翻轉(zhuǎn)教學(xué)法對(duì)高中生認(rèn)知負(fù)荷及學(xué)習(xí)成績(jī)的影響 *

孫崇勇 劉麗麗 高春陽(yáng)

(吉林師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院，四平 136099)

1 引言

翻轉(zhuǎn)課堂（flipped classroom）最早起源于美國(guó)。2007年，美國(guó)科羅拉多州落基山“林地公園”的兩位高中老師Bergmann和Sams對(duì)傳統(tǒng)課堂進(jìn)行了顛覆性嘗試，形成了一種“學(xué)習(xí)知識(shí)在課外，內(nèi)化知識(shí)在課堂”的新型教學(xué)模式。翻轉(zhuǎn)課堂就是將大部分信息傳輸式教學(xué)轉(zhuǎn)移到課外，課堂時(shí)間則進(jìn)行積極、有效的學(xué)習(xí)活動(dòng)，學(xué)生只有充分完成課前和課后活動(dòng)，才能從中受益（Abeysekera & Dawson, 2015）。在翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式下，學(xué)生直接獲取知識(shí)，老師則更加關(guān)注學(xué)生獲取知識(shí)的效果與能力（喬納森·伯格曼，亞倫·薩姆, 2015）。王珺和俞佳君（2016）認(rèn)為，教師的行為導(dǎo)向是促進(jìn)學(xué)，體現(xiàn)“為學(xué)而教”，最終要落實(shí)到學(xué)生的“學(xué)”。從這個(gè)意義上說(shuō)，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式適應(yīng)了時(shí)代發(fā)展。

認(rèn)知負(fù)荷理論是一種促進(jìn)學(xué)習(xí)與教學(xué)設(shè)計(jì)的理論框架，主要圍繞學(xué)習(xí)時(shí)經(jīng)歷不同類型的“負(fù)荷”而構(gòu)建的，包括內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷、外在認(rèn)知負(fù)荷和相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷等。內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷主要受學(xué)習(xí)材料的復(fù)雜性和學(xué)習(xí)者先前知識(shí)的影響，與材料涉及的元素和圖式有關(guān)。長(zhǎng)時(shí)記憶中如果有現(xiàn)成的圖式可用，個(gè)體就會(huì)感受到較低的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷。對(duì)于某個(gè)問(wèn)題或概念而言，如果不進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，學(xué)習(xí)任務(wù)所誘發(fā)的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷在本質(zhì)上是不可變的，是相對(duì)恒定的。外在認(rèn)知負(fù)荷是額外的，與學(xué)習(xí)材料的呈現(xiàn)方式有關(guān)，如果呈現(xiàn)方式不利于學(xué)習(xí)，就會(huì)使學(xué)習(xí)任務(wù)變得更加困難，從而產(chǎn)生較高的外在認(rèn)知負(fù)荷。相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷也是由信息呈現(xiàn)方式和學(xué)習(xí)活動(dòng)引起的額外的認(rèn)知負(fù)荷，但不會(huì)阻礙學(xué)習(xí)，反而能通過(guò)產(chǎn)生的圖式促進(jìn)學(xué)習(xí)。有效教學(xué)會(huì)降低認(rèn)知負(fù)荷，提升學(xué)習(xí)效率（Clark, Nguyen, & Sweller, 2007）。Abeysekera和Dawson（2015）認(rèn)為，翻轉(zhuǎn)教學(xué)法可以提高學(xué)生的動(dòng)機(jī)并幫助學(xué)生管理認(rèn)知負(fù)荷，因而有必要考察該法對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)、認(rèn)知負(fù)荷水平與學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的影響。翻轉(zhuǎn)課堂強(qiáng)調(diào)課前學(xué)習(xí)者對(duì)相關(guān)知識(shí)的探索與理解，可以在一定程度上調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)者的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷（趙東華, 2016）。Musallam（2010）在一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，與沒(méi)有接受課前訓(xùn)練的學(xué)生相比，接受過(guò)課前訓(xùn)練的學(xué)生心理努力明顯減少。學(xué)習(xí)者的心理努力程度是測(cè)量其認(rèn)知負(fù)荷的重要變量，而翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)學(xué)生課前的自主學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，Musallam的研究又表明課前的自主學(xué)習(xí)與訓(xùn)練能降低心理努力程度，因而本研究推測(cè)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式有助于降低學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷。

綜合目前關(guān)于翻轉(zhuǎn)課堂的研究，主要集中在兩個(gè)方面：其一是基于翻轉(zhuǎn)課堂的教育教學(xué)理念，探索翻轉(zhuǎn)課堂的不同教學(xué)模式；其二是通過(guò)一些教學(xué)實(shí)驗(yàn)探討翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的影響。Musallam（2010）提出了翻轉(zhuǎn)課堂的一種典型教學(xué)模式。該模式將學(xué)習(xí)分為知識(shí)的傳遞與知識(shí)的同化兩部分，這種教學(xué)設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)外均有成功的案例（宋艷玲, 孟昭鵬, 閆雅娟, 2014;Koo et al., 2016）。關(guān)于翻轉(zhuǎn)教學(xué)法對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的影響還存在一定的爭(zhēng)議。有研究發(fā)現(xiàn)，翻轉(zhuǎn)教學(xué)法能提高學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)（Baepler, Walker, &Driessen, 2014; Granero Lucchetti, da Silva Ezequiel, de Oliveira, Moreira-Almeida, & Lucchetti, 2018），在課堂上增加學(xué)生練習(xí)的時(shí)間（O'Flaherty & Philips,2015），減輕學(xué)習(xí)壓力（Marlowe, 2012），提升學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和自我效能感（A?iksoy & ?zdamli,2016）；能把認(rèn)知負(fù)荷分布在各環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)活動(dòng)中，從而有利于學(xué)習(xí)（樂(lè)會(huì)進(jìn), 蔡亮文, 2019）。一些研究則發(fā)現(xiàn)，翻轉(zhuǎn)教學(xué)法對(duì)學(xué)生成績(jī)沒(méi)有顯著影響（Bishop, 2013; Dayton, 2019; Howell, 2013）。還有研究發(fā)現(xiàn)，翻轉(zhuǎn)教學(xué)法在教學(xué)中既有積極作用，也有消極作用（Hung, 2015）。研究結(jié)果的不一致可能和翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施的方式或課程的性質(zhì)與特點(diǎn)有關(guān)，還可能與被試的先前經(jīng)驗(yàn)、學(xué)習(xí)自我調(diào)節(jié)能力、滿意度、動(dòng)機(jī)等相關(guān)。如有的教師在課前讓學(xué)生觀看多個(gè)較為復(fù)雜的教學(xué)視頻，這容易給學(xué)生造成信息過(guò)載或過(guò)高的認(rèn)知負(fù)荷（車敬上, 孫海龍, 肖晨潔, 李愛(ài)梅, 2019）。學(xué)習(xí)者的先前經(jīng)驗(yàn)、自我調(diào)節(jié)水平、滿意度與動(dòng)機(jī)均是預(yù)測(cè)學(xué)習(xí)效果的重要變量（Kalyuga, 2007; Yilmaz, 2017）。對(duì)于具有不同先前經(jīng)驗(yàn)與熟練程度的學(xué)習(xí)者來(lái)說(shuō)，教學(xué)與學(xué)習(xí)效果可能不一致，甚至?xí)霈F(xiàn)知識(shí)反轉(zhuǎn)效應(yīng)（expertise reversal effect）。

知識(shí)反轉(zhuǎn)效應(yīng)是指一種學(xué)習(xí)方式在學(xué)習(xí)初期對(duì)所有學(xué)習(xí)者都能起到促進(jìn)作用，但在學(xué)習(xí)后期，對(duì)熟練、有經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)者來(lái)說(shuō)，不但起不到促進(jìn)作用，反而會(huì)降低學(xué)習(xí)效果；或表現(xiàn)為知識(shí)水平較低的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效果好于知識(shí)水平較高的學(xué)習(xí)者（趙立影, 2014）。Homer和Plass（2010）在一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，高中生的知識(shí)反轉(zhuǎn)效應(yīng)比較明顯，但初中生不太明顯?？梢?jiàn)，知識(shí)反轉(zhuǎn)效應(yīng)會(huì)受到學(xué)習(xí)者認(rèn)知發(fā)展水平的影響，具有一定的年齡差異。就目前的研究現(xiàn)狀而言，知識(shí)反轉(zhuǎn)效應(yīng)在多媒體學(xué)習(xí)領(lǐng)域的多個(gè)方面都得到了證實(shí)，包括圖文表征（Lee, Plass, & Homer, 2006）、靜態(tài)與動(dòng)態(tài)的可視化呈現(xiàn)（Kalyuga, 2007）、學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)與指導(dǎo)（Chen, Kalyuga, & Sweller, 2017）、動(dòng)畫(huà)與交互學(xué)習(xí)（趙立影, 2014）、動(dòng)畫(huà)教學(xué)代理學(xué)習(xí)（李文靜等, 2016）等。那么，翻轉(zhuǎn)課堂作為一種新的教學(xué)模式，在對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的影響過(guò)程中也有可能會(huì)出現(xiàn)知識(shí)反轉(zhuǎn)效應(yīng)。當(dāng)然，這需要進(jìn)一步的研究加以驗(yàn)證。

盡管翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法比較受歡迎，有一定的合理性，但還缺乏足夠的證據(jù)支撐（Pierce &Fox, 2012）。一些研究認(rèn)為，該方法缺乏可靠的且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯吭O(shè)計(jì)，其理論基礎(chǔ)不夠堅(jiān)實(shí)，研究還有待于進(jìn)一步完善（Abeysekera & Dawson, 2015;Chen, Wang, Kinshuk, & Chen, 2014）。目前很少有研究從心理學(xué)角度探討翻轉(zhuǎn)課堂取得優(yōu)異學(xué)習(xí)效果的心理機(jī)制，以及翻轉(zhuǎn)課堂中學(xué)習(xí)者的心理活動(dòng)過(guò)程（宋艷玲等, 2014）。嚴(yán)格意義上說(shuō)，翻轉(zhuǎn)課堂目前還只是一個(gè)教育理念，尚缺乏嚴(yán)密、清晰的理論框架與固定的模式，從而造成實(shí)施方式的多樣性及其不同的結(jié)果，這可能是造成當(dāng)前爭(zhēng)議的重要原因。邱莉、陸迎迎和施國(guó)青（2016）認(rèn)為，任何一種教學(xué)模式的產(chǎn)生與發(fā)展都必須符合一定的心理規(guī)律并有其實(shí)現(xiàn)的理論依據(jù)?？偟膩?lái)說(shuō)，目前關(guān)于翻轉(zhuǎn)課堂研究的數(shù)量與深度皆提示該領(lǐng)域的研究還處于起始階段，有必要對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的作用機(jī)制做進(jìn)一步深入、細(xì)致的考察。

本研究的目的首先是探討翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式影響學(xué)生學(xué)習(xí)效果的心理機(jī)制；其次是探討翻轉(zhuǎn)課堂對(duì)學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷及學(xué)習(xí)效果影響的內(nèi)部差異。根據(jù)Musallam（2010）關(guān)于翻轉(zhuǎn)課堂的理論與研究，提出假設(shè)1：翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式能降低學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，提高學(xué)習(xí)成績(jī)，其心理機(jī)制是通過(guò)影響學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷而影響其學(xué)習(xí)成績(jī)的。根據(jù)Kalyuga（2007）與趙立影（2014）的研究結(jié)果，提出假設(shè)2：翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式對(duì)學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷及學(xué)習(xí)效果的影響有個(gè)體差異，存在知識(shí)反轉(zhuǎn)效應(yīng)。

2 方法

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用不等組實(shí)驗(yàn)組、控制組前測(cè)后測(cè)的準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

2.2 被試

從吉林某省級(jí)重點(diǎn)中學(xué)高二年級(jí)12個(gè)平行班（非實(shí)驗(yàn)班）中隨機(jī)選取2個(gè)班，共121人參加實(shí)驗(yàn)，其中一個(gè)班設(shè)為實(shí)驗(yàn)組，另一個(gè)班設(shè)為控制組。實(shí)驗(yàn)組60人，其中男生28名，女生32名；控制組61人，其中男生27名，女生34名。被試平均年齡為16.35±1.21周歲。所有被試均自愿參加實(shí)驗(yàn)，視力或矯正視力正常，均為右利手，以前都沒(méi)有體驗(yàn)過(guò)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法。

2.3 測(cè)試材料

測(cè)試材料包括前測(cè)與后測(cè)試題、認(rèn)知負(fù)荷測(cè)量量表。

前、后測(cè)試題均根據(jù)被試所使用的人教版高中數(shù)學(xué)必修系列教材編寫(xiě)。其中，前測(cè)試題根據(jù)必修4編寫(xiě)，包括三角函數(shù)、平面向量、兩角和與差的正弦、余弦等知識(shí)。后測(cè)試題根據(jù)必修5編寫(xiě)，包括解三角形之正弦定理與余弦定理、數(shù)列等知識(shí)。兩者內(nèi)容上有銜接，前者可以看作是后者的基礎(chǔ)知識(shí)。前、后測(cè)材料均由上課教師一人編寫(xiě)，并負(fù)責(zé)閱卷評(píng)分。題型均包括選擇題（10題，40分）、填空題（4題，20分）與解答題（10題，40分），滿分為100分。測(cè)試時(shí)間均為100分鐘。

認(rèn)知負(fù)荷測(cè)量采用PAAS量表（Paas & van Merri?nboer, 1994）。該量表內(nèi)部一致性信度α系數(shù)為0.74，包括心理努力和任務(wù)難度兩維度，均采用9級(jí)評(píng)分制，要求被試在完成學(xué)習(xí)任務(wù)后，根據(jù)自己的感受從1～9中選擇一個(gè)合適的數(shù)字，從1到9程度遞增。其中，心理努力維度是指被試對(duì)完成學(xué)習(xí)任務(wù)過(guò)程中所付出的心理努力程度的評(píng)價(jià)，任務(wù)難度維度是指被試對(duì)完成的學(xué)習(xí)任務(wù)難度的評(píng)價(jià)。認(rèn)知負(fù)荷指數(shù)為兩維度評(píng)分的均值。所有測(cè)試均在紙質(zhì)材料上填寫(xiě)。

2.4 實(shí)驗(yàn)程序

本研究共進(jìn)行了為期8周的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，均安排在正常的教學(xué)時(shí)間內(nèi)，每周5學(xué)時(shí)，每學(xué)時(shí)45分鐘。實(shí)驗(yàn)在兩間普通教室進(jìn)行，內(nèi)部環(huán)境保持一致。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始第1周的第一次課，對(duì)兩組被試的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行前測(cè)。授課教師相同，男性，高級(jí)職稱，所教班級(jí)數(shù)學(xué)科目成績(jī)排名均穩(wěn)定在全年級(jí)前五名之內(nèi)。

實(shí)驗(yàn)組采用Musallam（2010）提出的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。具體操作如下：每次上課的前一天晚上，要求被試用學(xué)習(xí)機(jī)觀看教師提前錄制的視頻資料，內(nèi)容為第二天上課將要學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識(shí)與基本概念等。被試可以調(diào)節(jié)視頻播放的進(jìn)度，如倒退、快進(jìn)、暫停、思考、記筆記等，時(shí)長(zhǎng)為1小時(shí)左右。上課時(shí)教師先解答被試觀看視頻過(guò)程中的若干疑問(wèn)，并歸納其要點(diǎn)；然后，教師布置一些作業(yè)題，要求被試當(dāng)堂完成，獨(dú)立完成或與他人協(xié)作均可；最后，針對(duì)本節(jié)課內(nèi)容與作業(yè)，開(kāi)展課堂討論，教師進(jìn)行個(gè)別輔導(dǎo)，總結(jié)反饋等。控制組教學(xué)內(nèi)容相同，但采用傳統(tǒng)授課的教學(xué)方式。上課的前一天晚上，要求被試先獨(dú)立完成當(dāng)天教師布置的家庭作業(yè)，其內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)組當(dāng)堂完成的作業(yè)相同；然后預(yù)習(xí)第二天將要學(xué)習(xí)的新內(nèi)容，時(shí)長(zhǎng)為1小時(shí)左右。上課時(shí)教師先講解上一次的家庭作業(yè)；然后系統(tǒng)講授新學(xué)習(xí)內(nèi)容中的基礎(chǔ)知識(shí)與基本概念；最后，教師歸納其要點(diǎn)，并布置家庭作業(yè)。

每次課結(jié)束后，進(jìn)行認(rèn)知負(fù)荷測(cè)量。認(rèn)知負(fù)荷指數(shù)為每次測(cè)試的平均數(shù)。第8周最后一次課進(jìn)行后測(cè)，范圍為這8周新學(xué)習(xí)的內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)完畢后，所有被試均獲得一份小禮物。

2.5 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS20.0統(tǒng)計(jì)軟件建立數(shù)據(jù)文件，并進(jìn)行描述統(tǒng)計(jì)、t檢驗(yàn)、非參數(shù)檢驗(yàn)中Mann-Whitney U檢驗(yàn)等。

3 結(jié)果

3.1 被試前、后測(cè)學(xué)習(xí)成績(jī)比較

實(shí)驗(yàn)組與控制組的前測(cè)與后測(cè)學(xué)習(xí)成績(jī)的平均數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)差見(jiàn)表1。獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)組與控制組的前測(cè)成績(jī)差異不顯著（p＞0.05）。實(shí)驗(yàn)組與控制組的后測(cè)成績(jī)差異顯著，t(119)=2.15，p＜0.05，Cohen'sd=0.51，其中，實(shí)驗(yàn)組后測(cè)成績(jī)顯著高于控制組。配對(duì)樣本t檢驗(yàn)結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)組的前測(cè)與后測(cè)成績(jī)差異顯著t(59)=-4.12，p＜0.01，Cohen'sd=0.56，其中，后測(cè)成績(jī)顯著高于前測(cè)成績(jī)?？刂平M的前測(cè)后測(cè)成績(jī)差異不顯著（p＞0.05）。

表1 實(shí)驗(yàn)組與控制組前、后測(cè)學(xué)習(xí)成績(jī)的描述性結(jié)果與差異比較（M±SD）

3.2 被試認(rèn)知負(fù)荷比較

實(shí)驗(yàn)組與控制組8次認(rèn)知負(fù)荷見(jiàn)表2，總的認(rèn)知負(fù)荷為其平均數(shù)。獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)組與控制組認(rèn)知負(fù)荷的差異極顯著，t(119)=-7.41，p＜0.01，Cohen'sd=1.35，其中，實(shí)驗(yàn)組的認(rèn)知負(fù)荷（4.56±1.18）顯著低于控制組（6.10±1.10）。

3.3 被試前、后測(cè)學(xué)習(xí)成績(jī)?cè)鲋盗勘容^

黃希庭和張志杰（2010）認(rèn)為，不等組實(shí)驗(yàn)組、控制組前測(cè)后測(cè)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)分析一般采用參數(shù)檢驗(yàn)中的t檢驗(yàn)，即通過(guò)對(duì)兩組前測(cè)與后測(cè)差異分?jǐn)?shù)的平均數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，來(lái)推測(cè)出實(shí)驗(yàn)處理的效應(yīng)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，兩組學(xué)習(xí)成績(jī)?cè)鲋盗恐g的差異極顯著，t(119)=5.74，p＜0.01，Cohen'sd=1.05，其中，實(shí)驗(yàn)組的學(xué)習(xí)成績(jī)?cè)鲋盗浚?.81±3.62）顯著高于控制組（0.92±1.45）。

3.4 實(shí)驗(yàn)組內(nèi)高分組與低分組認(rèn)知負(fù)荷及學(xué)習(xí)成績(jī)情況

根據(jù)測(cè)量學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)組按被試的前測(cè)成績(jī)分為高分組（前27%）與低分組（后27%），分別比較其認(rèn)知負(fù)荷與學(xué)習(xí)成績(jī)前后測(cè)的增值量?？紤]到兩個(gè)組均為小于30的小樣本（n=16），本研究采用非參數(shù)檢驗(yàn)中的Mann-Whitney U檢驗(yàn)法。結(jié)果顯示，兩個(gè)組的認(rèn)知負(fù)荷差異顯著（Z=-2.02,p＜0.05），其中，高分組的認(rèn)知負(fù)荷顯著低于低分組；兩個(gè)組的學(xué)習(xí)成績(jī)?cè)鲋盗坎町愶@著（Z=-3.13,p＜0.01），其中，高分組（前：87.78±4.01，后：89.94±3.40）的學(xué)習(xí)成績(jī)?cè)鲋盗匡@著低于低分組（前：57.31±9.26，后：62.94±9.44）（見(jiàn)表 3）。

表2 實(shí)驗(yàn)組與控制組8次認(rèn)知負(fù)荷指數(shù)（M±SD）

表3 實(shí)驗(yàn)組內(nèi)高分組與低分組認(rèn)知負(fù)荷及學(xué)習(xí)成績(jī)?cè)鲋盗康牟町惐容^（U）

4 討論

4.1 翻轉(zhuǎn)教學(xué)法對(duì)高中生認(rèn)知負(fù)荷與學(xué)習(xí)效果的影響分析

本研究表明，翻轉(zhuǎn)教學(xué)法的運(yùn)用能有效降低中學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷。雖然以往幾乎沒(méi)有研究直接探討翻轉(zhuǎn)教學(xué)法對(duì)中學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷狀況的影響，但本研究結(jié)果驗(yàn)證了Abeysekera和Dawson（2015）關(guān)于翻轉(zhuǎn)課堂的一個(gè)假設(shè)，即翻轉(zhuǎn)教學(xué)法能降低認(rèn)知負(fù)荷，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)。在翻轉(zhuǎn)課堂背景下，學(xué)生能有較多時(shí)間進(jìn)行自我調(diào)節(jié)的學(xué)習(xí)，而自我調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)進(jìn)程可以幫助學(xué)生管理認(rèn)知負(fù)荷（Clark et al., 2007）；學(xué)生可以根據(jù)自己的負(fù)荷狀況調(diào)整信息呈現(xiàn)時(shí)間與學(xué)習(xí)進(jìn)度，從而減輕認(rèn)知負(fù)荷，促進(jìn)工作記憶的信息加工效率（楊麗恒, 原文志, 馬建宏, 2015）。本研究結(jié)果也與Musallam（2010）的研究相一致。Musallam認(rèn)為，在翻轉(zhuǎn)課堂的學(xué)習(xí)模式下，學(xué)生課前看相關(guān)的視頻資料，可以改變學(xué)習(xí)者頭腦中的圖式，促進(jìn)學(xué)習(xí)材料間的元素互動(dòng)，能有效降低內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷。本研究測(cè)量認(rèn)知負(fù)荷的工具為PAAS量表，包括心理努力與任務(wù)難度評(píng)價(jià)兩維度，兩者都屬于主觀評(píng)價(jià)，而主觀評(píng)價(jià)對(duì)內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷敏感（Ayres, 2006）。DeLeeuw和Mayer（2008）也認(rèn)為，心理努力評(píng)價(jià)對(duì)內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷敏感。因此，本研究?jī)A向于認(rèn)為，翻轉(zhuǎn)教學(xué)法降低的主要是內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷。當(dāng)然，受當(dāng)前認(rèn)知負(fù)荷測(cè)量技術(shù)所限，還無(wú)法完全區(qū)分出各種類型的認(rèn)知負(fù)荷，所以，也不排除翻轉(zhuǎn)教學(xué)法對(duì)外在認(rèn)知負(fù)荷與相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷有影響。

本研究發(fā)現(xiàn)，翻轉(zhuǎn)教學(xué)法確實(shí)能提高中學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)，這與以往部分研究是一致的（Baepler et al., 2014; McGivney-Burelle & Xue, 2013）。Wuellner（2013）認(rèn)為，一種教學(xué)方法如只改變傳統(tǒng)授課的信息傳遞方式，而在其他方面不做出改變是不太可能產(chǎn)生學(xué)習(xí)上的顯著增效。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式從根本上改變了課堂與學(xué)校，盡量滿足每一位學(xué)生的需要，并為其制定個(gè)性化學(xué)習(xí)。翻轉(zhuǎn)課堂中，學(xué)生在課前自定步調(diào)、學(xué)習(xí)時(shí)間與地點(diǎn)，對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，能充分利用學(xué)生的元認(rèn)知，促進(jìn)知識(shí)的內(nèi)化（王勇, 2016）。翻轉(zhuǎn)課堂模式中，知識(shí)的傳遞過(guò)程提前完成，課堂時(shí)間主要用于解決圖式形成過(guò)程中存在的問(wèn)題，并吸收內(nèi)化知識(shí)，大大降低了學(xué)生的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷（宋艷玲等, 2014）。對(duì)于本研究與以往研究結(jié)果不一致的原因，可能是因?yàn)楸狙芯繃?yán)格參照了Musallam（2010）提出的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，沒(méi)有讓學(xué)生觀看太多的教學(xué)視頻，課前提供的材料難度也比較適中，因而沒(méi)有給學(xué)生帶來(lái)信息超載以及過(guò)高的認(rèn)知負(fù)荷。另外，本研究選擇的數(shù)學(xué)學(xué)科知識(shí)邏輯性較強(qiáng)，前后之間的聯(lián)系緊密，可能比較適合使用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式?？梢?jiàn)，翻轉(zhuǎn)課堂雖然是一個(gè)比較好的教育教學(xué)理念，但在實(shí)施的過(guò)程中也應(yīng)順應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)的心理規(guī)律，才能產(chǎn)生好的學(xué)習(xí)效果。從這個(gè)角度而言，本研究將有助于解決之前的研究爭(zhēng)議。

4.2 翻轉(zhuǎn)課堂背景下的認(rèn)知負(fù)荷效應(yīng)分析

本研究發(fā)現(xiàn)，在翻轉(zhuǎn)課堂背景下，高分組與低分組的認(rèn)知負(fù)荷與學(xué)習(xí)成績(jī)前后測(cè)增值量之間均有顯著差異，雖然高分組的認(rèn)知負(fù)荷顯著低于低分組，但其成績(jī)?cè)鲋盗恳诧@著低于低分組，這表明翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法會(huì)導(dǎo)致知識(shí)反轉(zhuǎn)效應(yīng)的出現(xiàn)。這也印證了Roelle和Berthold（2013）的研究。關(guān)于知識(shí)反轉(zhuǎn)效應(yīng)的理論解釋，可能與認(rèn)知過(guò)載和冗余效應(yīng)兩種學(xué)習(xí)情境有關(guān)（張冬梅, 路海東, 祖雅桐, 2016; Jiang, Kalyuga, & Sweller, 2018）。知識(shí)水平較低的學(xué)習(xí)者由于缺少有效的外部支持信息，加工信息的效率低，容易造成認(rèn)知過(guò)載。知識(shí)水平較高的學(xué)習(xí)者內(nèi)部知識(shí)結(jié)構(gòu)與外部支持信息之間可能存有重疊，容易造成認(rèn)知資源的浪費(fèi)，產(chǎn)生冗余效應(yīng)（孫崇勇, 李淑蓮, 2017）。趙立影（2014）認(rèn)為，知識(shí)水平較高的學(xué)習(xí)者還因?yàn)殚e置的認(rèn)知資源較多，容易疏忽，反而不能進(jìn)行有效的認(rèn)知加工，因此可能會(huì)在第三種情境即認(rèn)知空載下出現(xiàn)知識(shí)反轉(zhuǎn)效應(yīng)。本研究中，高分組已經(jīng)具有一定的內(nèi)部知識(shí)，需要耗費(fèi)寶貴的認(rèn)知資源處理因內(nèi)部知識(shí)與外部知識(shí)重疊而產(chǎn)生的沖突，從而不利于學(xué)習(xí)。另外，高分組的認(rèn)知負(fù)荷顯著低于低分組，表明高分組空余的認(rèn)知資源多于低分組，但學(xué)習(xí)者可能沒(méi)有很好地加以利用，無(wú)形中浪費(fèi)了寶貴的認(rèn)知資源，從而導(dǎo)致學(xué)習(xí)成績(jī)?cè)鲋盗康陀诘头纸M。所以，本研究中出現(xiàn)的知識(shí)反轉(zhuǎn)效應(yīng)更接近于上述的第二、第三種情境。一般來(lái)說(shuō)，知識(shí)反轉(zhuǎn)效應(yīng)與材料呈現(xiàn)方式、任務(wù)性質(zhì)與難度、問(wèn)題情境以及學(xué)習(xí)者的個(gè)體差異等因素有關(guān)（孫崇勇, 李淑蓮, 2019）。

本研究發(fā)現(xiàn)，翻轉(zhuǎn)課堂取得優(yōu)異學(xué)習(xí)效果的心理機(jī)制主要在于，它是通過(guò)有效降低學(xué)習(xí)者的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷而影響其學(xué)習(xí)成績(jī)的。值得注意的是，翻轉(zhuǎn)教學(xué)法對(duì)學(xué)習(xí)成績(jī)的影響不是短期的、立竿見(jiàn)影的，而是一個(gè)需要較長(zhǎng)時(shí)間的潛移默化過(guò)程，學(xué)生需要花費(fèi)一定時(shí)間來(lái)適應(yīng)這種新的教學(xué)模式。為此，O'Flaherty和Philips（2015）提出，只有通過(guò)長(zhǎng)期的縱向研究才能精確考察翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的影響。另外，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法作為一種新生事物，雖然具有眾多優(yōu)點(diǎn)，但不能保證對(duì)所有的學(xué)生都是同等有效的。知識(shí)反轉(zhuǎn)效應(yīng)提示，在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)過(guò)程中，教師還需要不斷地關(guān)注學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷狀態(tài)及其對(duì)學(xué)習(xí)效果帶來(lái)的影響，以便隨著學(xué)習(xí)者知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的不斷變化適時(shí)調(diào)整教學(xué)策略。

5 結(jié)論

本研究揭示了翻轉(zhuǎn)課堂取得優(yōu)異學(xué)習(xí)效果的心理機(jī)制，即翻轉(zhuǎn)教學(xué)法通過(guò)有效降低學(xué)習(xí)者的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷而影響其學(xué)習(xí)成績(jī)；但同時(shí)存在認(rèn)知負(fù)荷的知識(shí)反轉(zhuǎn)效應(yīng)，相對(duì)于高分者而言，該法對(duì)低分者的學(xué)習(xí)更加有效。所以，翻轉(zhuǎn)教學(xué)法的運(yùn)用過(guò)程中須考慮學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷的變化及其學(xué)習(xí)效果，以便采取相應(yīng)的教學(xué)策略。