如何調(diào)控認(rèn)知負(fù)荷“最優(yōu)化”：發(fā)展綜合認(rèn)知能力

鐘麗佳 盛群力

摘要：弗萊德·帕斯教授作為教育心理學(xué)領(lǐng)域近五年來最多產(chǎn)的研究者，對(duì)于認(rèn)知負(fù)荷理論研究和實(shí)踐頗有建樹。弗萊德·帕斯教授認(rèn)為，基于人類認(rèn)知架構(gòu)的特點(diǎn)來進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，有助于調(diào)控學(xué)習(xí)中承受的認(rèn)知負(fù)荷。認(rèn)知負(fù)荷理論的研究者都在努力通過設(shè)計(jì)各種教學(xué)方式來彌補(bǔ)那些無效的工作記憶負(fù)荷，從而策劃如何通過教學(xué)條件來實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程中的認(rèn)知負(fù)荷“最優(yōu)化”。調(diào)控認(rèn)知負(fù)荷的前提和途徑是明確其測(cè)量手段，主觀心理努力的分級(jí)標(biāo)尺是一種重要且應(yīng)用廣泛的測(cè)量手段。在測(cè)量認(rèn)知負(fù)荷的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步計(jì)算教學(xué)效率或心理效能。綜合學(xué)習(xí)者集中付出的心理努力和業(yè)績表現(xiàn)水平，是預(yù)測(cè)教學(xué)效能的最佳手段。教學(xué)調(diào)控的策略則應(yīng)依據(jù)任務(wù)本身的元素互動(dòng)性和學(xué)習(xí)者的先備基礎(chǔ)來調(diào)整樣例的形式和順序。培育綜合認(rèn)知能力需要在復(fù)雜的學(xué)習(xí)環(huán)境中調(diào)整教學(xué)設(shè)計(jì)，對(duì)物理環(huán)境以及人體運(yùn)動(dòng)的研究在推進(jìn)認(rèn)知負(fù)荷理論模型的升華上邁開了實(shí)質(zhì)性步伐。

關(guān)鍵詞：弗萊德·帕斯（荷蘭）；認(rèn)知負(fù)荷；綜合認(rèn)知能力；認(rèn)知測(cè)量；教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G40-057 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-5195（2017）04-0003-08 doi10.3969/j.issn.1009-5195.2017.04.001

一、愉快的研究經(jīng)歷

訪談?wù)撸鹤鹁吹母トR德·帕斯教授，您好。很高興您能接受我們的采訪。您是如何涉足研究綜合學(xué)習(xí)的？在此發(fā)展歷程中，您遇到了什么樣的機(jī)遇和挑戰(zhàn)？

弗萊德·帕斯：我于1988年在荷蘭馬斯特里赫特大學(xué)（University of Maastricht）獲得人體運(yùn)動(dòng)科學(xué)的碩士學(xué)位，而后于1993年在特溫特大學(xué)（University of Twente）獲得教育技術(shù)博士學(xué)位。1993年到1999年，我先后在荷蘭馬斯特里赫特大學(xué)人體運(yùn)動(dòng)專業(yè)和認(rèn)知心理學(xué)專業(yè)擔(dān)任助理教授。1999年至2005年，我在荷蘭開放大學(xué)擔(dān)任教育技術(shù)專業(yè)副教授。2005年我被荷蘭開放大學(xué)和鹿特丹伊拉斯謨大學(xué)聘為教育心理學(xué)專業(yè)的終身教授。2009年我開始全職在鹿特丹伊拉斯謨大學(xué)擔(dān)任教授工作。我在1989年開始攻讀博士學(xué)位的時(shí)候，受到約翰·斯維勒（John Sweller）研究的啟發(fā)，決定將博士論文的選題落在認(rèn)知負(fù)荷理論上。最終我的博士論文題目為《如何在綜合認(rèn)知任務(wù)培訓(xùn)中對(duì)認(rèn)知負(fù)荷進(jìn)行教學(xué)控制》。后來我的博士論文在心理學(xué)領(lǐng)域的頂級(jí)雜志《教育心理學(xué)評(píng)論》上成功發(fā)表，這推動(dòng)我繼續(xù)沿著這個(gè)方向深化自己的研究。后續(xù)我在認(rèn)知負(fù)荷理論的研究中加入了很多新的元素，例如變式度效應(yīng)、相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷、認(rèn)知負(fù)荷測(cè)量、教學(xué)效率、人體運(yùn)動(dòng)效應(yīng)等。

我并不認(rèn)為自己遇到什么挑戰(zhàn)，大部分情況是一些機(jī)遇擺在面前。這些機(jī)遇是由以下這些志同道合的朋友和前輩創(chuàng)造的，他們分別是約翰·斯維勒、亨克·施密特（Henk Schmidt）和杰倫·范梅里恩伯爾（Jeroen J. J. G. Van Merri?nboer）。他們對(duì)我的研究給予了無限的啟發(fā)和支持。此外，我的同事保羅·錢德勒（Paul Chandler）和好友保羅·艾爾斯（Paul Ayres）在我的生命中也扮演了重要的角色，讓我有機(jī)會(huì)在澳大利亞臥龍崗大學(xué)和新南威爾士大學(xué)工作。

訪談?wù)撸耗谡J(rèn)知負(fù)荷理論方面的研究與約翰·斯維勒的研究有什么相通和差別嗎？

弗萊德·帕斯：我認(rèn)為認(rèn)知負(fù)荷理論是一種非常廣博的理論，而且我一直嘗試將物理環(huán)境融入認(rèn)知負(fù)荷理論的研究，將焦慮測(cè)量、自我調(diào)節(jié)能力測(cè)量和人體運(yùn)動(dòng)作為重要的研究子課題。我認(rèn)為負(fù)荷理論的研究者都在努力通過設(shè)計(jì)各種教學(xué)方式來彌補(bǔ)那些無效的工作記憶負(fù)荷，從而策劃如何通過教學(xué)條件來控制認(rèn)知負(fù)荷。約翰·斯維勒更多關(guān)注對(duì)既定效果的微調(diào)，如瞬態(tài)信息效應(yīng)。但是從原理上來看，我們?cè)诤芏喾矫娑急Ｓ幸恢乱庖?，而且在進(jìn)一步深化發(fā)展這一理論上雙方都找到了恰當(dāng)?shù)姆绞健?/p>

訪談?wù)撸罕娝苤?，您被教育心理學(xué)界最著名的5本雜志評(píng)為全世界最多產(chǎn)的研究者。如何成為一名優(yōu)秀的研究者，請(qǐng)您介紹一些經(jīng)驗(yàn)。

弗萊德·帕斯：最重要的是：要投入大量的時(shí)間；對(duì)于研究成功的要求，要時(shí)刻保持敏銳的直覺；在選擇一個(gè)課題的時(shí)候，遵循自己的研究熱情和好奇心；選題既要有重要的理論意義，也要具備教育實(shí)踐意義；要尋找高質(zhì)量的相關(guān)學(xué)術(shù)期刊；向多產(chǎn)的研究者討教；閱讀高質(zhì)量的文章作為樣例；廣泛閱讀學(xué)科外的文章以獲取靈感；和你的同伴以及專家探討自己的文章；審閱其他同事的文章；在國際會(huì)議上提交你的研究成果；積極參與國際性的學(xué)術(shù)組織；英語語言表達(dá)要正確、簡(jiǎn)潔、具有技巧性。但同時(shí)也要注意以下幾點(diǎn)“忌諱”：不要猶豫和著名的專家接觸；不要試圖顛覆其他專家的觀點(diǎn)；不要將簡(jiǎn)單的事情說得很復(fù)雜，故弄玄虛。

訪談?wù)撸赫?qǐng)您介紹一下在職業(yè)生涯中最快樂的經(jīng)歷，以及澳大利亞的研究氛圍與歐洲的工作環(huán)境有什么區(qū)別？

弗萊德·帕斯：對(duì)我而言，職業(yè)生涯中最快樂的經(jīng)歷就是自由。作為一名研究員，我做的每一項(xiàng)工作不僅僅對(duì)雇傭我的學(xué)校做出了貢獻(xiàn)，而且也為我的履歷增添了一道道亮麗的色彩。這種自由同時(shí)也給我提供機(jī)會(huì)與澳大利亞、中國臺(tái)灣以及美國的同事和朋友進(jìn)行愉快地合作。我在澳大利亞臥龍崗大學(xué)擔(dān)任客座教授期間，非常榮幸能在一個(gè)特別令人振奮的工作環(huán)境中與一批同事以及朋友協(xié)同共進(jìn)。澳大利亞的研究氛圍與歐洲大致相同，但是與荷蘭相比，科研工作在澳大利亞更受重視。相對(duì)而言，荷蘭更為注重產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的實(shí)踐成果。

二、新的研究焦點(diǎn)

訪談?wù)撸赫?qǐng)您介紹一下最近的研究關(guān)注點(diǎn)，在您的職業(yè)生涯中又是如何將這些研究焦點(diǎn)相互銜接和轉(zhuǎn)換的？

弗萊德·帕斯：我最近以及最新的研究方向主要聚焦于局部和全身運(yùn)動(dòng)對(duì)認(rèn)知行為和健康產(chǎn)生的影響，分別指的是身體的姿勢(shì)和體育活動(dòng)。早在20世紀(jì)90年代，我的學(xué)術(shù)研究生涯起點(diǎn)便是人體運(yùn)動(dòng)對(duì)學(xué)習(xí)和認(rèn)知的影響。經(jīng)歷了25年的起起落落，現(xiàn)在我又回歸到這個(gè)起點(diǎn)，最近我特別關(guān)注兒童的身體活動(dòng)對(duì)于其認(rèn)知和健康的影響?？傮w而言，我的研究關(guān)注點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下方面：

第一，基于戴維·吉爾里（David Geary）和約翰·斯維勒的工作，我進(jìn)一步引介了關(guān)于認(rèn)知負(fù)荷理論的演進(jìn)與發(fā)展。這一最新發(fā)展關(guān)注的是，只有當(dāng)學(xué)習(xí)者去獲取那些文化上看來相對(duì)重要的新信息，而且在此之前他們又從來沒有專門學(xué)習(xí)過這些信息，那么就會(huì)受到工作記憶容量的限制。文化知識(shí)是生物學(xué)上的次級(jí)信息。當(dāng)學(xué)習(xí)者需要獲取生物學(xué)上的一級(jí)知識(shí)，也就是他們之前專門涉及過處理此類信息，那么工作記憶容量的限制就會(huì)削減。

第二，我新近的一個(gè)關(guān)注點(diǎn)是瞬態(tài)信息效應(yīng)，指的是當(dāng)學(xué)習(xí)者還沒有足夠的時(shí)間來對(duì)輸入的信息進(jìn)行恰當(dāng)加工之前，呈現(xiàn)的信息就已經(jīng)丟失了。在運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)時(shí)，我們常常會(huì)發(fā)現(xiàn)有些教學(xué)形式本身就是瞬態(tài)的，因?yàn)橄惹暗男畔⒑芸毂恍逻M(jìn)的信息所取代。我們可以在動(dòng)畫教學(xué)和語音文本中找到樣例。例如，在認(rèn)知負(fù)荷理論框架的指導(dǎo)下，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中基于動(dòng)畫的教學(xué)方式來研究瞬態(tài)效應(yīng)。研究結(jié)果顯示，動(dòng)畫教學(xué)形式和靜態(tài)圖片相比并沒有什么優(yōu)勢(shì)，甚至有時(shí)還表現(xiàn)略微遜色。這激發(fā)了研究者對(duì)于瞬態(tài)信息的關(guān)注熱情。通過各種合作研究，尤其是在澳大利亞新南威爾士大學(xué)與保羅·艾爾斯的合作研究，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了低效的動(dòng)畫教學(xué)形式與瞬態(tài)信息之間的相互聯(lián)系（Ayres et al.，2007）。融合認(rèn)知負(fù)荷理論的演進(jìn)、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)以及具身認(rèn)知等方面的跨學(xué)科研究方法，我們也得出了一些相關(guān)的理論啟示，即在學(xué)習(xí)人體運(yùn)動(dòng)技能時(shí)，動(dòng)畫比靜態(tài)圖片的效果更好。此階段我們的主要貢獻(xiàn)在于，關(guān)注是否有可能通過激發(fā)在非教育環(huán)境中自動(dòng)獲取的通用型生物學(xué)一級(jí)知識(shí)，來推動(dòng)在教育情境中學(xué)習(xí)生物學(xué)次級(jí)知識(shí)（Paas et al.，2012）。

第三，將有關(guān)人類認(rèn)知架構(gòu)的科學(xué)知識(shí)應(yīng)用到教學(xué)設(shè)計(jì)之中。這一研究方向主要關(guān)注如何利用人類認(rèn)知架構(gòu)的結(jié)構(gòu)和功能來設(shè)計(jì)各種各樣的教學(xué)程序。其研究成果主要表現(xiàn)為針對(duì)綜合認(rèn)知任務(wù)培訓(xùn)的各種創(chuàng)新型教學(xué)程序，例如變式度效應(yīng)、補(bǔ)全效應(yīng)、人體運(yùn)動(dòng)效應(yīng)以及集體記憶容量效應(yīng)。變式度效應(yīng)是基于一種理論假設(shè)，減少外在認(rèn)知負(fù)荷之后釋放的工作記憶容量可以用于額外的學(xué)習(xí)活動(dòng)，這種活動(dòng)有助于促進(jìn)學(xué)習(xí)遷移（即增加相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷）（Paas & Van Merri?nboer，1994a）。補(bǔ)全效應(yīng)是由范梅里恩伯爾率先提出的，指的是補(bǔ)全任務(wù)比工作樣例更能激發(fā)學(xué)生付出更多的努力（Paas，1992）。工作樣例最明顯的一個(gè)缺點(diǎn)就是它無法強(qiáng)迫學(xué)習(xí)者仔細(xì)學(xué)習(xí)這個(gè)樣例。補(bǔ)全問題指的是向?qū)W習(xí)者提供給定狀態(tài)、目標(biāo)狀態(tài)和部分解決方案，要求學(xué)習(xí)者必須完成一項(xiàng)剩余部分的解決方案?！把a(bǔ)全教學(xué)策略”就是一開始向?qū)W習(xí)者提供近乎完整的解決方案，然后逐步過渡到由學(xué)習(xí)者自主生成部分直至完整的解決方案。人體運(yùn)動(dòng)效應(yīng)已經(jīng)改變了關(guān)于動(dòng)畫學(xué)習(xí)效果的研究視角。通過在神經(jīng)科學(xué)中已經(jīng)得以證實(shí)的一種鏡像神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)結(jié)構(gòu)，我們能夠運(yùn)用其解釋為什么只有在涉及人體運(yùn)動(dòng)技能的認(rèn)知任務(wù)學(xué)習(xí)中，動(dòng)畫才會(huì)比靜態(tài)圖片更有效（Van Gog et al.，2009）。集體記憶容量效應(yīng)表明，想要實(shí)現(xiàn)合作學(xué)習(xí)相對(duì)個(gè)體學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，前提條件是學(xué)習(xí)任務(wù)的復(fù)雜程度要超出個(gè)體能夠駕馭的范圍（Kirschner et al.，2009）。

第四，鑒別和測(cè)量認(rèn)知負(fù)荷。這一研究方向主要關(guān)注的是認(rèn)知負(fù)荷的定義和實(shí)證驗(yàn)證（Paas & Van Merri?nboer，1994b）。此外，該類研究同時(shí)還聚焦鑒別和開發(fā)那些可以在教育研究中得以應(yīng)用的認(rèn)知負(fù)荷測(cè)量手段。我已經(jīng)率先開發(fā)了關(guān)于認(rèn)知負(fù)荷最主要的主觀測(cè)量手段，同時(shí)也介紹了很多生理測(cè)量技術(shù)，如針對(duì)心率變化（Paas et al.，1994）和瞳孔放大的光譜分析（Van Gerven et al.，2004）。目前主觀分級(jí)測(cè)量在教育研究和實(shí)踐中得以廣泛應(yīng)用，這種測(cè)量手段能夠衡量學(xué)習(xí)任務(wù)在學(xué)習(xí)者身上施加的認(rèn)知負(fù)荷（Paas et al.，2003）。 最近這項(xiàng)研究的焦點(diǎn)落在如何利用主觀測(cè)量手段來區(qū)分各種不同類型的認(rèn)知負(fù)荷（Leppink et al.，2013）。

第五，應(yīng)用基于認(rèn)知負(fù)荷理論的教學(xué)原理來彌補(bǔ)因?yàn)槔淆g化而造成的認(rèn)知損傷。當(dāng)前研究領(lǐng)域中有越來越多的證據(jù)支持這樣一種假設(shè)：即在綜合性認(rèn)知任務(wù)中，很有可能會(huì)出現(xiàn)與年齡相關(guān)的認(rèn)知行為衰退現(xiàn)象。因?yàn)檫@些任務(wù)高度依賴于是否能夠獲得充足的、引發(fā)關(guān)注的資源，從而成功地完成任務(wù)。由于與衰老相關(guān)的認(rèn)知能力衰退，使得這些資源遭受不成比例的損失?；诖?，我率先證實(shí)了基于認(rèn)知負(fù)荷理論的教學(xué)方式可以補(bǔ)償在工作記憶中產(chǎn)生的與衰老相關(guān)的認(rèn)知衰退（Paas，Camp & Rikers，2001）。

第六，教學(xué)效率的測(cè)量。這一條路線主要聚焦于如何開發(fā)一種數(shù)學(xué)計(jì)算的手段，結(jié)合心理努力和任務(wù)表現(xiàn)的得分，來測(cè)量教學(xué)條件的效率（Paas et al.，1993；Van Gog & Paas，2008）。這種測(cè)量手段已在認(rèn)知負(fù)荷研究領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用，以此實(shí)現(xiàn)教學(xué)條件相關(guān)效率的可視化。此外，這種測(cè)量手段也為個(gè)性化培訓(xùn)系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)任務(wù)選擇設(shè)計(jì)的算法奠定了基礎(chǔ)。

三、認(rèn)知負(fù)荷理論模型發(fā)展

訪談?wù)撸耗绾慰创J(rèn)知負(fù)荷的三種分類？在最近的理論框架中，有學(xué)者認(rèn)為相關(guān)負(fù)荷不再是第三種認(rèn)知負(fù)荷，而是作為能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)的內(nèi)在負(fù)荷，您對(duì)這種提法怎么看？

弗萊德·帕斯：認(rèn)知負(fù)荷理論劃分了三種負(fù)荷類型：內(nèi)在負(fù)荷、外在負(fù)荷和相關(guān)負(fù)荷。內(nèi)在負(fù)荷是由需要學(xué)習(xí)的材料本身的復(fù)雜性所引發(fā)的，也就是需要獲得的圖式的復(fù)雜程度。外在負(fù)荷是由于教學(xué)程序設(shè)計(jì)不當(dāng)從而干擾了圖式獲取過程所引發(fā)的。相關(guān)負(fù)荷指的是處理內(nèi)在負(fù)荷所需要的工作記憶資源。從教學(xué)設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)來看，外在負(fù)荷和相關(guān)負(fù)荷共處于一個(gè)雙向溝通的容器，因?yàn)闇p少外在負(fù)荷就意味著解放部分認(rèn)知資源的占用，騰出空間來增加相關(guān)負(fù)荷。斯維勒重新定義了外在負(fù)荷和相關(guān)負(fù)荷，通過元素互動(dòng)性將兩者聯(lián)系起來，并且通過元素互動(dòng)性來解釋三種負(fù)荷。元素互動(dòng)性最初僅僅用于解釋內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷的一個(gè)關(guān)鍵性特征（Sweller et al.，1994；Sweller，2004）?，F(xiàn)在我們認(rèn)為，外在負(fù)荷是由于那些對(duì)于手頭的任務(wù)而言并不是很重要的元素之間的互動(dòng)性所引發(fā)的，這些可以通過調(diào)整教學(xué)程序而刪減。相關(guān)負(fù)荷則是由應(yīng)對(duì)那些促進(jìn)學(xué)習(xí)的元素互動(dòng)性所需的工作記憶資源所引發(fā)的。這種概念重構(gòu)具有較為深遠(yuǎn)的理論和現(xiàn)實(shí)意義，從理論上看，這為三種負(fù)荷類型之間的關(guān)系奠定了一個(gè)扎實(shí)的理性基礎(chǔ)。從現(xiàn)實(shí)角度而言，這種重構(gòu)將啟發(fā)新的教學(xué)程序。你所提到的新分類將認(rèn)知負(fù)荷僅僅劃分為兩類，雖然將工作簡(jiǎn)化了，但是卻很難從動(dòng)機(jī)角度來解釋心理努力。相關(guān)負(fù)荷一直與內(nèi)在負(fù)荷緊密相連，因此也與任務(wù)特征有關(guān)，那么我們?cè)撊绾谓忉屇切┘ぐl(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和心理努力卻并不是與任務(wù)本身直接相關(guān)的教學(xué)策略？很明顯，這種分類的可行性還需要繼續(xù)考證。

訪談?wù)撸赫?qǐng)您具體介紹一下您目前在認(rèn)知負(fù)荷理論上的主要研究課題？

弗萊德·帕斯：我尤其感興趣的是在跨學(xué)科研究基礎(chǔ)上拓展認(rèn)知負(fù)荷理論。我在頭腦中設(shè)定了這樣一個(gè)目標(biāo)——致力于開發(fā)一種認(rèn)知負(fù)荷理論的新模型，將物理學(xué)習(xí)環(huán)境納入認(rèn)知負(fù)荷的重要成分之中（Choi et al.，2014）。我還對(duì)如何在管理工作記憶負(fù)荷中應(yīng)用人體動(dòng)作即手勢(shì)感興趣（Pouw et al.，2014）。此外，我還與臥龍崗大學(xué)的同事一起合作研究了一項(xiàng)重要課題——關(guān)于認(rèn)知負(fù)荷的自我管理（Gordon et al.，2016）。這里指的是，學(xué)習(xí)者要有能力處理那些并沒有按照認(rèn)知原理設(shè)計(jì)的教學(xué)材料。另外，我和保羅·艾爾斯合作研究的關(guān)于靜態(tài)圖片和動(dòng)畫的學(xué)習(xí)，這是基于澳大利亞研究理事會(huì)的一個(gè)基金項(xiàng)目，我們合作愉快且取得了豐碩的成果，成功發(fā)表了許多很有影響力的論文（Castro-Alonso et al.，2014）。最后，我一直持續(xù)關(guān)注的依然是認(rèn)知負(fù)荷的測(cè)量手段。

訪談?wù)撸耗煞耦A(yù)測(cè)未來10年歐洲在認(rèn)知負(fù)荷理論研究方面會(huì)有哪些動(dòng)向和發(fā)展趨勢(shì)？

弗萊德·帕斯：我認(rèn)為認(rèn)知負(fù)荷理論的研究在歐洲和世界上其他地方僅僅存在一點(diǎn)細(xì)微差別?；谖液团_(tái)灣師范大學(xué)Tzu-Chien Liu教授之間的合作，我認(rèn)為亞洲研究的聚焦點(diǎn)更多在技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境的支持。總體而言，研究者都在關(guān)注認(rèn)知負(fù)荷效應(yīng)所引發(fā)的限制條件。我們正在尋找有關(guān)認(rèn)知資源消退的例子。盡管尋找限制條件很重要，但我更樂意聚焦思考和研究新的效應(yīng)。在最近發(fā)表的理論性文章中已經(jīng)介紹了一些效應(yīng)，例如演進(jìn)式教育心理學(xué)以及如何將認(rèn)知負(fù)荷理論拓展到物理學(xué)習(xí)環(huán)境中。

四、如何測(cè)量認(rèn)知負(fù)荷

訪談?wù)撸耗饕捎檬裁词侄蝸頊y(cè)量心理努力？研究心理努力對(duì)于促進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)具有怎樣的積極意義？

弗萊德·帕斯：認(rèn)知負(fù)荷理論不能脫離認(rèn)知負(fù)荷的測(cè)量。認(rèn)知負(fù)荷理論的主要假設(shè)是與工作記憶負(fù)荷有關(guān)，然而證實(shí)認(rèn)知負(fù)荷理論的唯一途徑是測(cè)量認(rèn)知負(fù)荷。主觀心理努力的分級(jí)標(biāo)尺已在學(xué)習(xí)、教學(xué)和培訓(xùn)中得以廣泛應(yīng)用，但是關(guān)于應(yīng)用這種分級(jí)標(biāo)尺的時(shí)間和頻率仍然有多種方式。例如有些研究是在一個(gè)學(xué)習(xí)或測(cè)試階段中的每一次任務(wù)完成之后應(yīng)用這種測(cè)量標(biāo)尺，有的則是在一個(gè)階段終結(jié)之后再測(cè)量。我們?cè)趯W(xué)生完成一組難易程度混合的任務(wù)序列之后測(cè)試一次心理努力，這樣的得分比在每一次任務(wù)結(jié)束之后立即測(cè)試心理努力再相加所得的平均分要高。這些數(shù)據(jù)表明，學(xué)生可能是基于任務(wù)序列中最復(fù)雜的一個(gè)任務(wù)來打分的。我們通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)，當(dāng)任務(wù)序列中全部都是簡(jiǎn)單任務(wù)，即內(nèi)在負(fù)荷都較低時(shí)，在每次任務(wù)完成之后立即測(cè)量心理努力所得的均值和整個(gè)序列結(jié)束之后測(cè)量一次的得分并沒有實(shí)質(zhì)區(qū)別。如果問題序列是由復(fù)雜問題構(gòu)成的，那么得到的結(jié)果和前面一樣，即合并測(cè)試的均值要高于單次的即時(shí)測(cè)量。我們今后的研究也許會(huì)指向多選項(xiàng)測(cè)量手段或單一項(xiàng)測(cè)量手段與學(xué)習(xí)結(jié)果之間的關(guān)系，既要檢測(cè)業(yè)績行為，也要測(cè)量測(cè)試中付出的心理努力。也許有人會(huì)說，多選項(xiàng)測(cè)量和單一項(xiàng)測(cè)量并不需要完全對(duì)應(yīng)，只要結(jié)果能夠鑒別不同教學(xué)條件之間的差異就可以了。但是，正如前文所述，如果只在教學(xué)過程的終期測(cè)量一次心理努力，那幾乎無法判斷究竟是哪種程度的教學(xué)方式組合對(duì)學(xué)習(xí)過程中的認(rèn)知負(fù)荷產(chǎn)生了影響。因此，我們建議最好是在一個(gè)長期任務(wù)實(shí)施的過程中多次測(cè)量心理努力，參考第一個(gè)實(shí)驗(yàn)（Van Merrienboer et al.，2002；Yeo & Neal，2004；2008），或者在任務(wù)中感知難度分級(jí)（Ayres，2006），以及在一組任務(wù)或一個(gè)長期任務(wù)中重復(fù)測(cè)量能夠提供有關(guān)認(rèn)知負(fù)荷的波動(dòng)信息，即瞬間負(fù)荷（Xie et al.，2000）。

訪談?wù)撸耗绾慰创睦硇艿囊饬x？在何時(shí)以何種方式測(cè)量心理效能較為合適？

弗萊德·帕斯：我認(rèn)為心理效能是認(rèn)知負(fù)荷研究中非常重要的一個(gè)因變量，可以將其視為智能任務(wù)挑選系統(tǒng)算法的基礎(chǔ)。主觀測(cè)量是認(rèn)知負(fù)荷研究中重要的手段之一，同時(shí)也是決定心理效能的關(guān)鍵。鑒于認(rèn)知負(fù)荷本身的多維特征，業(yè)績行為、心理負(fù)荷和心理努力之間的復(fù)雜交互關(guān)系，認(rèn)知負(fù)荷的測(cè)量對(duì)于研究者來說是一個(gè)難題。這種復(fù)雜性可以在觀察中得以體現(xiàn)。盡管學(xué)習(xí)者的認(rèn)知容量有限，但是他們可以投入更多的心理努力來彌補(bǔ)增加的心理負(fù)荷（即任務(wù)的難度），從而確保將業(yè)績表現(xiàn)穩(wěn)定在某一個(gè)水平上。因此，我們很難通過基于任務(wù)或業(yè)績的測(cè)量來推測(cè)與特定業(yè)績水平相關(guān)聯(lián)的認(rèn)知投入。相反，心理努力可能反映出在業(yè)績表現(xiàn)和心理負(fù)荷測(cè)量中無法體現(xiàn)的重要信息。基于上述討論，綜合學(xué)習(xí)者集中付出的心理努力和業(yè)績表現(xiàn)的水平，這些成為預(yù)測(cè)教學(xué)效能的最佳手段。在1993年，我和范梅里恩伯爾介紹過一種方法，即基于測(cè)試成績和在測(cè)試中投入的心理努力來測(cè)量教學(xué)條件的效率。這種方法可以幫助研究者和教學(xué)設(shè)計(jì)者比較各種教學(xué)方式的效果?，F(xiàn)在的研究已對(duì)這種方法加以改良，更多在學(xué)習(xí)過程中而非測(cè)試中測(cè)量學(xué)習(xí)者付出的心理努力。在比較各種教學(xué)材料時(shí)，這種改良之后的測(cè)量手段更適用于教學(xué)目的指向減輕外在負(fù)荷的情境。如果你的教學(xué)目的在于激發(fā)學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中投入更多的心理努力，那么這種改良之后的測(cè)量手段就不太適用了。在分析教學(xué)條件時(shí)，我們還是強(qiáng)烈建議研究者采用最初的那種基于測(cè)試階段測(cè)量心理努力（而不是任務(wù)難度）和測(cè)試成績的方法（Van Gog & Paas，2008）。此外，如果能夠在長期的學(xué)習(xí)過程中或?qū)ｉL發(fā)展中運(yùn)用這種測(cè)量效率的方法，那會(huì)非常有趣。這將會(huì)給學(xué)習(xí)者、教師、輔導(dǎo)者等提供有關(guān)學(xué)生個(gè)體發(fā)展更為精確的圖景，從而進(jìn)一步激發(fā)他們學(xué)習(xí)的積極性。鑒于有關(guān)總體認(rèn)知負(fù)荷的主觀測(cè)量價(jià)值已經(jīng)得以證實(shí)，最近的研究進(jìn)一步發(fā)展了這種主觀分級(jí)標(biāo)尺，用以區(qū)分不同類型的認(rèn)知負(fù)荷（Leppink et al.，2013）。這種測(cè)量工具是很有前景的，但仍需大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

五、調(diào)控認(rèn)知負(fù)荷的教學(xué)設(shè)計(jì)

訪談?wù)撸耗鸀槭裁唇ㄗh我們使用樣例-問題配對(duì)，而不是問題-樣例配對(duì)？請(qǐng)您用認(rèn)知負(fù)荷理論為我們解釋一下原由。

弗萊德·帕斯：這是一個(gè)非常經(jīng)典的認(rèn)知負(fù)荷問題。首先你需要建構(gòu)一個(gè)圖式，然后才能夠去解決一個(gè)問題。如果本身沒有圖式，直接去解決問題，將會(huì)導(dǎo)致策略無效并且產(chǎn)生較高的負(fù)荷，沒有可供學(xué)習(xí)的認(rèn)知資源。而工作樣例就是建構(gòu)圖式的最好途徑。已有大量研究證實(shí)，對(duì)于新手教師而言，更多采用樣例教學(xué)比基于問題學(xué)習(xí)的效果要好。以上觀點(diǎn)清楚地表明，學(xué)習(xí)者應(yīng)該最初從工作樣例中獲取圖式，然后才能學(xué)習(xí)如何解決問題，并且獲取可以用于心理加工的認(rèn)知資源。前期研究也表明，樣例-問題配對(duì)和問題-樣例配對(duì)與學(xué)習(xí)者先備知識(shí)之間存在著互動(dòng)關(guān)系：當(dāng)學(xué)習(xí)者的先備知識(shí)不足時(shí)，他們從樣例-問題配對(duì)中獲益更多；而當(dāng)學(xué)習(xí)者具備充足的先備知識(shí)時(shí)，他們從問題-樣例配對(duì)中獲益最多（Van Gog et al.，2011）。

訪談?wù)撸耗侨绾慰创谶^程的工作樣例和基于結(jié)果的樣例兩者的先后順序的？在不同領(lǐng)域的實(shí)踐中有什么差別？

弗萊德·帕斯：有關(guān)專長反轉(zhuǎn)的研究表明，學(xué)生的先備知識(shí)對(duì)教學(xué)形式的效果會(huì)產(chǎn)生影響。對(duì)于沒有先備知識(shí)的學(xué)生來說，有效的教學(xué)形式對(duì)于知識(shí)豐富的學(xué)生來說可能是無效的，反之亦然?；谶^程的工作樣例最初有助于學(xué)習(xí)，但是當(dāng)學(xué)生已經(jīng)了解了過程形式之后，樣例就變得多余并且開始阻礙學(xué)習(xí)（Van Gog，Paas & Van Merrienboer，2008）。

對(duì)于新手而言，我建議最佳的培訓(xùn)順序是從基于過程的樣例開始，因?yàn)檫@些樣例表明了解決問題要做什么以及為什么要這樣做。教師需要對(duì)這些樣例提供完整的支持。而后可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)基于結(jié)果的樣例，僅僅表明需要做什么。這兩種類型的樣例都可以采用補(bǔ)全任務(wù)的形式，下一步就是要求學(xué)生自己解決問題了。

訪談?wù)撸耗J(rèn)為在復(fù)雜學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)中該如何調(diào)控關(guān)于認(rèn)知負(fù)荷的教學(xué)控制？

弗萊德·帕斯：鑒于認(rèn)知負(fù)荷理論的核心指引，本領(lǐng)域的研究者面對(duì)的主要挑戰(zhàn)就是如何通過教學(xué)手段來調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)者承擔(dān)的認(rèn)知負(fù)荷，從而提供恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略來實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程中的認(rèn)知負(fù)荷“最優(yōu)化”。請(qǐng)注意這里的關(guān)鍵詞是“最優(yōu)化”。長期以來諸多實(shí)踐者對(duì)此存在一種誤解，即研究目標(biāo)是降低學(xué)習(xí)者工作記憶中的認(rèn)知負(fù)荷。但事實(shí)并非如此，我們的研究目標(biāo)是既要避免超負(fù)荷，也要避免負(fù)荷過輕，因?yàn)檫@兩種條件都會(huì)阻礙學(xué)習(xí)進(jìn)程（Teigen，1994；Young et al.，2002）。當(dāng)然我們要做的還是減少那些阻礙學(xué)習(xí)條件所產(chǎn)生的負(fù)荷（即外在負(fù)荷），并且增加能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)條件所產(chǎn)生的負(fù)荷（即相關(guān)負(fù)荷）。有相當(dāng)長一段時(shí)間，人們認(rèn)為教學(xué)中的內(nèi)在負(fù)荷是不可調(diào)整的，但是新近的研究已經(jīng)對(duì)此有了突破（Pollock et al.，2002）。最初，需要人為地降低復(fù)雜材料中包含的較高元素互動(dòng)性來驅(qū)動(dòng)加工信息的一個(gè)圖式或部分圖式。可以將材料分成幾個(gè)獨(dú)立版塊呈現(xiàn)，但要控制在工作記憶容量可以加工的范圍之內(nèi)。降低元素互動(dòng)性可能最初會(huì)導(dǎo)致學(xué)生的理解能力降低。但是從長遠(yuǎn)來看，圖式建構(gòu)的加速還是會(huì)提升學(xué)習(xí)者的理解力。盡管當(dāng)內(nèi)在負(fù)荷比較低的時(shí)候，外在負(fù)荷并不會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生非常明顯的負(fù)面效應(yīng)，但是當(dāng)內(nèi)在負(fù)荷較高時(shí)確實(shí)是有影響的。此時(shí)，就有必要降低外在負(fù)荷了。例如，運(yùn)用圖片和文本相結(jié)合的形式來呈現(xiàn)材料，有利于避免注意力分離效應(yīng)和冗余效應(yīng)，這時(shí)還可以利用多模態(tài)效應(yīng)來呈現(xiàn)相互對(duì)應(yīng)的文本和圖片信息。當(dāng)外在負(fù)荷降低的時(shí)候，學(xué)習(xí)者就可以將剩余的認(rèn)知容量用于加工相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷。但是這并不會(huì)自然而然地發(fā)生。當(dāng)今的研究直接指向開發(fā)那些能激勵(lì)學(xué)習(xí)者在與學(xué)習(xí)相關(guān)的活動(dòng)中投入更多認(rèn)知資源的教學(xué)策略。例如，要求學(xué)習(xí)者對(duì)于工作樣例中的解決方案進(jìn)行想象和自我解釋，以便對(duì)信息進(jìn)行深層次加工，以及學(xué)習(xí)各種序列高變式度的工作樣例（Cooper et al.，2001）。

訪談?wù)撸呵懊婺岬搅宋锢憝h(huán)境的研究，請(qǐng)您介紹一下如何通過調(diào)節(jié)物理環(huán)境來調(diào)控學(xué)習(xí)過程中的認(rèn)知負(fù)荷？

弗萊德·帕斯：當(dāng)前的研究者較少關(guān)注物理環(huán)境對(duì)認(rèn)知負(fù)荷和學(xué)習(xí)的影響。我們要研究的核心問題不僅僅是證明物理學(xué)習(xí)環(huán)境與學(xué)習(xí)者特征或?qū)W習(xí)任務(wù)之間的因果交互關(guān)系，更重要的是利用認(rèn)知負(fù)荷理論中的學(xué)習(xí)效能概念，來驗(yàn)證是否存在特定的物理環(huán)境能夠?qū)崿F(xiàn)付出較少的心理努力而獲得較高的業(yè)績表現(xiàn)成果。非常有趣的是，在鑒定物理學(xué)習(xí)環(huán)境作為認(rèn)知負(fù)荷的一個(gè)成因時(shí)，對(duì)于相關(guān)負(fù)荷的研究頗有啟示。因?yàn)閷?duì)于相關(guān)負(fù)荷的新近研究認(rèn)為，相關(guān)負(fù)荷通過對(duì)工作記憶增加元素互動(dòng)性會(huì)增加內(nèi)在負(fù)荷。如果特定的物理學(xué)習(xí)環(huán)境也會(huì)增加相關(guān)負(fù)荷，如引入中等程度的噪音（Mehta et al.，2012），那么我們就有必要重新界定相關(guān)負(fù)荷了， 因?yàn)樵胍舨]有增加學(xué)習(xí)任務(wù)的元素互動(dòng)性。

訪談?wù)撸悍浅s幸能與帕斯教授進(jìn)行面對(duì)面的交流，聆聽您從認(rèn)知心理學(xué)視角對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)發(fā)表的真知灼見，非常感謝您對(duì)我們所提問題的回答和闡釋。

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收稿日期 2017-05-30 責(zé)任編輯 劉選

Abstract：As the most productive researcher in the field of educational psychology between 2009 and 2014， Fred Paas had made great contribution to the research and practice of cognitive load theory. He reckoned that， the instructional design based on the cognitive architecture of human being would be conducive to the management of cognitive load during learning. The researchers of cognitive load theory made efforts in designing various instructional approaches to make up the ineffective cognitive load， in order to realize the optimal cognitive load during learning through instructional conditions. The prerequisite and approach to controlling cognitive load is to identify the measurement techniques， and the subjective mental effort rating scales is a kind of very important measurement instrument which had been widely applied in many researches. On the basis of measuring cognitive load， it is possible to calculate the instructional efficiency or mental efficiency. Combining the learnerstest performance and mental effort invested to attain this test performance could be the optimal technique of predicting instructional efficiency. The instructional management strategies should be oriented to adjust the format and the sequence of examples based on the element interactivity of the tasks inherently and prior knowledge of learners. To develop the complex cognitive skills needs to regulate the instructional design in the complex learning environment， and the research on the physical learning environment and human movement sciences would facilitate the great progress of refining the model cognitive load theory.

Keywords： Fred Paas （Netherlands）； Cognitive Load； Complex Cognitive Skills； Cognitive Measurement； Instructional Design