谈。

2）过程追踪：让专家在完成任务过程中，表述出每一个过程的想法，把他的一系列思维想法过程阐述出来。或者说在任务结束后，回忆归纳整理整个过程。

3）概念技术。结合相关专业领域内的概念，让专家进行关联和结构化。

4）形式模型技術。在认知领域中使用模型化的任务，让刺激作用于模型，然后观察结果。

CTA虽然有很多方法，但是在整个研究过程中，大多数研究分析者采用以下5步：

1）收集预备知识；运用文献分析观察或访谈法进行收集。

2）明确知识表征，分析学习层级。对知识再现进行识别，接着充分利用概念和流程图，语义网等方式，围绕特定任务而展开。

3）引出关键知识技术。提取在解决复杂任务时候所需要的条件和认知过程。

4）核实与分析所得数据，将其格式化和编码，为以后应用中确保可用和有效。

5）结果转化模型，指导应用。把分析后所得结果转化为模型，模型中能够体现出潜在思维过程及问题解决方式策略。因此，把结果进行高度结构化，有利于专家系统或计算机辅助教学。在具体执行过程中，先要获取专家完成任务的整个流程，然后，对每一个子任务过程进行深入剖析，看在每一个阶段专家是如何决策的，用什么样的思路来评估行动，怎样识别出潜在错误。通过不断的观察与分析，印证模型中每一个细节，让模型更为详细精确。最后绘出认知需求表，把每一个决策点给罗列出来，标出会存在哪些潜在错误，结果是什么，怎么预防等。然后，请专家反复对流程图进行准确性及完整性的评议。

4国内外对CTA研究现状述评

自动二十世纪70年代开始，认知科学和工程不断发展，认知任务分析（CTA）在开发和设计培训类项目中作用越来越大。通过认知任务方法所建立的CTA模型称为培训项目中的关键技术。从80年代开始，CAT方法被广泛应用于课程设计、教学系统设计及培训项目的设计之中。作者利用“cognitive task analysis”、“knowledge elicitation”和"task analysis”作为关键词对10个主要学术数据库（Dissertation Abstracts International，Article First，ERIC，ED Index，APA/Psyclnfo，Applied Science Technology，INSPEC，CTA Resource，IEEE，Elsevier/AP/Science Direct）进行了检索，共统计出CTA相关论文368项。对这些论文进行文本分析发现，国外对于认知任务分析的技术、方法和应用策略都有了系统研究，而且在培训项目的设计实践得到了广泛应用。军事、航空、医学、工商业、人工智能、企业培训等诸多领域都有基于认知任务分析方法的成功项目案例，如：Inte-grated Task Analysis Model（ITAM；Redding，1995；Ryder & Red-ding，1993）；Guided Experiential Learning（GEL；Clark，2004，2006），和the Four Component Instructional Design system（4C/ID；van Merrienboer，1997）；Franz Schott提出的PLANA（参考文献）、坦尼森提出的“System Dynamics Approach to Instructional Systems Development”（参考文献）等。2000年由Jan Maarten Schraagen，Susan F.Chipman，Valerie L.Shalin编辑出版了《Cogni-tive task analysis》一书，介绍了911调度，海军舰艇船队矫正预防措施，飞机设计和各种支持系统中利用CTA的一般方法，系统设计，认知任务工具和技术。2002年Robert R Hoffman；Lau-ra G Mihtello等编著了《Perspectwes on cognitive task analysis：historical origins and modern communities of practice》一书，通过案例系统介绍了CTA的起源和基本分析框架、技术程序等。

5 CTA研究的意义及研究价值

认知任务分析不仅关注工作任务的操作性和过程性，它更为关注实际工作任务的认知复杂性。CTA使用多样化的访谈、观察等方法获取专家完成复杂任务的知识（Clark et al，2006），它不仅确定了工作者在完成工作任务水平（工作任务的难易度）时的复杂认知过程和所需知识（Hanser，L.M，1995），还进一步确定了工作者在完成任务过程中，用到了哪些推理、诊断或决策这些认知技能。随着技术的进步、职业动态性、协作性的增强，学习者需要完成的工作任务具有复杂性、劣构性、动态性、不确定性、决策性、多任务和实时操作等特质，蕴含了更多的智能成分或专家知识。

6高职课程中引入认知任务分析方法的必要性

认知任务分析是确定工作者在工作过程中认知技能或心智模式的一种方法，它聚焦于与工作效率相关的认知成分，阐述专家在完成任务过程中的知识与如何解决问题的策略。归纳出专家在此过程中所需要的认知技能，关注目标的产生，决策和判断等认知因素。因此，在职业教育课程设计中有效运用认知任务分析模型、技术和方法，必然会加强课程内容与工作任务之间的相关性，实现学习内容与实际工作的吻合与衔接，有利于培养学生的职能能力，也有利于提高职业教育的教育效能。