認(rèn)知負(fù)荷理論視域下教師網(wǎng)絡(luò)研修平臺的設(shè)計研究

胡尚君 王嵐 張一春

摘 要：網(wǎng)絡(luò)研修是教師基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境開展教研工作的新模式，網(wǎng)絡(luò)研修平臺是網(wǎng)絡(luò)研修的技術(shù)基礎(chǔ)，它為教師提供資源豐富的跨時空性教研活動，其設(shè)計與優(yōu)化有利于教師自主學(xué)習(xí)與協(xié)作學(xué)習(xí)活動的有效開展。文章基于認(rèn)知負(fù)荷理論，分別從整體和子模塊的視角對教師網(wǎng)絡(luò)研修平臺進行設(shè)計，以期減少教師利用網(wǎng)絡(luò)研修平臺開展學(xué)習(xí)過程中的“認(rèn)知超載”，從而優(yōu)化研修效果。

關(guān)鍵詞：認(rèn)知負(fù)荷理論；教師網(wǎng)絡(luò)研修平臺；設(shè)計

中圖分類號：G434 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-8454（2015）18-0063-04

一、認(rèn)知負(fù)荷理論與教師網(wǎng)絡(luò)研修平臺

隨著教師繼續(xù)教育改革的深化以及現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)研修以其特有的優(yōu)勢成為現(xiàn)代教師繼續(xù)教育發(fā)展的新模式。2012年，《國務(wù)院關(guān)于加強教師隊伍建設(shè)的意見》中明確指出，要建立教師學(xué)習(xí)培訓(xùn)制度，推動信息技術(shù)與教師教育深度融合，建設(shè)教師網(wǎng)絡(luò)研修社區(qū)和終身學(xué)習(xí)支持服務(wù)體系。教師網(wǎng)絡(luò)研修平臺作為區(qū)域研修社區(qū)中開展研修活動的環(huán)境保障和技術(shù)支撐，它的設(shè)計與架構(gòu)直接影響著教師網(wǎng)絡(luò)研修的開展與效果。以教師網(wǎng)絡(luò)研修平臺為支撐的網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)課程、專題討論網(wǎng)站、資源共享庫等內(nèi)容豐富發(fā)展，在為教師提供良好的網(wǎng)絡(luò)研修環(huán)境的同時，虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境以及泛化的學(xué)習(xí)目標(biāo)更容易導(dǎo)致較高的認(rèn)知負(fù)荷以及認(rèn)知資源的不恰當(dāng)分配[1]，從而影響教師研修效率以及參與積極性。以認(rèn)知負(fù)荷理論為基礎(chǔ)進行教師網(wǎng)絡(luò)研修平臺的設(shè)計研究，在發(fā)揮虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境優(yōu)勢的同時避免認(rèn)知超載現(xiàn)象的發(fā)生，更有利于網(wǎng)絡(luò)研修平臺基礎(chǔ)性功能的實現(xiàn)，從而為網(wǎng)絡(luò)教研提供服務(wù)。

1.認(rèn)知負(fù)荷理論

John Sweller等人在分析人類認(rèn)知特點及認(rèn)知負(fù)荷產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上提出了認(rèn)知負(fù)荷理論，認(rèn)知負(fù)荷是指人類在完成某一項特定的任務(wù)時，認(rèn)知系統(tǒng)同時承載的心理負(fù)荷的整體結(jié)構(gòu)的總量。它是根據(jù)人類認(rèn)知結(jié)構(gòu)的以下三個特點而提出的：工作記憶是用來進行信息加工的主要場所、長時記憶是進行信息儲存的主要場所、信息以模塊化的圖示結(jié)構(gòu)存儲于長時記憶中[2]。其理論基礎(chǔ)是資源有限理論和圖式理論[3]。

資源有限理論認(rèn)為，人的認(rèn)知資源與工作記憶的容量是有限的，尤其是工作記憶，它是人類信息加工的主要場所，一次性可同時進行存儲加工的信息單元僅有七個。若某項學(xué)習(xí)活動所消耗的認(rèn)知資源超出了學(xué)習(xí)者的認(rèn)知總量，將會導(dǎo)致認(rèn)知負(fù)荷過重，從而影響學(xué)習(xí)效率。人類在認(rèn)知過程中先通過工作記憶對信息進行加工，并以圖式的形式存入長時記憶，這些圖示信息再次被工作記憶加工時僅占用極少的認(rèn)知資源。因此，圖示的建構(gòu)將有效降低學(xué)習(xí)過程中的認(rèn)知負(fù)荷。

圖式理論認(rèn)為，知識在長時記憶中存儲的模式即為圖示，即根據(jù)信息元素最常被加工、使用的方式對其進行分類，使其以結(jié)構(gòu)化的形式存儲于長時記憶中。圖式的建構(gòu)在于多次反復(fù)練習(xí)形成自動化的加工模式，這對降低工作記憶中的認(rèn)知負(fù)荷具有重要意義。

認(rèn)知負(fù)荷理論應(yīng)用研究的首要任務(wù)是減輕工作記憶的認(rèn)知負(fù)載。然而，影響工作記憶負(fù)載的因素有很多，如學(xué)習(xí)材料本身的復(fù)雜程度、學(xué)習(xí)材料組織呈現(xiàn)的方式及學(xué)生參與的學(xué)習(xí)活動等。根據(jù)人類認(rèn)知結(jié)構(gòu)與工作記憶負(fù)載來源的不同，John Sweller等學(xué)者將認(rèn)知負(fù)荷分為以下三種類型：內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷 （Intrinsic Cognitive Load）、外在認(rèn)知負(fù)荷（Extraneous Cognitive Load）和關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷（Germane Cognitive Load）。內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷與學(xué)習(xí)內(nèi)容本身的特征以及學(xué)習(xí)者主體的內(nèi)在知識結(jié)構(gòu)相關(guān)，學(xué)習(xí)材料的復(fù)雜性、學(xué)習(xí)材料與學(xué)習(xí)者知識經(jīng)驗之間的交互關(guān)聯(lián)性等均會影響負(fù)荷的大??；外在認(rèn)知負(fù)荷的產(chǎn)生源于學(xué)習(xí)材料的組織與呈現(xiàn)方式，如不當(dāng)?shù)慕虒W(xué)設(shè)計將會導(dǎo)致較高的外在認(rèn)知負(fù)荷；關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷產(chǎn)生于教學(xué)過程中鼓勵學(xué)生進行有意識的主動加工信息，它與認(rèn)知圖示的建構(gòu)過程是直接相關(guān)的，因此，為避免學(xué)習(xí)過程中因認(rèn)知負(fù)荷過重而影響學(xué)習(xí)效率，可以在內(nèi)在認(rèn)知與外在認(rèn)知總負(fù)荷低于工作記憶負(fù)載的前提下，增加關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷，促進圖式的建構(gòu)。

2.教師網(wǎng)絡(luò)研修平臺

網(wǎng)絡(luò)研修是信息時代針對教師專業(yè)發(fā)展而開展的一種以網(wǎng)絡(luò)協(xié)同學(xué)習(xí)平臺為技術(shù)支撐的，有組織、有引導(dǎo)的教師自主研修活動，它不是對傳統(tǒng)教研和面對面集中培訓(xùn)的取代，而是對傳統(tǒng)教師常規(guī)教研與培訓(xùn)的增容、延伸與發(fā)展[4]。教師網(wǎng)絡(luò)研修平臺為教師開展區(qū)域間網(wǎng)上協(xié)同研修提供了環(huán)境支撐與技術(shù)保障，一般為教師用戶提供資源學(xué)習(xí)模塊、研討交流模塊、支持服務(wù)體系等內(nèi)容，為學(xué)科專家用戶提供資源開發(fā)管理權(quán)限、查詢教師用戶研修行為數(shù)據(jù)權(quán)限等。研修平臺設(shè)計與建構(gòu)的最終目的是更好地為教師的繼續(xù)教育提供服務(wù)，搭建研訓(xùn)一體化的專業(yè)發(fā)展平臺，實現(xiàn)教師常態(tài)化研修。

教師研修網(wǎng)站在剛起步時只是一個信息發(fā)布與閱讀教學(xué)資源的場所，隨著Web2.0時代的到來、信息技術(shù)的快速發(fā)展，教師研修平臺逐漸拋棄機械、被動地接受這種單向信息發(fā)布的模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橹С钟脩舴窒?、人機交互等模式的開放式平臺。博客、RSS、Wiki、SNS等技術(shù)的實現(xiàn)，更是徹底克服了Web1.0時代網(wǎng)絡(luò)平臺缺乏民主性和互動性等缺陷，教師可以根據(jù)學(xué)科、地域或研修興趣選擇創(chuàng)建或加入不同的研修群體，促進區(qū)域間教師互相交流、開展網(wǎng)上協(xié)同研修。

2013年，《教育部關(guān)于深化中小學(xué)教師培訓(xùn)模式改革全面提升培訓(xùn)質(zhì)量的指導(dǎo)意見》中提出，為推動教師終身學(xué)習(xí)，要推進教師網(wǎng)絡(luò)研修社區(qū)建設(shè)，以實現(xiàn)以下三條目標(biāo)：第一，便于教師利用平臺開展網(wǎng)上與網(wǎng)下結(jié)合，虛擬學(xué)習(xí)與教學(xué)實踐結(jié)合的自主性個體研修；第二，便于開展區(qū)域間教師網(wǎng)上協(xié)同研修；第三，設(shè)計區(qū)域研修活動，打造教師學(xué)習(xí)共同體，實現(xiàn)常態(tài)化研修。因此，為達(dá)到預(yù)期網(wǎng)絡(luò)研修效果，研修平臺在設(shè)計時要始終圍繞教師專業(yè)發(fā)展的需求，以提高教師參與性為前提，推動教師終身學(xué)習(xí)。

二、認(rèn)知負(fù)荷理論視域下教師網(wǎng)絡(luò)研修平臺的設(shè)計

在網(wǎng)絡(luò)研修模式下，教師面對的學(xué)習(xí)內(nèi)容豐富、學(xué)習(xí)形式復(fù)雜，研修過程中容易出現(xiàn)認(rèn)知超載，將教師認(rèn)知負(fù)荷水平考慮在內(nèi)的研修平臺的設(shè)計，體現(xiàn)了“以學(xué)習(xí)者為中心”的理念，有利于提高教師參與程度，滿足教師多元化學(xué)習(xí)需求，實現(xiàn)終身學(xué)習(xí)。認(rèn)知負(fù)荷理論視域下的教師網(wǎng)絡(luò)研修平臺的設(shè)計，分別從整體和子模塊的角度，在教師網(wǎng)絡(luò)研修過程中的認(rèn)知負(fù)荷水平的基礎(chǔ)上，對其進行優(yōu)化改善。

1.整體設(shè)計

網(wǎng)站的建設(shè)首先要明確其面向的用戶對象以及要實現(xiàn)的功能目標(biāo)。教師網(wǎng)絡(luò)研修平臺的服務(wù)對象主要是區(qū)域內(nèi)各學(xué)校不同學(xué)科的教師，其綜合目標(biāo)就是為教師開展個體研修、校本研修以及區(qū)域研修提供網(wǎng)絡(luò)環(huán)境?；谡J(rèn)知負(fù)荷理論的教師研修平臺的建構(gòu)是一個循環(huán)發(fā)展不斷優(yōu)化的過程（如圖1所示），①以教師研修需求確定功能框架，設(shè)計研修活動與任務(wù)，構(gòu)建平臺；②利用平臺開展研修活動，同時從教師主觀評估、績效水平測量以及生理測量三方面[5]對教師網(wǎng)絡(luò)研修過程中的認(rèn)知負(fù)荷水平進行綜合測評，以對平臺的改進做出指導(dǎo)。③根據(jù)教師網(wǎng)絡(luò)研修過程中認(rèn)知負(fù)荷水平的記錄對平臺各模塊設(shè)計進行優(yōu)化、完善，然后再重新投入使用。

2.認(rèn)知負(fù)荷理論視域下教師網(wǎng)絡(luò)研修平臺的模塊設(shè)計

模塊設(shè)計是在網(wǎng)站整體功能結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，針對實際教研需求開展各子功能項目的設(shè)計，不同的子功能模塊將會對研修教師的認(rèn)知負(fù)荷產(chǎn)生不同的影響。根據(jù)三種認(rèn)知負(fù)荷類型可將研修平臺的設(shè)計劃分為內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷子模塊設(shè)計、外在認(rèn)知負(fù)荷子模塊設(shè)計以及關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷子模塊設(shè)計。

（1）內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷子模塊設(shè)計

內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷由學(xué)習(xí)內(nèi)容及學(xué)習(xí)材料本身的特征決定，教師在網(wǎng)絡(luò)研修過程中的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷大小受獲取的研修資源、要完成的研修任務(wù)以及參與的研修活動等的影響?；诖?，內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷子模塊設(shè)計如圖2所示。

研修資源設(shè)計的目的是通過對資源的加工與管理，控制學(xué)習(xí)材料的復(fù)雜程度，保證學(xué)習(xí)材料的質(zhì)量，從而控制其對教師內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷水平的影響。因此，研修資源在設(shè)計時應(yīng)注意以下幾點：第一，資源的設(shè)計應(yīng)具有層次性，網(wǎng)絡(luò)資源不只是對傳統(tǒng)紙質(zhì)資源形式的復(fù)制，它利用超媒體的優(yōu)勢，增加知識點的層次性與關(guān)聯(lián)性，滿足不同等級學(xué)習(xí)者的需求[6]；第二，資源應(yīng)具有開放性，每個學(xué)習(xí)者都可作為數(shù)字化學(xué)習(xí)資源建設(shè)的一員，協(xié)作式的資源建設(shè)有利于資源的修正與完善，提升資源質(zhì)量。

研修任務(wù)安排，主要針對的對象是個體性的研修成員，網(wǎng)絡(luò)研修實施過程中對教師的任務(wù)安排主要有：創(chuàng)建個人工作室、資料定期上傳共享等。研修任務(wù)的設(shè)計應(yīng)適當(dāng)多樣化，為教師提供選擇性的研修任務(wù)，以符合不同教師的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)能力。

研修活動設(shè)計，一般由學(xué)科教研員或教育專家組織，主要針對的對象是研修活動中的學(xué)習(xí)共同體，活動形式有遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)、專題培訓(xùn)、課題討論、綜合實踐活動、各類教學(xué)競賽等，其目的均是為了幫助每個教師解決教學(xué)過程中的實踐困惑。因此，研修活動首先要有明確的層次與環(huán)節(jié)，以確保不同層次的教師都能有效參與進來。其次，還要關(guān)注子任務(wù)的相對獨立性以及任務(wù)間的動態(tài)組合性，將復(fù)雜的任務(wù)分解成簡單到復(fù)雜的認(rèn)知序列，每一任務(wù)都指向一個階段性的具體目標(biāo)，當(dāng)教師參與一個微型任務(wù)可達(dá)成一個微型教研目標(biāo)，也即構(gòu)成主題活動任務(wù)鏈上的每一點都可以作為不同認(rèn)知水平教師教研活動的起點[7]。

（2）外在認(rèn)知負(fù)荷子模塊

外在認(rèn)知負(fù)荷是指超越內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷的額外負(fù)荷，主要與教學(xué)材料的組織呈現(xiàn)方式有關(guān)，不當(dāng)?shù)慕虒W(xué)設(shè)計導(dǎo)致學(xué)習(xí)者進行與圖式建構(gòu)無關(guān)的活動，從而消耗較多的認(rèn)知資源?；诖耍庠谡J(rèn)知負(fù)荷子模塊的設(shè)計如圖3所示。

用戶界面設(shè)計，決定了教師研修過程中所面對內(nèi)容的呈現(xiàn)方式。梅耶等學(xué)者曾在認(rèn)知負(fù)荷理論的基礎(chǔ)上提出了多媒體教學(xué)設(shè)計中關(guān)于信息呈現(xiàn)方式的三項原則：信息表征多重性原則、信號原則和冗余原則，以指導(dǎo)學(xué)習(xí)材料的合理呈現(xiàn)，促進學(xué)習(xí)者進行知識建構(gòu)。信息表征多重性原則是指，在分析文本、圖像、動畫等多媒體信息表征方式特點的基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)習(xí)者特征、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)，選擇一種或多種媒體組合來表征教學(xué)信息。信號原則是指為引導(dǎo)學(xué)習(xí)者順利完成任務(wù)，在必要時將突出關(guān)鍵信息的“提示”添加到呈現(xiàn)的材料中，使學(xué)習(xí)者的注意力轉(zhuǎn)向必要的學(xué)習(xí)材料，忽略無關(guān)材料，并利用所有可用的認(rèn)知資源加工必要的學(xué)習(xí)材料[8]。冗余原則表示兩個或多個信息來源容易分散學(xué)習(xí)者對關(guān)鍵材料的注意力，因此，在多媒體環(huán)境下，不可加入有趣但與學(xué)習(xí)無關(guān)的非支持性信息，并盡量減少界面中超鏈接、按鈕的使用，以避免增加不必要的認(rèn)知負(fù)荷[9]。

導(dǎo)航系統(tǒng)幫助學(xué)習(xí)者在網(wǎng)絡(luò)平臺中快速獲取、選擇與加工信息。網(wǎng)絡(luò)中信息的超鏈接構(gòu)成的非線性結(jié)構(gòu)，容易造成學(xué)習(xí)者盲目搜索從而導(dǎo)致迷航，偏離學(xué)習(xí)目標(biāo)。因此，可適當(dāng)利用超媒體系統(tǒng)插入若干問題或提示，提醒學(xué)習(xí)者注意自己所處的位置，增加若干標(biāo)記性節(jié)點，如返回、下一頁、上一頁、書簽、歷史記錄等，實現(xiàn)學(xué)習(xí)者在網(wǎng)站的各個頁面任意往返，從而提高信息瀏覽與搜索效率[10]。

技術(shù)支持服務(wù)體系的建立旨在幫助教師解決網(wǎng)絡(luò)研修過程中遇到的技術(shù)操作性難題，廣大在職教師的信息技術(shù)水平不均衡，軟件操作不熟練等問題將會占用認(rèn)知資源，在線輔導(dǎo)教師、系統(tǒng)操作提示等技術(shù)支持服務(wù)體系的建構(gòu)將幫助教師解決學(xué)習(xí)過程中遇到的技術(shù)操作障礙，避免因技術(shù)應(yīng)用難題導(dǎo)致的學(xué)習(xí)困難。

（3）關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷子模塊

關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷對有效學(xué)習(xí)的發(fā)生具有促進作用，故可在降低內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷與外在認(rèn)知負(fù)荷的基礎(chǔ)上，通過一定的教學(xué)策略鼓勵學(xué)生進行有意識地、主動地信息加工，即構(gòu)建圖式，從而增加關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷?；诖耍P(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷子模塊的設(shè)計如圖4所示。

認(rèn)知策略設(shè)計的目的是提高教師網(wǎng)絡(luò)研修的學(xué)習(xí)效率。采用的方法主要有：提供樣例的變式，增加情境性干擾，以促進知識遷移[11]；提供多樣化的問題解決方法以促進學(xué)生的自我解釋活動；適當(dāng)要求學(xué)習(xí)者對信息進行復(fù)述、精加工以及組織歸納，建立新舊知識之間的聯(lián)系，形成系統(tǒng)的知識框架等。

交互設(shè)計包括人機交互與人與人的交互。人機交互設(shè)計主要指網(wǎng)絡(luò)界面的設(shè)計，其在設(shè)計時應(yīng)符合學(xué)習(xí)者心理學(xué)認(rèn)知特點，除界面中分欄、配色與按鈕的設(shè)計等，還應(yīng)設(shè)置私人空間模塊以滿足用戶自定義需求，如嵌入筆記本、繪制思維導(dǎo)圖等學(xué)習(xí)支持工具，方便學(xué)習(xí)者進行反思總結(jié)。人與人的交互主要指學(xué)習(xí)共同體成員之間的交互。共同體成員一般由中小學(xué)教師、研修活動的組織者、管理者，以及學(xué)科專家基于共同的學(xué)習(xí)興趣或?qū)W習(xí)目標(biāo)組成。成員之間通過網(wǎng)絡(luò)進行交流討論，可以增進學(xué)習(xí)者間的親密度，促進學(xué)習(xí)者協(xié)商性知識的建構(gòu)以及協(xié)作學(xué)習(xí)的生成[12]。

研修評價的設(shè)計，是教師網(wǎng)絡(luò)研修模式保持長效發(fā)展的重要保證。信息技術(shù)的引入促進傳統(tǒng)教師研修評價體系的信息化發(fā)展，基于教師終身學(xué)習(xí)和生態(tài)取向的專業(yè)發(fā)展理念，摒棄傳統(tǒng)考核方式中采取的量化形式的終結(jié)性評價，利用網(wǎng)絡(luò)工具發(fā)展完善學(xué)校、學(xué)生、社會等多方參與的，重師德、重能力、重貢獻等標(biāo)準(zhǔn)多元化的績效考核評價體系，將教師參與的研修任務(wù)及學(xué)習(xí)行為及時記錄并做出反饋，形成激勵系統(tǒng)，從而提高教師網(wǎng)絡(luò)研修的參與動機與學(xué)習(xí)積極性。

三、結(jié)束語

隨著教育信息化的快速發(fā)展，虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境下的教師網(wǎng)絡(luò)研修得到了質(zhì)的提升，基于網(wǎng)絡(luò)研修平臺的專題集中培訓(xùn)、校本研修以及區(qū)域化研修等貫穿于教學(xué)實踐中的多樣化、常態(tài)化教師自主研修模式，為教師專業(yè)發(fā)展注入了新的生機。本文從認(rèn)知負(fù)荷理論的視角對網(wǎng)絡(luò)研修平臺進行設(shè)計研究與優(yōu)化改進，體現(xiàn)了“以學(xué)習(xí)者為中心”的理念，同時也將有效避免“認(rèn)知超載”現(xiàn)象的發(fā)生，提升教師網(wǎng)絡(luò)研修效果，此外，教師網(wǎng)絡(luò)研修過程中認(rèn)知負(fù)荷水平的測量應(yīng)注意綜合多種方法，以提高測量結(jié)果的可信度，從而對平臺的改進做出正確指導(dǎo)。

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（編輯：郭桂真）