多媒體高級英語教學設計中減少認知超載的研究

摘要 多媒體學習認知負荷理論主張合理分配認知資源對有意義學習至關重要。本文從認知負荷理論出發，結合多媒體高級英語學習中認知超載現象，探討了如何在多媒體教學設計中重新分配基本加工、減少偶然加工，以減輕認知超載，促進有意義學習。

關鍵詞 多媒體高級英語教學 認知負荷理論 基本加工 偶然加工

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

A Research on Cognitive Overload Reduction in Instructional

Design of Advanced English Teaching with Multimedia

JIN Shuangjun

(Foreign Language and Culture Department， North Sichuan Medical College， Nanchong， Sichuan 637007)

AbstractCognitive load theory of multimedia learning holds that rational distribution of cognitive resources is of great importance to meaningful learning. Based on the cognitive theory， this article combines with cases of cognitive overload in Advanced English learning and discusses how to redistribute essential processing and lessen incidental processing in the instructional design of Advanced English teaching with multimedia in order to reduce cognitive overload and promote meaningful learning.

Key wordsAdvanced English teaching with multimedia; cognitive load theory; essential processing; incidental processing

1 認知負荷理論

1.1 認知負荷理論基本觀點

認知負荷指同時被要求施加在工作記憶上的智力活動的全部數量，即工作記憶必須注意和處理的內容總和。20 世紀80 年代，澳大利亞教育心理學家Sweller及其同事提出了認知負荷理論( Cognitive Load Theory)，其理論基礎如下：①（1）有限的工作記憶僅能處理一部分信息；（2）存儲知識的長時記憶的容量無限，并可用來克服工作記憶容量的有限性；（3）圖式儲存在長時記憶中，常被用來通過重組信息元素，把低水平圖式合并成高水平圖式的方法來構建知識，降低工作記憶容量；（4）圖式無論多大或多復雜，在工作記憶中都被作為一個單一個體來處理；（5）圖式可以自動化并且可以在無意識下自動進行處理，而不需要工作記憶的有意識參與，因此降低了工作記憶容量。

認知負荷包括三種類型：內在認知負荷、外在認知負荷和相關認知負荷。內在認知負荷是由學習材料的性質引起的， 它取決于所要學習材料的本質與學習者的專業知識之間的交互程度。②外在認知負荷是由教學材料的設計不當引起的， 其存在前提是注意的選擇性以及工作記憶容量的有限性。相關認知負荷往往是由學習過程中用于建構圖式和圖式自動化活動引起的認知負荷，它促使學習者把有限的認知資源分配到有效的學習活動中。③外在認知負荷和相關認知負荷都直接受控于教學設計者，因此，從理論上說，教師讓學生通過多媒體學習，其目的是通過言語表征和圖像表征的互補來減少外在認知負荷，增加相關認知負荷。

1.2 多媒體學習的認知理論

Mayer和Moren等人在雙重編碼理論、認知負荷理論和建構主義學習理論的基礎上提出了多媒體學習的認知理論。④⑤根據雙重編碼理論，視覺和言語材料在不同的加工系統中進行加工，視覺通道的輸入開始于眼睛，最后產生的是視覺表征，而聽覺通道的輸入開始于耳朵，最終產生的是言語表征。根據認知負荷理論，視覺和言語工作記憶(或信息加工通道)的加工容量是很有限的，如果在視覺和言語通道中同時呈現太多要加工的元素（比如文字太多或圖片太復雜)就會導致加工信息超載，從而使得有些元素無法進行加工。根據建構主義學習理論，有意義的學習發生在學習者積極選擇相關信息，將之組織成相應的表征并與其他知識進行整合的時候，而認知建構依賴于學習者學習過程中的認知加工。

根據Mayer的多媒體學習的認知理論模型，多媒體信息的認知加工過程包括：從呈現的文本或解說中選擇相關的語詞，從呈現的插圖中選擇相關的圖像，將選擇的語詞組織為一個連貫的言語表征，將選擇的圖像組織為一個連貫的視覺表征，將視覺表征和言語表征同先前的知識整合起來，從而產生有意義的學習。在多媒體學習過程中有三種認知加工要求：基本加工（essential processing）、偶然加工（incidental processing）和表征保存（representational holding）。基本加工指為弄清呈現材料的意義而進行的認知加工，包括選擇、組織和整合文字和映像的認知加工過程。偶然加工指對呈現材料非實質性內容的加工。表征保存指將心理表征在短時記憶中保存一段時間的認知加工。學習所需的認知加工總量包括了這三種加工需求，而需求的不平衡性導致學習者出現三種相應的認知負荷：內在認知負荷、外在認知負荷和相關認知負荷。減少認知負荷的設計就是重新分配基本加工、減少偶然加工和表征保持。

2 高級英語課程的教學目標及利用多媒體教學的利弊

高級英語是一門訓練學生綜合英語技能尤其是閱讀理解、語法修辭與寫作能力的課程。課程通過閱讀和分析內容廣泛的材料， 包括涉及政治、經濟、社會、語言、文學、教育、哲學等方面的名家作品， 擴大學生知識面， 加深學生對社會和人生的理解， 培養學生對名篇的分析和欣賞能力、邏輯思維與獨立思考的能力，鞏固和提高學生英語語言技能。⑥

目前多媒體技術已經廣泛運用到高級英語教學之中，涉及到語言文化知識的學習、語言技能的綜合訓練和教學效果的檢測等方面。與傳統課堂教學相比，多媒體輔助教學具有課堂信息輸入多、容量大、文字圖像清晰直觀、風格多樣、師生互動、輔導答疑突破時空限制等優點，深受師生歡迎。但是，由于高級英語教學任務重，一些老師為完成教學，在文字、視聽材料呈現上速度較快，留給學生思考的時間有限，加重了學生的心理能量。還有一些教師把課件做得過于花哨，與教學內容無關的裝飾性因素過多，加入過多的圖片、音頻和視頻，這可能會分散學生的注意力，減少學生對教學內容本身的關注。因此，各位教師有必要遵循學生的認識特點，有效利用媒體技術，減少認知負荷，實現有意義的學習。

下面將以由張漢熙編著的《高級英語》為藍本，結合多媒體高級英語學習中常見的認知超載現象，探討多媒體教學設計中如何重新分配基本加工和減少偶然加工，以減輕認知超載。

3 多媒體高級英語學習中的認知超載現象及解決途徑

3.1 由基本加工要求引起的一條信息加工通道認知超載

比如，在《高級英語》第二冊第一課（“迎戰卡米爾颶風”）中，老師為了讓學生對颶風有更為深刻的認識，在屏幕上呈現了一段三分鐘的動畫來介紹颶風的形成、表現形式及危害，同時在屏幕下方呈現這三方面的文本。但是學生閱讀和看動畫不能同步進行，對于這些大量同時呈現的信息，僅有部分信息被選擇進入視覺工作記憶進行進一步的加工。

解決方法：分離負荷。老師先以講解的方式呈現文本，再讓學生觀看動畫加深理解，即學習者將一部分視覺信息轉移到聽覺通道，聽覺通道分擔一部分信息，減輕視覺信息的加工要求，以便更好的選擇加工重要的信息，因此產生了感道效應：當文字通過多媒體動畫表達敘述時，學習者能更好的理解呈現出的內容。

3.2 由基本加工要求引起的兩條信息加工通道同時認知超載

高級英語課程所講授的教材文章大都直接取材于名家名作，文體多樣，修辭手段層出不窮，再加上涉及不同的文化背景知識，使得文章晦澀難懂，對教學提出了較高的要求。在《高級英語》多媒體設計中，如果單張幻燈信息太大，呈現的速度快，學習者無法在這么短時間內深加工看到的和聽到的信息。

解決方法：分割。學習者將這些小片段分割開，并使各個片段有一定時間空檔，這樣才能充分的選擇、認知、整合這些圖片信息。在每個片段呈現之后， 學習者可以通過點擊“繼續”按鈕進入下一個片段。這種方法的使用產生了片段效應：當學習者自己控制片段呈現時學習者對多媒體呈現內容的理解要好于連續呈現時的理解。⑦

3.3 由無關材料引起的偶然加工要求導致的認知加工系統（一條或兩條通道）認知超載

比如，常見一些高級英語老師在補充背景知識或進行語篇分析時時，在幻燈上添加一些有趣的圖片、動畫或背景聲音等，準備大量的文字和圖示，以為這樣可以增加教學的吸引力。從心理學角度看：加入吸引人的材料確實可能喚醒學習者的情緒，激起學習者對呈現的材料的興趣。⑧但是，當這些材料與教學內容無關時，學習者有限的認知資源往往被無關的內容占據，從而增加了外在認知負荷，影響了學習效果。

解決方法一：刪除無關的材料。盡量使呈現材料簡潔、連貫，學習者無需進行臨時性加工，而只進行實質性加工。這種方法的使用產生了一致性效應：當有趣但無關的材料被去掉后，學習者對多媒體呈現材料的理解要好于去掉前的理解。⑨

解決方法二：加標識。當在多媒體課程中不可能刪除所有的潤色部分，可以通過給學習者提供關于如何選擇和組織材料的線索來減少認知負荷，此技術叫“加標識”。我們在高級英語多媒體課件制作時通常采用如下方法：加上提綱和標題來組織文字；將重難點語句用加重字體、顏色或加框標記出來；將圖片中的重要信息用箭頭指出。這些標識可以幫助學習者將相關內容連接起來，在認知的因果鏈中建立關系。

3.4 由基本加工材料不合理的呈現方式而引起的偶然加工要求導致的認知超載

比如在高級英語第一冊第五課（“關于希特勒入侵蘇聯的講話”）中，在介紹丘吉爾時，有些教師選取了有關丘吉爾的圖片、文本、音頻、視頻，并一一呈現，認為這樣能為學習者提供更多的學習機會。其實，仔細分析，這些教學媒體表現的內容有一定重復性。

解決方法：消除冗余。實驗表明，冗余的信息并非中性的，它們會對學習和理解造成消極的效應。⑩教師要學會盡量用最少的呈現方式和教學媒體把問題說明白。比如，在包含文字和圖示的教學中，當文字來源地或圖示來源地教學其中單獨一種就能夠提供足夠的理解時，應該僅運用其中一種來源地教學，而剔除另一種。如果呈現的圖示需要解釋，不妨考慮用語音，或者用文本進行解釋，但絕對不要同時用語音和書面文字。

基金項目：本文系四川教育發展中心課題“多媒體高級英語教學中減少認知超載及學習焦慮之實證研究”成果的一部分（項目編號：CJF08051）

注釋

①楊心德，王小康.認知心理學視野中的認知負荷理論[J].寧波大學學報(教育科學版)，2007.29(3):11-15.

②吳先強，韋斯林.國外認知負荷理論與有效教學的研究進展及啟示[J].全球教育展望，2009.38(1):10，28-31.

③林洪欣，張奇.減輕學習者認知負荷的教學材料設計原則[J].遼寧師范大學學報(社會科學版)，2009.32(1):58-60.

④Mayer，R.E.Multimedia Learning[M].New York: Cambridge University Press，2001.

⑤Mayer，R.E. Moreno， J. Aids to computer-based multimedia learning[J].Learning and Instruction，2002(12):107-119.

⑥高等學校外語專業教學指導委員會英語組.高等學校英語專業英語教學大綱[M].北京:外語教學與研究出版社，2000.

⑦Mayer R. E. Chandler P. When learning is just a click away: Does simple user interaction foster deeper understanding of multimedia messages?[J].Journal of Educational Psychology，2001(93):390-397.

⑧王文智.基于認知負荷理論的多媒體教學呈現原則探討[J].遠程教育雜志，2009(2):33-37.

⑨Mayer R. E.， Heiser J. Lonn S. Cognitive constraints on multimedia learning: When presenting more material results in less understanding[J].Journal of Educational Psychology，2001(93):187-198.

⑩Chandler P. Sweller J. Cognitive load theory and the format of instruction [J]. Cognition and lnstruction，1991.8(4):293-332.