董娜 曾文婕 楊一格 吳必園 黃甫全

[摘? ?要]在腦負荷理論視域下，應(yīng)以整體結(jié)構(gòu)觀照學(xué)生的減負需求，從體力、情感、心智和期望等多層需求，構(gòu)建多維、全面的“新減負觀”。其具體策略包括：減少傳統(tǒng)課堂上對學(xué)生身體動作的限制，以減輕學(xué)生的體力負荷;在消解學(xué)生負面情緒的同時喚起積極情緒，以降低學(xué)生的情感負荷;創(chuàng)設(shè)個性化學(xué)習，以減輕學(xué)生的心智負荷;分散教師、家長和學(xué)生的期望，以減輕學(xué)生的期望負荷。

[關(guān)鍵詞]減負;腦科學(xué);腦負荷

中小學(xué)生“減負”一直是社會關(guān)注的熱點。2020年的“兩會”也再次聚焦了減負。腦科學(xué)研究取得的成果，為遵循學(xué)生大腦發(fā)展規(guī)律的科學(xué)減負提供了依據(jù)。在此，將基于腦負荷理論闡發(fā)相應(yīng)的減負策略。

一、確立新型理念，培育多維減負觀

“減負”通常被理解為減輕學(xué)生的學(xué)業(yè)任務(wù)或認知負荷。腦科學(xué)研究提示人們要關(guān)注腦負荷，從體力、情感、心智和期望等多方面考量學(xué)生的負擔，進而確立新的減負理念。

1.學(xué)生學(xué)業(yè)負荷的四種構(gòu)成

腦負荷是與體力負荷相對的一個術(shù)語，也被稱為心理負荷、腦力負荷和腦力負擔等。對腦負荷的定義，常見的描述包括人在工作時的“信息處理速度”“信息處理能力”或“心理壓力”等[1]。早期，認知被認為是人腦的核心功能，認知過程中的信息加工負荷被稱為認知負荷。學(xué)生的認知負荷是指在學(xué)習任務(wù)中其認知系統(tǒng)上的負荷[2]。隨著腦科學(xué)研究的深入，記憶、情感和獎勵等的腦神經(jīng)機制逐步被揭示[3]，人們對認知負荷的認識開始從心理層面走向生理層面，逐步形成了腦負荷理論。

基于腦負荷理論，學(xué)生在學(xué)習過程中承受的負荷從抽象、籠統(tǒng)的“認知系統(tǒng)上的負荷”，走向與具體的學(xué)業(yè)期望、學(xué)生的能力和努力程度等相關(guān)的多維度的負荷[4]。這樣，學(xué)生的學(xué)業(yè)負荷就包括了心智負荷、情感負荷、期望負荷和體力負荷，具體涉及學(xué)生學(xué)習過程中的心智需求、努力程度、時間需求、受挫程度、績效水平和體力需求等（見圖1）。心理層面的認知負荷理論也曾嘗試對“認知系統(tǒng)上的負荷”做出內(nèi)部、外部和關(guān)聯(lián)負荷的區(qū)分，但是卻難以實施測量或評估。而生理層面的負荷，卻可以直接通過對人的呼吸頻率、瞳孔直徑、內(nèi)分泌和皮膚電反應(yīng)等生理指標進行測量而獲得，這便為科學(xué)減負提供了依據(jù)。

2.走向多維的“新減負觀”

傳統(tǒng)減負觀主要聚焦于心智負荷。在這一觀念視域下的減負策略通常是減少教學(xué)任務(wù)，以期降低學(xué)生完成學(xué)業(yè)任務(wù)的心智需求和努力程度。而立足于腦負荷理論，學(xué)生所承受的負荷是多維的，因此減負亦不再只是單一地減少學(xué)業(yè)任務(wù)，而是要從完成學(xué)業(yè)任務(wù)的體力需要、時間需要、受挫程度、努力程度、心智需要和績效水平等多方面加以考慮。

基于腦負荷理論的減負策略，將實現(xiàn)更精準的教學(xué)、測評和減負。具體而言，那些難以通過書面考試檢測出來的學(xué)生的心智活動、情緒狀態(tài)以及體力狀況等，可借助新興腦成像技術(shù)被精確地檢測，使教師可據(jù)以調(diào)整教學(xué)的目標、內(nèi)容和模式等。這些反饋還可用以幫助人們將認知理論中的內(nèi)部、外部和關(guān)聯(lián)認知負荷進行區(qū)分，實現(xiàn)針對體力負荷、情感負荷、心智負荷和期望負荷的精準減負。

二、改變學(xué)習方式，減輕體力負荷

體力負荷是指學(xué)生在學(xué)習過程中需要承受的體力方面的負擔。包括站立、轉(zhuǎn)身和保持靜坐等動作控制或限制帶來的負荷。受某些哲學(xué)中“身心二分”及“抑身揚心”等觀點的影響，學(xué)習常被視為離身的（Disembodied），因此學(xué)生所承擔的體力負荷常常被忽視。隨著腦科學(xué)研究對認知功能與身體結(jié)構(gòu)之間聯(lián)結(jié)的揭示，“身心對立”“身心二分”的理論不攻自破，又進而生發(fā)出“身心一體”和“身心耦合”的具身認知（Embodied Cognition）理論。這使人們開始注意生理體驗與心理狀態(tài)之間的聯(lián)系，對學(xué)習的認識開始由“離身”走向“具身”。減輕體力負荷的策略如下。

1.建立動態(tài)課堂，減少對身體的限制

傳統(tǒng)學(xué)習活動中，學(xué)生常被要求主動抑制身體運動，以符合課堂紀律的要求。而腦科學(xué)的研究表明，長時間“保持靜止”會增加腦皮質(zhì)的負荷，降低大腦的計算性能。與適當運動狀態(tài)相比，靜坐狀態(tài)下的學(xué)習者認知能力明顯下降[5]。因此，為了減少腦負荷，可以改變對學(xué)生靜坐的要求，減少對學(xué)生身體的限制，建立更動態(tài)的課堂。具體措施如配備可調(diào)整高度的書桌，使學(xué)生既可以站著，也可以坐在椅子上[6]。

2.靈活擺放課桌，降低對行為的限制

具身認知理論指出，認知不是與感知覺無關(guān)的靜態(tài)表征，而是與感知覺和運動具有動態(tài)聯(lián)結(jié)的過程，學(xué)習中的認知加工需根植于身體與環(huán)境的交互，是“嵌入”身體和環(huán)境的活動[7]。為此，可以借鑒德國小學(xué)課堂的經(jīng)驗，即不再只按照縱橫方向整齊排列的方式擺放課桌，而是以小組聚集的方式擺放，學(xué)生不必固定在自己的座位上，可以根據(jù)教學(xué)需要和自己的學(xué)習狀態(tài)調(diào)整活動空間，如可以自行結(jié)成小組到課室的任意位置或者走廊進行學(xué)習和討論[8]。

3.積極組織大課間，提高學(xué)生活動興趣

課間休息時要鼓勵學(xué)生到室外活動。學(xué)校還可以將武術(shù)、足球、搏擊等運動項目引入課間操，這樣更能提高學(xué)生的活動興趣[9]。這些舉措可以避免學(xué)生久坐，幫助他們增加運動量，有效防止超重或肥胖，也能減少學(xué)生在學(xué)習過程中的體力負荷，提高認知效率。

三、喚醒積極情緒，降低情感負荷

情感負荷主要是指學(xué)生在學(xué)習過程中感受到的情感方面的負擔，主要包括學(xué)習任務(wù)的時間需求和受挫程度。時間需求是指或快或慢的學(xué)習節(jié)奏對學(xué)生情緒的影響，如時間充裕時的從容不迫，時間緊迫時的慌亂、焦慮等。受挫是指由于學(xué)習任務(wù)過難而帶來的沮喪和煩惱等消極情緒體驗。情感通常被視為學(xué)習的干擾因素。例如，教師經(jīng)常會期望學(xué)生“清空雜念”，認為只有這樣才能專心投入學(xué)習。但腦負荷理論的相關(guān)研究表明，情感對記憶力、注意力和其他高階思維有重要影響，包括積極的和消極的。信息在到達與高階思維相關(guān)的腦區(qū)之前，會經(jīng)過與情感相關(guān)的區(qū)域。故而認知和信息的處理方式會受情感系統(tǒng)影響[10]。因此，情感減負至少可以從消極情緒消解和積極情緒喚起兩方面著手。

1.提高反饋效用，緩解消極情緒

消極情緒會降低獲取和回憶信息的能力[11]，因此緩解消解情緒可降低情感負荷。反饋是牽動學(xué)生情緒的關(guān)鍵，消極反饋（如批評、否定和責罵等）會讓學(xué)生陷入沮喪、自責和無助等負面情緒;而積極反饋既能減少學(xué)生負面情緒，還能啟發(fā)學(xué)生改進方法和策略，幫助學(xué)生完成學(xué)習任務(wù)，獲得積極情緒體驗。為此，可借助評估工具，提供積極反饋，提高反饋效用。例如，借助經(jīng)顱多普勒超聲技術(shù)，學(xué)習者的空間能力、對靜態(tài)圖像做出的反應(yīng)以及右腦中動脈的腦血流速度變化等將得以精準檢測[12]。基于這些檢測結(jié)果，在學(xué)生進行圖形幾何類知識的學(xué)習活動時，針對低空間能力的學(xué)習者，可加入替代性信息與線索減輕其腦負荷;而在學(xué)習其他類型的知識時，針對高空間能力的學(xué)習者，可加入靜態(tài)圖像輔助其減輕腦負荷。如此，既可避免低效反饋帶來的評估偏差，還能減少消極反饋帶來的“威脅”感和“逼迫”感等情感負荷。

2.建立良性互動，喚起積極情緒

積極的情感可以增強廣泛的認知過程，在創(chuàng)造性思維的測量方面取得更好的績效[13]。積極情緒能促進學(xué)習友好型神經(jīng)傳導(dǎo)物質(zhì)——多巴胺的形成[14]，進而提升學(xué)生的創(chuàng)造性思維水平。喚起學(xué)生積極情緒的策略包括：努力與學(xué)生建立良性互動、和諧融洽的師生關(guān)系，通過教師積極、愉悅的情感去感染學(xué)生;重視對學(xué)生積極情感的喚醒和調(diào)控，要在尊重、理解和欣賞學(xué)生的基礎(chǔ)上，給予其肯定或表揚，使學(xué)生能夠安全地表達情感;允許學(xué)生自主選擇展示學(xué)習成果的方法，使學(xué)生能夠更好地實現(xiàn)對結(jié)果的感知和控制，并不斷提高學(xué)習的動機和績效。

四、開展個性化學(xué)習，減少心智負荷

心智負荷指學(xué)生在學(xué)習過程中需要付出的心智活動和努力帶來的負荷，諸如思考、計算、記憶、做決定等，在傳統(tǒng)教育中通常被看作認知負荷。腦科學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，物理環(huán)境影響著完成學(xué)習任務(wù)時的注意力和參與度[15]。創(chuàng)設(shè)個性化的學(xué)習條件可以減少心智負荷，提高學(xué)習效率。

1.提供個性化反饋，減少心智負荷

反饋是課堂教學(xué)的關(guān)鍵?；谀X科學(xué)的精準評估模式，不僅能夠為學(xué)生的個性化學(xué)習進行深度診斷，還能通過精準反饋系統(tǒng)，排除干擾信息對學(xué)生的心智消耗。例如，學(xué)習分析作為關(guān)于學(xué)習者及其學(xué)習環(huán)境的數(shù)據(jù)測量、收集、分析和匯總呈現(xiàn)，目的是理解和優(yōu)化學(xué)習以及學(xué)習情境[16]?；趯W(xué)習行為數(shù)據(jù)的分析與反饋工具，可以對學(xué)生學(xué)習的過程及結(jié)果進行實時分析、監(jiān)測、評估、反饋，以可視化數(shù)據(jù)的形態(tài)提高學(xué)生的反思效率，有效縮短學(xué)生的時間需求。教師可根據(jù)反饋數(shù)據(jù)為學(xué)生提供更適當?shù)闹Ъ埽瑴p少其心智負荷，使個性化輔導(dǎo)更有針對性。

2.開發(fā)個性化學(xué)習環(huán)境，提升學(xué)習效率

環(huán)境的新穎性有助于引發(fā)大腦的警覺與定向系統(tǒng)，成為提高注意力的有力工具[17]。例如，簡單變換學(xué)生課室環(huán)境，可以顯著提高學(xué)生的記憶力[18]。理想的光線（如自然光）對學(xué)習動機與學(xué)習注意力能夠產(chǎn)生積極影響[19];學(xué)習環(huán)境的采光量也與學(xué)生學(xué)習的認知速度明顯相關(guān)[20]。另外，噪音會降低學(xué)生對信息的記憶能力;材料的呈現(xiàn)方式會影響學(xué)生的認知加工速度和質(zhì)量[21]。因此，個性化學(xué)習環(huán)境的建設(shè)包括以下三個方面。一是通過定期換座位和裝飾教室來創(chuàng)造新奇感;授課不必局限于固定教室，可以利用實驗室和校外空間，如劇院、博物館、藝術(shù)中心等。二是用更直觀的表格或圖片呈現(xiàn)學(xué)習材料，并將其融入學(xué)習環(huán)境。但切勿加入過多與教學(xué)無關(guān)的內(nèi)容，以免占用學(xué)生的注意資源，干擾知識建構(gòu)的過程。三是用于呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的幻燈片或板書要突出重點，如增加內(nèi)容與背景之間的顏色反差，每張幻燈片上的信息最好只包含一個學(xué)習點[22]。

五、建立多元評估體系，分散期望負荷

期望負荷指學(xué)生結(jié)束學(xué)習任務(wù)后，學(xué)生本人、教師和家長等對其取得的學(xué)習結(jié)果的滿意程度給學(xué)生帶來的負擔。在學(xué)校教育中，期望負荷主要來自教師對學(xué)生評估的反饋。這種反饋是教師幫助學(xué)生了解自己的學(xué)習情況，激發(fā)其學(xué)習動機的重要途徑。要建立多元評估體系，提供多角度的反饋，以分散學(xué)生的期望負荷。

1.運用分布式評估，分級確定評估目標

傳統(tǒng)教學(xué)評估主要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習結(jié)果或成績來衡量學(xué)生表現(xiàn)，包括測驗中的正確率、錯題數(shù)量、完成任務(wù)的時間等。這種評估導(dǎo)向使教師、家長及學(xué)生的期望過于單一且集中。基于頻率的分布式評估（Distributional Assessment）對評估目標從不同級別上確定相應(yīng)比例，評估結(jié)果將由傳統(tǒng)評估（Traditional Assessment）轉(zhuǎn)向分布式評估，即從一個簡單的對學(xué)生的總結(jié)評級轉(zhuǎn)向?qū)W(xué)生績效在各時間段表現(xiàn)的分布式評價?；陬l率的分布式評估關(guān)注到了學(xué)生學(xué)習績效通常會隨時間變化的特征，彌補了傳統(tǒng)評估忽略學(xué)生能力績效存在潛在可變性的不足，從橫向和縱向兩個維度分散了評估帶來的期望負荷[23]。

2.開發(fā)多元評估指標，分點實現(xiàn)評估目標

可以通過開發(fā)多元評估指標和多維度的評估工具，使教師期望具象化。例如，在寫作任務(wù)中開發(fā)和使用量規(guī)（Rubric）這一評估工具，將“寫出一篇優(yōu)秀作文”這一籠統(tǒng)抽象的期望轉(zhuǎn)化為“契合主題”“例證豐富”和“語言優(yōu)美”等具體要求，將籠統(tǒng)的評估目標切分為具體多元的評估指標，讓學(xué)生能夠基于量規(guī)而逐步實現(xiàn)評估目標的要求，發(fā)揮評估促進學(xué)習的功能[24]。研究表明，在多元化的評估體系下，與元認知相關(guān)的腦區(qū)活動明顯增多，包含額極、布魯?shù)侣?0區(qū)、前額葉喙部、內(nèi)側(cè)前額葉、背外側(cè)前額葉等[25]。元認知有助于學(xué)生對自我期望的調(diào)控，從而減少期望負荷。

腦負荷的相關(guān)研究成果為學(xué)校教育的減負創(chuàng)新提供了理論支持，但相關(guān)研究的應(yīng)用還有待進一步深入。一方面，此類成果還需要教育研究者和實踐者充分挖掘其應(yīng)用價值，并進一步運用于實踐，促進教育教學(xué)的創(chuàng)新，從生理和心理層面出發(fā)，實現(xiàn)科學(xué)減負，在提高教育質(zhì)量的同時促進學(xué)生身心健康地發(fā)展。另一方面，目前對大腦學(xué)習負荷的研究還不能全面解釋教育和教學(xué)交往活動中大腦負荷的科學(xué)事實和具體規(guī)律。因此，教育研究和實踐者還要基于已有成果進一步深化腦負荷研究，探索教育和教學(xué)交往活動中大腦負荷的規(guī)律，并基于這些規(guī)律進行課程與教學(xué)的創(chuàng)新。

參考文獻

[1]孫林巖.人因工程[M].北京：高等教育出版社，2008：246-247.

[2]Sweller J. Cognitive load during problem solving：Effects on learning[J].Cognitive science，1988， 12（2）：257-285.

[3]Whelan R R. Neuroimaging of cognitive load in instructional multimedia[J].Educational Research Review，2007，2（1）：1-12.

[4]廖建橋.腦力負荷及其測量[J].系統(tǒng)工程學(xué)報，1995（3）：119-123.

[5]Langhanns C，Müller H. Effects of trying ‘not to move instruction on cortical load and concurrent cognitive performance[J]. Psychological Research， 2018， 82（1）：1-10.

[6]Dornhecker，Blake J，Benden M，et al. The effect of stand-biased desks on academic engagement：an exploratory study[J]. International Journal of Health Promotion and Education，2015，53（5）：271-280.

[7]葉浩生.身體與學(xué)習：具身認知及其對傳統(tǒng)教育觀的挑戰(zhàn)[J].教育研究，2015，36（4）：104-114.

[8]王薇.德國中小學(xué)生能力培養(yǎng)研究及其啟示[J].教學(xué)與管理，2018（13）：80-83.

[9]周譽，馮強.北京市西城區(qū)高一學(xué)生靜坐少動行為研究[J].中國運動醫(yī)學(xué)雜志，2018，37（10）：833-838.

[10]Evans H M. The Emotional Brain：The Mysterious Underpinnings of Emotional Life[J]. Quarterly Review of Biology，1996，43（4）：91-95.

[11][13]Fredrickson B L，Branigan C. Positive emotions broaden the scope of attention and thought-action repertoires[J]. Cognition & emotion，2005，19（3）：313-332.

[12]Loftus J J，Jacobsen M，Wilson T D. Learning and assessment with images：a view of cognitive load through the lens of cerebral blood flow[J]. British Journal of Educational Technology，2017，48（4）：1030-1046.

[14]Glick M. The instructional leader and the brain[M].Thousand Oaks：Corwin Press，2011：113-114.

[15][17]Posner M I，Rothbart M K. Educating the human brain[M]. Washington DC：American Psychological Association，2007：64-65.

[16]Siemens G. Learning analytics a foundation for informed change in higher education[DB/OL]. [2013-01-17]. http：//www.slideshare.net/gsiemens/learning-analytics-educause.

[18]Smith S M，Glenberg A，Bjork R A. Environmental context and human memory[J]. Memory & Cognition，1978，6（4）：342-353.

[19]Edwards L，Torcellini P A. Literature review of the effects of natural light on building occupants[R]. Energy Conservation Consumption & Utilization，2002：17.

[20]Ott J. Health and light[M]. New York：Pocket Books，1983：31.

[21]孫崇勇.從認知負荷的視角看中小學(xué)生學(xué)業(yè)負擔[J]. 教育探索，2016（4）：31-35.

[22]Lewis P J. Brain friendly teaching-Reducing learners cognitive load[J]. Academic Radiology，2016，23（7）：877-880.

[23]Vanhove A J，Gibbons A M，Kedharnath U. Rater agreement，accuracy，and experienced cognitive load：comparison of distributional and traditional assessment approaches to rating performance[J]. Human Performance，2016，29（5）：378-393.

[24]曾文婕.從“教學(xué)目標”到“學(xué)習目標”——論學(xué)習為本課程的目標轉(zhuǎn)化原理[J].全球教育展望，2018，47（4）：11-19.

[25]Fleming S M，Huijgen J，Dolan R J. Prefrontal contributions to metacognition in perceptual decision making[J]. Journal of Neuroscience，2012，32（18）：6117-6125.

（責任編輯? ?郭向和）