從認知負荷的角度看如何提高網上教學效能
- 文/華東師範大學課程與教學研究所副教授王哲
近日，隨著疫情的進一步發展，我國各級各類學校紛紛延遲開學。同時，隨著教育部“停課不停學”口號的提出，網上教學（包括直播、錄播等形式）逐漸提上了日程。然而，很多人指出網上教學存在大量的弊端，如知識碎片化、缺乏反饋和合作等。那麼如何儘可能避免這些弊端，提高網上教學的效能呢？
在這裡，筆者通過梳理國內外已有的實證研究證據及自身的研究經驗，針對如何在技術支持的教學環境中避免認知負荷過載，提高網上教學效能，進行一些探討，希望能夠幫助到網課設計及教學人員。
其實，無論是網上教學，還是傳統教學，如果課程課件設計得當，教學策略方法使用得當，都可以達到有效教學的目的。
網上教學是利用信息化手段實施教學的一種方式。由於其具有超越時空侷限性這一優勢，所以越來越受到人們的青睞。然而技術本身並不會引發或者促進學習，因為無論是傳統面授教學環境還是網絡遠程教學環境，無論是以傳統教學資源（實物書本等）為載體，還是以多媒體（PowerPoint等）為載體，學習者在學習過程中對信息的認知加工過程是不會變化的。
從認知負荷角度來談，影響教學效率和學習效果的認知負荷來源是大同小異的，即內容形式不同，但本質屬性相同。
當然，由於網上教學的一些自身特點，如小組合作較難開展，教師較難提供及時反饋，知識呈現的連續性較強，某些學習者對技術應用並不熟練甚至懷有一定的牴觸情緒，因而可能使得網上教學相對於傳統教學會產生相當程度的認知負荷，如果處理不當，其教學及學習效果就會大打折扣。下面是6點具體的建議，歡迎感興趣的相關人員一起進行後續探討。
01
針對較難的知識點，視覺化效果可能更好。
即應該採用較恆久的信息表徵方式（即視覺）而非瞬時性的表徵方式（即聽覺）。
例如，在講解病毒的基因組序列時，應當在屏幕上展現高度組織化的文字或圖（如認知地圖），方便學習者加工、處理和整合相關信息。如果使用純口頭講授式，學習者在接受處理當前語音信息的時候很難對10秒之前的語音信息進行保留。
因此，在錄播課程中學習者可能會反覆的通過暫停和回放來加強記憶和理解，浪費了大量的時間和認知資源。這也是《囧媽》裡面都害怕長達幾十秒的微信語音方陣的原因。
02
積極調動視聽系統。
用稍微學術化語言來說，即適當使用信息雙通道模式。人類有限的工作記憶能力體現於視聽兩種信息接受渠道，因而僅僅使用視覺信息將大大地增加學習者的視覺認知負荷，從而不利學習。
例如，在使用動畫來呈現人類免疫系統如何吞噬病毒這一知識時，可以配以語音（旁白）而非字幕來進行講解。動畫（視覺）配以旁白（聽覺）的信息表徵方式相當於將擁擠的雙車道高速公路改造成四車道高速公路，一定程度上提高了工作記憶處理效率。當然，這並不是說在動畫中不能加入任何字幕信息，適當的總結概括性文字可以起到指引注意力，合理分配認知資源的作用。
03
儘量避免信息冗餘。
如果兩種或以上信息表徵方式中表徵的知識內容相同，則只需要選擇一中信息表徵方式。通俗來說，即如果文字內容和語音內容相同的話，要麼選擇文字，要麼選擇語音。
最通俗的例子來自於PPT展示，大家應該都不喜歡展示者從頭至尾複述著PPT上的文字，一方面聽眾會覺得無趣無聊；另一方面，聽眾會不由自主對書面文字和語音信息進行非必要性的匹配，因而浪費了認知資源。廣義的信息冗餘效應並不侷限於文字和語音信息表徵形式。
例如，當使用圖表形式來說明新冠病毒的感染人數、重症人數、死亡人數等參數時，講授人員就不需要再口頭描述一遍這些數字。當然，使用簡短的語言來概括，或者突出某重點，或者拋出一些思考問題是可取的。
04
儘量減少引入一些與學習無關的額外信息，即使這些信息具有一定的趣味性。
網上教學，無論是直播教學，還是錄播課程，可能都會受到一定程度的時間限制。因而，在緊湊的教學過程中，引入有趣但無關的信息可能會導致學習者注意力分散，認知負荷過高（即使他們自身可能無法意識到）等現象。
在缺少教師必要的監督和指引的網上教學環境中，學習者很難處理分散的注意力和過載的認知資源。
如果非要引入一定量的趣味內容，可以考慮將此內容放在每節課的結尾部分，因為置於課程起始階段的趣味內容會引發一定的啟動效應，學習者之後的認知加工過程可能會以趣味內容而非核心知識點為背景。
如果當趣味內容和核心知識點在邏輯上存在一定的衝突，那麼整個學習過程就會偏離正確的軌道。當然這只是一種可能性。如果趣味內容與核心知識點高度相關，那麼也可以考慮在課程起始部分放置趣味內容。
05
知識點應該在視覺上互相靠近，避免注意分割效應。
如果出現不同的信息表徵方式，且它們在知識解釋層面上互相補充，那麼這些表徵方式應該在空間上互相接近而非遠離。
例如，在介紹病毒基本傳染數R0這一概念時，可以使用文字說明（定義）和圖片闡釋（傳播路徑）兩種方式。由於這兩種信息表徵方式互為補充，因而應該儘量將它們安排在同一個屏幕中，否則會因為反覆切換屏幕而導致大量認知資源花費在信息空間整合過程中。考慮到屏幕尺寸的有限性，很多時候不能保證互為補充的知識點能夠同時出現，但我們還是應儘量避免採用過多的屏幕。
06
最後，可以進行適當“加壓”。
根據注意力積極控制的負載理論及相關研究表明，相比於“自由度”較高的學習者，中等壓力下的學習者受無關刺激（信息）干擾的程度明顯減少。此現象在相對自由的在線學習情境（容易瀏覽其他網絡信息、教師監督和反饋程度較低）下表現得尤為明顯。
因此，網課設計者可以在每一學習任務（閱讀、練習等）中加入時間限制及提醒（例如引入電子倒計時器），方便學習者追蹤自己在每一學習環節中消耗的和所剩的時間，增加緊張感，這比教師在網課授課過程中頻繁口頭提醒學生集中注意力，不要分心效果要來得更好。
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