“互联网+教育”背景下微课程的设计与模型建构——基于认知负荷理论的探讨

郭雨霏

摘要：随着“互联网+教育”的兴起，微课程的建设已成为教育信息化领域的热点话题。该文研究基于认知负荷理论探讨微课程的设计原则，重点阐述微课程的教学设计过程，并借鉴翻转课堂模式建构微课程的教学应用模型，旨在帮助教育者紧随信息化步伐，更好地实践该领域教学，实现技术和教育的深度耦合，以信息化带动教育质量的提升。

关键词：“互联网+教育”;微课程;翻转课堂;认知负荷理论

中图分类号：G642        文献标识码：A        文章编号：1009-3044（2018）35-0158-03

“互联网+教育”为特征的新经济形态促使教育领域变革日新月异。作为一种新型的数字化技术和在线教学方式微课程已进入这场“微革命”，成为教育者运用多元化数字手段开展教学工作的重要抓手，满足大众化随时随地的终身学习需求。《国家中长期教育改革与发展规划纲要（2010-2020年）》中明确提出“信息技术对教育发展具有革命性影响。”在教育部的组织下，微课程的教研创新活动、相关专题网站等教学应用的实践探索也相继展开。实现信息技术与教育的密切融合是信息化战略的关键。因此，以新技术为契机，以丰富、个性、多元的微课程设计带动教育质量的提升成为教育教学改革的重大抉择。

1 微课程的概述

微课程（Micro-lecture）的雏形最早起源于1993年美国北爱荷华大学LeRoy A.MeGrew教授提出的60秒课程和1995年英国纳皮尔大学T.P.Kee提出的1分钟演讲（The One Minute Lecture，简称OML）。[1]国内的黎家厚教授提出微课程是有明确的教学目标，内容精悍，集中说明某个知识点的小型课程，时间约10分钟。[2]李玉平等人认为微课程的学习体现了“微”特征，短暂、高效的汲取“微”内容，积少成多、易于内化，实现由量变向质变的过渡。[3]综上所述，本研究将微课程是指在认知负荷理论指导下，针对微小知识点，促进学习者学习行为的发生和心智的发展，采用微型情境化教学方式。

微课程的要素包括核心要素和辅助要素。前者是承载教学内容的微型视频;后者与教学活动密切相关，包括微教案、微课件、微测试、微反馈和微反思等一系列微元素。二者将教学内容和教学目标结合，建立密切的结构关系，形成半结构化、主题鲜明的资源库，搭建“微课程”的资源生态环境（见图1），从而使学习者对所学习的知识点产生更加聚焦的体验。

微课程相较于传统课程具有的特征，一是时间短。符合学习者的认知心理特点和碎片化学习需求;二是情景化。聚焦学习者的注意力;三是灵活性。促使学习者充分利用零碎时间，自主学习;四是易于实现。仅用平板、手机、iPad等移动终端，学习者便可在线共享微课程学习资源。

2 基于认知负荷理论的微课程设计原则

2.1 认知负荷理论

认知负荷理论（Cognitive Load Theory，简称CLM）是研究认知过程与教学设计框架的主要理论。[4]该理论认为认知结构是记忆系统合成并提取信息的过程，包括工作记忆和长时记忆两部分。前者是信息加工的主要场所，但处理新信息的容量非常有限。所有待处理信息的容量即为认知负荷。当学习者待处理的信息较多，或者习得的内容较复杂时，其便进入超负荷状态，进而遏制学习效果的提高。后者以复杂的图式为基本单元，自动调用信息到工作记忆，再以组块的形式加工，有效减轻认知负荷。

学习者对微课程信息的理解与影响工作记忆的认知负荷关系密切。微课程的设计要降低原生性认知负荷的复杂度、降低无关性认知负荷，释放工作记忆空间。合理传播教学内容的信息承载量，使负荷最优化，促进有效的信息加工，促使学习者实现能力的获得与提取为标志的學习迁移。

2.2 微课程设计的主要原则

1） 定位对象明确性

因学习者内在认知规律的差异性和学习材料的复杂性，微课程的设计需要充分考虑学习者的认知特点、经验水平和学习能力。对于零起点学习者，需要呈现符合其已有经验的内容作为样例，尝试寻找解决问题的方法，避免增加过多的无关性认知负荷。当学习者将已有知识运用于解决新问题时，更进一步加深记忆与理解，实现知识迁移，帮助学习者建立图式。

2） 模块化呈现

认知负荷理论指出学习者的工作记忆能够加工信息容量的空间有限，且微课程内容“微”，知识点碎片化。教育者通过微小的知识点形成的微模块呈现学习内容，学习者可分模块，分阶段汲取知识。微课程的设计要综合利用模块化呈现形式，全方位调动工作记忆的功能，有效提高工作记忆的使用量。

3） 界面简单化

建构主义理论认为创设情境有利于学习者注意力的保持和知识体系的建构。[5]时间简短、资源情景化的特征要求微课程在信息可由多种方式来呈现，但并非必须，否则学习者会同时加工冗余信息，增加认知负荷，降低学习效率。[6]因此，要尽量缩减冗余信息，适当备注引导标识，从而减少无关性认知负荷。

4） 双向通道

认知科学的相关理论[7]指出，视、听觉处理器分别占有信息加工通道，将视听元素结合可以有效利用两种处理器，拓宽工作记忆的信息加工渠道，提高记忆效率，减轻认知负荷。微课程的设计特别是微视频设计过程中，要充分发挥人类视听觉共同处理信息的功能，匹配与知识点相一致的提示文本或精练的同步解说，完善学习者认知处理过程，提高认知处理能力。

5） 适当排序

面对认知负荷较高的交互内容时，首先选择符合学习者已有经验的示例呈现，降低认知负荷;其次，循序渐进的呈现认知较高的内容。最后，实现低级向高级转变的认知过程。微课程设计需要对微内容进行筛选、排序，按照学习者由独立向高级过渡的认知负荷过程，提高学习效率。

3 微课程的教学设计过程

合理的微课程的教学设计能够有效指导教学资源的开发与应用。本研究兼顾微课程理论与实践的双重需求，从对象、内容、资源和应用性四个方面设计微课程的教学过程，满足学习者对微课程的实用需求（如图2）。

（1） 对象设计—符合认知规律与学习能力

微课程的意义在于满足不同使用对象的个性化学习需求。教育者通过设计符合学生认知规律和学习能力的微课程，进一步了解学生的认知水平，促进个人专业成长特别是信息化教学技能的提升;学习者对微课程的需求在于温故而知新，接受最优化的微课程教学内容，有利于其充分体验学习的乐趣，促进个性化发展。家长通过微课程平台，有助于深刻认识儿童的认知发展水平和学习能力，给予适当的辅助教育。

（2） 内容设计—知识点的微型化处理

内容设计是微课程设计的核心环节，主要包括教学内容选择和教学内容的微型化处理两个方面。前者强调微课程应选择主题鲜明、依据“微目标”的标准和小模块化原则选择短小精悍、包含知识点材料的教学内容。形成分模块的微内容，每个模块独立承担单一、完整的知识内容，这些知识点可以是独立的，也可以与其相邻近的知识点组合。[8]后者强调微课程教学内容的微型化处理即是对教学内容的合理分割，将其分割为微小的知识点，或给学习者提供单一且有实际意义的主题单元，学习者在有限的时间里高效、便捷的学习知识。简而言之，将知识层层分解，形成树杈形知识分解状。

（3） 资源设计—合理运用视听媒体技术

此部分分为微课件的制作和微视频的录制两部分。前者强调微课件制作中教学内容的格式的重要性。第一，主体内容的字体、字号、颜色的设计要保证学习者能够辨认与识别。一般课件页面的颜色不超过三种。第二，主体内容的设计通常运用符合学习者认知规律的文本结构，选用学习者熟悉的文字信息且以表达关键词和重要观点为主。第三，课件的页数不宜过多，注意动静结合，图文并茂，增强微课堂的教学效果。后者强调录制前，根據教学内容、对象及现有条件，明确传输形式，如摄像机拍摄、智能手机录制等，准备所需的视频素材，设计微课程的脚本，构想整体效果。录制时，依据符合教学逻辑和学习者认知规律，保证视频画面清晰、图像与声音同步进行。

（4） 应用性设计—增强艺术表现力和情境感染力

微课程设计的核心理念是使学习者产生一种更加聚焦的教学体验。微课程资源应用性设计是引发不同教学效果的关键环节。依据微课程中微视频的生动、有趣以及微资源情景化的特点，应用性设计时，以学习者的认知特点为核心，增加微课程中每个模块化知识点的艺术表现力，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，将枯燥的理论蕴涵于生动的小短片之中，有效实现视听效果的匹配，科学合理的降低学习者认知负荷，使学习者高效便捷、自由自主的习得碎片化的知识点，充分体现教育者的助学智慧。

4 微课程的教学应用模型——翻转课堂

基于微课程的资源生态环境，翻转课堂的教学模式对微课程的教学应用具有重要的参考价值。微课程半结构化的资源单元和自主学习的教学理念为翻转课堂教学的开展提供了有力的资源支撑。借鉴国内外翻转课堂教学活动特点和国内微课程的实践经验，本研究设计的“微课程—翻转课堂”教学应用模型（如图4）。

（1） 课前自学。首先，微教案是微课程设计的切入点，指导着整个教学活动。教育者要按照微教案中的理论与指标体系制作知识点的学习单元。其次，在学习单元的指导下，教育者为学习者提供微课程视频资源，发布学习公告。学习者在课堂教学活动开展之前，确立微学习目标，有针对性的自主观看微课程视频。最后，进入微测试环节，学习者自测对知识点的掌握情况，引发深度思考。根据测试情况，教育者适当运用“最近发展区”理论对课前测试题的数量和难易程度进行合理化区分，协助学习者由原有知识经验的积累向掌握新知识的方向过渡。

（2） 课堂活动过程。首先，创设情境。教育者充分运用形式多样化的视频材料和生动有趣的动画，创设情景化、富媒体的视频环境。学习者观看微视频后提出疑问，继而引入教学内容，组织学生讨论。其次，解决问题。通过自测过程中提出的核心问题，教育者要引导、启发学习者独立探究、与同伴协作讨论，培养学习者独立思考和创新思维的能力。最后，交流与反馈。微反馈作为微测试的延伸，需要学习者对当前所学内容做出总结与评价，教育者对学习者的学习情况给予点评。

（3） 课后反思与评价。微反思阶段是教育者获得的教学感悟，总结的教学经验，用以指导后续课程的开展。教育者应对整个教学流程进行评价和反思，改进教学，从而更好地发挥翻转课堂教学模式的优势。学生则需对自己在学习活动中的表现进行评价和反思。师生之间、生生之间对本次微课程的活动主题开展情况进行评价与反馈。教育者反思课程全过程，为提升下一环节的教学设计总结经验，学习者完成对新知识点的吸收与内化，相互反思提高师生对“隐性知识”“默会知识”等高阶思维的迁移能力。

5 总结与展望

本研究以认知负荷理论为指导，以“微课程”学习资源建设为抓手，构建数字化教育资源生态环境，引领了信息化教育的新发展。但本研究有关微课程设计与应用的教学模式尚未得到实践的检验，这将成为课题组下一步研究工作的重点。根据后期的具体实践情况和反馈，进一步优化微课程的教学模式。

互联网技术进入了“+”时代，微课程的教学模式引发了资源观、教学观和教育者发展观的重大变革。实现了教与学的双边教学资源共享，同时，对教育者的信息化教学设计能力、资源开发及评价能力提出了更高的要求。优质微课程资源库建设和应用创新模式的有效应用将是微课程未来发展的重要方向。

参考文献：

[1] 王建平.MOOC环境下微课程教学的设计原则和设计方法[J].职教通讯，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.微课的含义与发展[J].中小学信息技术，2013（3）.

[4] 张良.微课程在中职信息技术教学中的应用策略[J].科技风，2018（10）：35.

[5] 李小刚，王运武，马德俊，等.微型学习视野下的微课程设计及教学应用研究[J].现代教育技术，2013（10）.

[6] 杨进中.认知负荷理论视角下的移动课程教学设计原则[J].现代远程教育研究，2013（3）.

[7] 庞维国.认知负荷理论及其教学含义[J].当代教育科学，2011（12）.

[8] 张金磊，王颖，张宝辉.翻转课堂教学模式研究[J].远程教育杂志，2012（4）.

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