认知负荷理论视域下高职大学英语翻转课堂网络视频开放课程的开发探究

黄芳

（四川职业技术学院，四川遂宁629000）

认知负荷理论视域下高职大学英语翻转课堂网络视频开放课程的开发探究

黄芳

（四川职业技术学院，四川遂宁629000）

翻转课堂为教育改革提供了新思路，国内外先导者们率先研究，并根据自身实际情况进行深入的实践，获得了一些可供借鉴的经验。随着我国教育改革深水化进程的加速，如何设计出优质的高职大学英语网络视频开放课程，成为外语教学者和研究者们竞相探究的课题。本文拟从认知负荷理论的视域探讨视频课程的有效设计，期望与同仁们共同探索出一条可持续发展之路。

大学英语；高职；翻转课堂；网络视频开放课程；认知负荷理论

从1980年初建立职业大学至今，我国高职教育已经走过了20多年的发展历程。高职大学英语的教育教学改革也一直处在风口浪尖，教育工作者们“摸爬滚打”，试图探寻出适合自身发展的改革航向。而信息技术的日新月异，为推动这一“探寻”提供了良好的保障。我国《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》指出，“教育信息化的发展要以教育理念创新为先导，以优质教育资源和信息化学习环境建设为基础，以学习方式和教育模式创新为核心”。［1］

数字时代互联网及其技术工具的普及应用和海量信息资源在教育领域的深度融合为全新的教学模式的创建提供了支持和保障。好雨知时节，源于美国科罗拉多州落基山林地公园高中的J on B ergmann和A aron S am两位化学老师，孟加拉裔美国人萨尔曼·可汗（S alman K han）推广的“翻转课堂”，不仅被加拿大的“环球邮报”评为2011年影响课堂教学的重大技术变革［2］，它也乘着我国各级学校院校的信息化建设之东风，掀起了我国新一轮的教学改革新浪潮。高职院校的很多教师和学者对此亦甚为关注，并激发了研究、探讨“翻转课堂”的一股热情。

“翻转课堂”（f l ipped classroom或inverted classroom）究竟为何物呢？它是一种混合使用技术和亲自动手活动的教学环境。在翻转课堂中，典型的课堂讲解时间由实验和课内讨论等活动代替，而课堂讲解则以视频等其他媒介形式由学生在课外活动时间完成［3］。事实上，“翻转课堂”既是教学流程的翻转，它完全打破并重组教学实践活动中传统的课堂教学程序；也是一种教学理念、教学模式和师生角色的翻转，即通过对教学活动的组织设计与实施，实现由传统的“以教师为中心”向“以学生为中心”的主导地位的大转变，是真正意义基于因材施教理念的个性化掌控式的对传统教学模式的颠覆。

翻转课堂使学生有机会更好地把控自己的学习，开放的网络视频课程释放出了更多的课堂时间；同时，课堂内通过项目训练、研讨、交互活动等手段让学生成为学习的主动实施者，令他们的实践能力和沟通交流、团队协作能力得到更大的提升。在整个流程中，教学视频这一环节承担起了知识传授的责任，视频设计制作的质量对知识传递的效果有着重要的影响，甚至还可能波及知识的内化环节。

1 认知负荷理论

1.1 认知负荷的概念及其起源

认知负荷（cognitive load）理论源于对脑力负荷或心理负荷（mental wor k load）的研究，悉尼的新南威尔士大学心理学家J ohn S wel ler于1988年将其成果应用于教育领域。他主要从认知资源的角度关注学习者在信息加工过程中产生的认知负荷。认知负荷理论之后得以发展，逐渐用以指导人们观察认知过程和进行教学设计，而它的理论基础又主要是资源有限理论和图式理论。资源有限理论（包括单资源理论和多资源理论）的核心是人的资源（包括认知资源和注意资源）是有限的，若同时展开不同的活动，资源势必在这些活动中进行分配，分配遵循此多彼少的原则。图式理论认为，图式的获取和规则的自动化可以弥补工作记忆容量不足的缺陷，降低个体的认知负荷。人的记忆包含感觉记忆、工作记忆和长时记忆。感觉记忆是一个持续时间非常短暂的记忆系统，保持时间只有1秒左右。感觉记忆的内容如果受到注意，就会转入工作记忆系统，否则，很快会消失。工作记忆又叫短时记忆，它是信息编码的一个重要环节。工作记忆在保持时间上比感觉记忆长，一般在一分钟以内。米勒（M i l ler）的实验表明，工作记忆容量有一定限度，通常是7±2个单位或信息组块。工作记忆的内容如果受到加工或复述就可以转入长时记忆。长时记忆是保持时间较长的记忆，通常保持时间在1分钟以上甚至终身不忘。长时记忆以图式为基本单元，图式具有复杂性，并且可以自动化，其中的信息被调用到工作记忆时，所调用到的所有信息仅作为一个组块进行加工处理［4］［5］。因为工作记忆的容量有限，当学习者要解决复杂的问题或被给予复杂的学习内容时，就会出现超载的情况，这种超载抑制了学习，因此，避免了认知超载的学习过程才是有效的教学过程［6］。

翻转课堂网络视频教学系统的设计遵循认知负荷理论，课堂整体及局部的信息承载量适当，就会促进学习的信息加工。

1.2 认知负荷的分类

影响工作记忆的认知负荷可以分为三类：内在认知负荷、外在认知负荷和关联认知负荷，它们与学习者在翻转课堂中的信息传递有着密切关系。

内在认知负荷（int rinsic cognitive load）取决于知识本身的复杂程度，它与知识呈现的方式、学习者的学习方法等因素无关。在信息要素高度交互作用以及学习者还没有掌握合适图式时，会产生内在认知负荷。因此，在设计翻转课堂网络视频教学系统时，设计者应始终立足于：对于特定阶段的学习者而言，其内在认知负荷已被确定，想要降低内在认知负荷，要从学习者能力提升方面或间接降低选题难度方面着手。

外在认知负荷（e x traneous or inef fective cognitive load）与信息呈现的方式和教学活动的组织有关。编排设计不恰当的学习材料会使学习者从事一些与图式获得或自动化没有直接关联的活动，给工作记忆带来额外的负担，产生外在认知负荷。教师在开发网络视频教学课程的过程中，需注意课件要尽量能降低外在认知负荷，看似花哨无关的多媒体视频课件会过分占用学习者工作记忆的容量。

关联认知负荷（germane or ef fective cognitive load）也是由于外在的教学设计引起的，与学习过程中图式的建构与自动化过程有关。关联认知负荷使学习者的认知资源用于与学习有直接相关的加工活动中，学习者从事更高级的认知加工（如重组、抽象、比较和推理等），从而支持图式的形成和意义构建。这样的加工虽然增加了学习者工作记忆中的认知负荷，但它通过促使学习者进行深加工而又会反过来促进学习。反之则会干扰认知加工活动。

三种类型的认知负荷是相互交织叠加的。为了达到学习效果最佳化，在教学过程中应尽量合理地利用有限的认知资源，控制工作记忆负荷，即减少外在认知负荷，增加关联认知负荷，并且使总的认知负荷不超出学习者个体能承载的认知负荷限度。网络视频系统的设计，要给关联认知负荷留有一定的空间，同时出现的学习元素不宜过多，否则会妨碍学习者构建长时记忆图式，进而影响教学效果。

2 网络视频课程的价值与意义

2.1 实现了快速筛选提取有用信息

信息爆炸时代，每个人每天接触到的信息是海量的，因此，筛选有用信息需要耗用较长时间。于是，人们通过新的媒体环境将信息剪辑成微小的学习组块使其简练，更易于信息传播，“微课”就这样诞生了。短小、精微、灵活、内容形式丰富，它有效地解决了学习者快节奏生活条件下学习时间零碎，学习量大的问题，实现了快速筛选提取有用信息，学习者也因为轻松的环境而获得了愉悦的学习体验，从而达到优化教学结构，提高教学质量之目的，同时，对促进学生信息素养也具有重大意义。

2.2 培养了终身学习理念和主动学习兴趣

韩愈在《师说》中说：“师者，所以传道授业解惑也。”传统的教学大多在课堂上传道，课后解惑，重点在于知识的传授。而基于云端的网络视频课程将学习者机械地“接收”转变为主动地探究。在“接收”的教学模式中，学习者的注意力容易受到外部环境的干扰，产生认知心理波动，出现走神、理解障碍、抵触情绪等，导致知识的内化程度大打折扣。网络视频课程则颠覆了传统的认知过程，转被动为主动，学习者根据自己的“注意”曲线，自由掌控学习时间，自主发现问题、自主发掘解决问题的渠道和方法。这种动态生长的建构性课程设计不仅能有效地增长学习兴趣，拓展知识的深度和广度，迸发思想的火花，还能培养一个新的认知结构，形成良好的注意品质，进而树立终身学习的理念，培养终身学习的习惯。

2.3 满足了学生的个性化学习需求

各高校基于大数据时代的现代信息技术，纷纷尝试制作了网络视频课，并在学院的网络平台开放，但这些视频课程如同第一代的精品课程一般，基本为线性教学模式，由分析模块、开发模块、实施模块、交流模块、评价模块等组成，这种单一模式需要学习者持续花费较长时间，且缺少交互性，因此，学生自愿地坚持学习者很少，在高职院校更是凤毛麟角了。基于翻转课堂的视频网络课程，则是网状式教学模式，虽然同样借助于互联网信息技术，但因其短小，内容独立而摆脱传统教育流程的局限性，在时间和地点上皆有很大突破，学习者可根据个人的学习爱好和学习缺陷，利用“碎片时间”有针对性地加以选择，满足了个性化的学习需求。

2.4 促成了教学内容永久存档

翻转课堂的两位主要倡导人美国林地公园高中的老师J on B ergmann和A aron S ams在2012年的翻转课堂大会上发言道：“翻转课堂……是课堂的内容得以永久存档，可用于复习或补课的学习；是所有学生都积极学习的课堂；更是让所有学生都能得到个性化教育的学习。”高科技多媒体技术的引入助推了数据时代的课堂流程再造，为数据的储存提供了新的空间，为反应力、知识理解力都相对较慢的学生自定速度，循环、充足的理解消化提供了可能，很大程度上改善了学困生的学习状况。

3 有效的网络视频教学课程设计策略

认知负荷理论既可帮助我们理解记忆加工过程，还能为我们的网络视频教学课程设计提供有力的指导。

3.1 分离关联元素，降低内在认知负荷

研究表明，一个成年人的高度注意力也只能维持20分钟，然后就会出现注意力下降的表现［7］。传统的高职大学英语教学内容以模块化呈现，存在各单元教学内容繁琐，关联元素错综复杂的现象。这势必占用工作记忆容量，造成工作记忆“堵车”的现象，也就是认知负荷超载，学习效果与预期相差较大。将各单元的知识分解为相对完整的n个主题，学习者每次需要工作记忆处理，并存储到长时记忆的压力就会缓解，分离、“片段化”的信息内化后通过再整合加工，学习者将发现学习原来可以如此自如。

例如，“虚拟语气”是英语中的重点也是难点，该语法涉及内容多，传统课堂式“满堂灌”一般会花整块时间逐一呈现规则，工作记忆的负荷也就因此加重，学生一堂课下来只剩下密密麻麻的笔记，头脑却是一团乱麻。所以在设计这部分视频时，如果根据句法结构分解成“虚拟语气在非真实条件句中的用法”、“虚拟语气在名词性从句中的用法”、“虚拟语气在其他状语从句中的用法”三个片段，也就是分离了关联元素，讲练结合，结合生动的动画，持续时间控制在15分钟之内，便更易于学习者对整体内容进行信息加工，轻松地将感觉记忆转化为长时记忆。［8］

3.2 合理呈现，降低外在认知负荷

教学视频呈现的质量直接影响着认知的深度与广度，外在认知负荷会增加工作记忆的压力，设计视频课程时外在认知负荷也是需要考虑的一个要点。

3.2.1 资源构建合理适度

高职学生英语基础参差不齐，大多较差，视频课程中资源构建对教师来说无疑是很大的考验，选取的内容和范例太简单，不利于信息的输入和知识技能的提升，过高过多的要求有可能产生干扰，导致额外的外在认知负荷。要在5到15分钟内呈现教学内容，视频必须短小精湛，操作灵活，随时可暂停、回放；同时，设计过程中需以学生所熟知的元素作为范例，并将头脑中已经具有的相关图式链接到新元素中，这样在工作记忆中所要加工的元素就会减少，大大降低了工作记忆负荷。选材恰当既有助于增强学生学习的信心，又能调动学生兴趣，创造学习动力，促使学生结合旧知识，提炼新知识，在学习实践过程中应用新知识，对学生创造性地内化和升华知识有一定的推动作用。

3.2.2 避免相关内容分离

前面强调资源构建要注意短小，但若顾此失彼，单纯为了短小而忽视信息元素的整体性，或因为信息冗余而随意对信息元素进行剪裁，将同一知识内容或相关知识内容分开呈现，外在认知负荷的产生就不可避免了。因为学习者需要消耗部分工作记忆空间对各视频进行整合或加工，给学习者的学习热情带来的负面作用，直接影响了知识的内化的进程。

3.3 增加关联认知负荷

增设各种背景，导入相关知识，有可能增加部分学生的认知负荷，但呈现元素适度也能有助于学习者识别其中的共同特征，促进学习的正迁移，推动图式的建立和自动化。

3.3.1 掌控课堂节奏，完整呈现课堂环节

网络视频开放课程作为一种广泛倡导的学习资源，需要技术平台的支持，更少不了精心设计与建设。目前资源的制作主要由一线教师独立完成，教师个性化讲授艺术的体现程度，很大程度上决定了课程的优质度。基于课程设计最基本的原则，教师不能因为短小，就忽视其完整性，天马行空，讲到哪儿停都随心所欲。课程的完整性是设计的基点，课堂节奏的掌控是设计的要点，学生的需求是出发点。大学英语具有人文性，内容可繁可简，视频设计要把握住几个设计要素，才能把关联知识粒有机地结合起来，增加关联认知负荷。

3.3.2 表达渠道多元化

大学英语每一单元根据不同的主题对听力、口语、词汇、课文理解、语法、写作及翻译设计了一系列的语言训练，简单地将传统的“授人以鱼”模式搬上视频载体，会让学生的新鲜感迅速消失殆尽。所以制作微视频时教师应该对选题内容的特点深入分析，针对教学目标选择合适的破冰形式。比如听力训练可结合教材听力材料，选择录音、广播、微电影等模式呈现，而语法的讲授通常采用PP T呈现规则，结合范例，进行输入。当然，教师在制作语法视频时，亦可选择助教或个别学生参与视频的制作，尝试运用规则或对规则进行探讨等手段呈现表达的内容。总之，不同元素的表达呈现方式应是多元化的。

4 结语

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》指出：教育要提高人才培养质量，深化教学改革。教学改革成功的一个重要标志就是学生个性化学习方法的形成和自主学习能力的发展［1］。

翻转课堂以其全新的风貌引领着国内外最前沿的个性化学习探究，认知负荷理论为翻转课堂中的视频网络课程的设计提供了依据和指导。当然，视频网络课程确实只是翻转课堂中的一个重要组件，它可以替代教师的部分工作，负责完成的只是高效传递，但并非全部，翻转课堂还必须结合现场指导、社区协作、师生及生生的多重互动，并辅之以长期的、可持续的学习支持服务才能凸显成效。“罗马不是一天建成的”，教学改革之路亦将路漫漫兮，需要众多开拓者们付出更多艰辛的努力，但我们坚信成果一定会很丰硕！

［1］教育部.国家中长期教育改革和发展规划纲要（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.可汗学院.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］赵军.对高中生极限概念认知状况的研究［D］.武汉：华中师范大学，2006.

［8］张金磊.“翻转课堂”教学模式的关键因素探析［J］.中国远程教育，2013，（10）：60.

责任编辑：周哲良

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1672-2094（2015）03-0129-04

2015-04-05

四川省教育厅人文社科一般项目“高职院校英语专业学生英语自主学习能力研究（14SB0309）”的阶段性成果。四川省教育厅人文社科一般项目“大学英语网络课程的设计与运用（13SB0065）”的阶段性成果。

黄芳（1968-），女，四川广安人，四川职业技术学院外语系副教授，文学学士学位。研究方向：语言学。