認知負荷理論視域下高職大學英語翻轉課堂網絡視頻開放課程的開發探究

黃芳

（四川職業技術學院，四川遂寧629000）

認知負荷理論視域下高職大學英語翻轉課堂網絡視頻開放課程的開發探究

黃芳

（四川職業技術學院，四川遂寧629000）

翻轉課堂為教育改革提供了新思路，國內外先導者們率先研究，并根據自身實際情況進行深入的實踐，獲得了一些可供借鑒的經驗。隨著我國教育改革深水化進程的加速，如何設計出優質的高職大學英語網絡視頻開放課程，成為外語教學者和研究者們競相探究的課題。本文擬從認知負荷理論的視域探討視頻課程的有效設計，期望與同仁們共同探索出一條可持續發展之路。

大學英語；高職；翻轉課堂；網絡視頻開放課程；認知負荷理論

從1980年初建立職業大學至今，我國高職教育已經走過了20多年的發展歷程。高職大學英語的教育教學改革也一直處在風口浪尖，教育工作者們“摸爬滾打”，試圖探尋出適合自身發展的改革航向。而信息技術的日新月異，為推動這一“探尋”提供了良好的保障。我國《教育信息化十年發展規劃（2011-2020年）》指出，“教育信息化的發展要以教育理念創新為先導，以優質教育資源和信息化學習環境建設為基礎，以學習方式和教育模式創新為核心”。［1］

數字時代互聯網及其技術工具的普及應用和海量信息資源在教育領域的深度融合為全新的教學模式的創建提供了支持和保障。好雨知時節，源于美國科羅拉多州落基山林地公園高中的J on B ergmann和A aron S am兩位化學老師，孟加拉裔美國人薩爾曼·可汗（S alman K han）推廣的“翻轉課堂”，不僅被加拿大的“環球郵報”評為2011年影響課堂教學的重大技術變革［2］，它也乘著我國各級學校院校的信息化建設之東風，掀起了我國新一輪的教學改革新浪潮。高職院校的很多教師和學者對此亦甚為關注，并激發了研究、探討“翻轉課堂”的一股熱情。

“翻轉課堂”（f l ipped classroom或inverted classroom）究竟為何物呢？它是一種混合使用技術和親自動手活動的教學環境。在翻轉課堂中，典型的課堂講解時間由實驗和課內討論等活動代替，而課堂講解則以視頻等其他媒介形式由學生在課外活動時間完成［3］。事實上，“翻轉課堂”既是教學流程的翻轉，它完全打破并重組教學實踐活動中傳統的課堂教學程序；也是一種教學理念、教學模式和師生角色的翻轉，即通過對教學活動的組織設計與實施，實現由傳統的“以教師為中心”向“以學生為中心”的主導地位的大轉變，是真正意義基于因材施教理念的個性化掌控式的對傳統教學模式的顛覆。

翻轉課堂使學生有機會更好地把控自己的學習，開放的網絡視頻課程釋放出了更多的課堂時間；同時，課堂內通過項目訓練、研討、交互活動等手段讓學生成為學習的主動實施者，令他們的實踐能力和溝通交流、團隊協作能力得到更大的提升。在整個流程中，教學視頻這一環節承擔起了知識傳授的責任，視頻設計制作的質量對知識傳遞的效果有著重要的影響，甚至還可能波及知識的內化環節。

1 認知負荷理論

1.1 認知負荷的概念及其起源

認知負荷（cognitive load）理論源于對腦力負荷或心理負荷（mental wor k load）的研究，悉尼的新南威爾士大學心理學家J ohn S wel ler于1988年將其成果應用于教育領域。他主要從認知資源的角度關注學習者在信息加工過程中產生的認知負荷。認知負荷理論之后得以發展，逐漸用以指導人們觀察認知過程和進行教學設計，而它的理論基礎又主要是資源有限理論和圖式理論。資源有限理論（包括單資源理論和多資源理論）的核心是人的資源（包括認知資源和注意資源）是有限的，若同時展開不同的活動，資源勢必在這些活動中進行分配，分配遵循此多彼少的原則。圖式理論認為，圖式的獲取和規則的自動化可以彌補工作記憶容量不足的缺陷，降低個體的認知負荷。人的記憶包含感覺記憶、工作記憶和長時記憶。感覺記憶是一個持續時間非常短暫的記憶系統，保持時間只有1秒左右。感覺記憶的內容如果受到注意，就會轉入工作記憶系統，否則，很快會消失。工作記憶又叫短時記憶，它是信息編碼的一個重要環節。工作記憶在保持時間上比感覺記憶長，一般在一分鐘以內。米勒（M i l ler）的實驗表明，工作記憶容量有一定限度，通常是7±2個單位或信息組塊。工作記憶的內容如果受到加工或復述就可以轉入長時記憶。長時記憶是保持時間較長的記憶，通常保持時間在1分鐘以上甚至終身不忘。長時記憶以圖式為基本單元，圖式具有復雜性，并且可以自動化，其中的信息被調用到工作記憶時，所調用到的所有信息僅作為一個組塊進行加工處理［4］［5］。因為工作記憶的容量有限，當學習者要解決復雜的問題或被給予復雜的學習內容時，就會出現超載的情況，這種超載抑制了學習，因此，避免了認知超載的學習過程才是有效的教學過程［6］。

翻轉課堂網絡視頻教學系統的設計遵循認知負荷理論，課堂整體及局部的信息承載量適當，就會促進學習的信息加工。

1.2 認知負荷的分類

影響工作記憶的認知負荷可以分為三類：內在認知負荷、外在認知負荷和關聯認知負荷，它們與學習者在翻轉課堂中的信息傳遞有著密切關系。

內在認知負荷（int rinsic cognitive load）取決于知識本身的復雜程度，它與知識呈現的方式、學習者的學習方法等因素無關。在信息要素高度交互作用以及學習者還沒有掌握合適圖式時，會產生內在認知負荷。因此，在設計翻轉課堂網絡視頻教學系統時，設計者應始終立足于：對于特定階段的學習者而言，其內在認知負荷已被確定，想要降低內在認知負荷，要從學習者能力提升方面或間接降低選題難度方面著手。

外在認知負荷（e x traneous or inef fective cognitive load）與信息呈現的方式和教學活動的組織有關。編排設計不恰當的學習材料會使學習者從事一些與圖式獲得或自動化沒有直接關聯的活動，給工作記憶帶來額外的負擔，產生外在認知負荷。教師在開發網絡視頻教學課程的過程中，需注意課件要盡量能降低外在認知負荷，看似花哨無關的多媒體視頻課件會過分占用學習者工作記憶的容量。

關聯認知負荷（germane or ef fective cognitive load）也是由于外在的教學設計引起的，與學習過程中圖式的建構與自動化過程有關。關聯認知負荷使學習者的認知資源用于與學習有直接相關的加工活動中，學習者從事更高級的認知加工（如重組、抽象、比較和推理等），從而支持圖式的形成和意義構建。這樣的加工雖然增加了學習者工作記憶中的認知負荷，但它通過促使學習者進行深加工而又會反過來促進學習。反之則會干擾認知加工活動。

三種類型的認知負荷是相互交織疊加的。為了達到學習效果最佳化，在教學過程中應盡量合理地利用有限的認知資源，控制工作記憶負荷，即減少外在認知負荷，增加關聯認知負荷，并且使總的認知負荷不超出學習者個體能承載的認知負荷限度。網絡視頻系統的設計，要給關聯認知負荷留有一定的空間，同時出現的學習元素不宜過多，否則會妨礙學習者構建長時記憶圖式，進而影響教學效果。

2 網絡視頻課程的價值與意義

2.1 實現了快速篩選提取有用信息

信息爆炸時代，每個人每天接觸到的信息是海量的，因此，篩選有用信息需要耗用較長時間。于是，人們通過新的媒體環境將信息剪輯成微小的學習組塊使其簡練，更易于信息傳播，“微課”就這樣誕生了。短小、精微、靈活、內容形式豐富，它有效地解決了學習者快節奏生活條件下學習時間零碎，學習量大的問題，實現了快速篩選提取有用信息，學習者也因為輕松的環境而獲得了愉悅的學習體驗，從而達到優化教學結構，提高教學質量之目的，同時，對促進學生信息素養也具有重大意義。

2.2 培養了終身學習理念和主動學習興趣

韓愈在《師說》中說：“師者，所以傳道授業解惑也?！眰鹘y的教學大多在課堂上傳道，課后解惑，重點在于知識的傳授。而基于云端的網絡視頻課程將學習者機械地“接收”轉變為主動地探究。在“接收”的教學模式中，學習者的注意力容易受到外部環境的干擾，產生認知心理波動，出現走神、理解障礙、抵觸情緒等，導致知識的內化程度大打折扣。網絡視頻課程則顛覆了傳統的認知過程，轉被動為主動，學習者根據自己的“注意”曲線，自由掌控學習時間，自主發現問題、自主發掘解決問題的渠道和方法。這種動態生長的建構性課程設計不僅能有效地增長學習興趣，拓展知識的深度和廣度，迸發思想的火花，還能培養一個新的認知結構，形成良好的注意品質，進而樹立終身學習的理念，培養終身學習的習慣。

2.3 滿足了學生的個性化學習需求

各高?；诖髷祿r代的現代信息技術，紛紛嘗試制作了網絡視頻課，并在學院的網絡平臺開放，但這些視頻課程如同第一代的精品課程一般，基本為線性教學模式，由分析模塊、開發模塊、實施模塊、交流模塊、評價模塊等組成，這種單一模式需要學習者持續花費較長時間，且缺少交互性，因此，學生自愿地堅持學習者很少，在高職院校更是鳳毛麟角了?；诜D課堂的視頻網絡課程，則是網狀式教學模式，雖然同樣借助于互聯網信息技術，但因其短小，內容獨立而擺脫傳統教育流程的局限性，在時間和地點上皆有很大突破，學習者可根據個人的學習愛好和學習缺陷，利用“碎片時間”有針對性地加以選擇，滿足了個性化的學習需求。

2.4 促成了教學內容永久存檔

翻轉課堂的兩位主要倡導人美國林地公園高中的老師J on B ergmann和A aron S ams在2012年的翻轉課堂大會上發言道：“翻轉課堂……是課堂的內容得以永久存檔，可用于復習或補課的學習；是所有學生都積極學習的課堂；更是讓所有學生都能得到個性化教育的學習?！备呖萍级嗝襟w技術的引入助推了數據時代的課堂流程再造，為數據的儲存提供了新的空間，為反應力、知識理解力都相對較慢的學生自定速度，循環、充足的理解消化提供了可能，很大程度上改善了學困生的學習狀況。

3 有效的網絡視頻教學課程設計策略

認知負荷理論既可幫助我們理解記憶加工過程，還能為我們的網絡視頻教學課程設計提供有力的指導。

3.1 分離關聯元素，降低內在認知負荷

研究表明，一個成年人的高度注意力也只能維持20分鐘，然后就會出現注意力下降的表現［7］。傳統的高職大學英語教學內容以模塊化呈現，存在各單元教學內容繁瑣，關聯元素錯綜復雜的現象。這勢必占用工作記憶容量，造成工作記憶“堵車”的現象，也就是認知負荷超載，學習效果與預期相差較大。將各單元的知識分解為相對完整的n個主題，學習者每次需要工作記憶處理，并存儲到長時記憶的壓力就會緩解，分離、“片段化”的信息內化后通過再整合加工，學習者將發現學習原來可以如此自如。

例如，“虛擬語氣”是英語中的重點也是難點，該語法涉及內容多，傳統課堂式“滿堂灌”一般會花整塊時間逐一呈現規則，工作記憶的負荷也就因此加重，學生一堂課下來只剩下密密麻麻的筆記，頭腦卻是一團亂麻。所以在設計這部分視頻時，如果根據句法結構分解成“虛擬語氣在非真實條件句中的用法”、“虛擬語氣在名詞性從句中的用法”、“虛擬語氣在其他狀語從句中的用法”三個片段，也就是分離了關聯元素，講練結合，結合生動的動畫，持續時間控制在15分鐘之內，便更易于學習者對整體內容進行信息加工，輕松地將感覺記憶轉化為長時記憶。［8］

3.2 合理呈現，降低外在認知負荷

教學視頻呈現的質量直接影響著認知的深度與廣度，外在認知負荷會增加工作記憶的壓力，設計視頻課程時外在認知負荷也是需要考慮的一個要點。

3.2.1 資源構建合理適度

高職學生英語基礎參差不齊，大多較差，視頻課程中資源構建對教師來說無疑是很大的考驗，選取的內容和范例太簡單，不利于信息的輸入和知識技能的提升，過高過多的要求有可能產生干擾，導致額外的外在認知負荷。要在5到15分鐘內呈現教學內容，視頻必須短小精湛，操作靈活，隨時可暫停、回放；同時，設計過程中需以學生所熟知的元素作為范例，并將頭腦中已經具有的相關圖式鏈接到新元素中，這樣在工作記憶中所要加工的元素就會減少，大大降低了工作記憶負荷。選材恰當既有助于增強學生學習的信心，又能調動學生興趣，創造學習動力，促使學生結合舊知識，提煉新知識，在學習實踐過程中應用新知識，對學生創造性地內化和升華知識有一定的推動作用。

3.2.2 避免相關內容分離

前面強調資源構建要注意短小，但若顧此失彼，單純為了短小而忽視信息元素的整體性，或因為信息冗余而隨意對信息元素進行剪裁，將同一知識內容或相關知識內容分開呈現，外在認知負荷的產生就不可避免了。因為學習者需要消耗部分工作記憶空間對各視頻進行整合或加工，給學習者的學習熱情帶來的負面作用，直接影響了知識的內化的進程。

3.3 增加關聯認知負荷

增設各種背景，導入相關知識，有可能增加部分學生的認知負荷，但呈現元素適度也能有助于學習者識別其中的共同特征，促進學習的正遷移，推動圖式的建立和自動化。

3.3.1 掌控課堂節奏，完整呈現課堂環節

網絡視頻開放課程作為一種廣泛倡導的學習資源，需要技術平臺的支持，更少不了精心設計與建設。目前資源的制作主要由一線教師獨立完成，教師個性化講授藝術的體現程度，很大程度上決定了課程的優質度?；谡n程設計最基本的原則，教師不能因為短小，就忽視其完整性，天馬行空，講到哪兒停都隨心所欲。課程的完整性是設計的基點，課堂節奏的掌控是設計的要點，學生的需求是出發點。大學英語具有人文性，內容可繁可簡，視頻設計要把握住幾個設計要素，才能把關聯知識粒有機地結合起來，增加關聯認知負荷。

3.3.2 表達渠道多元化

大學英語每一單元根據不同的主題對聽力、口語、詞匯、課文理解、語法、寫作及翻譯設計了一系列的語言訓練，簡單地將傳統的“授人以魚”模式搬上視頻載體，會讓學生的新鮮感迅速消失殆盡。所以制作微視頻時教師應該對選題內容的特點深入分析，針對教學目標選擇合適的破冰形式。比如聽力訓練可結合教材聽力材料，選擇錄音、廣播、微電影等模式呈現，而語法的講授通常采用PP T呈現規則，結合范例，進行輸入。當然，教師在制作語法視頻時，亦可選擇助教或個別學生參與視頻的制作，嘗試運用規則或對規則進行探討等手段呈現表達的內容?？傊?，不同元素的表達呈現方式應是多元化的。

4 結語

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》指出：教育要提高人才培養質量，深化教學改革。教學改革成功的一個重要標志就是學生個性化學習方法的形成和自主學習能力的發展［1］。

翻轉課堂以其全新的風貌引領著國內外最前沿的個性化學習探究，認知負荷理論為翻轉課堂中的視頻網絡課程的設計提供了依據和指導。當然，視頻網絡課程確實只是翻轉課堂中的一個重要組件，它可以替代教師的部分工作，負責完成的只是高效傳遞，但并非全部，翻轉課堂還必須結合現場指導、社區協作、師生及生生的多重互動，并輔之以長期的、可持續的學習支持服務才能凸顯成效?！傲_馬不是一天建成的”，教學改革之路亦將路漫漫兮，需要眾多開拓者們付出更多艱辛的努力，但我們堅信成果一定會很豐碩！

［1］教育部.國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）［E B/O L］.http：//www.gov.cn/j r z g/2010-07/29/co ntent_1667143.htm，2010-07-29.

［2］百度百科.可汗學院.ht tp：//bai k e.baidu.com/view/ 5913590.htm.

［3］G erald C.G annod，J anet E.B urge，M ichael T.H elmic k. Using the I nver ted C lassroom to Teach S of tware E ngineering.

［4］J eroen J.G.van M er ri？nboer，P aul A yres.R esearchon C ognitive L oad Theory and I ts D esign I mpl ications for E-learning［J］.E ducational Technology R esearchand D evelopment，2005，（53）：5-13

［5］G eorge A.M il ler.Themagical number seven，plus or minus two：S ome l imits onour capacity for processing information［J］.P sychological R eview，2001，（101）：343-352.

［6］P aul A yres.Using sub j ective measures to detect variations of intrinsic cognitive load within problems［J］.L earning and I nstruction，2006，（16）：389-400.

［7］趙軍.對高中生極限概念認知狀況的研究［D］.武漢：華中師范大學，2006.

［8］張金磊.“翻轉課堂”教學模式的關鍵因素探析［J］.中國遠程教育，2013，（10）：60.

責任編輯：周哲良

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1672-2094（2015）03-0129-04

2015-04-05

四川省教育廳人文社科一般項目“高職院校英語專業學生英語自主學習能力研究（14SB0309）”的階段性成果。四川省教育廳人文社科一般項目“大學英語網絡課程的設計與運用（13SB0065）”的階段性成果。

黃芳（1968-），女，四川廣安人，四川職業技術學院外語系副教授，文學學士學位。研究方向：語言學。