鄔鄭希

（中國鐵道出版社，北京 100054）

一、引言

我國從20世紀80年代開始發(fā)展職業(yè)教育，職業(yè)教育取得了空前發(fā)展，出版的職業(yè)教育教材不計其數(shù)，但是質(zhì)量卻良莠不齊。出現(xiàn)問題的原因很多，從教材出版專業(yè)編輯角度來說，既有專業(yè)編輯在教材出版的選題策劃、組稿、初審、編輯加工等環(huán)節(jié)存在沒有對內(nèi)容進行深度挖掘的問題，更深層的原因是專業(yè)編輯只具備深厚的專業(yè)知識而缺乏相關(guān)的職業(yè)教育理論知識。這些問題的解決，需要現(xiàn)代教育理論，特別是現(xiàn)代課程理論、學習理論、教學理論和傳播理論的支撐。[1]目前，關(guān)于職業(yè)教育教材設計的相關(guān)書籍、文獻和實例較少，通過中國知網(wǎng)搜尋以“職業(yè)教育教材設計”為篇名的文獻不到20篇。本文以認知負荷理論為切入點，根據(jù)筆者參與設計的《汽車發(fā)動機構(gòu)造與拆裝》[2]教材中的案例進行剖析，詳細展示教育學、心理學等理論如何具體指導職業(yè)教育教材的設計。

二、認知負荷理論概述

認知負荷理論（Cognitive Load Theory，簡稱CLT）于20世紀80年代由澳大利亞認知心理學家約翰·斯威勒（John Sweller）首先提出，是研究教育心理學和教學設計等領域的一個主要理論，并得到不斷發(fā)展。

（一）人類記憶的內(nèi)涵

人類的記憶主要包含工作記憶和長時記憶，工作記憶是信息加工的主要場所，在面對新信息時，其容量非常有限，一般能接收、處理或貯存“7±2”個信息組塊；長時記憶以圖式為基本單元，圖式具有復雜性，并且可以自動化，其中的信息被調(diào)用到工作記憶時，所調(diào)用到的所有信息僅作為一個組塊進行加工處理。[3-4]因此，當面對復雜的學習內(nèi)容時，教材設計關(guān)注的首要問題是呈現(xiàn)什么樣的內(nèi)容合適和對內(nèi)容呈現(xiàn)的形式進行設計、加工幫助學生有效利用有限的認知資源。

（二）認知負荷的類型

根據(jù)影響認知負荷的基本因素不同，可以分為外在認知負荷（Extraneous Cognitive Load）、內(nèi)在認知負荷（Intrinsic Cognitive Load）與相關(guān)認知負荷（GermaneCognitive Load）三種認知負荷類型。外在認知負荷主要由信息的呈現(xiàn)方式?jīng)Q定。內(nèi)在認知負荷是由學習內(nèi)容本身引起的，其高低主要取決于內(nèi)容的復雜程度。相關(guān)認知負荷是指在新的圖示建構(gòu)或圖示自動化的過程中占用的認知資源。[5]因此，教材設計必須根據(jù)具體內(nèi)容采取一系列教學策略來降低或提高學生的認知負荷。比如，設計教材內(nèi)容的呈現(xiàn)應注意利用外在認知負荷，處理需要理解的多種內(nèi)容相互關(guān)系時采用內(nèi)在認知負荷，利用相關(guān)認知負荷展示案例。

三、認知負荷理論在教材設計中的應用

（一）教材結(jié)構(gòu)設計

很多學生在看完教材聽完課后，做習題時卻提取不出知識，原因在于大腦沒有對長時記憶中提取的信息進行組塊加工，形成知識的有效融合。為此，教材結(jié)構(gòu)設計應設計知識引導模塊（見圖1），幫助學生將所學內(nèi)容用思維導圖的形式呈現(xiàn)，不僅可以增加學生的相關(guān)認知負荷，還可以降低學生的內(nèi)在認知負荷。因為這樣可以將知識歸納、整合成一體，提高學生的學習效率，教給學生處理知識及學習知識的方法。

圖1 知識引導

1. 采用中央圖像，形成學習的焦點。首先印入眼簾的是圖1的圖片，也就是中心圖像，來自動吸引學生的眼睛和大腦的注意力，由它觸發(fā)聯(lián)想。

2. 以中心圖像為原點進行發(fā)散。按照邏輯順序展示分支，先是講了為什么要排放控制，然后分別是什么是排放控制、如何排放控制，最后是對每個分支的具體闡述。在這個過程中通過有序組織內(nèi)容、合理規(guī)劃層次來減小認知負荷，達到有效學習的目的。

3. 突出呈現(xiàn)重點內(nèi)容。突出呈現(xiàn)形式多種多樣，可以采用加入圖像、字號大小變化、色塊標注、不同編碼等。例如，對碳罐、三元催化器、PCV閥三大重要部件加入圖像，凸顯事物，有立體感，更容易被記憶。分析發(fā)動機排放控制這一支采用字號逐級降低，給人層次感，表明事物的相對重要性。對重要掌握的內(nèi)容“碳罐的工作過程”標注紅色，避免色彩單一的文字圖片使大腦感到單調(diào)，容易瞌睡，同時通過不同的顏色刺激左右腦，激發(fā)學生的記憶力和創(chuàng)造力，幫助學生快速獲取重要內(nèi)容，輕松記住信息。在發(fā)動機燃燒與污染源及污染物之間使用箭頭建立聯(lián)系。通過箭頭標注自動引導學生的眼睛把事物連接在一起，對有效記憶非常有幫助。

（二）教材內(nèi)容的設計

教材內(nèi)容的設計和教材的結(jié)構(gòu)設計同樣重要。對同一教材內(nèi)容不同的組織與呈現(xiàn)形式，學生使用的認知資源數(shù)量不同，相應的認知負擔也不同。以教材中“汽車發(fā)動機總體構(gòu)造”這個知識點為例進行說明。在第一本教材中，第二段寫到汽油機是什么機構(gòu)和系統(tǒng)組成，柴油機與汽油機有什么區(qū)別，并為這段文字配了張發(fā)動機總體構(gòu)造圖（見圖2）。文字內(nèi)容沒有什么專業(yè)性知識錯誤，但是從受眾者學生角度閱讀，必須讀完所有的文字，才知道學習的內(nèi)容是什么?？赐昱鋱D后會產(chǎn)生疑惑，不知道發(fā)動機總體構(gòu)造和系統(tǒng)外觀具體是怎么樣的。

圖2 樣例1

再看第二本教材的編寫（見圖3）。文字內(nèi)容也是介紹發(fā)動機的機構(gòu)和系統(tǒng)組成，再介紹每一個機構(gòu)由什么部件組成，配圖列出了發(fā)動機的43個部件，學習內(nèi)容比較復雜，學生理解時需要在工作記憶中同時加工多個不同的元素，工作記憶負擔大，內(nèi)在認知負荷高，學生不愿意閱讀。而根據(jù)認知負荷理論，人類的工作記憶容量有限，一次只能存儲7±2 個信息塊，不能一次提供過多信息給學生。像圖3（b）中的43個部件名稱，學生很難記憶。

圖3 樣例2

因此，我們在設計時以學生為中心，以認知負荷理論為指導，進行有效設計（見圖4）。

1.對于圖4中的文字部分，利用提高相關(guān)認知負荷的方式之一促進學習者自我解釋活動（Self-Explanation）中的一般性提示策略，采用綠色加粗的形式標注關(guān)鍵字詞，吸引學生重點閱讀汽油機的主要機構(gòu)和系統(tǒng)，使學生在此處停頓進行自我解釋，更好地理解教材內(nèi)容。

圖4 樣例3

2.在教材內(nèi)容設計中，外在認知負荷主要體現(xiàn)在內(nèi)容的組織和呈現(xiàn)方式上。好的內(nèi)容組織與呈現(xiàn)會減少學生需要的認知資源數(shù)量，減輕學習者的認知負擔。為此，設計圖4呈現(xiàn)形式與文字內(nèi)容緊密結(jié)合，把汽油機的圖片作為中心圖，把各機構(gòu)和系統(tǒng)的整體概念圖圍繞在周圍，將所有圖片當作一個實體來看待，縮小工作記憶空間，降低工作記憶的負荷。

3.為了幫助學生有效組織信息，提高相關(guān)認知負荷，采用情境干擾策略（Contextual Inference）降低相鄰信息的干擾，將原本無序的發(fā)動機機構(gòu)和系統(tǒng)圖片采用空間臨近，形成不同視覺單元。為此，將兩大機構(gòu)圖歸類一起，放置在中心圖的左邊，采用藍色虛線框標注。五大系統(tǒng)圖歸類一起，放置在中心圖右邊，采用綠色虛線框標注。為了進一步降低學生的內(nèi)在認知負荷，采用知識漸進（Knowledge Progression）策略，在圖中左邊的兩個機構(gòu)圖旁標注關(guān)鍵詞“兩大機構(gòu)”，右邊的五個系統(tǒng)圖旁標注關(guān)鍵詞“五大系統(tǒng)”，幫助學生先識記第一層次“兩大機構(gòu)”“五大系統(tǒng)”，為再識記具體的機構(gòu)名稱和系統(tǒng)名稱做好鋪墊 。

本文基于認知負荷理論對教材的結(jié)構(gòu)、內(nèi)容進行教學設計，旨在給予廣大教材編寫者和教材編輯以啟發(fā)，將學習理論、教學理論和傳播理論等理論有效應用到職業(yè)教育的教材設計與編寫中，以更好地促進職業(yè)教育教材設計的專業(yè)性、有效性發(fā)展。