优化认知负荷的项目式学习支架设计研究

闫怡

摘要：随着新一轮课程改革的推进，核心素养教育在我国得到了快速发展。项目式学习以培养具有问题解决能力的学习者为目标与课程改革需要高度契合。然而，当项目式学习常态于课堂，一线教师在运用学习支架时面临着各种各样的问题和困惑。本研究结合教师在项目式学习中遇到的现实问题，确定以认知负荷理论和建构主义学习理论为理论指导，通过降低学习者的外在认知负荷、内在认知负荷以及提升相关认知负荷，设计基于认知负荷理论的项目式学习支架。

关键词：认知负荷理论;项目式学习;学习支架

一、问题的提出

在“知识爆炸”的21世纪，海量的知识扑面而来，知识学习的速度赶不上知识更新的速度，技能获得的速度赶不上技术迭代的速度。此时，人们意识到教育观应由知识本位逐渐向人本位回归，应真正实现赋能学习者。在此背景下，2016年9月，我国正式发布了《中国学生发展核心素养总体框架》，此框架从文化基础、自主发展和社会参与三个方面阐释了新时代的学习者应具备的综合能力。项目式学习因其整合多种学习途径，实现了向“学习者为中心”和“能力中心型”的转变。与我国育人目标新体系高度契合，是一种适合培养学生核心素养的教学模式。

项目式学习作为一种新的学习形态，给学生带来许多发展机遇的同时也带来了众多挑战。学习支架作为一种有效辅助工具，在学习者遇到困难时给予即时的引导，充分发掘学生的认知潜能，是支持项目式学习顺利开展的重要手段。

二、研究述评

（一）项目式学习支架

支架（Scaffold）又称“脚手架”是指搭建楼房时提供的暂时性帮助，楼房建好后，便会拆除。伍德最早将这个术语引入教育领域，认为学习支架是促使被辅导者有意义地参与问题解决并获得知识和技能。

学习支架是项目式学习的重要干预手段。Rooij等在研究生教育技术课上使用自由形式的文本表单和向导作为项目的学习支架开展在线项目式学习，以此促进团队内部沟通与协作[1]。但在一个完整的项目探究中，往往需要将支架集成到一个环境中。Susan等运用Progress Portfolio软件搭建项目式学习支架，引导学生运用图表、图像或表格总结知识，实现思维外化[2]。李梅从项目式学习过程、设计以及支架来源三个维度，构建在线学习环境下的项目式学习支架体系[3]。

（二）认知负荷与项目式学习支架

认知负荷包括内在、外在和相关认知负荷。建构主义提出的学习支架与认知负荷理论提出的策略指导（教学效应）相类似。Sweller等学者总结了许多认知负荷教学效应，以指导有效的教学设计。

综上所述，有关项目式学习支架的相关文献较少，已有研究并不适用于常规课堂教学。从认知负荷的角度出发，探究项目式学习支架的研究更是凤毛麟角。因此，本研究聚焦课堂教学，提出可优化学习者认知负荷的项目式学习支架。

三、项目式学习支架设计

（一）降低内在认知负荷

影响内在认知负荷的主要因素为学习者先前知识经验与学习任务的复杂性。项目式学习实践中，教师可通过丰富学习者先前知识经验和降低学习材料的复杂性以降低内在认知负荷。

（1）问题/任务清单

问题/任务清单是在不改变学习任务的前提下，将学习任务分解成多个子任务呈现。在运用问题/任务清单产生的内在认知负荷比从一开始只呈现总驱动性问题/任务的负荷要小。

（2）范例

范例是指“隐含着根本、本质和基础因素的典型事例”。当项目式学习者面对无从下手的学习任务时盲目地探究和搜集资料，往往会占用大量的认知资源。

（3）先行组织者

让学习者预先接触相关知识，学习者在学习新知时的过程中不再额外分配认知资源去理解任务的属性或者任务中各个信息之间交互关系，有助于解决高难度或复杂知识的知识。

（二）降低外在认知负荷

外在认知负荷主要有两个来源：学习材料的组织形式和呈现方式。在项目式学习中，通过最大程度上减少与项目任务无关的冗余信息，借助学习支架简洁明了地呈现学习内容，可降低外在认知负荷。

（1）图表

图表可将信息用直观、可视化的方式呈现。图表中包含的所有信息可以同时看到，减少了视觉在多个空间的搜索，避免了冗余信息的摄入。

①思维导图

思维导图（Mind Map）是由英国心理学者东尼·博赞发明的可将思维可视化的一种学习工具。在进行课时新授时，教师可提供有关学习知识内容的思维导图，清晰地呈现将要学习的知识脉络。

②流程图

流程图揭示着事件发生的先后顺序、因果关系及关键步骤等因素，是一种用知识和几何图形组合表述程序的表征工具。

（2）向导

向导也可称为指南，事实信息和程序引导是向导的典型表现形式。

（三）提升相关认知负荷

相关认知负荷产生于个体在完成学习任务时，用于类比、推理或演绎等认知活动。项目式学习中学习者是获得知识的主体，通过调动学习者的积极主动性是提高相关认知负荷的有效途径。

（1）小组协作学习

建构主义理论认为知识不是通过教师单向传输获得的，而是与教师、小组成员或父母等交流沟通产生思维的碰撞，扩充认知结构的过程。

（2）问题

创设问題情境可引发学习者思考，学生和情境产生共鸣或者认知上受到冲击，以此调动学习者的学习兴趣;也可以是活动探究中帮助学习者越过最近发展区的一连串或者一个问题，有经验的教师会在学生的学习过程中适时、适量地提供此类支架。

（3）解释

解释有自我解释和教学解释两类表现形式。“解释”通俗的讲就是把主要的内容抽取出来，运用通俗易懂的方式呈现给学习者。学习者在接受教学解释传递的信息后，不需进行二次加工，通过教学解释促进学习者将新知与先前知识进行对比和整合，促使学习者使用相关认知资源，向学习者提供教学解释支架可以更好地提高学业成绩。

参考文献：

[1]Vega C，Jiménez C， Villalobos J. A scalable and incremental project-based learning approach for CS1/CS2 courses[J]. Education & Information Technologies，2013，18（2）：309-329.

[2]Rooij S W V. Scaffolding project-based learning with the project management body of knowledge （PMBOK）[J]. Computers & Education，2009，52（1）：210-219.

[3]李梅.在线环境下项目化学习支架探究[J].现代远距离教育，2019（01）：3-9.

（西安铁一中湖滨小学 陕西西安）