認(rèn)知負(fù)荷視角下的翻轉(zhuǎn)課堂

范文利+潘肇斌

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

【關(guān)鍵詞】認(rèn)知負(fù)荷；翻轉(zhuǎn)課堂；有效教學(xué)

一、引言

Winn認(rèn)為，教學(xué)設(shè)計(jì)的宗旨“是在規(guī)定的條件下選擇最佳的教學(xué)方法來達(dá)成特定的教學(xué)目標(biāo)”。過去以知識(shí)為中心的傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)更多關(guān)注的是教學(xué)內(nèi)容傳遞的設(shè)計(jì)，課堂往往被理解為是學(xué)生接受、學(xué)習(xí)的場(chǎng)所，它并沒有構(gòu)成完整的教學(xué)模式理論框架?；谏鲜鏊伎迹紤]認(rèn)知負(fù)荷理論為基礎(chǔ)的翻轉(zhuǎn)課堂則將教學(xué)媒體設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)行為的設(shè)計(jì)整合在一起，為教學(xué)模式提供了一個(gè)完整的全新的理論框架。

基于認(rèn)知負(fù)荷理論的研究，集中在設(shè)計(jì)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(dá)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(rèn)知負(fù)荷理論基礎(chǔ)上的設(shè)計(jì)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(jì)的優(yōu)勢(shì)十分明顯。由此，本文旨在從認(rèn)知負(fù)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(jì)啟發(fā)和對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂的應(yīng)用提供一定的幫助。

二、認(rèn)知負(fù)荷理論的主要觀點(diǎn)

認(rèn)知負(fù)荷理論的主要觀點(diǎn)是，在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)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(duì)認(rèn)知負(fù)荷進(jìn)行教學(xué)控制來達(dá)到學(xué)習(xí)遷移。認(rèn)知負(fù)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(gè)主要因素。研究表明，認(rèn)知負(fù)荷不足，或者認(rèn)知負(fù)荷超載都會(huì)導(dǎo)致行為的消退。由于完成任務(wù)所需要的認(rèn)知負(fù)荷數(shù)量超過可用的認(rèn)知總量，或者由于對(duì)認(rèn)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(rèn)知任務(wù)失敗，這是認(rèn)知負(fù)荷理論研究的重點(diǎn)。

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

內(nèi)部認(rèn)知負(fù)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(rèn)知負(fù)荷的差異，且這種差異不能被教學(xué)設(shè)計(jì)所改變。

外部認(rèn)知負(fù)荷是指不必要的、并且將干擾圖式的獲得和自動(dòng)化的認(rèn)知負(fù)荷。傳統(tǒng)教學(xué)中，由于對(duì)整體教學(xué)過程沒有進(jìn)行有很好的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)者也缺乏關(guān)于信息結(jié)構(gòu)以及認(rèn)知結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識(shí)，從而導(dǎo)致了外部認(rèn)知負(fù)荷的增加，外部認(rèn)知負(fù)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(jì)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(rèn)知負(fù)荷。外部認(rèn)知負(fù)荷主要由教學(xué)設(shè)計(jì)引起，如果學(xué)習(xí)材料的設(shè)計(jì)和呈現(xiàn)方式不當(dāng)，就容易給學(xué)生帶來較高的外在負(fù)荷，干擾其學(xué)習(xí)。

相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷，又稱有效認(rèn)知負(fù)荷，受教學(xué)設(shè)計(jì)影響。相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷增強(qiáng)學(xué)習(xí)，信息呈現(xiàn)的方式以及學(xué)習(xí)本身對(duì)學(xué)習(xí)者的要求都是影響相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷水平的因素。值得注意的是，通過增加努力或增強(qiáng)動(dòng)機(jī)能增加投入任務(wù)的認(rèn)知資源，如果這種增強(qiáng)與圖式的獲得和自動(dòng)化相關(guān)，那么這樣的增強(qiáng)也會(huì)同時(shí)增加相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷。

內(nèi)部、外部以及相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷在整個(gè)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(rèn)知負(fù)荷總量不超過工作記憶容量。認(rèn)知負(fù)荷的三種形式之間的關(guān)系是不平衡的。內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷所引起的負(fù)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(dòng)化而得到削減。而加工內(nèi)部認(rèn)知負(fù)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(rèn)知負(fù)荷后仍然存在，且能用于加工外部或相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷。這兩個(gè)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(jì)降低了外部認(rèn)知負(fù)荷，就能為相關(guān)認(rèn)知負(fù)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(jì)降低外部認(rèn)知負(fù)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(rèn)知負(fù)荷降低所釋放容量被分配到相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷中去造成的，即通過圖式的獲得和自動(dòng)化學(xué)習(xí)可以降低內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷。內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷的降低將降低總的認(rèn)知負(fù)荷，從而釋放工作記憶容量。釋放的工作記憶容量將促進(jìn)學(xué)習(xí)者獲得更多高級(jí)圖式，于是新的循環(huán)開始，通過不斷重復(fù)，個(gè)體就能獲得高級(jí)的知識(shí)和技能。

三、從認(rèn)知負(fù)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(shí)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(diǎn)，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(shí)學(xué)習(xí)的場(chǎng)地。而真正課堂則用來合作探究、思想碰撞、解決問題，實(shí)現(xiàn)把學(xué)習(xí)權(quán)利還之于學(xué)生，實(shí)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?cè)谔幚韽?fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)，有效教學(xué)就出現(xiàn)了瓶頸。而翻轉(zhuǎn)課堂，從認(rèn)知負(fù)荷理論來看，它通過有效管理三種認(rèn)知負(fù)荷而實(shí)現(xiàn)了教學(xué)的有效性?；臼侄尉褪怯行Ч芾磉@三種認(rèn)知負(fù)荷，降低內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷、外部認(rèn)知負(fù)荷，增加關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷，實(shí)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(rèn)知負(fù)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(dú)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(duì)它們進(jìn)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(jìn)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(shí)，以往的教學(xué)學(xué)生在課中接受知識(shí)，由于課堂時(shí)間段限制，教師也較難以兼顧到每個(gè)個(gè)體，對(duì)于某些知識(shí)點(diǎn)來說，學(xué)生的內(nèi)部與外部認(rèn)知負(fù)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(jìn)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(jìn)一步建構(gòu)圖式，幫助學(xué)生用于工作記憶對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的加工階段，圖式的自動(dòng)化使信息能在工作記憶中進(jìn)行無意識(shí)地加工，并且通過圖式的形成和自動(dòng)化達(dá)到釋放工作記憶容量的目的。圖式中的知識(shí)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(gè)因素，從而降低工作記憶的負(fù)荷。實(shí)質(zhì)上這個(gè)課前自主學(xué)習(xí)過程其實(shí)是非常有利于降低學(xué)生的內(nèi)部與外部認(rèn)知負(fù)荷。

（二）課中學(xué)習(xí)任務(wù)，提升關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷

翻轉(zhuǎn)課堂，它是解決問題的動(dòng)態(tài)過程。學(xué)生在課前對(duì)知識(shí)有了一定的圖式建構(gòu)，因此教師在課堂教學(xué)設(shè)計(jì)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(gè)循序漸進(jìn)的過程，整個(gè)任務(wù)的完成是由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的轉(zhuǎn)換。根據(jù)認(rèn)知負(fù)荷理論，外部認(rèn)知負(fù)荷是可以通過教學(xué)設(shè)計(jì)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(jìn)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(gè)個(gè)完整、真實(shí)的問題情境中感知問題，不斷地驅(qū)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的需要，通過學(xué)生個(gè)體及團(tuán)體的互動(dòng)、交流、分享，不斷地碰撞思想，使得課堂一直處于生長(zhǎng)的狀態(tài)，從而形成主動(dòng)學(xué)習(xí)，生成學(xué)習(xí)，使得學(xué)生能體驗(yàn)識(shí)別學(xué)習(xí)目標(biāo)并達(dá)到目標(biāo)的全過程。通過大量的練習(xí)解決問題，圖式的自動(dòng)化就可以逐漸形成，從而完成知識(shí)的吸收內(nèi)化，這無疑提升了關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)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(jī)會(huì)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(shí)與能力、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀，從而實(shí)現(xiàn)了真正意義上的學(xué)習(xí)。

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【作者簡(jiǎn)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(rèn)知負(fù)荷理論探究翻轉(zhuǎn)課堂》的研究成果。）