認(rèn)知負(fù)荷理論與注意相關(guān)理論對(duì)教學(xué)的啟示

時(shí)彥鵬 ，劉 妍 ，徐 錚 ，楊振寧

（1.山東中醫(yī)藥大學(xué)，山東 濟(jì)南 250355；2.山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，山東 濟(jì)南250100）

1 注意相關(guān)理論的基本觀點(diǎn)

1.1 注意是一個(gè)容量有限的通道[1]

1958年，布羅德本特提出的過濾器理論，震驚了心理學(xué)界，他當(dāng)時(shí)依據(jù)的是著名的雙耳分聽實(shí)驗(yàn)，該理論主要解釋了注意具有選擇的作用，同時(shí)這種選擇的作用是在一定的前提下進(jìn)行的的，他假定神經(jīng)系統(tǒng)的容量是有限度的，所以加工的信息容量也是有限度的。特瑞斯曼在其影響之下，又加上自己對(duì)于日常生活的觀察和思考，提出了衰減理論。該理論主張，有限的信息都可以通過過濾裝置，為什么出現(xiàn)有些被注意而有些未被注意呢？是因?yàn)榇竽X對(duì)信息的激活閾限不同，對(duì)個(gè)體有重要意義，個(gè)體比較熟悉的信息顯然激活閾限低，很小的刺激就可以被激活，而那些不易被注意、未被追隨的信息也不是完全就消失了，只是強(qiáng)度上減弱了。先對(duì)信息進(jìn)行選擇，其后再對(duì)信息進(jìn)行加工，是兩種理論的共同假設(shè)。多伊奇提出的后期選擇理論的假設(shè)則與之相反，他認(rèn)為先對(duì)信息進(jìn)行充分的加工分析，分析完才能進(jìn)入過濾或者衰減裝置，即先加工后選擇，和前兩種理論假設(shè)相反。

這些理論都假定注意是一個(gè)容量有限的通道，即人的信息加工系統(tǒng)容量有限。進(jìn)入感覺器官的刺激經(jīng)過的都是容量有限的通道。

1.2 注意是認(rèn)知資源分配的過程

認(rèn)知資源理論從認(rèn)知的角度對(duì)注意進(jìn)行闡釋，把注意看成對(duì)刺激進(jìn)行分組歸類的認(rèn)知資源，當(dāng)然這些認(rèn)知資源也是有限度的，也承認(rèn)了注意的有限性。對(duì)刺激信息進(jìn)行識(shí)別，其實(shí)就是認(rèn)知資源即注意的分配，如果刺激信息極易識(shí)別，那么需要占用的認(rèn)知資源就少，有限的認(rèn)知資源就可以分配到更多的刺激信息上。所以最后就變成了刺激信息占用認(rèn)知資源多少的較量上。刺激信息復(fù)雜，個(gè)體不熟悉，顯然需要占用更多的認(rèn)知資源，加工信息容易，個(gè)體熟悉，顯然占用的認(rèn)知資源少。當(dāng)有些信息加工過程個(gè)體特別熟悉，以致于熟悉到潛意識(shí)狀態(tài)下就可以進(jìn)行，那么就不需要占用認(rèn)知資源，即我們所說的自動(dòng)化加工。所以，后來，謝夫林提出了雙加工理論，即自動(dòng)化加工和受意識(shí)控制的加工，受意識(shí)控制的加工在經(jīng)過大量的訓(xùn)練后可以轉(zhuǎn)變成自動(dòng)化的加工。

2 認(rèn)知負(fù)荷理論的基本觀點(diǎn)

2.1 認(rèn)知負(fù)荷總量是一定的

認(rèn)知負(fù)荷理論是由澳大利亞Sweller等學(xué)者提出來的，自20世紀(jì)80年代以來，在認(rèn)知心理學(xué)、教育心理學(xué)產(chǎn)生廣泛的影響[2]。認(rèn)知負(fù)荷是針對(duì)特定的認(rèn)知任務(wù)，工作記憶系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行加工和保持信息過程中所承受的負(fù)荷總量。[3][4]認(rèn)知負(fù)荷包括內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷、外在認(rèn)知負(fù)荷和有效認(rèn)知負(fù)荷三個(gè)基本成分[5]。內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷與要進(jìn)行的認(rèn)知任務(wù)切實(shí)相關(guān)，認(rèn)知任務(wù)本身包含的信息元素及信息元素之間的相互作用，工作記憶對(duì)此進(jìn)行加工所產(chǎn)生的負(fù)荷即為內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷，即處理認(rèn)知信息所消耗的認(rèn)知負(fù)荷。認(rèn)知任務(wù)本身包含的信息元素過多，或者元素之間的相互作用過強(qiáng)，那么工作記憶任務(wù)的進(jìn)行就不會(huì)太容易，即所謂的任務(wù)難度過大。所以，內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷和認(rèn)知內(nèi)容本身的難度有直接的相關(guān)，任務(wù)難度大，則需要占用更多的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷進(jìn)行認(rèn)知任務(wù)的加工，任務(wù)難度小，則占用的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷相應(yīng)減少。而認(rèn)知任務(wù)的難易又與學(xué)習(xí)者本身的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)有很大關(guān)系，如果某一認(rèn)知任務(wù)對(duì)于熟悉它的學(xué)習(xí)者來說可能是容易，對(duì)于不熟悉它的人來說可能是陌生的，自然產(chǎn)生的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷量不同。像對(duì)于熟悉英雄聯(lián)盟游戲的人來說，可能很容易獲勝，而對(duì)于不熟悉該游戲的人來說，可能連怎么玩都不知道，所以同一認(rèn)知任務(wù)，對(duì)于不同個(gè)體產(chǎn)生的內(nèi)在認(rèn)知是不同的。

外在認(rèn)知負(fù)荷是指和本身的認(rèn)知過程沒有關(guān)系，而額外損耗掉的認(rèn)知負(fù)荷。一般是由于呈現(xiàn)認(rèn)知信息的方式不恰當(dāng)，或者本身的教學(xué)設(shè)計(jì)過程中有太多的無用認(rèn)知過程，這些過程所需要消耗的認(rèn)知負(fù)荷的統(tǒng)稱。即額外損耗的工作記憶加工過程所失去的認(rèn)知負(fù)荷。

有效認(rèn)知負(fù)荷是指工作記憶對(duì)需要加工的認(rèn)知任務(wù)所產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)性的認(rèn)知負(fù)荷。有效的認(rèn)知負(fù)荷指?jìng)€(gè)體構(gòu)建圖式及圖式自動(dòng)化的過程，將認(rèn)知任務(wù)內(nèi)化為自己知識(shí)的過程，外在表現(xiàn)就是學(xué)習(xí)知識(shí)的認(rèn)知及結(jié)果[3][4]。

認(rèn)知負(fù)荷本身的總量是一定的，內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷、外在認(rèn)知負(fù)荷及有效認(rèn)知負(fù)荷三者之間具有可加性[5]?？偭渴睾阈缘脑砀嬖V我們，如果在一個(gè)因子上投入的量過多，其余的因子上得到的認(rèn)知負(fù)荷量必然減少。所以我們要盡量減少外在認(rèn)知負(fù)荷量和內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷量，使得有效負(fù)荷量達(dá)到最大。

2.2 工作記憶同時(shí)加工新信息的能力有限，而處理圖式的能力是無限的[6]。

Baddeley早期的工作記憶模型假設(shè)觀點(diǎn)認(rèn)為工作記憶系統(tǒng)加工信息的容量也是有限度的，正好貼合了認(rèn)知負(fù)荷總量也是一定的，而不是無限度的，同時(shí)工作記憶對(duì)信息的保持時(shí)間是非常短暫的。相比于工作記憶系統(tǒng)，人類的長(zhǎng)時(shí)記憶系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)工作記憶系統(tǒng)加工過的信息進(jìn)行儲(chǔ)存編碼，絕大多數(shù)心理學(xué)家認(rèn)為長(zhǎng)時(shí)記憶系統(tǒng)具有無限的儲(chǔ)存容量，能夠長(zhǎng)時(shí)間保存工作記憶加工過的信息[7]。

工作記憶對(duì)新信息進(jìn)行加工時(shí)，需要提取長(zhǎng)時(shí)記憶系統(tǒng)中已有的相關(guān)信息，而長(zhǎng)時(shí)記憶系統(tǒng)中的信息以各種各樣的編碼形式存儲(chǔ)。研究發(fā)現(xiàn)如果編碼以圖式的形式儲(chǔ)存，則工作記憶需要占用的有效認(rèn)知負(fù)荷是最少的。圖式是由許多信息元素編碼而成的組塊，該組塊是具有內(nèi)在系統(tǒng)性，邏輯性，將知識(shí)進(jìn)行了系統(tǒng)化的豐富意義的信息單元。工作記憶加工信息的方式也類似于注意認(rèn)知資源的兩種過程，一種是自動(dòng)化進(jìn)行，一種是受意識(shí)控制。無論是哪種加工方式，圖式作為信息組塊極易被提取，占用工作記憶很少的認(rèn)知負(fù)荷，如果反復(fù)提取多次，類似于注意信息多次訓(xùn)練后的熟悉化，則由受意識(shí)控制的加工變成了自動(dòng)化的加工。圖式的自動(dòng)化提取更利于工作記憶的加工，幾乎不占用認(rèn)知負(fù)荷，所以工作記憶處理圖式的能力是無限的。這也是專家與新手在知識(shí)組織方式上的差異，專家的知識(shí)是按照層次結(jié)構(gòu)以圖式組塊的方式進(jìn)行，而新手的知識(shí)儲(chǔ)存比較散亂，這也是專家長(zhǎng)期知識(shí)積累經(jīng)驗(yàn)的結(jié)果。

3 兩種理論的相同點(diǎn)

3.1 總?cè)萘渴怯邢薜?/h3>

無論是注意通道還是工作記憶所承受的負(fù)荷總量，都假定這個(gè)總量是有限的，在某種程度上承認(rèn)了心理機(jī)能的有限性。心理機(jī)能不是無限度處理加工信息，對(duì)信息處理的容量是有一定限度的。

3.2 熟悉性知識(shí)或者編碼組塊的圖式易被提取

在注意選擇信息時(shí)，如果信息通過了有限的裝置時(shí)，那些對(duì)個(gè)體有重要意義，熟悉性的信息易被注意，主要就是熟悉性降低了激活閾限。在工作記憶處理新信息時(shí)，如果新信息與頭腦中已有的知識(shí)關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，熟悉度高，則內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷總量減少，而工作記憶提取熟悉性知識(shí)圖式結(jié)構(gòu)容易，甚至自動(dòng)化，幾乎不占用認(rèn)知負(fù)荷量，所以工作記憶處理信息的有效認(rèn)知負(fù)荷就會(huì)增加，提高工作效率。

3.3 自動(dòng)化加工不占用資源

無論是注意認(rèn)知資源理論提出的加工過程自動(dòng)化，還是工作記憶加工認(rèn)知信息的過程，都假定自動(dòng)化的過程不占用任何資源。像我們平?？梢酝瑫r(shí)干好幾件事，如一邊騎自行車一邊欣賞路邊的風(fēng)景，在同時(shí)進(jìn)行的活動(dòng)中，其中一項(xiàng)或者幾項(xiàng)已經(jīng)變成自動(dòng)化的過程，像該例子當(dāng)中的維持自行車的平衡已經(jīng)自動(dòng)化了，不占用任何認(rèn)知資源，所以個(gè)體可以將注意集中在其他的認(rèn)知過程上。

在工作記憶系統(tǒng)處理認(rèn)知信息時(shí)，如果個(gè)體長(zhǎng)時(shí)記憶有相關(guān)的信息圖式，工作記憶可以非常容易的提取相關(guān)信息組塊即圖示，甚至圖示的提取達(dá)到自動(dòng)化過程，根本不需要占用任何認(rèn)知負(fù)荷，同時(shí)由于熟悉性圖式信息的存在，會(huì)使新信息加工處理變得容易，減少內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷總量，從而相對(duì)增加有效認(rèn)知負(fù)荷總量，增加工作記憶處理信息的效率。

4 兩種理論對(duì)教學(xué)的啟示

4.1 集中于重要知識(shí)的學(xué)習(xí)

無論是注意通道還是認(rèn)知負(fù)荷總量都是一定的，這就說明在一定時(shí)間內(nèi)，個(gè)體心理機(jī)能不能無限度加工新的信息，對(duì)信息的注意或是加工是有一定限度的。在學(xué)習(xí)中，知識(shí)是浩渺無窮的，我們也不可能在一定時(shí)間內(nèi)加工處理太多的信息，我們需要有重點(diǎn)的學(xué)習(xí)知識(shí)，對(duì)重點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行注意及加工處理。有選擇有重點(diǎn)的對(duì)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)，像一節(jié)課的有限時(shí)間內(nèi)，學(xué)生對(duì)信息的注意，工作記憶對(duì)信息的處理加工也是有限度的，老師講解也并不是越多越好，講解的太多可能超過了學(xué)生處理信息的能力限度，給學(xué)生造成了心理負(fù)擔(dān)，反而效果適得其反。教師要學(xué)會(huì)把握傳授知識(shí)的數(shù)量，同時(shí)也要注重知識(shí)講解的質(zhì)量。

4.2 新知識(shí)的講解要和學(xué)生頭腦中已有的知識(shí)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)

根據(jù)特瑞斯曼的過濾器理論，不同刺激的激活閾限是不同的，對(duì)個(gè)體有意義的刺激激活閾限一般是相對(duì)較低的。認(rèn)知負(fù)荷理論認(rèn)為，如果本身的認(rèn)知信息與頭腦中已有的圖式信息關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，則相應(yīng)的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷量就會(huì)降低。所以對(duì)于新知識(shí)的講解，一定要盡量使新知識(shí)以學(xué)生熟悉的相關(guān)知識(shí)引領(lǐng)呈現(xiàn)，學(xué)生在已有的熟悉的知識(shí)下，對(duì)該知識(shí)的激活閾限就低，比較容易引起學(xué)生對(duì)呈現(xiàn)的知識(shí)進(jìn)行注意，自然而然引起對(duì)新知識(shí)的注意。一般在教學(xué)中，對(duì)于新知識(shí)的講解列舉的實(shí)例應(yīng)該是學(xué)生日常非常熟悉的，或者由某個(gè)學(xué)生非常熟悉的話題進(jìn)行引導(dǎo)，即我們所說的課堂導(dǎo)入，但是這個(gè)話題最好和學(xué)生日常生活非常貼近，學(xué)生非常感興趣，而不是引入一個(gè)看似非常邏輯清晰，富有生動(dòng)力的話題，而學(xué)生本身絲毫不感興趣的話題。

4.3 注意知識(shí)的呈現(xiàn)方式，減少外在認(rèn)知負(fù)荷量

外在認(rèn)知負(fù)荷量是由于知識(shí)的呈現(xiàn)方式，設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)?，而額外產(chǎn)生的認(rèn)知負(fù)荷量，即損耗掉的認(rèn)知負(fù)荷量[8]。在知識(shí)的呈現(xiàn)當(dāng)中，一定要注意避免額外的認(rèn)知損耗。像對(duì)數(shù)學(xué)題的講解當(dāng)中，呈現(xiàn)題目算式是比較直觀的，如果對(duì)題目的呈現(xiàn)非要以文字?jǐn)⑹龅姆绞?，學(xué)生需要對(duì)文字?jǐn)⑹鲈俎D(zhuǎn)化為題目算式，這樣就會(huì)增加不必要的外在認(rèn)知負(fù)荷量。所以對(duì)于知識(shí)的呈現(xiàn)方式要合理，找到適合知識(shí)本身的呈現(xiàn)方式。

4.4 知識(shí)構(gòu)建注重圖式化、加工過程有選擇性的自動(dòng)化

對(duì)于信息加工的多元素組塊，圖式化，將大大減少工作記憶加工提取所需要承受的認(rèn)知負(fù)荷。專家與新手在處理問題上的區(qū)別就是圖式化信息不同的原因。對(duì)于學(xué)生來說，要學(xué)會(huì)將學(xué)過的信息進(jìn)行圖式組塊編碼，教師要學(xué)會(huì)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行歸納總結(jié)，對(duì)相關(guān)的信息進(jìn)行圖式化，易于儲(chǔ)存，便于提取，甚至圖式自動(dòng)化基本不占用認(rèn)知負(fù)荷，將大大增加工作記憶的效率。

注意的雙加工理論中提到的自動(dòng)化加工，顧名思義自動(dòng)進(jìn)行，不需要消耗占用認(rèn)知資源，當(dāng)然也就不受認(rèn)知資源的限制。這些刺激之所以不受認(rèn)知資源的控制，無需注意，是因?yàn)檫@些刺激對(duì)個(gè)體自身來說已經(jīng)內(nèi)化成一套自動(dòng)化進(jìn)行的過程，是由于太過于熟悉，實(shí)踐練習(xí)的太多，對(duì)個(gè)體來說毫無任何壓力即可啟動(dòng)該過程。例如騎自行車十分熟練的個(gè)體，像參加自行車騎行比賽的選手，對(duì)于怎樣騎本身已經(jīng)不需要占用認(rèn)知資源，而將更多的注意力放在怎樣騎得姿勢(shì)優(yōu)美，花樣百出，維持自行車的平衡已經(jīng)是自動(dòng)化的過程，而對(duì)于初學(xué)自行車的人來說，需要全神貫注才能維持好自行車的平衡，甚至還會(huì)摔倒，根本無暇關(guān)注路邊的風(fēng)景。對(duì)于學(xué)生來說，知識(shí)要多實(shí)踐多練習(xí)，尤其是程序性知識(shí)，實(shí)踐鍛煉內(nèi)化為自己的一種自動(dòng)化進(jìn)行的過程，將會(huì)有更多的認(rèn)知資源注意分配到其他相關(guān)的認(rèn)知注意上。這就是為什么有些歌手可以一邊談鋼琴一邊唱歌，兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行，兩個(gè)都完成的不錯(cuò)。程序性知識(shí)易于自動(dòng)化，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)此加以區(qū)分側(cè)重。