认知负荷视角下的知识反转效应*

张冬梅 路海东 祖雅桐

探索适宜于学习者知识水平的有效教学是教育心理学的重要问题。美国心理学家Cronbach(1957)提出了能力倾向与教学处置交互作用(Aptitude-Treatment Interaction,ATI)模型,认为某种教学处置并非对所有学习者都有利,应设计适宜于不同能力倾向学生群体的教学处置。近年来研究发现,教学方法的有效性随着学习者领域知识的发展而变化(Kalyuga,Ayres,Chandler,&Sweller,2003),研究者基于认知负荷理论(Cognitive Load Theory,CLT)提出了一种ATI效应——知识反转效应(Expertise Reversal Effect),在认知负荷理论的框架下,对学习者知识水平与教学方法之间的交互作用进行了大量研究。此效应的提出及研究的不断深入进一步丰富了ATI教学观的研究成果,为基于个体知识水平差异的有效教学研究提供了一个新的视角。

1 知识反转效应的含义

对于新手或低知识水平者比较有效的教学方法,用于有较多知识的学习者时,可能降低其方法的有效性或产生负面学习结果的现象,称之为“知识反转效应”(Expertise Reversal Effect)(Kalyuga et al.,2003),国内有研究者将其翻译为专长知识逆转效应(唐剑岚,喻平,周莹,2009)、专长相反效应(龚德英,2009)、专长逆转效应(庞维国,2011),赵立影和吴庆麟(2012)首次将其翻译为知识反转效应。国内各种译法的分歧主要集中在对“Expertise”的翻译上。本研究选择“知识反转效应”这一译法的主要原因在于,效应中“Expertise”指个体所拥有的先备领域知识(Prior domain knowledge),该效应研究中的知识水平差异主要表现为从新手成长为专家的过程中学习者短时间内所形成的知识水平相对差异,因此,将“Expertise”译为“知识”包含的范围更广。

知识反转效应常常通过研究教学方法与学习者知识水平之间的交互作用来揭示对于不同知识水平学习者相对有效的教学方法,例如：对于新手学习者教学方法A比教学方法B的学习效果更好,但随着学习者知识经验的增长,教学方法B的学习效果可能变得更好,即产生了知识反转效应。随着研究的深入,研究者对于知识反转效应的认识进一步扩展,认为效应包含两种类型：完全反转效应与部分反转效应(Kalyuga&Renkl,2010),完全反转效应表现为先备知识与教学方法之间呈无序相互作用(如图1),高、低先备知识者在不同教学条件下的学习效果均存在显著差异;而部分反转效应表现为先备知识与教学方法之间呈有序相互作用(如图2),知识水平与教学方法之间的交互作用显著,但高、低先备知识者仅有一组学习者在不同教学条件下的学习效果存在显著差异。

图1 完全反转效应

图2 部分反转效应

2 知识反转效应的产生机制

2.1 知识反转效应产生原因的认知负荷解释

知识反转效应是如何产生的呢？认知负荷理论将效应的产生原因解释为：低先备知识者接受外在支持较多的教学降低其认知负荷,取得更好的学习效果;而高先备知识者因为要处理冗余的教学信息而产生额外的认知负荷,学习效果不提升或反而降低(Kalyuga et al.,2003;Kalyuga,2013)。此解释源于认知负荷理论对人类认知结构的几个基本假设：工作记忆容量受限假设、长时记忆中信息的图式表征假设和长时工作记忆假设等。

在信息加工过程中工作记忆的容量有限(Miller,1956),如果同时加工许多不熟悉信息,工作记忆容量很可能变得超过负荷(Sweller,2010)。长时记忆中的信息容量无限,存在大量的图式结构(Kalyuga et al.,2003)。对于高先备知识者来说,长时记忆中一个图式往往由较多的元素构成,当其进入工作记忆以后信息元素彼此是高关联的,可以有效降低工作记忆的负荷;而对于低先备知识者,长时记忆中缺乏相关的信息,其工作记忆中处理的信息元素往往是低关联的,工作记忆容量容易超载。高先备知识者的长时记忆中存在一个缓冲区,即长时工作记忆,其中保留了特定领域的知识以及相应的操作程序;在进行相应认知加工时,高先备知识者可以快速可靠地从这个缓冲区中提取相应的信息,并且将有关的中间环节保存在其中(崔耀,1997)。因此,高先备知识者在非冗余教学条件下,可以通过长时工作记忆结构快速提取并运用已有图式加工新信息,形成新的高水平图式,有效扩大工作记忆容量限制,降低认知负荷,从而取得更好的学习成绩;而在冗余教学条件下,外在教学支持与长时工作记忆结构中的图式存在重复加工,使认知负荷更高,学习效果降低。低先备知识者所加工信息多为不熟悉信息,长时工作记忆结构中缺乏相关知识的图式,在无外在教学支持的情况下,无法快速地促进已有知识与新知识建立联系形成新图式,其工作记忆负荷容易出现超载,而外在支持更多的教学可以促进其长时记忆中的知识与新知识之间建立联系,降低认知负荷,取得更好的学习成绩。

2.2 最近发展区理论与知识反转效应的产生

高先备知识者长时记忆中的知识可以对新知识的习得起到执行指导功能,而对于缺乏相关知识的低先备知识者而言,外在教学可以起到替代已有知识的执行指导功能,对于知识水平处于中间层次的学习者而言,已有知识与外在教学两者的执行指导功能应该同时发挥作用并相互补充(Kalyuga,Rikers,&Paas,2012)。然而,在实际教学中,外在教学支持并非正好符合具有不同先备知识的学习者的需求,使教学与已有知识互补产生最佳的执行指导功能。外在教学支持与学习者已有知识之间常常存在一定的差距或出现重叠。基于此,知识反转效应的产生原因常解释为外在教学支持与学习者先备知识之间关系的失衡。这一解释与最近发展区理论中的“教学支架”与“最近发展区”概念关系密切。

根据最近发展区理论,学习者通过个人努力能完成的最难的任务(下限)与通过获得教师或同伴的帮助所能完成的最难的任务(上限)之间的区域即最近发展区(the Zone of Proximal Development,ZPD)(Eun,Knotek,&Heining-Boynton,2008),不同先备知识者的最近发展区应该存在差异,所需要的外在教学支持也存在差异,因此,知识反转效应的产生可能是由于学习者最近发展区与教学支架之间关系的失衡。当高先备知识者接受外在支持较多的教学条件时,可能教学支架处于学习者的ZPD之下,任务对于他们太简单了;而当其接受外在支持较少的教学条件时,仍然在其ZPD之内;而低先备知识者在接受外在支持较多的教学条件时,可能在其ZPD之内,而当其接受外在支持较少的教学条件时,可能教学支架处于学习者的ZPD之上,任务对于他们太难了(Rey&Buchwald,2011)。

2.3 知识反转效应产生原因的动机解释

当学习者在教学过程中受动机作用并投入心理努力时,教学方法才会对优化认知负荷产生作用,对当前学习任务持高水平的动机会导致高水平的学习坚持,即个体完成当前学习任务的动机越高,他/她投入到学习任务中的心理努力会更多,愿意花费更多的时间来处理此学习任务,会取得更好的学习效果(Vollmeyer&Rheinberg,2000)。基于动机与心理努力之间的关系,知识反转效应的产生可能是由于不同先备知识者产生了不同的动机水平进而影响了其心理努力,高先备知识者接受冗余教学时动机水平降低,心理努力减少,成绩下降,此过程产生的负荷本质上是一种动机资源负荷,而非认知资源负荷(Schnotz,2010;Rey&Buchwald,2011)。

3 知识反转效应的实验证据

基于认知负荷理论优化教学设计的实证研究中发现了大量的知识反转效应。认知负荷理论认为与教学设计有关的认知负荷包含三种类型：由学习材料内在关联性所决定的内在认知负荷、由教学设计不当所引起的外在认知负荷和运用促进学习的辅助策略所产生的相关认知负荷;学习活动中三类认知负荷的总量不能超过学习者工作记忆的负荷,内在认知负荷提供了基本负荷,通过教学设计降低外在认知负荷可以为增加相关认知负荷提供容量;从认知负荷的角度优化教学设计,应放在降低外在认知负荷和增加相关认知负荷两方面(Paas,Renkl,&Sweller,2003)。

3.1 降低外在认知负荷教学设计中的知识反转效应研究

外在认知负荷由无关的认知活动所引起,使学习者付出额外的努力,对学习产生干扰作用,是一种无效负荷,教学设计中应尽量减少无关认知活动,降低外在认知负荷(Schnotz&Kürschner,2007)。研究发现,基于教学呈现策略与教学指导策略的各类降低外在认知负荷的教学设计原则受到学习者先备知识的调节作用,因此,教学设计不能仅考虑降低外在负荷,还需要考虑学习者的先备知识水平。

3.1.1 基于教学呈现多元表征原则和邻近原则的知识反转效应

教学内容以文本、图片、动画等多种形式呈现时的教学效果较好,即多元表征原则;多种表征以空间或时间上邻近呈现时的学习效果较好,即邻近原则。教学内容以多种形式加以整合表征可以降低外在认知负荷(Schnotz&Kürschner,2007)。知识反转效应研究显示,多元表征原则和邻近原则受到学习者先备知识的调节作用。例如,动画教学中,有相关背景知识的学习者在有额外文本解释的动画教学条件下学习效果低于没有额外文本解释的动画教学条件;而无相关背景知识学习者在接受额外文本解释动画教学条件下的保持和迁移成绩却高于仅有动画的教学条件,出现了知识反转效应(Rey&Buchwald,2011)。Mayer,Steinhoff,Bower和Mars(1995)研究发现,新手在文本与图片加以整合的教学呈现下学习效果好于两者空间上不加整合呈现,而对于高知识水平学习者整合与分离呈现的学习效果无差异,出现了知识反转效应。

3.1.2 教学内容以多感官通道与单一感官通道呈现的知识反转效应

学习材料以视觉、听觉等多种感官通道呈现时的学习效果优于运用单一感官通道呈现,即通道效应,该效应产生的原因是用视觉通道呈现文本信息的同时辅以听觉通道呈现可以降低外在认知负荷(Schnotz&Kürschner,2007)。然而,知识反转效应研究显示,无相关知识的学习者采用多种感官通道呈现信息比单一感官通道呈现的学习效果好;而高知识水平学习者则相反。例如,小学科学课程学习中,无相关知识的学习者以视觉与听觉两种通道同时呈现信息的学习效果好于仅用听觉通道呈现,出现了通道效应;有一定知识水平的学习者仅用听觉通道呈现信息的学习效果好于视觉加听觉两种通道呈现信息,即出现了通道效应的反转(Leslie,Low,Jin,&Sweller,2012),产生了知识反转效应。

3.1.3 教学内容顺序呈现与同时呈现的知识反转效应

学习材料以分离的形式按顺序呈现时的学习效果优于以关联的形式同时呈现时的学习效果,即分离−关联元素效应,该效应产生的原因是教学内容顺序呈现有利于降低外在认知负荷,而此效应又受到知识水平的调节作用。例如,高中生运用电子表格进行数学学习时,低知识水平者对于学习材料按顺序分离呈现时的学习成绩显著高于整体性同时呈现,而高知识水平者则相反,对于整体性同时呈现的材料的学习效果优于按顺序分离呈现(Clarke,Ayres,&Sweller,2005);大学生会计学课程学习中,低知识水平者对于按顺序以分离形式呈现信息的学习效果比同时呈现信息的学习效果更好,而高知识水平者则以整体性同时呈现信息的学习效果更好,产生了知识反转效应(Blayney,Kalyuga,&Sweller,2010)。

3.1.4 动画样例以分割与连续呈现及不同速度呈现的知识反转效应

运用多媒体技术进行动画样例教学时,将动画样例按内容分割为几部分播放或慢速播放有利于降低外在认知负荷。然而,研究发现,对于低先备知识水平者,将动画样例按内容进行分割后播放可以降低认知负荷并促进学习效果提升,而对于高先备知识水平者将动画样例连续播放时学习效果更好,出现了知识反转效应(Spanjers,Wouters,van Gog,&van Merriëboer,2011)。同时, 动画样例以不同速度播放时的学习效果也受到学习者知识水平的影响。例如手球、足球动画样例教学中,低先备知识者,播放速度慢时,其学习效果更好,而高先备知识者,动画播放速度越快,学习效果越好(Lorains,Ball,&MacMahon,2013;Khacharem,Zoudji,Spanjers,&Kalyuga,2014)。

3.1.5 基于教学指导渐减原则的知识反转效应

为学习者提供问题解决的教学样例可以降低外在认知负荷并促进其问题解决,然而研究显示,低先备知识者样例学习的效果优于探究式问题解决练习的学习效果,而有一定先备知识的学习者问题解决练习的学习效果反而优于样例学习效果,出现了知识反转效应(Renkl&Atkinson,2003)。

随着样例学习研究的深入,研究发现随学习者知识水平的提升,完整样例的优势效应逐渐被非完整样例所取代,样例步骤逐渐减少,学习效果反而不断提升,即指导渐减效应。数学自适应学习中,低先备知识者采用渐减样例学习的效果好于自主问题解决练习,而高先备知识者自主问题解决的学习效果好于样例学习,出现了知识反转效应(Kalyuga&Sweller,2004);同时,高先备知识者自适应渐减样例的学习效果更好,而低先备知识者固定程序的渐减样例学习效果更好(Salden,Aleven,Schwonke,&Renkl,2010)。

基于指导渐减效应的知识反转效应最初较多在样例学习中进行研究,近年来扩展到其他策略运用中,如注释渐减(Lee&Kalyuga,2011)、教学呈现的速度渐减(Lorains et al.,2013;Khacharem et al.,2014)、文本连贯性渐减(Gasparinatou,Tsaganou,&Grigoriadou,2007)等。

3.2 优化相关认知负荷教学设计中的知识反转效应研究

相关认知负荷是学习者在促进图示的建构及其自动化的过程中所产生的负荷,是一种有效的负荷,教学设计中应尽量增加相关认知负荷(Schnotz&Kürschner,2007)。在运用认知策略、元认知策略和资源管理策略等学习策略促进学习者图式建构及自动化的过程中发现,增加相关认知负荷的各类学习策略的运用效果受到学习者先备知识的调节作用,因此,教学设计在考虑增加相关认知负荷时,需要考虑学习者的先备知识水平。

3.2.1 认知策略运用中的知识反转效应

在阅读理解中,文章标记策略、注释法、人称化法等组织策略可以有效联接读者的先备知识与新文本信息。Gasparinatou等人(2007)运用名词替换代词、对不熟悉的概念加以详细阐述、添加联系词、添加主题句、添加联接句等多种组织策略形成整体连贯与局部连贯不同的文本,结果发现,低先备知识者对于整体与局部均连贯的文本阅读效果更好,而高知识水平的学习者对于局部高连贯而整体低连贯性的文本阅读效果更好,出现了知识反转效应。Oksa,Kalyuga和Chandler(2010)运用现代的莎士比亚作品《奥赛罗》文本对伊丽莎白女王一世时代的作品文本进行注释,发现无相关领域知识的学生运用有注释的文本的阅读成绩好于无注释的文本,而对于有相关知识的学生却出现了反转,无注释的文本阅读成绩好于有注释文本,产生了知识反转效应。在图文结合的多媒体学习环境中发现,文本内容由第三人称向第二人称转化后,低先备知识者学习效果更好,而高先备知识者学习效果下降,出现了知识反转效应(Stiller&Jedlicka,2010)。对仅有文本的汉语阅读中运用文章标记策略发现,标记因果联系词对于低先备知识者阅读效果更好,而对于高知识水平的学生阅读效果无影响(Kalyuga,Law,&Lee,2013),出现了知识反转效应。

想象策略是一种心理练习活动,也是一种精加工策略。想象法的有效运用很大程度上依赖于学习者已获得了相关知识的图式,有相关知识背景的学生想象策略的运用效果可能会更好(Cooper,Tindall-Ford,Chandler,&Sweller,2001)。例如, 在学习使用公共汽车时刻表和温度线表的过程中,学习的初期自主问题解决和样例学习的效果好于想象学习;但是当知识水平增加后想象学习的效果好于自主问题解决和样例学习(Leahy&Sweller,2005)。超文本标记语言学习中低知识水平学习者运用样例学习的效果更好;然而高知识水平学习者想象学习的效果优于样例学习,出现了知识反转效应(Ginns,Chandler,&Sweller,2003)。

3.2.2 元认知策略运用中的知识反转效应

在自我解释策略和书写学习日志策略等元认知策略的使用中发现了知识反转效应。自我解释可以通过增加相关认知负荷而促进学习效果的提升。在自我解释策略与样例学习结合运用的研究中,高知识水平的学习者在提示问题并解释原因的自我解释条件下学习效果更好,而低知识水平学习者在含有自我解释完整样例教学条件下的学习效果更好,产生了知识反转效应(Leppink,Broers,Imbos,an der Vleuten,&Berger,2012)。

Nückles,Hübner,Dümer和 Renkl(2010)将书写学习日志策略运用于发展心理学课程学习进行研究,控制组自发书写学习日志,实验组在每次学习完成后接受认知与元认知策略提示来书写日志,认知策略提示主要激发组织策略与精加工策略的运用,例如：“在你看来,今天所学习内容的主要观点有哪些？”,“关于今天学习的内容你能想到哪些说明性的、证实性的例子或与学习内容相矛盾的例子?”、“你能否在今天学习的内容与以前学习的内容之间建构联系？”;元认知策略提示包括监控提示和计划与补救提示,例如“哪些主要的观点我还没理解？”、“哪些主要的观点我已经很好地理解了？”、“现在有哪些可能的方法可以解决我的理解问题？”。研究发现,当书写学习日志的先备知识较少时,学习者运用策略提示书写日志法的学习效果更好,而当书写学习日志的先备知识较多时,自发书写学习日志法的学习效果更好,出现了知识反转效应。

3.2.3 资源管理策略运用中的知识反转效应

合作学习可以通过小组内成员共同参与学习任务并共享资源来达成学习目标,是一种资源管理策略。Obikwelu,Read和Sim(2013)认为,儿童运用游戏活动开展合作学习时实施无差别的教学支架,无法使教学支架得到有效利用,需要根据儿童的知识水平差异提供差异化的教学支架,可考虑运用教学支架渐减原则来设计游戏程序促进不同知识水平儿童教学支架的有效利用。Nihalani,Mayrath和Robinson(2011)对计算机网络化仿真训练中运用个别反馈与合作反馈效果进行对比研究发现,当学生先备知识较少时,运用个别反馈比合作反馈更有效,而当学生先前知识较多时,合作反馈的效果优于个别反馈,产生了知识反转效应。

4 知识反转效应对教学设计的启示意义

随着知识反转效应研究的深入,研究者们发现基于认知负荷效应的教学设计原则因学生先备知识差异而产生相对性,不同先备知识水平的学生均存在其适宜的教学方法。知识反转效应对教学设计的主要启示意义在于需要随着学习者领域知识的不断获得适宜性地调整教学方法与程序(Kalyuga&Renkl,2010;Kalyuga et al.,2012)。

基于降低外在认知负荷教学设计中的知识反转效应研究,适宜于低先备知识者的教学特征为：教学材料以文本、图片、动画等形式进行多元表征、多感官通道呈现并加以整合;教学材料按内容进行分割并按顺序呈现;运用教学样例呈现教学内容或运用问题解决的样例指导其完成练习等。适宜于高先备知识者的教学特征为：教学内容以较少媒体形式加以表征、单一感官通道呈现,教学材料以整体形式一次性呈现或连续快速呈现、运用学习者自主探究性问题解决完成练习等。基于渐减原则,随着学习者知识水平的动态提升,可考虑遵循媒体多样性渐减、教学动画分割渐减、问题解决的样例步骤渐减等原则进行教学设计。

基于优化相关认知负荷教学设计中的知识反转效应研究,适宜于低先备知识者的教学特征为：运用组织策略形成高连贯性的文本学习材料;较多地运用想象策略等精加工策略;有较多教学提示的自我解释策略和书写日志策略;运用个别化的教学反馈等。适宜于高先备知识者的教学特征为：低连贯性的文本学习材料、自主探究性的问题解决练习、运用自发的自我解释策略和书写日志策略、合作式的教学反馈等。基于渐减原则,随着学习者知识水平的动态提升,可考虑遵循文本连贯性渐减、认知与元认知策略运用的教学提示渐减、同伴合作互助渐减等原则开展教学。

总体而言,低先备知识者对教学的依赖性更强,更适宜细节性的教学,而高先备知识者学习自主性更强,更适宜简洁的教学;教学过程中教学材料的呈现、教学的组织、教学与学习策略的运用等均需要考虑学习者的先备知识水平,随学习者知识水平的动态提升,可考虑遵循教学支架渐减原则开展有效教学。

5 研究展望

知识反转效应的提出以及在认知负荷框架下研究的不断深入,扩展了对教与学的认识,促进了认知负荷理论的发展,拓展了能力倾向与教学处置交互作用模型的研究领域。然而,由于研究历史短,在研究内容、方法、内在机制和影响因素等方面依然存在诸多问题需要进一步深入探究。

5.1 汉语文化背景中的知识反转效应研究兴起

目前,知识反转效应研究成果主要来自国外非汉语文化教学背景下的有关研究,不一定适用于中国汉语文化背景下的教学实际。近年来,汉语文化背景中的知识反转效应研究开始兴起,如中国香港小学生汉语文本阅读中标记因果联系词的知识反转效应研究(Kalyuga et al.,2013)和中国内地大学生多媒体学习环境中的知识反转效应研究(赵立影,2014)等。今后,有待于国内研究者们不断探索并丰富汉语文化背景下知识反转效应的研究成果,进一步运用于指导我国的有效教学。

5.2 澄清知识反转效应的认知负荷解释与动机解释间的关系

知识反转效应产生机制的认知负荷解释得到了大量实证研究的支持,然而已有研究中的认知负荷测量主要运用主观评定法,认知负荷的即时测量、眼动追踪技术在认知负荷研究中的运用将成为认知负荷理论研究的新方向(Ayres&Pass,2012),今后的研究可考虑运用多种认知负荷指标加以整合来探讨知识反转效应的认知机制。近年来,出现了关于知识反转效应动机解释的初步探讨,Rey和Buchwald(2011)对大学生学习梯度下降数学算法中的知识反转效应及其动机解释与认知负荷解释进行了实证研究,结果证实了认知负荷解释,却未证实动机解释。知识反转效应的动机解释是否成立,动机解释与认知负荷解释的关系,有待于开展对比研究加以验证和澄清。

5.3 研究内容向真实教学领域和非良构知识学习领域扩展

目前知识反转效应研究较多集中在数学、生物、统计学、会计学、数据库使用等结构良好的问题解决领域,对于非良构问题解决领域的研究成果相对较少,良构与非良构问题解决领域的研究结果可能存在不一致,例如,在数学学习领域发现了知识反转效应,然而对于非良构问题解决领域,法律案件处理的样例学习研究中却未发现知识反转效应(Nievelstein,van Gog,van Dijck,&Boshuizen,2013)。并且研究成果较多是在多媒体学习环境、计算机控制情境中得出,近年来开始出现了计算机控制情境中模拟真实教学的合作学习研究(Nihalani et al.,2011)以及真实课堂情境中运用书写学习日志策略促进发展心理学课程学习的知识反转效应研究(Nückles et al.,2010),今后应考虑将知识反转效应的研究更多地扩展到非良构问题解决领域以及真实教学情境中,为有效教学提供更多研究成果。

5.4 深入探讨运用渐减原则开展教学设计中的知识反转效应

研究者们常常对某种教学策略是否运用与学习者知识水平间的交互作用来探讨知识反转效应,如“有”或“无”教学解释条件下的知识反转效应研究(Rey&Fischer,2013), 这种“全”或“无”的教学设计形式不一定会出现知识反转效应,且对有效教学的启示相对较少。随着指导渐减效应的研究不断发展,研究者开始采用由“全”到“无”的多水平渐减程序来设计教学方法开展知识反转效应研究,如自我解释提示渐减的4水平设计,动画播放速度渐减的6水平和3水平设计,自适应学习中样例步骤渐减设计等。运用渐减原则设计多水平的教学方法与知识的交互作用研究将成为知识反转效应研究尤其是自适应学习研究中教学设计的新趋势。

5.5 知识反转效应研究中知识水平测量的新方法：快速动态测验

自适应环境将更多地适用于多媒体学习领域,对于自适应学习环境中的知识反转效应研究开始逐渐增多。为了将知识反转效应的研究成果运用于自适应学习环境中来优化教学设计,需要研发一种新的快速动态评估学生知识水平的测验工具。Kalyuga和Sweller(2004)基于图式理论、样例步骤渐减原则等设计了知识水平的快速动态测验,并在9、10年级学生代数与几何学习中首次尝试运用,发现了知识反转效应。这种测验优于传统知识测验(Kalyuga&Sweller,2004,2005;Kalyuga,2006),其运用将有效促进自适应学习环境中的知识反转效应研究以及相应有效教学软件的开发与运用,然而,目前仅仅在代数、几何和算数等数学学习领域进行了初步运用,其他学习领域知识反转效应研究中知识水平的快速动态测验工具及自适应学习软件有待于研发。

5.6 进一步丰富并整合研究成果,建立较为成熟的知识反转效应理论模型

关于知识反转效应的研究方法中知识水平的测量与分组、教学方法变量的设计原则、认知负荷与动机的测量及学习结果的指标选取等尚需要完善;关于效应影响因素以及影响机制的研究极少,仅有Homer和Plass(2010)研究显示知识反转效应受到认知发展的影响;知识反转效应产生的内部机制研究中,认知负荷解释相对成熟,而动机解释及其与认知负荷解释之间的关系尚未清晰;研究领域与研究成果较为分散,研究成果间的可比性较差。已有研究尚不足以了解知识反转效应发生与发展的实质。因此,今后需要在丰富研究成果的基础上,进一步整合以期形成成熟的知识反转效应理论模型。

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