認(rèn)知負(fù)荷理論對(duì)《人體解剖學(xué)》翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的啟示＊

吳雪艷，劉思洋，郭 森，付秀美，謝紅林，陳志宏△

（1.承德醫(yī)學(xué)院人體解剖學(xué)教研室，河北承德 067000；2.承德市中心醫(yī)院介入血管外科)

認(rèn)知負(fù)荷理論對(duì)《人體解剖學(xué)》翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的啟示＊

吳雪艷1，劉思洋2，郭 森1，付秀美1，謝紅林1，陳志宏1△

（1.承德醫(yī)學(xué)院人體解剖學(xué)教研室，河北承德 067000；2.承德市中心醫(yī)院介入血管外科)

翻轉(zhuǎn)課堂；認(rèn)知負(fù)荷理論；人體解剖學(xué)

傳統(tǒng)的人體解剖學(xué)教學(xué)分為理論課和實(shí)習(xí)課兩部分。 由于人體解剖學(xué)課程內(nèi)容多、描述多、名詞多，理論課授課時(shí)絕大多數(shù)教師都是“滿堂灌”，師生互動(dòng)少，學(xué)生課下內(nèi)化知識(shí)多數(shù)是結(jié)合多媒體課件和圖譜看書，許多學(xué)生反映雖然投入大量的時(shí)間和精力但仍然達(dá)不到良好的學(xué)習(xí)效果，容易打擊學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。翻轉(zhuǎn)課堂將課上知識(shí)傳授和課后知識(shí)內(nèi)化的順序進(jìn)行了翻轉(zhuǎn)，自2007年出現(xiàn)以來，在提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生能力素質(zhì)方面具有顯著效果，但翻轉(zhuǎn)課堂在我國(guó)的研究尚處于起步推廣階段，需要進(jìn)一步將其本土化。認(rèn)知負(fù)荷理論是教育心理學(xué)領(lǐng)域重要的理論之一，主要是在人類認(rèn)知架構(gòu)模型的基礎(chǔ)上提出教學(xué)設(shè)計(jì)的原則和策略。本文通過闡述認(rèn)知負(fù)荷理論及其效應(yīng)，提出該理論對(duì)人體解剖學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的啟示，以期為人體解剖學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)提供理論性的指導(dǎo)。

1 認(rèn)知負(fù)荷理論的內(nèi)涵及其效應(yīng)

認(rèn)知負(fù)荷理論（CLT）是澳大利亞著名的認(rèn)知心理學(xué)家約翰·斯威勒在1988年提出的[1]。認(rèn)知負(fù)荷理論認(rèn)為，人類認(rèn)知結(jié)構(gòu)的信息處理模型由感覺記憶、工作記憶和長(zhǎng)時(shí)記憶構(gòu)成。感覺記憶感受外來的信息并進(jìn)行儲(chǔ)存，儲(chǔ)存時(shí)間不超過幾秒鐘。工作記憶是加工信息的主要場(chǎng)所，它的容量和對(duì)信息保存的時(shí)間都是有限的，只能同時(shí)儲(chǔ)存5-9個(gè)或加工2-4個(gè)信息組塊，保存信息1-2分鐘。工作記憶容量和持續(xù)時(shí)間的限制只是針對(duì)通過感覺記憶獲取新信息時(shí)而言；當(dāng)從長(zhǎng)時(shí)記憶中提取信息進(jìn)行加工時(shí)，工作記憶的容量不受限制。長(zhǎng)期記憶是存儲(chǔ)信息的場(chǎng)所，它的容量是無限量的，儲(chǔ)存的信息不會(huì)被遺忘。

認(rèn)知負(fù)荷是指工作記憶存儲(chǔ)、加工及提取學(xué)習(xí)信息時(shí)所承受負(fù)荷的總量，約翰·斯威勒等將認(rèn)知負(fù)荷分為內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷、外在認(rèn)知負(fù)荷和相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷三種類型[1]。內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷由學(xué)習(xí)材料的性質(zhì)引起，大小取決于學(xué)習(xí)材料的難易程度和學(xué)習(xí)者已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)。學(xué)習(xí)材料越復(fù)雜，需要在工作記憶中加工的信息模塊就越多，產(chǎn)生的認(rèn)知負(fù)荷也越高。外在認(rèn)知負(fù)荷由不良的教學(xué)設(shè)計(jì)引起，與學(xué)習(xí)材料的設(shè)計(jì)和呈現(xiàn)方式有關(guān)，可通過教學(xué)設(shè)計(jì)加以控制。教學(xué)材料的呈現(xiàn)方式越符合學(xué)習(xí)者的認(rèn)知水平，外在負(fù)荷就越低，越有利于學(xué)習(xí)。相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷是指在認(rèn)知負(fù)荷總量不超載的情況下，學(xué)習(xí)者對(duì)與認(rèn)知內(nèi)容相關(guān)聯(lián)的信息進(jìn)行加工時(shí)帶來的負(fù)荷，即處理內(nèi)在負(fù)荷時(shí)實(shí)際發(fā)生的學(xué)習(xí)行為[2]。

根據(jù)認(rèn)知負(fù)荷理論，教學(xué)設(shè)計(jì)的策略和原則應(yīng)是通過減輕外在認(rèn)知負(fù)荷、調(diào)控內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷及優(yōu)化相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷來促進(jìn)學(xué)習(xí)[2]。經(jīng)過長(zhǎng)期的實(shí)踐研究，認(rèn)知負(fù)荷理論總結(jié)了一些在指導(dǎo)教學(xué)過程及教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)可促進(jìn)學(xué)習(xí)的效應(yīng)原則，如目標(biāo)自由效應(yīng)、多通道效應(yīng)、樣例效應(yīng)、注意分散效應(yīng)、知識(shí)反轉(zhuǎn)效應(yīng)、指導(dǎo)隱退效應(yīng)、冗余效應(yīng)等[3]。

2 翻轉(zhuǎn)課堂與認(rèn)知負(fù)荷理論

2.1 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中學(xué)生課前學(xué)習(xí)可以降低內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷 有研究認(rèn)為，課前訓(xùn)練有助于降低內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷[3]。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式顛倒了傳統(tǒng)課堂的教學(xué)順序，課前教師把錄制好的教學(xué)視頻交給學(xué)生自學(xué)并讓學(xué)生完成“自主學(xué)習(xí)任務(wù)單”，因此，學(xué)生在課前進(jìn)行學(xué)習(xí)并完成知識(shí)點(diǎn)練習(xí)可降低內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷，從而促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。同時(shí)，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中學(xué)生可以結(jié)合自身的實(shí)際情況調(diào)整學(xué)習(xí)進(jìn)度，符合人類認(rèn)知規(guī)律。這樣學(xué)生在課上就有充分的時(shí)間將知識(shí)點(diǎn)內(nèi)化，將課前訓(xùn)練的作用最大化，為探究知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系和加工復(fù)雜信息留下空間。

2.2 高質(zhì)量的教學(xué)視頻可以降低外在認(rèn)知負(fù)荷 人體解剖學(xué)屬于形態(tài)學(xué)科，需要結(jié)合標(biāo)本學(xué)習(xí)。傳統(tǒng)人體解剖學(xué)課堂教學(xué)理論課和實(shí)習(xí)課分開進(jìn)行，學(xué)生不能在第一時(shí)間看到實(shí)體標(biāo)本，不利于學(xué)生課后理解學(xué)習(xí)內(nèi)容，內(nèi)化知識(shí)。人體解剖學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂是教師提前將PPT課件、實(shí)體標(biāo)本等資源優(yōu)化結(jié)合到一起制作出高質(zhì)量的教學(xué)視頻，學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)可以查看實(shí)體標(biāo)本錄像，能直觀了解器官的位置、形態(tài)、結(jié)構(gòu)；同時(shí)，也可根據(jù)視頻提示在自己或同學(xué)身上辨認(rèn)骨性標(biāo)志、肌肉等，有助于學(xué)生理解解剖學(xué)教材中數(shù)量龐大的描述性語(yǔ)言，從而降低外在認(rèn)知負(fù)荷，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自信心。

3 認(rèn)知負(fù)荷理論對(duì)人體解剖學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的啟示

認(rèn)知負(fù)荷理論關(guān)注的是學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)者特征及教學(xué)設(shè)計(jì)之間的交互作用及對(duì)學(xué)習(xí)效果的影響，為翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)提供了重要的理論基礎(chǔ)。

3.1 人體解剖學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)要突出多通道效應(yīng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生多重感官功能 多通道效應(yīng)是指當(dāng)教學(xué)材料用視覺和聽覺等多通道呈現(xiàn)時(shí)，教學(xué)效果要優(yōu)于只用視覺或聽覺單一通道呈現(xiàn)的教學(xué)效果。因此，在對(duì)人體解剖學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，要突出多通道效應(yīng)。錄制教學(xué)視頻時(shí)要注意教學(xué)內(nèi)容與形式相統(tǒng)一，在突出重點(diǎn)難點(diǎn)問題的同時(shí)注意學(xué)習(xí)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式，將視覺和聽覺雙重學(xué)習(xí)通道相結(jié)合，調(diào)動(dòng)學(xué)生多重感官功能，降低外在認(rèn)知負(fù)荷，提高學(xué)習(xí)的效果。

3.2 基于注意分散效應(yīng)設(shè)計(jì)人體解剖學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)材料，提高學(xué)生注意力 注意分散效應(yīng)是指不恰當(dāng)?shù)某尸F(xiàn)教學(xué)材料影響學(xué)習(xí)效果。例如，呈現(xiàn)教學(xué)材料時(shí)將圖片和解釋文本分開，學(xué)生需要分散注意力處理兩個(gè)信息源，因此提醒教師在翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意整合多種信息源。例如，制作PPT時(shí)合理整合圖片信息和對(duì)應(yīng)的文本解釋，并把相關(guān)內(nèi)容放到一張幻燈片中，同時(shí)去除無關(guān)的圖片和音樂，防止學(xué)生將工作記憶投入到整合分離信息或者加工與教學(xué)內(nèi)容無關(guān)的信息上，從而提高學(xué)生的注意力，降低外在認(rèn)知負(fù)荷促進(jìn)學(xué)習(xí)。

3.3 關(guān)注知識(shí)反轉(zhuǎn)效應(yīng)，動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)人體解剖學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)過程 知識(shí)反轉(zhuǎn)效應(yīng)是指對(duì)于新手學(xué)習(xí)者有效的教學(xué)方法，但對(duì)于經(jīng)驗(yàn)豐富的學(xué)習(xí)者，可能無效甚至產(chǎn)生負(fù)面學(xué)習(xí)效果的現(xiàn)象[4]。這一效應(yīng)提醒教師應(yīng)及時(shí)了解學(xué)生知識(shí)的掌握情況，隨著學(xué)生知識(shí)的不斷增長(zhǎng)，適當(dāng)調(diào)整教學(xué)方法，動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)人體解剖學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)過程。

3.4 人體解剖學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)要秉承指導(dǎo)隱退效應(yīng)，注意師生角色變化，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)流程變革的本質(zhì)是協(xié)助學(xué)生深度學(xué)習(xí)，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中逐漸加深對(duì)知識(shí)的理解，反思學(xué)習(xí)方法和策略，通過積極參與課堂活動(dòng)完成知識(shí)的內(nèi)化。在這個(gè)過程中，教師的角色發(fā)生了變化，不再單純是知識(shí)的傳授者，而是轉(zhuǎn)變?yōu)閰f(xié)助者、導(dǎo)學(xué)者、促進(jìn)者、評(píng)價(jià)者；學(xué)生也不再單純是被動(dòng)的知識(shí)接受者，而轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)參與者、探究者。指導(dǎo)隱退效應(yīng)是指隨著學(xué)生專業(yè)知識(shí)水平的提升，應(yīng)該適當(dāng)減少對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程的指導(dǎo)，范梅里恩伯爾總結(jié)該效應(yīng)對(duì)于控制認(rèn)知負(fù)荷是有效的，能夠明顯提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果[2]。該效應(yīng)提醒教師進(jìn)行人體解剖學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂課上教學(xué)部分設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意對(duì)學(xué)習(xí)者做出適宜的指導(dǎo)，最好做到從“扶”到“放”，從“協(xié)助學(xué)生內(nèi)化知識(shí)”到“讓學(xué)生獨(dú)立完成學(xué)習(xí)任務(wù)”。

由于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)與學(xué)習(xí)效果密切相關(guān)，因此，在對(duì)人體解剖學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)要考慮學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷與學(xué)習(xí)內(nèi)容的交互作用，在認(rèn)知負(fù)荷理論的指導(dǎo)下，結(jié)合多通道效應(yīng)、注意分散效應(yīng)、知識(shí)反轉(zhuǎn)效應(yīng)、指導(dǎo)隱退效應(yīng)等多種效應(yīng)，以達(dá)到良好的教學(xué)效果。

[1]Sweller J, Ayres P, Kalyuga S. Cognitive load theory[M]. New York: Springer, 2011. 55-69.

[2]杰倫J.G.，范梅里恩伯爾，約翰·斯維勒，等.認(rèn)知負(fù)荷理論：教學(xué)設(shè)計(jì)原則與策略[J].當(dāng)代教育與文化，2015，7(6)：28-35.

[3]陳鋒娟.基于認(rèn)知負(fù)荷理論的微視頻設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[D].上海：華中師范大學(xué)，2015.

[4]宋艷玲，孟昭鵬，閆雅娟.從認(rèn)知負(fù)荷視角探究翻轉(zhuǎn)課堂—兼及翻轉(zhuǎn)課堂的典型模式分析[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2014，32(1)：105-112.

[5]Kalyuga S. Expertise Reversal Effect and Its Implications for Learner-Tailored Instruction[J].Educational Psychology Review,2007, 19(4):509-539.

（教學(xué)研究欄目編輯：陳志宏）

G434

C

1004-6879（2017）06-0525-03

* 2017年度承德市社會(huì)科學(xué)發(fā)展研究課題（20172014）

△ 通訊作者

2017-03-21）