“互聯網+教育”背景下微課程的設計與模型建構——基于認知負荷理論的探討

郭雨霏

摘要：隨著“互聯網+教育”的興起，微課程的建設已成為教育信息化領域的熱點話題。該文研究基于認知負荷理論探討微課程的設計原則，重點闡述微課程的教學設計過程，并借鑒翻轉課堂模式建構微課程的教學應用模型，旨在幫助教育者緊隨信息化步伐，更好地實踐該領域教學，實現技術和教育的深度耦合，以信息化帶動教育質量的提升。

關鍵詞：“互聯網+教育”;微課程;翻轉課堂;認知負荷理論

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? 文章編號：1009-3044（2018）35-0158-03

“互聯網+教育”為特征的新經濟形態促使教育領域變革日新月異。作為一種新型的數字化技術和在線教學方式微課程已進入這場“微革命”，成為教育者運用多元化數字手段開展教學工作的重要抓手，滿足大眾化隨時隨地的終身學習需求。《國家中長期教育改革與發展規劃綱要（2010-2020年）》中明確提出“信息技術對教育發展具有革命性影響。”在教育部的組織下，微課程的教研創新活動、相關專題網站等教學應用的實踐探索也相繼展開。實現信息技術與教育的密切融合是信息化戰略的關鍵。因此，以新技術為契機，以豐富、個性、多元的微課程設計帶動教育質量的提升成為教育教學改革的重大抉擇。

1 微課程的概述

微課程（Micro-lecture）的雛形最早起源于1993年美國北愛荷華大學LeRoy A.MeGrew教授提出的60秒課程和1995年英國納皮爾大學T.P.Kee提出的1分鐘演講（The One Minute Lecture，簡稱OML）。[1]國內的黎家厚教授提出微課程是有明確的教學目標，內容精悍，集中說明某個知識點的小型課程，時間約10分鐘。[2]李玉平等人認為微課程的學習體現了“微”特征，短暫、高效的汲取“微”內容，積少成多、易于內化，實現由量變向質變的過渡。[3]綜上所述，本研究將微課程是指在認知負荷理論指導下，針對微小知識點，促進學習者學習行為的發生和心智的發展，采用微型情境化教學方式。

微課程的要素包括核心要素和輔助要素。前者是承載教學內容的微型視頻;后者與教學活動密切相關，包括微教案、微課件、微測試、微反饋和微反思等一系列微元素。二者將教學內容和教學目標結合，建立密切的結構關系，形成半結構化、主題鮮明的資源庫，搭建“微課程”的資源生態環境（見圖1），從而使學習者對所學習的知識點產生更加聚焦的體驗。

微課程相較于傳統課程具有的特征，一是時間短。符合學習者的認知心理特點和碎片化學習需求;二是情景化。聚焦學習者的注意力;三是靈活性。促使學習者充分利用零碎時間，自主學習;四是易于實現。僅用平板、手機、iPad等移動終端，學習者便可在線共享微課程學習資源。

2 基于認知負荷理論的微課程設計原則

2.1 認知負荷理論

認知負荷理論（Cognitive Load Theory，簡稱CLM）是研究認知過程與教學設計框架的主要理論。[4]該理論認為認知結構是記憶系統合成并提取信息的過程，包括工作記憶和長時記憶兩部分。前者是信息加工的主要場所，但處理新信息的容量非常有限。所有待處理信息的容量即為認知負荷。當學習者待處理的信息較多，或者習得的內容較復雜時，其便進入超負荷狀態，進而遏制學習效果的提高。后者以復雜的圖式為基本單元，自動調用信息到工作記憶，再以組塊的形式加工，有效減輕認知負荷。

學習者對微課程信息的理解與影響工作記憶的認知負荷關系密切。微課程的設計要降低原生性認知負荷的復雜度、降低無關性認知負荷，釋放工作記憶空間。合理傳播教學內容的信息承載量，使負荷最優化，促進有效的信息加工，促使學習者實現能力的獲得與提取為標志的學習遷移。

2.2 微課程設計的主要原則

1） 定位對象明確性

因學習者內在認知規律的差異性和學習材料的復雜性，微課程的設計需要充分考慮學習者的認知特點、經驗水平和學習能力。對于零起點學習者，需要呈現符合其已有經驗的內容作為樣例，嘗試尋找解決問題的方法，避免增加過多的無關性認知負荷。當學習者將已有知識運用于解決新問題時，更進一步加深記憶與理解，實現知識遷移，幫助學習者建立圖式。

2） 模塊化呈現

認知負荷理論指出學習者的工作記憶能夠加工信息容量的空間有限，且微課程內容“微”，知識點碎片化。教育者通過微小的知識點形成的微模塊呈現學習內容，學習者可分模塊，分階段汲取知識。微課程的設計要綜合利用模塊化呈現形式，全方位調動工作記憶的功能，有效提高工作記憶的使用量。

3） 界面簡單化

建構主義理論認為創設情境有利于學習者注意力的保持和知識體系的建構。[5]時間簡短、資源情景化的特征要求微課程在信息可由多種方式來呈現，但并非必須，否則學習者會同時加工冗余信息，增加認知負荷，降低學習效率。[6]因此，要盡量縮減冗余信息，適當備注引導標識，從而減少無關性認知負荷。

4） 雙向通道

認知科學的相關理論[7]指出，視、聽覺處理器分別占有信息加工通道，將視聽元素結合可以有效利用兩種處理器，拓寬工作記憶的信息加工渠道，提高記憶效率，減輕認知負荷。微課程的設計特別是微視頻設計過程中，要充分發揮人類視聽覺共同處理信息的功能，匹配與知識點相一致的提示文本或精練的同步解說，完善學習者認知處理過程，提高認知處理能力。

5） 適當排序

面對認知負荷較高的交互內容時，首先選擇符合學習者已有經驗的示例呈現，降低認知負荷;其次，循序漸進的呈現認知較高的內容。最后，實現低級向高級轉變的認知過程。微課程設計需要對微內容進行篩選、排序，按照學習者由獨立向高級過渡的認知負荷過程，提高學習效率。

3 微課程的教學設計過程

合理的微課程的教學設計能夠有效指導教學資源的開發與應用。本研究兼顧微課程理論與實踐的雙重需求，從對象、內容、資源和應用性四個方面設計微課程的教學過程，滿足學習者對微課程的實用需求（如圖2）。

（1） 對象設計—符合認知規律與學習能力

微課程的意義在于滿足不同使用對象的個性化學習需求。教育者通過設計符合學生認知規律和學習能力的微課程，進一步了解學生的認知水平，促進個人專業成長特別是信息化教學技能的提升;學習者對微課程的需求在于溫故而知新，接受最優化的微課程教學內容，有利于其充分體驗學習的樂趣，促進個性化發展。家長通過微課程平臺，有助于深刻認識兒童的認知發展水平和學習能力，給予適當的輔助教育。

（2） 內容設計—知識點的微型化處理

內容設計是微課程設計的核心環節，主要包括教學內容選擇和教學內容的微型化處理兩個方面。前者強調微課程應選擇主題鮮明、依據“微目標”的標準和小模塊化原則選擇短小精悍、包含知識點材料的教學內容。形成分模塊的微內容，每個模塊獨立承擔單一、完整的知識內容，這些知識點可以是獨立的，也可以與其相鄰近的知識點組合。[8]后者強調微課程教學內容的微型化處理即是對教學內容的合理分割，將其分割為微小的知識點，或給學習者提供單一且有實際意義的主題單元，學習者在有限的時間里高效、便捷的學習知識。簡而言之，將知識層層分解，形成樹杈形知識分解狀。

（3） 資源設計—合理運用視聽媒體技術

此部分分為微課件的制作和微視頻的錄制兩部分。前者強調微課件制作中教學內容的格式的重要性。第一，主體內容的字體、字號、顏色的設計要保證學習者能夠辨認與識別。一般課件頁面的顏色不超過三種。第二，主體內容的設計通常運用符合學習者認知規律的文本結構，選用學習者熟悉的文字信息且以表達關鍵詞和重要觀點為主。第三，課件的頁數不宜過多，注意動靜結合，圖文并茂，增強微課堂的教學效果。后者強調錄制前，根據教學內容、對象及現有條件，明確傳輸形式，如攝像機拍攝、智能手機錄制等，準備所需的視頻素材，設計微課程的腳本，構想整體效果。錄制時，依據符合教學邏輯和學習者認知規律，保證視頻畫面清晰、圖像與聲音同步進行。

（4） 應用性設計—增強藝術表現力和情境感染力

微課程設計的核心理念是使學習者產生一種更加聚焦的教學體驗。微課程資源應用性設計是引發不同教學效果的關鍵環節。依據微課程中微視頻的生動、有趣以及微資源情景化的特點，應用性設計時，以學習者的認知特點為核心，增加微課程中每個模塊化知識點的藝術表現力，如利用小故事、小策略在特有的情境中感染力，揭示大道理、大智慧，將枯燥的理論蘊涵于生動的小短片之中，有效實現視聽效果的匹配，科學合理的降低學習者認知負荷，使學習者高效便捷、自由自主的習得碎片化的知識點，充分體現教育者的助學智慧。

4 微課程的教學應用模型——翻轉課堂

基于微課程的資源生態環境，翻轉課堂的教學模式對微課程的教學應用具有重要的參考價值。微課程半結構化的資源單元和自主學習的教學理念為翻轉課堂教學的開展提供了有力的資源支撐。借鑒國內外翻轉課堂教學活動特點和國內微課程的實踐經驗，本研究設計的“微課程—翻轉課堂”教學應用模型（如圖4）。

（1） 課前自學。首先，微教案是微課程設計的切入點，指導著整個教學活動。教育者要按照微教案中的理論與指標體系制作知識點的學習單元。其次，在學習單元的指導下，教育者為學習者提供微課程視頻資源，發布學習公告。學習者在課堂教學活動開展之前，確立微學習目標，有針對性的自主觀看微課程視頻。最后，進入微測試環節，學習者自測對知識點的掌握情況，引發深度思考。根據測試情況，教育者適當運用“最近發展區”理論對課前測試題的數量和難易程度進行合理化區分，協助學習者由原有知識經驗的積累向掌握新知識的方向過渡。

（2） 課堂活動過程。首先，創設情境。教育者充分運用形式多樣化的視頻材料和生動有趣的動畫，創設情景化、富媒體的視頻環境。學習者觀看微視頻后提出疑問，繼而引入教學內容，組織學生討論。其次，解決問題。通過自測過程中提出的核心問題，教育者要引導、啟發學習者獨立探究、與同伴協作討論，培養學習者獨立思考和創新思維的能力。最后，交流與反饋。微反饋作為微測試的延伸，需要學習者對當前所學內容做出總結與評價，教育者對學習者的學習情況給予點評。

（3） 課后反思與評價。微反思階段是教育者獲得的教學感悟，總結的教學經驗，用以指導后續課程的開展。教育者應對整個教學流程進行評價和反思，改進教學，從而更好地發揮翻轉課堂教學模式的優勢。學生則需對自己在學習活動中的表現進行評價和反思。師生之間、生生之間對本次微課程的活動主題開展情況進行評價與反饋。教育者反思課程全過程，為提升下一環節的教學設計總結經驗，學習者完成對新知識點的吸收與內化，相互反思提高師生對“隱性知識”“默會知識”等高階思維的遷移能力。

5 總結與展望

本研究以認知負荷理論為指導，以“微課程”學習資源建設為抓手，構建數字化教育資源生態環境，引領了信息化教育的新發展。但本研究有關微課程設計與應用的教學模式尚未得到實踐的檢驗，這將成為課題組下一步研究工作的重點。根據后期的具體實踐情況和反饋，進一步優化微課程的教學模式。

互聯網技術進入了“+”時代，微課程的教學模式引發了資源觀、教學觀和教育者發展觀的重大變革。實現了教與學的雙邊教學資源共享，同時，對教育者的信息化教學設計能力、資源開發及評價能力提出了更高的要求。優質微課程資源庫建設和應用創新模式的有效應用將是微課程未來發展的重要方向。

參考文獻：

[1] 王建平.MOOC環境下微課程教學的設計原則和設計方法[J].職教通訊，2018（04）：32-35.

[2] Shieh， DaVld. These lectures are gone in 60 second[N]. Chronicle of Higher Education， 2009（3）.

[3] 黎加厚.微課的含義與發展[J].中小學信息技術，2013（3）.

[4] 張良.微課程在中職信息技術教學中的應用策略[J].科技風，2018（10）：35.

[5] 李小剛，王運武，馬德俊，等.微型學習視野下的微課程設計及教學應用研究[J].現代教育技術，2013（10）.

[6] 楊進中.認知負荷理論視角下的移動課程教學設計原則[J].現代遠程教育研究，2013（3）.

[7] 龐維國.認知負荷理論及其教學含義[J].當代教育科學，2011（12）.

[8] 張金磊，王穎，張寶輝.翻轉課堂教學模式研究[J].遠程教育雜志，2012（4）.

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