混合教学模式中的认知负荷探究

李景萱

摘要：混合教学模式在大学英语教学改革中的运用主要体现在基于MOOC或SPOC等各种网络平台技术的翻转课堂教学模式上。根据认知负荷理论，认知负荷分为三种负荷，分别是内在认知负荷、外在认知负荷和关联认知负荷。学习者发生有效学习的条件是要确保这三类认知负荷之和低于学习者有限的工作记忆容量。本文以大学英语翻转课堂教学为例来探究混合教学模式中的认知负荷等相关因素，指出正确控制认知负荷的重要性。

关键词：混合教学模式 认知负荷 大学英语翻转课堂

中图分类号：G4文献标识码：A文章编号：1009-5349（2017）20-0147-02

混合学习（Blended Learning）的核心思想是把传统的面对面（Face to Face）教学和在线学习（E-learning）有机整合以便提高教学的成效，这种新理念将传统课堂的教师主导和在线学习的学生自主学习方式混合在一起，把各种适合的学习资源作有机组合，以最低的成本获得最高学习产值的学习方式。[1]以传统教学模式为依托，混合教学模式使得各种现存教学方式互相结合、互为补充，避免了单一教学模式产生的低效风险。

在教学技术领域，认知负荷理论对教学设计的指导也越来越受到教育者的重视。国内外大量研究发现，教学的有效与否和教学所采取的一切措施和活动是否符合学生的认知规律是有密切的关系的。[2]认知负荷可以作为一种衡量标准和参考依据，因为它能反映出学习内容、学习模式及学习者特征的交互作用，还有其对学习效果的促进和影响。传统课堂教学模式表现出单一性特征，而学习者存在各种明显差异性，例如其基础知识、认知能力、学习偏好、记忆水平等，势必增加学习者的内在认知负荷，降低学习有效性；而MOOC和SPOC等在线课程如果设计得不合理，内容太过丰富或者形式太多样化，也会增加学习者外在认知负荷。相比而言，混合教学模式既能保留传统教学模式的优势又能运用丰富的资源、工具以及技术，使教学呈现网络环境下的多模态特征。然而，在实施混合教学的过程中，某些教师在教学设计上陷入误区，出现了输入材料的组织内容和呈现形式太过丰富和太多元化，又或者教学内容设计低于或者高于学习者认知能力的脱节等问题。简而言之，存在输入内容难度过高、数量过大以及类别繁杂等三大问题，学习设计者主观上忽视了学习者的认知规律，引起其认知负荷超载或空载，阻碍了有效学习的发生。大学课程教学过程中大学生普遍处于高认知负荷状态，翻转课堂教学作为新的混合教学模式是否也存在认识负荷过高的情况，如何如控制发现和评估认知负荷控制状况是本文探讨的核心。

一、认知负荷理论总概

（一）认知负荷的提出

1981年 John Sweller将认知负荷的概念引入到教学领域，并提出认知负荷理论（Cognitive Load Theory，CLT），该理论基于资源有限理论和图式理论，探讨信息加工过程中工作记忆和长时记忆的关系以及对复杂学习和问题解决的影响，同时也成为多媒体教学设计的理论基础，并为其提供理论框架。[3]

（二）认知负荷的类型

在心理学领域，认知负荷分为三类。一是内在认知负荷（intrinsic cognitive load），它取决于学习材料的本质与学习者的专业技能之间的交互强度。二是外在认知负荷（extraneous cognitive load），主要是教學设计者呈现的学习材料形式不当和安排学习的学习活动不当引起的额外负荷。三是关联认知负荷，又叫有效认知负荷（geranecognitive load），是指与促进图式构建和图式自动化过程相关的负荷。[4]

认知负荷理论对教学的指导作用体现为：首先，合理组织和呈现学习材料，降低与图式获取和规则自动化无关的外部认知负荷；其次，提高促进图式构建和自动化过程的关联认知负荷；再者，科学设计学习材料，合理控制学习者的认知内在负荷。借由这三种认知负荷的控制，从而提高整体学习效果。简而言之，学习者发生有效学习的条件是要确保这三类认知负荷之和低于学习者有限的工作记忆容量。

二、翻转课堂与认知负荷相关因素

国内一些高校已经采取以MOOC课程或SPOC技术为基础的大学英语翻转课堂教学模式，一方面，如果SPOC微视频微课程或MOOC课程不能合理设计教学内容，会导致学习者的认知负荷的上升从而降低学习效果；另一方面，翻转课堂这一新教学模式的运用于教改，在知识传授阶段的视频录制中要求教师充分关注教学内容与方式的内在逻辑性。

混合学习的理念不再局限于教师主导和学生主体的融合，同时也兼顾了面对面课堂教学与在线学习的混合及不同教学媒体的混合。如果在设计时陷入误区，导致学生认知负荷超载或空载，都不能保证学生的有效学习。[5]

（一）在线课程与微课设计不当产生的高外在认知负荷

传统的面对面课堂教学中教师处于主导地位，可以掌控学生的学习进度。“翻转课堂”教学利用信息技术颠覆了传统的教学模式，“翻转”是指其颠倒了知识传授和知识内化的顺序，即将课堂授课和课后输出检测两个阶段的顺序进行了翻转。有些在线课程设计者把学习资源设计得过于丰富，汇集了大量学习资源如数据、资料、程序、软件视频等，形成了一个高度综合集成的资源库。与此同时也产生了大量冗余信息，这些与学习主题无关的信息往往容易吸引学习者并分散其注意力，这些无关信息的处理结果占用了学习者有限的工作记忆，增加了外在认知负荷。有些微课设计者则没有注意体系的完整性，在语言内容的连贯性上仍有欠缺，目标不够明确，而有些设计者本末倒置、过分注重微课制作技术，如视频拍摄、画面和声音处理，这使学生更加关注学习媒介而不是学习内容，同样也增加了外在认知负荷，降低了学习的有效性。

（二）慕课和微课的设计影响关联认知负荷和外在认知负荷

微课设计者往往会将一个主题拆分为几节微课去输入，把课程分为不同的教学过程，降低了学生的内在认知负荷，然而有些微课连贯性稍显不足，例如在阅读技巧这一主题的微课设计，并不是每节微课输入的内容都相对完整又与其他微课有明显的连贯与关联性，那么学生在观看过程中就需要利用其有限的工作记忆去检索和查找已储存的信息和知识，或对超载的各类信息进行提炼和整合，势必加重其外在认知负荷。此外，有些微课及慕课在展现学习材料的过程中，信息源不集中，比如独立出现图像和文字，学生在观看的过程中就需要调动认知资源寻找分散的信息源的关联性，造成外在认知负荷或关联认知负荷的增高。学习者外在认知负荷和内在认知负荷的增加都会最终降低其学习成效。

（三）精心设计的微课有效降低内在认知负荷

微课设计者除了通过拆分讲解法降低内在认知负荷，微课学习形式也可以起到同样功效。例如，学习者可以通过观看视频的次数来自主控制内在认知负荷和设定学习进度，实现同伴互助在线交流，自动查询进度与成绩。还可以通过手机移动学习完成相关课程。

（四）慕课缺少针对学习者个性差异的设计加重内在认知负荷

慕课内容的设计主要体现在缺少对前知识水平的考虑。慕课内容设计的受众往往是大众英语学习者，设计者假定学习者是具有相差无几的前知识水平，或者设计者多以大众英语学习者的平均水平为参考，实际上慕课学习者之间的教育背景和知识水平极有可能存在很大差异，这点用认知负荷理论来解释可以理解为学习者的差异性体现为其内在认识负荷上。因此，慕课内容的输入对于前知识水平不同的学习者会产生不同的影响，例如对前知识水平高的学习者来说无差异的输入内容是空负荷的冗余信息；对于中等前知识水平的学习者而言则是发生理解和产生内化的必要信息，即处于满负荷状态；而低水平前知识的学生则很难理解输入内容，内在认知负荷也因此处于高位，最终导致整体学生教学效果不均衡。

三、翻转课堂中的认知负荷控制

教育工作者能够以认知负荷理论为指导，通过引入翻转课堂的新型教学模式来控制学习者的认知负荷，通过降低学习者的认知负荷来提升学习效果。一方面，内容认知负荷由学科内容和教学材料的认知难度决定，在不改变教学材料或者学习任务的前提下，无法通过教学设计去降低内在认知负荷，例如大学英语教学目标是既定的，教师不能通过减少学科内容、更改教学材料和降低教学难度来干扰内在认知负荷。另一方面，教学者可以通过课程设计和教学模式的改变来降低外部认知负荷的方式，最终减轻总认知负荷。此外，教学者也需采取适当的教学策略，将学生的认知资源引导至与内部认知负荷相关的学习活动中。任何教学策略应用的前提，都是为确保认知负荷总量不超过工作记忆所能承载的范围。[6]

翻转课堂教学模式的特点在于重构了学生的学习过程，颠倒了知识传授和知识内化的过程，在课前以微课的形式传递信息，从认知负荷理论的角度来看，视频的可重复性决定单位时间内需要接受和吸收的信息量下降，内在和外在认知负荷因此降低了。知识内化和输出过程设置在课堂上进行，并通过课堂交留与互动的方式来检验其知识传授的有效性：一方面，教师引导与鼓励学习者在课堂上相互交流、协同学习，这有助于促进知识的吸收内化，客观上學生们在互动中降低了内在认知负荷；另一方面，教师可以通过网络平台或其他方式提前了解学生在授课视频中遇到的障碍和难点，然后回到课堂概况和集中解释教学难点。除了课堂辅导，教师可以整合相关知识、组织学习展开头脑风暴式的思考和提出开放性问题引导学生拓宽思维，借此提高关联认知负荷。以认知负荷理论指导混合教学模式中的课程设计，能合理控制和调整认知负荷与关联认知负荷，还能适度降低学习者的内在认知负荷。

四、结语

大学英语翻转教学高度契合“以学生为中心”的当代教学理念，它结合了传统教学与信息手段形成新的输入模式，为教学者和学习者提供了个性化的新思路。但是，大学英语翻转课堂的实施涉及各种流程，不论是微课、慕课或SPOC课程的设计与制作都需要有科学的理论知识予以引导，认知负荷理论则是其中有效的指导理论。

参考文献：

[1]Driscoll，M. Blended Learning：Let. s get beyond the hype.Learning and Training Innovation[Z].2002.

[2]Bannert M. Managing cognitive load：Recent trends in cognitive load theory[J].Learning and Instruction，2002，12（1）：139-146.

[3]宋艳玲，孟昭鹏，闫亚娟.从认知负荷视角探究翻转课堂———兼及翻转课堂的典型模式分析[J].远程教育杂志，2014（1）.

[4]Slava Kalyuga.Enhancing Instructional Efficiency of In-teractive E-learning Environments：A Cognitive Load Per-spective[J].Educational Psychology Review，2007（19）：387-399.

[5]谭颖，王晓光.混合学习模式下减轻学习者认知负荷的研究[J].长春金融高等专科学校学报，2011（2）.

[6]高媛，黄真真，李冀红，黄荣怀.智慧学习环境中的认知负荷问题[J].开发教育研究，2017（1）.

责任编辑：于蕾