認(rèn)知負(fù)荷理論視域下中職專業(yè)課程教學(xué)設(shè)計(jì)

許偉紅

摘要：以認(rèn)知負(fù)荷理論從信息加工角度科學(xué)分析學(xué)情，中職學(xué)生學(xué)習(xí)中存在前知識水平低、學(xué)習(xí)材料交互性高、認(rèn)知水平差異大和學(xué)習(xí)動(dòng)力、興趣不夠的問題，形成了專業(yè)課程學(xué)習(xí)中內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷高，個(gè)體間認(rèn)知負(fù)荷差異大和關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷低的一般現(xiàn)實(shí)。從降低外在認(rèn)知負(fù)荷，兼顧認(rèn)知差異和提高關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷的角度設(shè)計(jì)教學(xué)，在組織和呈現(xiàn)信息時(shí)，綜合考慮學(xué)習(xí)材料的復(fù)雜性、學(xué)生的前知識水平，對教學(xué)內(nèi)容和材料進(jìn)行可視化、微型化和多樣化設(shè)計(jì)，以適合中職學(xué)生認(rèn)知需要，提高學(xué)習(xí)效率。

關(guān)鍵詞：認(rèn)知負(fù)荷理論;專業(yè)課程;教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-9094-（2019）05C-0016-03

隨著職業(yè)教育教學(xué)改革的不斷深入，課堂教學(xué)的效益和人才培養(yǎng)的質(zhì)量越來越受到廣泛關(guān)注。教育是基于人的，課堂教學(xué)是教師領(lǐng)導(dǎo)著學(xué)生間接認(rèn)識世界的過程，教學(xué)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)教師對學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)、新知識理解水平等方面的診斷分析，主張以學(xué)定教，即“基于學(xué)的教”，凸出“學(xué)生立場”“學(xué)生意識”。但日常教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師對學(xué)生的分析更多地只停留徘徊于學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)上，學(xué)情分析只是表象性的在感知層面和經(jīng)驗(yàn)層面被描述為“學(xué)習(xí)缺乏動(dòng)力”“對學(xué)習(xí)缺乏興趣”“學(xué)習(xí)態(tài)度不端正”等，而忽視了學(xué)生認(rèn)知層面的科學(xué)分析。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)沒有以學(xué)生原有的知識經(jīng)驗(yàn)作為新知識的生長點(diǎn)，沒有根據(jù)學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)和不同的知識能力水平來開展教學(xué)，不能適應(yīng)學(xué)生發(fā)展的需要。

一、認(rèn)知負(fù)荷理論對中職專業(yè)課程教學(xué)設(shè)計(jì)的啟示

認(rèn)知負(fù)荷理論是繼建構(gòu)主義理論后的又一個(gè)心理學(xué)理論，其主要觀點(diǎn)認(rèn)為，人的認(rèn)知結(jié)構(gòu)由工作記憶和長時(shí)記憶組成，其中，工作記憶的容量非常有限，但長時(shí)記憶的容量本質(zhì)上是無限的。學(xué)習(xí)的過程實(shí)質(zhì)是工作記憶理解和處理教學(xué)材料，并將獲得的信息加工、編碼，以圖式的形式儲存到長時(shí)記憶中的過程。由于工作記憶容量有限，如果學(xué)習(xí)者所要加工的信息量超出了其工作記憶所能加工的信息量，學(xué)習(xí)就變得無效。[1]認(rèn)知負(fù)荷理論認(rèn)為，每一位學(xué)習(xí)者所經(jīng)歷的各種認(rèn)知活動(dòng)，都需要消耗認(rèn)知資源，若所有活動(dòng)所需的資源總量超過了工作記憶的容量，個(gè)體就會產(chǎn)生認(rèn)知負(fù)荷，從而影響學(xué)習(xí)或問題解決的效率。

認(rèn)知負(fù)荷被認(rèn)為有三種類型：內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷，外部認(rèn)知負(fù)荷和關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷。[2]內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷主要取決于學(xué)習(xí)材料的復(fù)雜程度和學(xué)習(xí)者前知識水平間的交互;外部認(rèn)知負(fù)荷主要取決于學(xué)習(xí)材料的組織、呈現(xiàn)形式，通常由不當(dāng)?shù)慕虒W(xué)設(shè)計(jì)引起;關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷是與學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中努力程度相關(guān)的認(rèn)知負(fù)荷。其中，內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷和外部認(rèn)知負(fù)荷對學(xué)習(xí)活動(dòng)具有反向干擾作用，而關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷對學(xué)習(xí)活動(dòng)具有正向促進(jìn)作用。學(xué)習(xí)活動(dòng)中，三種認(rèn)知負(fù)荷相互疊加，相互作用。

認(rèn)知負(fù)荷理論從信息加工的角度為中職專業(yè)課程教學(xué)科學(xué)分析學(xué)生學(xué)情，尤其是從認(rèn)知層面分析，科學(xué)選擇符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)和水平的教學(xué)策略與方法提供了依據(jù)。教學(xué)預(yù)設(shè)，要客觀認(rèn)識和分析學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的認(rèn)知負(fù)荷，使總的認(rèn)知負(fù)荷不超出他們能承受的負(fù)荷范圍，以保證學(xué)習(xí)活動(dòng)與學(xué)生的認(rèn)知能力和水平相匹配相適應(yīng)，保證學(xué)習(xí)活動(dòng)的有效性。

二、中職學(xué)生專業(yè)課程學(xué)習(xí)中的認(rèn)知負(fù)荷分析

根據(jù)認(rèn)知負(fù)荷的類型及其成因，對中職學(xué)生專業(yè)課程學(xué)習(xí)中的認(rèn)知負(fù)荷進(jìn)行分析。

1.學(xué)生前知識經(jīng)驗(yàn)弱（基礎(chǔ)能力薄弱）。任何學(xué)習(xí)活動(dòng)，都涉及學(xué)習(xí)者原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)者是以其自身已有的經(jīng)驗(yàn)和前知識，來理解建構(gòu)新的知識與信息的。他們根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)，利用前知識，對外部信息進(jìn)行主動(dòng)的選擇、加工和處理，從而獲得自己的理解和意義，最終形成自己的知識結(jié)構(gòu)。由于教育的選拔與甄別，入讀中職學(xué)校的學(xué)生普遍前知識經(jīng)驗(yàn)弱，復(fù)雜或繁瑣的學(xué)習(xí)內(nèi)容會增加他們的內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷。

2.學(xué)習(xí)材料內(nèi)容交互性高。中職專業(yè)課程都有自己的理論體系，尤其是工科類專業(yè)，內(nèi)容高度交互。以汽車制動(dòng)系統(tǒng)中的制動(dòng)器為例，其工作原理分析關(guān)聯(lián)了機(jī)械制圖、機(jī)械傳動(dòng)以及液壓傳動(dòng)等學(xué)科方面的知識，液壓傳動(dòng)又關(guān)聯(lián)了物理學(xué)科的知識。高度交互的學(xué)習(xí)材料，需要操作多種信息元素，并同時(shí)理解各信息元素間的相互關(guān)系，才能真正理解所學(xué)材料的意義，對于具有高水平前知識經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)者而言，可以輕松選擇已有信息建立新的圖式，但對于只有低水平前知識經(jīng)驗(yàn)的中職學(xué)生而言，高度交互的學(xué)習(xí)材料是認(rèn)知過程中的負(fù)擔(dān)，會增加他們的內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷，阻礙他們的學(xué)習(xí)活動(dòng)。中職專業(yè)課程教學(xué)要結(jié)合學(xué)生的前知識經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)材料的交互性，通過改變學(xué)習(xí)材料的組織和呈現(xiàn)方式，降低學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷。

3.學(xué)生認(rèn)知水平差異大。學(xué)習(xí)材料的復(fù)雜性一方面取決于材料本身的特性，另一方面還取決于學(xué)習(xí)者的前知識和圖式。對一個(gè)學(xué)習(xí)者而言難而復(fù)雜的學(xué)習(xí)材料對另一個(gè)經(jīng)驗(yàn)更豐富的學(xué)習(xí)者而言卻可能是簡單的，同一學(xué)習(xí)材料，對于不同前知識水平的學(xué)生，其產(chǎn)生的認(rèn)知負(fù)荷是不同的。中職生較普高生的認(rèn)知差異懸殊更大，僅以中考分?jǐn)?shù)（滿分750分）為參照，普通高中在校生差異最多200分，而中職一個(gè)班學(xué)生中考成績分差往往在400分以上。因此，中職專業(yè)課程教學(xué)設(shè)計(jì)須兼顧不同認(rèn)知水平的學(xué)生，采取多元化的資源形態(tài)調(diào)節(jié)他們的認(rèn)知負(fù)荷，促進(jìn)他們更好發(fā)展。

4.學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力和興趣不夠。由于過往挫敗的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，中職學(xué)生對于學(xué)習(xí)普遍存在習(xí)得性無助感，學(xué)習(xí)的動(dòng)力不足，興趣不濃厚，稍有困難，就會退縮和放棄，學(xué)習(xí)活動(dòng)中關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷低。中職專業(yè)課程教學(xué)設(shè)計(jì)在教學(xué)內(nèi)容與形式上要幫助學(xué)生跨越認(rèn)知上的障礙，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷。

三、 認(rèn)知負(fù)荷理論視域下中職專業(yè)課程教學(xué)的設(shè)計(jì)

綜合考慮中職學(xué)生前知識水平低和中職專業(yè)課程內(nèi)容復(fù)雜，需要很強(qiáng)信息加工處理能力，中職學(xué)生個(gè)體與個(gè)體間存在認(rèn)知特點(diǎn)和水平差異較大的矛盾，需要研究教材，從教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)材料的設(shè)計(jì)入手，設(shè)計(jì)多樣化的呈現(xiàn)方式和多元化的資源形態(tài)，降低由此產(chǎn)生的認(rèn)知負(fù)荷，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷。

1.可視化設(shè)計(jì)。中職專業(yè)課程中很多以文字符號表征的概念和工作原理，以及無法直接觀察、經(jīng)歷和體驗(yàn)的現(xiàn)象，都是中職學(xué)生高認(rèn)知負(fù)荷的學(xué)習(xí)內(nèi)容。以可視模式（圖形、圖像等）為代表的視覺呈現(xiàn)方式包含很高的信息內(nèi)容， 能幫助學(xué)生在問題間建立起具體而清晰的聯(lián)系，減少相關(guān)匹配信息的搜索，降低學(xué)習(xí)過程中的認(rèn)知負(fù)荷。教學(xué)中對這些以文字符號表征的內(nèi)容進(jìn)行數(shù)字化采集，以動(dòng)畫演示、教學(xué)視頻等形式呈現(xiàn)，具有良好的交互體驗(yàn)，能化抽象為形象，可以快速幫助學(xué)生想象整個(gè)問題。以汽車制動(dòng)器的工作原理分析為例，運(yùn)用動(dòng)畫演示其完整的工作過程，從腳踩下制動(dòng)踏板，液壓缸內(nèi)部容積變化油液受到擠壓，制動(dòng)輪缸活塞向外張開，制動(dòng)輪缸活塞在油液壓力作用下向外推動(dòng)制動(dòng)蹄，直至制動(dòng)蹄上的摩擦片與制動(dòng)鼓緊緊貼合，產(chǎn)生足夠大的摩擦力，使得制動(dòng)鼓停止轉(zhuǎn)動(dòng)，一系列無法直接觀察的現(xiàn)象都被直觀地以數(shù)字媒體展現(xiàn)。不僅清晰表達(dá)了各零部件結(jié)構(gòu)和相互間的關(guān)系，更形象地表達(dá)了構(gòu)件間的相互運(yùn)動(dòng)，學(xué)生只需要在工作記憶中操作少數(shù)信息元素就可以開展有效的學(xué)習(xí)。尤其是新知學(xué)習(xí)的起始階段，學(xué)生的大腦中還沒有形成所學(xué)新知的基本圖式，可視化的呈現(xiàn)形式更能幫助他們形成一定的認(rèn)知支架。

2.微型化設(shè)計(jì)。復(fù)雜的教學(xué)內(nèi)容，包含了很多的關(guān)聯(lián)元素，要完全理解，必須將這些關(guān)聯(lián)元素同時(shí)在工作記憶中進(jìn)行處理。如果教學(xué)內(nèi)容自身的關(guān)聯(lián)元素?cái)?shù)量大于工作記憶能夠處理的數(shù)量，就會很難理解。許多前知識水平高的學(xué)習(xí)者可以自己將學(xué)習(xí)內(nèi)容分成許多小單元，并將這些小單元恰當(dāng)?shù)嘏判?，進(jìn)而便于知識建構(gòu)。對于前知識水平低的中職學(xué)生，教師可對傳統(tǒng)的大容量、大粒度課程知識內(nèi)容進(jìn)行知識點(diǎn)提煉，開發(fā)有效的課程學(xué)習(xí)資源，幫助學(xué)生分離關(guān)聯(lián)元素。將教學(xué)資源分割成相對獨(dú)立、內(nèi)容簡短的小單元、小模塊，制作成微型化教學(xué)資源。如微課、微視頻等，以分離的形式呈現(xiàn)出來，經(jīng)工作記憶進(jìn)行處理，并存儲到長時(shí)記憶中以降低學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷。學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)選擇所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，控制信息單元呈現(xiàn)的順序，通過控制學(xué)習(xí)節(jié)奏和學(xué)習(xí)序列恰當(dāng)?shù)仄胶夤ぷ饔洃浿幸淮渭庸ば畔⒌乃俣群涂偭?，避免認(rèn)知負(fù)荷超載。微型課程教學(xué)資源不僅就現(xiàn)學(xué)的課程內(nèi)容進(jìn)行建設(shè)，還可將與之關(guān)聯(lián)的前知識加以設(shè)計(jì)，彌補(bǔ)學(xué)生前知識的不足，使教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的信息加工能力、前認(rèn)知水平匹配。如，液壓傳動(dòng)主要關(guān)聯(lián)的是初中物理的帕斯卡原理，學(xué)生如果對帕斯卡原理已經(jīng)遺忘或原本就不理解，學(xué)習(xí)液壓傳動(dòng)就會有高認(rèn)知負(fù)荷，教師可將帕斯卡原理制作成微型化教學(xué)資源供學(xué)生選擇學(xué)習(xí)。

3.多元化設(shè)計(jì)。整體上，中職學(xué)生的前知識水平相對較低，但個(gè)體上學(xué)生的認(rèn)知水平和能力存在較大差異，相同的教學(xué)材料，對于具有不同前知識水平的學(xué)生而言，其產(chǎn)生的認(rèn)知負(fù)荷的數(shù)量和種類是不盡相同的。因此，中職專業(yè)課程教學(xué)的設(shè)計(jì)還要兼顧不同層次的學(xué)生，設(shè)計(jì)多元化的教學(xué)資源，實(shí)施“個(gè)性化”的教學(xué)。例如，前知識水平低的學(xué)生，在教學(xué)資源設(shè)計(jì)上要多提供一些諸如表格、思維圖等引起較低認(rèn)知負(fù)荷的內(nèi)容， 防止他們因認(rèn)知負(fù)荷超載而降低課堂學(xué)習(xí)效率。對于前知識水平較高的學(xué)生，則需要為他們提供一些內(nèi)容交互性高、復(fù)雜的材料，在保證負(fù)荷總量不超標(biāo)的情況，讓他們盡量滿負(fù)荷工作，以實(shí)現(xiàn)最大化發(fā)展。[3]

從認(rèn)知負(fù)荷視域深入分析中職學(xué)生專業(yè)課程學(xué)習(xí)中認(rèn)知負(fù)荷的類型及產(chǎn)生原因，并根據(jù)學(xué)生個(gè)性特點(diǎn)和認(rèn)知差異對課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，可恰當(dāng)調(diào)控學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，構(gòu)建出適合學(xué)生工作記憶加工的學(xué)習(xí)對象，以支持和促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。認(rèn)知負(fù)荷理論幫助我們深刻理解了學(xué)習(xí)的信息加工過程，為“以學(xué)定教”提供了有力的指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

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責(zé)任編輯：許潔