基于認知負荷理論的網絡文本輔助工具實證研究

唐 玲，蘇曉軍

（江蘇技術師范學院 外語學院，江蘇常州 213001；蘇州大學 外語學院,江蘇蘇州 215006）

一、引言

網絡文本的輔助工具指網絡文本帶有的內置幫助手段，如在線詞典、在線詞匯表、句子解釋、電腦發音等。網絡詞典能夠為學習者提供更加便捷的查詞方式，但與此同時也可能排除了查閱傳統詞典時涉及到的積極學習過程。例如，學習者利用紙質詞典搜尋生詞含義時會啟動工作記憶處理生詞，這種積極的學習活動可能有利于附帶詞匯習得。然而，根據認知負荷理論，短時記憶轉化成長時記憶之前涉及到的其他過程（如深加工，解釋或者心理努力等）會占據工作記憶容量，減少分配給元認知的認知資源，從而可能最終影響閱讀理解效果（Baddeley,1997;Hulstijn,2001；Sweller et al.,1998）。而網絡詞典則會減少學習者的外在認知負荷，釋放出更多認知資源用于閱讀理解活動。那么，這種技術便捷如何影響學習者的查詞行為、認知過程和學習結果？雖然已有不少學者就這些問題進行了調查研究，但關于網絡詞典或網絡文本注釋對閱讀網絡文本的作用至今仍無一致結論。因此，本文試圖通過考察三種網絡文本輔助工具（文內注釋、彈出式詞典和在線詞典）以及學習者英語水平對閱讀網絡文本的影響并且從認知負荷理論的視角分析和討論研究結果。

二、認知負荷理論與研究背景

認知負荷指處理信息時一次性增加于工作記憶中的腦力活動總量（Cooper,1998）。認知負荷理論（cognitive load theory）由澳大利亞教育心理學家John Sweller于20世紀80年代提出,其理論基礎主要是資源有限理論和認知圖式理論。資源有限理論認為,人的認知資源 （主要表現在工作記憶容量上）是有限的,而任何學習和問題解決活動都要消耗認知資源,都有可能造成認知上的負荷。認知圖式理論認為，知識以圖式的形式存儲于長時記憶中。圖式根據信息元素的使用方式來組織信息，它提供知識組織和存儲的機制。圖式構建能降低工作記憶負荷。根據負荷來源,認知負荷分為內在認知負荷（intrinsic cognitive load）、外在認知負荷（extraneous cognitive load）和相關認知負荷（germane cognitive load）（Sweller et al.,1998 ；Paas et al.,2004）。內在認知負荷指工作記憶對認知任務本身所包含的信息元素的數量及其交互性進行認知加工活動所產生的負荷。內在認知負荷由學習內容的復雜性以及材料內部的交互作用決定，同時也受學習者先前對該領域知識的影響。外在認知負荷是由刺激材料的呈現方式和外部要求個體所從事的活動而引起的工作記憶負荷。相關認知負荷指與圖式建構和活動以及圖式自動化過程的努力程度有關的認知負荷。三種認知負荷相加則是總的認知負荷，總的認知負荷低于工作記憶總量時，學習活動得以順利進行，否則學習活動受阻（Sweller,2010; Sweller et al.,1998）。內在認知負荷不可改變，可通過建構附加圖式和先前獲得圖式的自動化降低內在認知負荷。外在和相關認知負荷可以改變，在資源被分配給內在認知負荷后，所剩余的工作記憶容量被再分配給外在和相關認知負荷，這時二者遵循互補原則（Sweller et al.,1998; Paas et al.,2010）。

根據認知負荷理論,Yeung等人（1997）通過一系列實驗調查了注釋和語言水平對閱讀理解和詞匯學習的影響。結果發現，由于減少了外在認知負荷，與文章整合在一起的詞匯解釋（整合模式）能夠促進受試對文章的理解；而因為減少了閱讀過程中的干擾，單獨列出的詞匯表（獨立模式）更有利于詞匯學習。對于語言水平低的受試而言，和獨立模式相比，整合模式促進了閱讀理解而沒有促進詞匯學習，對于語言水平高的受試而言，情況卻恰恰相反。根據這些實驗結果，他們認為，呈現模式對學習的促進或阻礙作用取決于不同輔助工具對學習者施加的不同的認知負荷。當前，認知負荷研究的重點是如何通過減少外在認知負荷增加相關認知負荷來優化學習環境。例如，許多研究都關注補充信息類型（動畫/多媒體）的作用和呈現模式（多媒體/多模態）對閱讀理解和詞匯學習的影響（Yoshii,2006; Kablan &Erden,2008; Acha,2009）。Yoshii（2006）考察了不同注解模式（母語圖示/二語注解）對附帶詞匯習得的影響，發現不管哪種模式都能促進詞匯習得。Acha（2009）也調查了不同注解模式（形象的、語言的或形象和語言皆有的）對詞匯學習的影響，結果發現，只接受語言注解（文字翻譯）的受試比只接受形象注解以及同時接受形象和語言注解的受試在詞匯學習方面都表現得更好。由此可見，關于網絡文本輔助工具（如詞匯表、注解和詞典等）對于閱讀理解和詞匯習得的影響并無一致結論，而以上研究大多以本族語者為實驗對象進行關于母語網絡文本閱讀的研究，很少以EFL/ESL學習者為研究對象，調查以上因素對二/外語網絡文本閱讀的影響，國內相關研究鮮見。因此，本文試圖在前人研究的基礎上從認知負荷理論的角度探討網絡文本輔助工具以及學習者語言（英語）水平對閱讀網絡文本的影響。

三、研究方法

1 研究對象

本研究從某高校一年級本科生中分別選取了英語成績高和低的30名學生作為研究對象（根據學生第一學期英語期末考試成績挑選），包括22名男生，38名女生，平均年齡為18.6歲，分為三個小組，每組包括20名學生（高分者和低分者分別10名）。他們主要來自于計算機、化學化工和機械三個專業，在上大學前都有6～9年的英語學習經歷。

2 研究工具

研究工具包括三種網絡文本，選自于一篇英語實時新聞，內容是關于英國著名女作家J.K.羅琳續寫哈利·波特第七集的新聞報道，字數353，難易程度適中。筆者根據考察大學英語閱讀理解能力的要求給文章編配了五道選擇題。為檢驗學生掌握詞匯情況，根據原文編寫了十四道詞匯題（閱讀理解題分值為每題2分，總分10分，詞匯題分值為每題1分，總分14分）。另外，筆者根據研究目的和要求對文本進行了一些調整，使其分別具備下面三種輔助工具：（1）電子文本+文內注釋，為文本內14個單詞提供了中文解釋，學生必須將單詞涂成亮色才能看到文內注釋。（2）電子文本+彈出式詞典，學生閱讀電子文本時，可以隨時利用電腦上安裝的電子詞典獲得生詞含義。該電子詞典是金山詞霸2010版，為生詞提供電腦發音和中文解釋。學生同樣需將單詞涂成亮色才能看到詞典解釋。（3） 電子文本+在線詞典，為電子文本提供一個鏈接的在線英漢雙語詞典（海詞在線詞典），提供單詞發音、中英文解釋、例句等。學生需涂亮單詞再進行復制粘貼操作才能利用在線詞典獲得單詞含義等。

3 實驗過程

實驗于某周日下午在學校的多媒體教室進行，該教室配備教師用主機一臺，學生機72臺，所有電腦都可以上網。為便于收集實驗數據，筆者將學生機和學生一一對應編號，學生在實驗時需對號入座。實驗要求學生閱讀一篇網絡文章后完成閱讀理解和詞匯測試。做閱讀理解題時學生可以查看原文，做詞匯題時學生不能查看原文。實驗分三組（每組20名學生）同時進行，一、二、三組學生閱讀網絡文本時分別可以利用文內注釋、彈出式詞典和在線詞典查詢單詞。筆者在現場對學生進行實驗要求說明，并且監督實驗順利進行，完成任務時間為25～40分鐘。

4 數據的收集和分析

實驗結束后，筆者通過統計學生機上涂成亮色單詞的個數獲得受試查詞個數，統計出閱讀理解和詞匯題的原始得分。利用社會科學統計軟件包SPSS13.0對以上數據進行分析。

四、實驗結果

1 不同輔助工具對閱讀網絡文本的影響

主要從兩個角度考察輔助工具對閱讀網絡文本的影響：輔助工具對查詞行為的影響及輔助工具對閱讀理解與附帶詞匯習得的影響。表一詳細說明了三種網絡文本呈現模式下，三組學生查詞數的比較。

表1 三組學生查詞數比較

實驗中三組學生利用各種網絡文本輔助工具查詞總數782個，平均每人查詞13.03個。由表一可見，第二組學生（利用彈出式詞典）查詞最多，第三組學生（利用在線詞典）查詞最少，單因素方差分析結果為F=35.08,p=0.00,說明組間因素效應顯著，即不同輔助工具對學生查詞數有顯著影響。多重比較分析結果為：第一和第二組查詞數差異顯著（p=0.00），第一和第三組查詞數無明顯差異（p=0.08），第二和第三組查詞數差異顯著（p=0.00）。而表2描述了三組學生閱讀理解和詞匯得分的詳細情況。

表2 三組學生的閱讀理解和詞匯得分

對三組學生查詞數與其閱讀理解和詞匯成績分別進行相關性分析，發現第一和第二組學生查詞數分別與其閱讀理解成績之間呈負相關（第一組：R=-0.61,p=0.01；第二組：R=-0.60,p=0.00），和詞匯成績之間分別無相關性（第一組：R=-0.50,p=0.023；第二組：R=-0.41,p=0.074）；第三組學生查詞數與其閱讀理解成績相關性不大（R=0.35,p=0.13），與其詞匯成績之間相關系數不高，但具統計學意義（R=0.51,p=0.020）。由此可見，學生利用文內注釋或彈出式詞典查詞越頻繁，其閱讀理解效果越差，而利用在線詞典越頻繁，其附帶詞匯學習效果越好。對三組學生閱讀理解和詞匯得分均值分別進行單因素方差分析，發現組間因素效應顯著（閱讀理解：F=5.15,p=0.01; 詞匯：F=10.33, p=0.00）。由此可見，不同輔助工具對閱讀理解和詞匯習得都有顯著影響。多重比較結果發現，第一和第二組學生的閱讀理解和詞匯成績都有顯著差異（閱讀理解：p=0.00，詞匯成績：p=0.00），第一和第三組學生閱讀理解和詞匯成績之間無顯著差異（閱讀理解：p=0.21，詞匯成績: p=0.17），第二和第三組學生的閱讀理解成績之間也無顯著差異（p=0.06），詞匯成績差異顯著（p=0.00）。由此可見，相對于其他兩種輔助工具，彈出式詞典最有利于詞匯習得，兩種詞典都比文內注釋更有利于閱讀理解。

2 語言水平對在線閱讀的影響

同樣，關于語言水平對閱讀網絡文本的影響也從語言水平對查詞行為的影響以及對閱讀理解與詞匯習得的影響兩個方面進行考察。根據英語水平，將三組學生重新劃分為高/低分兩組（每組30人）。表3描述了高/低分組學生閱讀三種網絡文本時查詞數獨立樣本t檢驗的結果。

表3 高分組和低分組學生閱讀三種文本時查詞數t檢驗結果

表3說明，總體看來，高分組學生查詞數明顯少于低分組學生查詞數（t=-3.28,p=0.00）。閱讀第一和第二種文本時，高分組學生查詞數也遠遠少于低分組學生（第一種文本：t= -4.26，p=0.00；第二種文本：t=8.05，p=0.00）。閱讀第三種文本時，兩組學生查詞數無顯著差異（t=-0.22，p=0.83）。對高分組三種文本的查詞數進行單因素方差分析，發現組間因素效應顯著（F=15.08,p=0.00），多重比較結果為：第一和第二種文本查詞數無明顯差異（p=0.23），第一和第三種、第二和第三種文本查詞數分別有顯著差異（p值都分別為0.00）。對低分組三種文本的查詞數進行單因素方差分析，發現組間因素效應顯著（F=114.03,p=0.00），多重比較結果為：第一和第二種、第一和第三種、第二和第三種文本查詞數分別差異顯著（p值都分別為0.00）。因此，語言水平對輔助工具使用偏好的影響表現為總體來看，低分組比高分組受試利用輔助工具更加頻繁。高分組學生利用文內注釋和彈出式詞典查詞數無明顯差異，但是利用在線詞典查詞數遠遠少于利用前兩種工具。低分組學生利用彈出式詞典查詞數最多，利用文內注釋功能查詞數居中，利用在線詞典查詞數最少。兩種水平的學生都是利用內置詞典遠遠比外部詞典更加頻繁，但是低分組學生查詢內置詞典次數遠遠多于高分組學生。接著，對不同語言水平學生的閱讀理解、詞匯成績進行獨立樣本t檢驗，結果見表4。

表4 高分組和低分組學生閱讀成績和詞匯成績的差異

由表4可見，除第三種文本的閱讀理解成績無明顯差異外，兩組學生的閱讀理解和詞匯成績都有顯著差異。閱讀理解方面，高分組第二種文本表現最好，第三種文本表現最差，兩種文本得分差異顯著（p=0.00）。而低分組第二種文本表現最好，第一種文本表現最差，兩種文本得分差異顯著（p=0.00）。詞匯方面，兩組都是第二種文本得分最高，第三種文本得分最低，兩者差異顯著（高分組p=0.00，低分組p=0.00）。因此，總體來講，語言水平高組比語言水平低組在閱讀理解和詞匯學習方面表現都更好。

五、討論和結語

根據表1調查結果可見，學生利用彈出式詞典查詞最頻繁，文內注釋功能次之，利用在線詞典最少。由此可見，學生利用內置詞典明顯比外部詞典頻繁。而利用彈出式詞典最頻繁可能是因為彈出式詞典為學生提供了最為便捷的查詞方式，減少了搜尋生詞含義的外在認知負荷，從而釋放出更多的認知資源來進行文本理解。文內注釋功能相當于與文本融合的整合注解模式，相對于在線詞典（外部詞典）來說也減少了搜尋生詞含義的外在認知負荷，因此也受到學生的歡迎。很明顯，使用在線詞典時的復制黏貼過程增加了學生的外在認知負荷，從而減少了學生查詞次數。這一結果與Chun（2001：382）的發現一致，內置詞典是學習者使用最頻繁的功能。

根據認知負荷理論,使用內置詞典會減少外在認知負荷，釋放出更多的認知資源分配給相關認知負荷用于閱讀理解活動,而使用外部詞典會增加外在認知負荷，但搜尋生詞含義的過程會激活短時工作記憶處理生詞，這一過程有利于附帶詞匯習得。因此，我們假設使用內置詞典會促進閱讀理解而妨礙附帶詞匯習得，而使用外部詞典則有相反的影響。本研究的實驗結果是使用內置詞典越頻繁，閱讀理解效果越差，使用在線詞典越頻繁，詞匯習得效果越好（見表2學生查詞行為與閱讀理解和詞匯成績相關性分析結果）。由此可見，本實驗結果沒有驗證關于使用內置詞典的假設而支持了關于使用外部詞典的假設?？雌饋?，這一結果與Dillon 和 Gabbard（1998）的結果部分一致，他們發現超媒體環境并沒有促進閱讀理解。

出現這一結果的原因可能是雖然內置詞典減少了受試查詞的外在認知負荷，但是分配給閱讀理解活動的認知資源并非都轉化為相關認知負荷，這一過程似乎還受到其他因素的影響。De Ridder（2002）認為，外在認知負荷的減少也可能導致學習者在閱讀網絡文本時發生“點擊癖”行為，這一行為只會產生更多的表面的短時學習。通過對查詞數原始數據進一步分析發現，第一和第二組受試中低分組受試查詞數分別占該組查詞總數的56.36%和65.56%。低分組受試查詢內部詞典比高分組明顯頻繁（t=-3.28,p=0.00），而其閱讀理解成績明顯比高分組更低（t=-6.00,p=0.00）。由此可見，低分組受試查詞數更多閱讀理解得分卻更低，有可能就是因為低分組受試發生了這種“點擊癖”行為，從而導致以上結果。

此外，根據表二多重比較結果可見，彈出式詞典比文內注釋功能更能促進閱讀理解，由此可見，查詢內置詞典并不會干擾短時記憶，反而會幫助文本理解（Knight,1994），網絡文本相對于紙質文本的優越性在于能夠使學習者非常方便地利用其非線性的特點（如在線定義、解釋等）來獲得和處理信息,而其部分原因是網絡呈現模式能夠使學習者以干擾性更少的方式處理更多信息，從而減少閱讀活動的認知負荷（Rouet & Levonen,1996:10-11）。而彈出式詞典與在線詞典對閱讀理解的影響無明顯差異的原因可能是因為兩種詞典提供的信息量相差不大，因此，輔助工具提供的信息量也是影響在線閱讀理解的重要因素之一。彈出式詞典最有利于詞匯習得的結果（見表2）則說明在閱讀過程中使用內置式詞典不僅有利于閱讀理解，也有利于附帶詞匯習得，此結果與Knight（1994）的結果一致。而盡管學習者在使用在線詞典的復制黏貼過程中給予生詞更多關注，但這種關注或許更多的是與外在認知負荷而不是相關認知負荷有關，因此，使用在線詞典不比使用彈出式詞典更有利于附帶詞匯習得。

不同語言水平受試利用輔助工具最明顯的差異在于低分組受試查詢內置詞典次數遠遠多于高分組受試，這一結果進一步證明低分組受試有可能在外在認知負荷減少的情況下發生了“點擊癖”行為。Niederhauser（2000）等人發現，閱讀理解高分者在閱讀網絡文本時仍然能夠使用傳統策略，有更多的可用心理資源來整合和建構文本材料，形成情景模型。而Calisir和Gurel（2003）發現高分組受試理解不同文本（線性文本和超文本）表現無差異，說明高分組受試理解文本不受文本呈現模式的影響。根據本研究表3結果可見，高分組受試利用文內注釋和彈出式詞典查詞數無明顯差異，由此說明，本研究的高分組受試閱讀網絡文本時也利用了閱讀紙質文本的猜詞策略，并沒有過分依賴輔助工具。此外，本研究發現，無論是閱讀理解還是詞匯學習，高分組都比低分組表現更好，其原因可能是根據認知負荷理論，內在認知負荷決定于學習任務的元素互動性，而元素的互動性除取決于材料的性質外還與學習者的性質（學習者的知識基礎或獲得的認知圖式）密切相關。對于基礎知識扎實，獲得的相關認知圖式較多的學習者而言，元素互動性程度低，材料就簡單，反之，元素互動性程度高，材料較難。因此，同樣的認知任務給不同水平的學習者帶來不同狀況的認知負荷，對高水平學習者而言游刃有余的任務，對低水平學習者而言有可能已屬認知超載。

總之，本研究結果發現網絡文本的內置詞典功能是學習者使用最頻繁的工具，而外部詞典的使用并沒有明顯促進附帶詞匯習得；語言水平明顯影響學習者使用輔助工具的偏好和閱讀網絡文本的結果。本研究對將來網絡文本輔助工具研究的啟示是應當注意使用內置詞典可能導致的負面影響，如減少利用語境猜測詞義策略的使用。而這是不利于詞匯學習的，因為由推論而獲得的意義比內置詞典提供的意義更有利于記憶（Koren,1999; Rott et al.,2002）。此外，也應當防止在減少外在認知負荷的同時導致學習者產生“點擊癖”行為，這也是不利于閱讀理解的。

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