范文利+潘肇斌

【摘 要】本文從認知負荷理論的內(nèi)在認知負荷、外在認知負荷、關(guān)聯(lián)認知負荷視角出發(fā)，分析在翻轉(zhuǎn)課堂模式的課前、課中設(shè)計如何有效降低學(xué)生的內(nèi)在、外在認知負荷、增加關(guān)聯(lián)認知負荷，把課堂還于學(xué)生，實現(xiàn)課堂真正意義的學(xué)習(xí)。

【關(guān)鍵詞】認知負荷；翻轉(zhuǎn)課堂；有效教學(xué)

一、引言

Winn認為，教學(xué)設(shè)計的宗旨“是在規(guī)定的條件下選擇最佳的教學(xué)方法來達成特定的教學(xué)目標”。過去以知識為中心的傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計更多關(guān)注的是教學(xué)內(nèi)容傳遞的設(shè)計，課堂往往被理解為是學(xué)生接受、學(xué)習(xí)的場所，它并沒有構(gòu)成完整的教學(xué)模式理論框架。基于上述思考，考慮認知負荷理論為基礎(chǔ)的翻轉(zhuǎn)課堂則將教學(xué)媒體設(shè)計、學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)行為的設(shè)計整合在一起，為教學(xué)模式提供了一個完整的全新的理論框架。

基于認知負荷理論的研究，集中在設(shè)計具有創(chuàng)新性的翻轉(zhuǎn)課堂，通過教學(xué)方法、教學(xué)手段等的改善達到有效使用工作記憶容量的目的。與傳統(tǒng)教學(xué)任務(wù)相比，建立在認知負荷理論基礎(chǔ)上的設(shè)計以更少的心理努力來獲得同樣的甚至更好的學(xué)習(xí)或遷移效果，因而這種教學(xué)設(shè)計的優(yōu)勢十分明顯。由此，本文旨在從認知負荷理論來探討翻轉(zhuǎn)課堂的有效性，以期給更多一線老師的教學(xué)設(shè)計啟發(fā)和對翻轉(zhuǎn)課堂的應(yīng)用提供一定的幫助。

二、認知負荷理論的主要觀點

認知負荷理論的主要觀點是，在進行教學(xué)設(shè)計時要充分考慮工作記憶的結(jié)構(gòu)和記憶容量的有限性。該理論的核心是通過對認知負荷進行教學(xué)控制來達到學(xué)習(xí)遷移。認知負荷不是學(xué)習(xí)過程的次要產(chǎn)物，而是教學(xué)干涉是否成功的一個主要因素。研究表明，認知負荷不足，或者認知負荷超載都會導(dǎo)致行為的消退。由于完成任務(wù)所需要的認知負荷數(shù)量超過可用的認知總量，或者由于對認知資源的不恰當(dāng)分配，最終導(dǎo)致學(xué)習(xí)或者加工復(fù)雜認知任務(wù)失敗，這是認知負荷理論研究的重點。

20世紀90年代后期，隨著教學(xué)設(shè)計領(lǐng)域一系列專業(yè)研究成果的發(fā)表，一種關(guān)于認知負荷的更加動態(tài)的分類開始形成。即J. Sweller從教學(xué)設(shè)計的角度動態(tài)地將認知負荷分為三類，即內(nèi)部認知負荷、外部認知負荷和相關(guān)認知負荷。

內(nèi)部認知負荷，由材料本身的結(jié)構(gòu)和復(fù)雜程度引起。而任何所給材料的復(fù)雜程度取決于材料本身的難度水平以及材料內(nèi)部各組成部分之間的交互作用。不同材料因素交互作用的不同水平，造成了內(nèi)部認知負荷的差異，且這種差異不能被教學(xué)設(shè)計所改變。

外部認知負荷是指不必要的、并且將干擾圖式的獲得和自動化的認知負荷。傳統(tǒng)教學(xué)中，由于對整體教學(xué)過程沒有進行有很好的設(shè)計，設(shè)計者也缺乏關(guān)于信息結(jié)構(gòu)以及認知結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識，從而導(dǎo)致了外部認知負荷的增加，外部認知負荷干擾學(xué)習(xí)。目前這一領(lǐng)域的研究者往往專注于設(shè)計選擇性教學(xué)思路和過程，期望以此來降低傳統(tǒng)教學(xué)中的外部認知負荷。外部認知負荷主要由教學(xué)設(shè)計引起，如果學(xué)習(xí)材料的設(shè)計和呈現(xiàn)方式不當(dāng)，就容易給學(xué)生帶來較高的外在負荷，干擾其學(xué)習(xí)。

相關(guān)認知負荷，又稱有效認知負荷，受教學(xué)設(shè)計影響。相關(guān)認知負荷增強學(xué)習(xí)，信息呈現(xiàn)的方式以及學(xué)習(xí)本身對學(xué)習(xí)者的要求都是影響相關(guān)認知負荷水平的因素。值得注意的是，通過增加努力或增強動機能增加投入任務(wù)的認知資源，如果這種增強與圖式的獲得和自動化相關(guān)，那么這樣的增強也會同時增加相關(guān)認知負荷。

內(nèi)部、外部以及相關(guān)認知負荷在整個信息加工的過程中是相輔相成。學(xué)習(xí)發(fā)生的前提是認知負荷總量不超過工作記憶容量。認知負荷的三種形式之間的關(guān)系是不平衡的。內(nèi)部認知負荷所引起的負荷是不能削減的，即不能通過建構(gòu)額外的圖式或使先前獲得的圖式自動化而得到削減。而加工內(nèi)部認知負荷，亦不消耗工作記憶容量，即工作記憶容量在加工內(nèi)部認知負荷后仍然存在，且能用于加工外部或相關(guān)認知負荷。這兩個過程可以前后相繼，例如，通過使用一種更加有效的教學(xué)設(shè)計降低了外部認知負荷，就能為相關(guān)認知負荷提供更多的容量。如果學(xué)習(xí)過程是通過教學(xué)設(shè)計降低外部認知負荷而得到改善，則這種改善的發(fā)生是由于額外的工作記憶容量通過外部認知負荷降低所釋放容量被分配到相關(guān)認知負荷中去造成的，即通過圖式的獲得和自動化學(xué)習(xí)可以降低內(nèi)部認知負荷。內(nèi)部認知負荷的降低將降低總的認知負荷，從而釋放工作記憶容量。釋放的工作記憶容量將促進學(xué)習(xí)者獲得更多高級圖式，于是新的循環(huán)開始，通過不斷重復(fù)，個體就能獲得高級的知識和技能。

三、從認知負荷看“翻轉(zhuǎn)課堂”的有效性

翻轉(zhuǎn)課堂，它走在大數(shù)據(jù)時代的今天，成功地翻轉(zhuǎn)了教師講授、學(xué)生接受的教學(xué)模式，而是以學(xué)生的學(xué)為出發(fā)點，通過提前自主學(xué)習(xí)教師錄制的媒體音頻和材料，變換了知識學(xué)習(xí)的場地。而真正課堂則用來合作探究、思想碰撞、解決問題，實現(xiàn)把學(xué)習(xí)權(quán)利還之于學(xué)生，實現(xiàn)課堂真正意義的學(xué)習(xí)。

由于工作記憶的局限性，我們在處理復(fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù)時，有效教學(xué)就出現(xiàn)了瓶頸。而翻轉(zhuǎn)課堂，從認知負荷理論來看，它通過有效管理三種認知負荷而實現(xiàn)了教學(xué)的有效性。基本手段就是有效管理這三種認知負荷，降低內(nèi)部認知負荷、外部認知負荷，增加關(guān)聯(lián)認知負荷，實現(xiàn)工作記憶容量的充分利用。

（一）課前自主學(xué)習(xí)，降低內(nèi)部、外部認知負荷

在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中，學(xué)生課前通過觀看例如微課的媒體音頻和學(xué)習(xí)材料，獨立完成學(xué)習(xí)內(nèi)容。學(xué)生從學(xué)習(xí)音頻課程中積極選取相關(guān)的視覺和聽覺信息，并在視覺和聽覺的工作記憶中通過構(gòu)建一定的聯(lián)系對它們進行分別的加工。媒體音頻通過不同的呈現(xiàn)方式和感覺模式的信息讓學(xué)生進行感知和加工，不同通道信息加工的平衡，充分利用了工作記憶容量。同時，以往的教學(xué)學(xué)生在課中接受知識，由于課堂時間段限制，教師也較難以兼顧到每個個體，對于某些知識點來說，學(xué)生的內(nèi)部與外部認知負荷是相當(dāng)大的。而翻轉(zhuǎn)課堂，老師錄制的音頻學(xué)生可根據(jù)自身需要調(diào)整進度重復(fù)觀看、暫停來理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，甚至可以自主借助查閱手段進一步建構(gòu)圖式，幫助學(xué)生用于工作記憶對學(xué)習(xí)內(nèi)容的加工階段，圖式的自動化使信息能在工作記憶中進行無意識地加工，并且通過圖式的形成和自動化達到釋放工作記憶容量的目的。圖式中的知識組織，使學(xué)習(xí)者能將大量相互作用的信息因素整合成一個因素，從而降低工作記憶的負荷。實質(zhì)上這個課前自主學(xué)習(xí)過程其實是非常有利于降低學(xué)生的內(nèi)部與外部認知負荷。

（二）課中學(xué)習(xí)任務(wù)，提升關(guān)聯(lián)認知負荷

翻轉(zhuǎn)課堂，它是解決問題的動態(tài)過程。學(xué)生在課前對知識有了一定的圖式建構(gòu)，因此教師在課堂教學(xué)設(shè)計中明晰包含了明確的任務(wù)練習(xí)和支持性信息。從總體上看，它是一個循序漸進的過程，整個任務(wù)的完成是由簡單到復(fù)雜的轉(zhuǎn)換。根據(jù)認知負荷理論，外部認知負荷是可以通過教學(xué)設(shè)計來調(diào)整的，它是由學(xué)習(xí)任務(wù)的組織和呈現(xiàn)的形式引起的。由此，翻轉(zhuǎn)課堂中教師設(shè)置的問題必須明確，任務(wù)的難度應(yīng)是由易到難，漸進式地布置學(xué)習(xí)任務(wù)。在課堂中，學(xué)生通過通過課前一定圖式的建構(gòu)，自主探究、小組合作、教師提供支持，不斷解決教師設(shè)置的問題任務(wù)。學(xué)生通過一個個完整、真實的問題情境中感知問題，不斷地驅(qū)動學(xué)生學(xué)習(xí)的需要，通過學(xué)生個體及團體的互動、交流、分享，不斷地碰撞思想，使得課堂一直處于生長的狀態(tài)，從而形成主動學(xué)習(xí)，生成學(xué)習(xí)，使得學(xué)生能體驗識別學(xué)習(xí)目標并達到目標的全過程。通過大量的練習(xí)解決問題，圖式的自動化就可以逐漸形成，從而完成知識的吸收內(nèi)化，這無疑提升了關(guān)聯(lián)認知負荷，使得學(xué)生能夠從某種程度上超越工作記憶容量的限制。

從學(xué)習(xí)的有效性來說，在翻轉(zhuǎn)課堂上，真正地把學(xué)習(xí)的權(quán)利、機會交給學(xué)生，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中獲得學(xué)習(xí)樂趣，體現(xiàn)了課堂的主體是學(xué)生，保證學(xué)生能夠獲得知識與能力、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀，從而實現(xiàn)了真正意義上的學(xué)習(xí)。

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【作者簡介】

范文利（1980.9-），女，麗水慶元人，碩士研究生，漢族，講師，從事發(fā)展與教育心理學(xué)研究。

（本文系麗水市教育科學(xué)規(guī)劃2016年年度課題《基于認知負荷理論探究翻轉(zhuǎn)課堂》的研究成果。）