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(一)有意义的学习

认知心理学家奥苏贝尔(D.Ausubel)认为，教学就是帮助学习者进行有意义的学习活动。所谓有意义学习的实质就是，符号所代表的新知识与学习者认知结构中已有的相关知识建立起非人为的和本质性的联系，即非任意的、非字面的联系。奥苏贝尔极力强调，学习者必须自己发现知识的意义，并将之纳入原有的认知结构中，加以统合、融会贯通，这才是有意义学习。为了促进有意义学习的产生，奥苏贝尔强调在教学中应积极运用以下两个组织原则：其一，应用先行组织者/前导构架，即对所要学习的高度抽象与概括化的教材，作简要的提示。其二，统合/综合贯通。所教的观念必须与以前所学的观念相融贯起来，产生有意义的联系。

(二)关于记忆系统的研究

现代心理学和神经生理学研究表明，人类记忆不是一个有待填充的“容器”，而是一个由相互关联的记忆系统构成的复杂装置。人的记忆系统由3个存储器组成：感觉登录器，短时记忆(或工作记忆)和长时记忆。当接收新知识时，若要形成大的知识体，必须在工作记忆和长时记忆之间进行有序的反复。思维导图之所以能强有力地促进有意义学习，乃是因为它可以作为一种模板，去帮助组织知识并使之结构化，哪怕是支离破碎的知识，有了这种模板，就可以用较小的彼此相关的概念及命题框架单元把这些知识组成结构。

(三)关于知识的本质研究

认知心理学认为，知识的本质在于概念和命题之间的内在联系。概念是用以组织知识的基本单位，是建构人类知识的细胞或基本要素。在知识的系统中，概念是构成和联结知识的“节点”。命题是在两个或两个以上的概念的基础上形成的，它表示的是概念之间的关系。

当代认知心理学通常将知识划分为两大类：陈述性知识与程序性知识。诺瓦克(Joseph D.Novak)认为，有关知识的这种分类并不利于对认知发展的清晰理解，反而使人在这一问题上模糊不清，造成学生知与行的脱节。学生在学习中遇到的一个主要困难，就是当他们掌握程序性知识时，并没有用概念和命题框架去指导自己的行动。概念和命题的数目是相对有限的，而它们构成的知识是无限的。正是概念与命题的框架赋予了学习过程(包括实验过程)以意义。思维导图作为一种元认知工具，超越了有关陈述性知识与程序性知识的分类，努力将传统教学所导致的机械学习转变为有意义的学习建构。