認(rèn)知負(fù)荷理論與大學(xué)英語(yǔ)翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計(jì)

○史虹濤

(大連大學(xué)英語(yǔ)學(xué)院，遼寧 大連 116622)

翻轉(zhuǎn)課堂，即“Flipped Class Model”，一般被稱(chēng)為“翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)模式”。2007年翻轉(zhuǎn)課堂起源于美國(guó)，兩位化學(xué)老師將錄制好的影片上傳到Y(jié)ouTube網(wǎng)站，供缺課的學(xué)生在家觀看。2011年，隨著可汗學(xué)院(Khan Academy)、慕課(MOOC)以及TED(Technology Entertainment Design)視頻的發(fā)展，“翻轉(zhuǎn)課堂”這個(gè)概念更加廣為人知，也成為各個(gè)學(xué)校教學(xué)改革的熱點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)研究主要集中在翻轉(zhuǎn)課堂在各學(xué)科的應(yīng)用，卻鮮有人關(guān)注翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)在學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生的認(rèn)知負(fù)荷相關(guān)問(wèn)題。研究顯示，教學(xué)活動(dòng)符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律是有效教學(xué)的前提。本研究從認(rèn)知負(fù)荷理論角度，討論大學(xué)英語(yǔ)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循的原則。

一、認(rèn)知負(fù)荷理論起源與內(nèi)涵

認(rèn)知負(fù)荷(Cognitive Load)最初來(lái)自歐美的人機(jī)工程學(xué)和人因工程學(xué)，主要從心理、生理與認(rèn)知方面探討工作和任務(wù)對(duì)執(zhí)行者的影響。上世紀(jì)八十年代，澳大利亞心理學(xué)家Sweller首先將此觀念引入教育，提出認(rèn)知負(fù)荷理論(Cognitive Load Theory，CLT)。Sweller(1998)認(rèn)為，學(xué)習(xí)者在信息的接受、處理與運(yùn)用的過(guò)程中，因?yàn)樾畔?nèi)容、學(xué)習(xí)環(huán)境、傳輸環(huán)境與互動(dòng)方式等因素超過(guò)了學(xué)習(xí)者所具備認(rèn)知能力，在“心理”或“生理”等方面引起負(fù)擔(dān)和焦慮?！罢J(rèn)知負(fù)荷”所呈現(xiàn)的是一種“認(rèn)知能量”，在學(xué)習(xí)過(guò)程中一些與學(xué)習(xí)內(nèi)容無(wú)關(guān)的信息會(huì)占據(jù)“工作記憶”的容量，進(jìn)而產(chǎn)生認(rèn)知負(fù)荷，對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生負(fù)面影響。Sweller指出傳統(tǒng)的問(wèn)題解決法太強(qiáng)調(diào)解題技巧，學(xué)習(xí)者必須使用大量的認(rèn)知記憶能力，導(dǎo)致沒(méi)有多余的認(rèn)知能力來(lái)從事學(xué)習(xí)與獲得基模，因而造成認(rèn)知負(fù)荷。此外，認(rèn)知負(fù)荷與短期記憶中的記憶單位數(shù)有關(guān)，個(gè)體若將一大堆的記憶項(xiàng)目貯存在短期記憶內(nèi)，則容易形成過(guò)度的認(rèn)知負(fù)荷。因此，Sweller等人將“認(rèn)知負(fù)荷”定義為:“將特定工作加諸于個(gè)體認(rèn)知系統(tǒng)時(shí)，所產(chǎn)生的負(fù)荷量”。

Paas認(rèn)為認(rèn)知負(fù)荷涉及學(xué)習(xí)者的心智努力程度及所知覺(jué)的學(xué)習(xí)內(nèi)容困難度，包含心智負(fù)荷及心智努力兩面向，在學(xué)習(xí)上當(dāng)個(gè)體心智努力程度或所知覺(jué)的困難度越大，則其認(rèn)知負(fù)荷越大。［1］429-434因此，工作任務(wù)太過(guò)困難，或者工作需要投入極大心力，這都容易造成認(rèn)知上的負(fù)荷過(guò)重。認(rèn)知負(fù)荷程度將影響學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力的發(fā)揮，進(jìn)而對(duì)學(xué)習(xí)成效產(chǎn)生影響。因此，教學(xué)應(yīng)該根據(jù)人類(lèi)認(rèn)知系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與特征進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣才能促進(jìn)學(xué)習(xí)。

Paas指出學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷來(lái)自以下三個(gè)方面:［2］122-133

1．工作任務(wù):工作任務(wù)的類(lèi)型、激勵(lì)類(lèi)型、激勵(lì)及期望程度等。

2．學(xué)習(xí)材料:學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)材料編排方式、信息編排方式、教材呈現(xiàn)方式及教材組織方式等。

3．學(xué)習(xí)者特征:學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)材料的背景知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)、認(rèn)知方式、認(rèn)知能力、認(rèn)知風(fēng)格、動(dòng)機(jī)等。

Sweller(1998)根據(jù)認(rèn)知負(fù)荷的不同來(lái)源將認(rèn)知負(fù)荷分為內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷、外在認(rèn)知負(fù)荷及增生認(rèn)知負(fù)荷三種，根據(jù)文獻(xiàn)資料歸納如下:

1．內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷。內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷主要受到教材本身難易程度的影響。當(dāng)學(xué)習(xí)者面對(duì)難度較低的教材，不需要將大量的要素同時(shí)置于工作記憶中，便可運(yùn)用較多工作記憶的空間做思考、理解，因此內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷較低。反之，當(dāng)面難度較高的教材，學(xué)習(xí)者必須耗費(fèi)較多的工作記憶，其內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷則相對(duì)的提高。教學(xué)設(shè)計(jì)不能改變內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷，只有簡(jiǎn)化教材內(nèi)在要素間的相互關(guān)聯(lián)性，才能降低認(rèn)知負(fù)荷。

2．外在認(rèn)知負(fù)荷。外在認(rèn)知負(fù)荷也被稱(chēng)為無(wú)效認(rèn)知負(fù)荷，主要受到教材編排方式、教學(xué)設(shè)計(jì)，或是教學(xué)活動(dòng)本身的影響，與學(xué)習(xí)者無(wú)關(guān)，因此外在認(rèn)知負(fù)荷是外加的，可以通過(guò)更有效的教學(xué)設(shè)計(jì)、修改教材信息的講授方式、改善課堂的組織結(jié)構(gòu)降低外在認(rèn)知負(fù)荷。

3．增生認(rèn)知負(fù)荷。增生認(rèn)知負(fù)荷又被稱(chēng)為有效認(rèn)知負(fù)荷，是通過(guò)教學(xué)設(shè)計(jì)者向?qū)W習(xí)者提供額外的信息、適當(dāng)?shù)慕滩幕驅(qū)W習(xí)活動(dòng)，來(lái)吸引學(xué)生專(zhuān)注于學(xué)習(xí)內(nèi)容的認(rèn)知過(guò)程。一個(gè)好的教學(xué)設(shè)計(jì)者須盡可能設(shè)計(jì)適合學(xué)習(xí)者的教材或?qū)W習(xí)活動(dòng)來(lái)降低學(xué)生的外在認(rèn)知負(fù)荷，釋放出工作記憶資源給有效認(rèn)知負(fù)荷，如此才能促進(jìn)學(xué)習(xí)。增生認(rèn)知負(fù)荷，單純是由工作記憶資源用于處理和內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷相關(guān)的元素交互性而組成。假如教學(xué)的歷程是有組織有效率的，就會(huì)讓工作記憶的資源去處理內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷的元素交互作用，增生認(rèn)知負(fù)荷和學(xué)習(xí)成效就會(huì)增加。增生認(rèn)知負(fù)荷很像外在認(rèn)知負(fù)荷，但外在認(rèn)知負(fù)荷會(huì)干擾學(xué)習(xí)，而增生負(fù)荷卻會(huì)提升學(xué)習(xí)效果。

Sweller(1998)指出，如果內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷高，即教材本身難度較大，教師通過(guò)良好的教學(xué)設(shè)計(jì)，降低外在認(rèn)知負(fù)荷，并運(yùn)用增生認(rèn)知負(fù)荷來(lái)構(gòu)建學(xué)習(xí)新內(nèi)容所需的基模，讓學(xué)習(xí)者投入大量的工作記憶資源去處理教材的必要信息，學(xué)習(xí)更有效果。［3］251-296反之，如果外在認(rèn)知負(fù)荷增加，而讓學(xué)習(xí)者使用工作記憶資源來(lái)處理外在的認(rèn)知負(fù)荷元素，而不是教材知識(shí)的本質(zhì)，那么增生負(fù)荷將降低，而學(xué)習(xí)效果會(huì)減少。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，學(xué)生的整體的認(rèn)知負(fù)荷量不得超過(guò)運(yùn)作記憶可利用的資源。只有在總認(rèn)知負(fù)荷量(內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷與外在認(rèn)知負(fù)荷之總和)未超出學(xué)習(xí)者的能力范圍時(shí)，適當(dāng)?shù)囊朐錾J(rèn)知負(fù)荷，學(xué)習(xí)才有意義。

二、認(rèn)知負(fù)荷理論與翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)理論

人類(lèi)對(duì)新信息的接收、認(rèn)識(shí)與理解，需要借助記憶對(duì)信息進(jìn)行處理，并使之轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)期記憶，認(rèn)知負(fù)荷理論假定包括運(yùn)作記憶容量的有限性、長(zhǎng)期記憶容量的無(wú)限性和基模的自動(dòng)化運(yùn)作，其主要目的是希望在兼顧信息結(jié)構(gòu)與學(xué)習(xí)者認(rèn)知結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)教學(xué)設(shè)計(jì)，關(guān)注于如何有效使用運(yùn)作記憶，提高學(xué)習(xí)效果。根據(jù)認(rèn)知負(fù)荷理論，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式可以減低外在認(rèn)知負(fù)荷，提高增生認(rèn)知負(fù)荷，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)效果。

首先，從翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)過(guò)程來(lái)看，學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程由兩個(gè)階段組成:第一階段是知識(shí)傳授階段，該過(guò)程在課前完成，學(xué)生通過(guò)觀看老師提供的視頻和在線(xiàn)的輔導(dǎo)獨(dú)立完成;第二是吸收和消化的過(guò)程，即知識(shí)內(nèi)化的過(guò)程，是在課堂上通過(guò)教師和學(xué)生、學(xué)生和學(xué)生之間的互動(dòng)來(lái)完成的。在翻轉(zhuǎn)課堂中，課前學(xué)生可以反復(fù)觀看視頻，廣泛閱讀相關(guān)資料，積累背景知識(shí);教師能夠提前獲知學(xué)生的學(xué)習(xí)困難，在課堂上可以以此為依據(jù)，設(shè)計(jì)合理的教學(xué)活動(dòng)，給予有效的輔導(dǎo)，這些活動(dòng)都可以降低外在認(rèn)知負(fù)荷，提高增生認(rèn)知負(fù)荷。

其次，從翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)資源呈現(xiàn)方式來(lái)看，擺脫了傳統(tǒng)紙質(zhì)教材篇幅限制，可以提供海量素材;而且其教學(xué)內(nèi)容多為視頻資料，學(xué)習(xí)者經(jīng)由視、聽(tīng)覺(jué)兩種方式來(lái)接收有關(guān)信息，并對(duì)所獲得信息主動(dòng)處理。視頻資料由淺入深，難度有梯度，可以降低內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷。

三、認(rèn)知負(fù)荷理論與大學(xué)英語(yǔ)翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計(jì)原則

在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)過(guò)程中，要采用大量的視頻資源和多媒體資源，如何使用這些資源，減低認(rèn)知負(fù)荷，增加增生認(rèn)知負(fù)荷，是教師在教學(xué)設(shè)計(jì)與運(yùn)用時(shí)應(yīng)考慮的重點(diǎn)。Sweller指出，認(rèn)知負(fù)荷理論在的教學(xué)設(shè)計(jì)原則主要可區(qū)分為七種教學(xué)設(shè)計(jì)效應(yīng):［3］251-296

1．開(kāi)放目的效應(yīng)。開(kāi)放目的效應(yīng)是指教學(xué)中采用開(kāi)放目標(biāo)的方式，讓學(xué)生不受限制地表達(dá)自己的思考過(guò)程和成果，可以降低外在認(rèn)知負(fù)荷。

就大學(xué)英語(yǔ)翻轉(zhuǎn)課堂而言，可以在觀看視頻資料后設(shè)計(jì)一些開(kāi)放式問(wèn)題，如回答問(wèn)題、寫(xiě)故事梗概等，讓學(xué)生試著用英語(yǔ)表達(dá)，一方面在問(wèn)題的引導(dǎo)下，學(xué)生能更好地理解材料，另一方面，使學(xué)生不因限制而提高認(rèn)知負(fù)荷，還培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造力。

2．示范效應(yīng)。示范效應(yīng)認(rèn)為教師在教導(dǎo)有關(guān)程序性知識(shí)前，如果能呈現(xiàn)適當(dāng)?shù)氖痉都熬毩?xí)，供學(xué)生參考，當(dāng)學(xué)習(xí)者逐漸熟練，有助于基模的建構(gòu)及自動(dòng)化，可降低外在認(rèn)知負(fù)荷，增加增生認(rèn)知負(fù)荷。

例如，在講授英語(yǔ)“連音(linking)”發(fā)音規(guī)則時(shí)，除了英語(yǔ)母語(yǔ)者錄制的音頻資料，教師還可以錄制微課和小動(dòng)畫(huà)，提供多種示范及練習(xí)，幫助學(xué)生降低內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷及增加增生認(rèn)知負(fù)荷。

3．完成問(wèn)題效應(yīng)。雖然提供示例有助于學(xué)習(xí)，但不同能力的學(xué)習(xí)者，對(duì)示例的處理未必相同。低能力學(xué)習(xí)者只在遭遇問(wèn)題時(shí)，才會(huì)認(rèn)真研究示例。因此，主張只呈現(xiàn)一部分的解法，剩下一部分則由學(xué)習(xí)者完成，這樣減低外在認(rèn)知負(fù)荷。

4．分散注意力效應(yīng)。分散注意力效應(yīng)是指學(xué)習(xí)的過(guò)程中，若因教材的呈現(xiàn)方式過(guò)于分散，學(xué)習(xí)者必須分散注意力在相關(guān)的信息中，而影響學(xué)習(xí)成效。因此信息需要進(jìn)行整合，最好同時(shí)、同位置呈現(xiàn)。整合信息的方式包含旁白的解說(shuō)和將文字的說(shuō)明適當(dāng)?shù)卣系綀D形當(dāng)中。

在翻轉(zhuǎn)課堂中要大量使用英語(yǔ)視頻資源。應(yīng)避免這些視頻簡(jiǎn)單重復(fù)，而且視頻最好設(shè)計(jì)關(guān)閉字幕功能和調(diào)整英、漢字幕功能，有助減低外在認(rèn)知負(fù)荷。

5．型態(tài)效應(yīng)。型態(tài)效應(yīng)是指在接收和處理信息時(shí)，讓學(xué)習(xí)者同時(shí)借助不同的感官刺激，如視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)，可有效的增加工作記憶空間，這些增加的空間可降低認(rèn)知負(fù)荷，進(jìn)而提升學(xué)習(xí)成效。

研究顯示，通過(guò)視聽(tīng)途徑獲取信息時(shí)，學(xué)習(xí)所需時(shí)間由長(zhǎng)到短依序?yàn)閯?dòng)畫(huà)+字幕、動(dòng)畫(huà)+旁白+字幕、動(dòng)畫(huà)+旁白。因此，在選擇及制作視頻材料時(shí)，應(yīng)根據(jù)視頻材料的難度考慮是否提供字幕。

6．重復(fù)效應(yīng)。重復(fù)效應(yīng)是指當(dāng)學(xué)習(xí)者面對(duì)多重信息來(lái)源，并且這些信息意義明確，則可獨(dú)立呈現(xiàn);如果將相同的信息，以不同的方式同時(shí)呈現(xiàn)，就會(huì)增加認(rèn)知負(fù)荷。對(duì)于不復(fù)雜且不需重復(fù)學(xué)習(xí)之概念，在學(xué)習(xí)過(guò)程中，使用一種呈現(xiàn)方式即可完整表達(dá)概念意義時(shí)，使用多種媒體呈現(xiàn)同一概念，將會(huì)加重個(gè)體心智負(fù)荷，降低學(xué)習(xí)效果。

教師在收集與課程相關(guān)的視頻資料時(shí)，要注意“過(guò)猶不及”，要對(duì)所選材料精心挑選，避免知識(shí)重復(fù);而且在編排這些材料時(shí)，要主意梯度，難度由淺入深，循序漸進(jìn)。不要就同一概念同時(shí)提供多種視頻資料，雖然這樣可以給學(xué)生選擇空間，但學(xué)生也可能因選擇耗費(fèi)有限的學(xué)習(xí)時(shí)間，因此對(duì)不復(fù)雜且不需重復(fù)學(xué)習(xí)的概念，在媒體運(yùn)用上不妨選擇淺顯易懂的材料。

7．變化效應(yīng)。學(xué)習(xí)者在練習(xí)過(guò)程中，如果能使用不同的問(wèn)題情境，雖然可能在表面上造成更大的認(rèn)知負(fù)荷，但有助于基模的建構(gòu)與發(fā)展，促進(jìn)學(xué)習(xí)遷移。

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中，課堂上老師不再傳授簡(jiǎn)單的知識(shí)記憶，這些知識(shí)點(diǎn)都由學(xué)生在課前通過(guò)觀看視頻自主完成。因此，課堂上有充足的時(shí)間進(jìn)行知識(shí)操練。教師可以圍繞一個(gè)主題設(shè)計(jì)多種練習(xí)方式，促進(jìn)學(xué)習(xí)遷移。例如，在談?wù)撚⒄Z(yǔ)面試話(huà)題時(shí)，教師可以組織學(xué)生進(jìn)行模擬面試、問(wèn)題搶答、篩選簡(jiǎn)歷、匹配工作等活動(dòng)，反復(fù)練習(xí)面試所需的句型、表達(dá)法等。

翻轉(zhuǎn)課堂已成為當(dāng)今教育發(fā)展的趨勢(shì)，也是教學(xué)改革與創(chuàng)新的重點(diǎn)。在轟轟烈烈進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂嘗試的過(guò)程中，教師要考慮是否在學(xué)生學(xué)習(xí)的認(rèn)知負(fù)荷上有所幫助。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式提供海量電子資源，視頻資源和多媒體資源，教師在編排這些資源時(shí)不應(yīng)照單全收，以量取勝，仍應(yīng)根據(jù)課程目標(biāo)及重點(diǎn)加以權(quán)衡，在英語(yǔ)教學(xué)過(guò)程中，視頻資源和多媒體運(yùn)用應(yīng)多元且適度，且應(yīng)了解其教材內(nèi)在結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提供示范教學(xué)或用問(wèn)題引導(dǎo)，幫助學(xué)習(xí)者降低外在認(rèn)知負(fù)荷，另外，在教學(xué)時(shí)應(yīng)避免分散注意力與重復(fù)兩種效應(yīng)，避免增加認(rèn)知負(fù)荷，善用型態(tài)效應(yīng)及變化效應(yīng)，同時(shí)注意呈現(xiàn)時(shí)間，適切的減少認(rèn)知負(fù)荷，提升學(xué)習(xí)成效。

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