认知负荷理论在移动微学习中的应用研究

孟佳莹，王执范，隋晓奎

(1.渤海大学 大学外语教研部，辽宁 锦州　121013；　2.空军哈尔滨飞行学院，黑龙江 哈尔滨　150006)



认知负荷理论在移动微学习中的应用研究

孟佳莹1，王执范2，隋晓奎2

(1.渤海大学 大学外语教研部，辽宁 锦州121013；2.空军哈尔滨飞行学院，黑龙江 哈尔滨150006)

摘要：移动终端及网络的飞速发展使移动微学习越来越受到教育界的重视，其提倡的碎片化学习使移动互联技术真正成为了教育的助手。然而在移动微学习课程的设计方面仍然存在很多问题和误区。为了使移动微学习更符合学习者的特点和需求，取得更好的学习效果，教育者应从认知负荷理论的角度来设计移动微学习的内容和活动。

关键词：移动微学习；认知负荷；课程设计

一引言

近年来，随着网络技术和移动通讯技术的发展，智能手机、平板电脑等移动设备的普及以及应用技术的日益完善，在数字化学习领域出现了移动学习、微学习等新兴的学习方式， 备受广大学习者的青睐。2000年初，国际远程教育学家德斯蒙德·基更(Desmond Keegan)首次将“移动学习”概念引入中国，引起了国内学者的广泛关注，不断深入研究其理论及相关技术。2004年奥地利学习研究专家林德纳提出了微型学习(Micro-learning)的概念，认为微学习具有短小化、相对独立化、碎片化特征，利用微型媒体如手机等移动智能设备开展。[1]移动微学习是移动学习和微学习相互融合的产物，它是一种新兴的网络学习，学习形式上依托移动设备，学习内容上一般按照微学习的特点和要求进行设计。

作为一种新兴的学习形态，移动微学习具有自由灵活的特点，然而，很多人将移动微学习看作是课堂教学的延伸，在课程内容设置、教学设计等诸多方面忽视了移动终端、个体学习等特点，未从学生有限的认知资源加工信息，造成学生产生额外的认知负担，并未真正发挥出移动微学习的优势，因此笔者认为有必要以认知负荷理论指导移动微学习的开展。

二认知负荷理论及其内涵

一种普遍的观点认为，乌尔里克·奈瑟(Ulric Neisser)、米勒(Miller)等人早期的研究对认知负荷理论发展具有重大影响。在前人基础上，1988年约翰· 斯威勒(John Sweller)提出了认知负荷理论。[2]该理论假设人类的认知架构由有限的工作记忆和无限容量的长时记忆组成。工作记忆也被称为短时记忆，其作用是在学习中快速存储接收信息，但其容量、存储时间有限。巴德利(Baddeley)等人认为工作记忆可以细分为视觉空间系统、语音回路和中央执行系统，以多重分支存在的，是完成认知活动的基本要素，如果工作记忆合理控制加工信息数量，记忆容量就不会超载。处理过的信息会发送到长时记忆中进行贮存，而只有存储到长时记忆中，学习活动才能够顺利进行。[3]

认知负荷作为实施到工作记忆中的待处理信息，根据来源可以分为三类：即内在认知负荷、外在认知负荷和相关认知负荷。内在认知负荷由学习材料内部元素的交互水平决定，如学习材料所含信息量大、交互性较高，学生相关知识水平无法为交互提供足够信息，就会造成内在认知负荷较高。学习的难度也就相应提高。所以，内在认知负荷取决于学习材料的难易程度和学习者的专业知识水平，反映为学习者为某种图式必须在工作记忆中加工整合信息元素的量，通常认为，内在认知负荷在开展学习活动中是相对固定的，很难改变；外在认知负荷也被称为无关性认知负荷，与学习材料的组织和呈现方式不当有关。当施教者对学习材料的加工方式不科学，导致呈现给学生的图式或信息繁冗，就会干扰工作记忆对所需信息的加工，进而影响学习者的学习效率。相比于内在认知负荷，外在认知负荷主要由教学设计引起，可以通过改善教学设计降低学习者的外在认知负荷；相关认知负荷，也被称为有效认知负荷，当内在认知负荷适度时，可以在工作记忆中投入更多的认知资源促进内在认知负荷图式或信息的加工，这些认知资源可能不是必需的，但是是与图式构建相关的，能够帮助信息的理解。以上三种认知负荷互相叠加作用，构成了学习者在认知活动中总的认知负荷。

三移动微学习课程设计误区

移动微学习也被称为碎片化学习，与传统的课堂教学不同，学习者可以不受时间、地点的限制，以相对较小的学习单元进行短期的学习活动，具有短时间、小片断、个性化、多媒介的学习特点。[4]作为信息技术支持下一种新的学习形态，设计者在进行课程设计时往往重复课堂教学设计思路，使这种新的学习形态没有完全发挥出优势。

缺乏对学习资源的优化。学习资源是施教者按照制定的学习目标，以课程设计为依据提供给学习者的电子资源。丰富的学习资源是激发学习者求知欲的前提条件，但如果提供的资源只是将课堂教学资源电子化，照搬课堂教学的资源处理方法，这就走进了资源建设的误区。移动微学习不同于课堂教学，也不同于普通的在线学习。其显示内容受制于屏幕大小，学习时间也相对琐碎，不适合大量阅读，需要学习的知识点展示应简洁、知识点的切换应方便。设置的知识点拓展内容也要规范，不能造成学习资源拥堵，满足移动微学习的“随时”“碎片化”的学习特点。

缺乏个性化学习设计。目前教育研究热点正从“以教为中心”向“以学为中心”转变。教学理念、学习环境设计更多的提倡以学习者为中心，满足学生个性化需求，开展根据学习者的个人才能、学习风格、个性特征、动机和需求进行因材施教的学习。而目前移动微学习的开展还处于摸索阶段，可供参考的经验较少。设计者在顶层设计中可能忽视个性化教学需要，课程设置，内容选取、学习流程往往固定，在学习过程中，提供了大量的学习资源，但学习者缺乏个性化的学习空间。以大学英语教学为例，学生的基础不同，兴趣爱好不同，在对某一知识点的学习过程中，所占用的时间是不同的，有的甚至可以直接跳过。这种对知识需求的差异化要求移动微学习的课程设计中必须要考虑学生的个性化特点，做到因材施教。

缺乏有效的交流互动。Alexzander Dye在关于移动教育定义中提到：移动学习所使用的移动计算设备必须能够有效地呈现学习内容并且提供教师与学习者之间的双向交流。 对于施教者来说，通过交流互动，可以了解学习者学习进度，解决疑难问题，调动学习者的积极性。而目前就已知情况来看，移动微学习还停留在试验阶段，对移动微学习的开展缺乏有效的促进与监督。已知的一些移动微学习项目，软件架构中忽视了交流互动环节，没有提供在线互动功能模块。而有的课程即使设置了在线互动模块，但对于施教者和学习者来说，对待这一崭新事物还没有摆脱传统教育的观念，教者未必习惯通过网络交流，学者也很难在需要时及时得到帮助。

四认知负荷理论应用到移动微学习的具体方法

教学设计要符合移动载体特点，减少外部认知负荷。开展移动微学习，主要依托手机这种最为普及的信息技术终端设备。目前智能手机普遍拥有高速度的处理芯片，标准化的显示屏，较强的存储芯片，以及良好的人机交互界面。并且体积小、携带方便，符合移动微学习对媒体终端的要求，提供的技术支撑完全可以保证微学习的顺利开展。但手机终端不同于传统教学设备，必须对教学材料进行重新组织以适应手机屏幕的显示特点。为合理控制外部认知负荷，既要利用多媒体技术将文本、图片、视频及音频等多种媒体组合起来图文并茂地呈现教学内容，又要防止对同一知识点进行过多表征，出现不适宜的冗余信息，分散有限的认知资源。在移动载体下进行的小片段学习，多媒体使用必须是支持性的而非装饰性，以有助于学习者在短时间内排除干扰，提高学习效果。[5]

课程体系设置要考虑内在认知负荷水平。Kalyua等学者研究了不同水平学习者的认知负荷效应，指出课程体系构思时，往往忽视了学习者的实际认知负荷水平。[6]以大学英语教学为例，通过开展移动微学习课程，旨在培养学生英语语言技能水平，提高听说读写能力，培养学生的学习兴趣和良好的学习习惯。考虑到学生的英语基础水平不同，为达到这一培养目标，有必要在课程体系设置上循序渐进，从低级到高级，从简单到复杂。课程内容体系可以采取如图1所示架构，设置初级学习模块为基础知识模块，内容可具体分为音标、语法、词汇等基础学习内容，基础知识模块上设置相应的能力培养模块，如听力训练、阅读训练等，按照难易程度划分为中级和高级。由于学生能够接受的认知负荷水平不同，所以可以根据此架构让学生自主选择学习起点。既可以选择从打牢基础开始，也可以跳过基础直接进入中高级学习模块。这样，就充分考虑了内在认知负荷水平，避免过高或过低，影响学习效率。

图1　课程内容体系架构

激发学习者的认知努力，提高相关认知负荷。使学习者投入更多的认知资源，可以帮助学习者内在认知负荷图式或信息的加工，取得更好的学习效果。[7]开展移动微学习，要达到这一目标，施教者应发挥更加积极的作用。首先应掌握学习者的学习进度，给予必要的在线辅导，根据学习者的能力水平控制好提供信息的量，合理提供相关的学习材料，促进学生认知资源的加工。其次应积极引导学习者定期进行自我评估，以激发更高的相关认知负荷。(McNamara&Deane,1995)通过评估，可以帮助学习者及时反思，查找自己在学习中的薄弱环节和不足，有助于及时调整策略，提高学习效率。为此，移动微学习的软件开发中应将施教者与学习者的交流互动作为一个重要的设计环节，如果软件开发确有难度，可以借助其它网络平台积极与学生保持及时互动。施教者针对学习者个体的辅导与反馈，是提高学习者相关认知负荷最有效的途径。

五结束语

以认知负荷理论指导移动微学习，对把握移动微学习特点，合理运用教学手段，发挥学习者自主学习能动性，有着积极的意义。对施教者来说，不仅要掌握学习者的认知负荷水平，选择适合的方式呈现学习内容，还应通过交流及时提供认知帮助，辅助学习者把握学习进度和方向。对于学习者，通过移动载体得到的认知容量资源适中，信息加工活动会更加顺畅，数字化学习环境的优势才能充分体现。认知负荷理论可以给移动微学习的教学设计和教学实践提供具体的指导方法，但认知负荷理论也存在负荷界定问题，相关认知负荷与外在认知负荷的来源如何确定等问题，其理论在教学上的具体应用还有待进一步研究。

参考文献

[1]Martin Lindner, Peter A. Bruck. Micromedia and Corporate Learning: Proceedings of the 3rd International Microlearning 2007 Conference [M]. Innsbruck: Innsbruck University Press, 2007.

[2]Sweller, J. Cognitive Load During Problem Solving: Effects on Learning [J].Cognitive Science, 1988(12):257-285.

[3] Baddeley,A.& Hitch,G.Working Memory. G.A.Bower(ed.)Recent Advances in Learning and Motivation. New York: Academic Press.1974 (8):47-90.

[4]陈维维，李艺.移动微型学习的内涵和结构[J].中国电化教育,2008(9)16-19.

[5]庞维国.认知负荷理论及其教学涵义[J].当代教育科学，2011(12):23-28.

[6]张建波.认知负荷理论：教学设计研究的新视角[DB/OL](2012-09-12)[2014-05-26].http://www.zhixing123.cn/lunwen/29895.html.

[7]杨青.相关认知负荷理论视角下的大学英语教学[J].吉林广播电视大学报，2014(8):146-147.

Class No.:G642.0Document Mark：A

(责任编辑：蔡雪岚)

Application of Cognitive Load Theory in the Micro-learning

Meng Jiaying1，Wang Zhifan2，Sui Xiaokui2

(1.Bohai University Teaching and Researching Institute of Foreign Languages,Jinzhou,Liaoning 121013,China;2.Air force Harbin Flying Academy, Harbin,Helongjiang 150006,China)

Abstract：With the rapid development of mobile terminals and the Internet, micro-learning has drawn more and more attention in the educational field. The fragmented learning method enables the Internet to facilitate students’ learning process. However, there still exist many problems in the designing of the micro-learning courses. To better confirm to learners’ learning characteristics and meet their needs, educators have to design micro-learning contents and activities from the perspective of the cognitive load theory.

Key words：micro-learning;cognitive load;course design

中图分类号：G642.0

文献标识码：A

文章编号：1672-6758(2016)04-0027-3

基金项目：辽宁省教育科学“十二五”规划项目“基于移动终端的大学英语微学习研究”(JG13DB200)阶段性成果；辽宁省教育厅科学研究一般项目“数字环境下大学英语读写课程‘微学习’教学模式的实践与研究”(W2014167)阶段性成果；辽宁省社科联资助课题“高考改革对英语专业学生学业情绪的影响研究”(2016lslktziwx-01)阶段性成果。

作者简介：孟佳莹，硕士，讲师，渤海大学。