基于认知负荷理论的网络文本辅助工具实证研究

唐 玲，苏晓军

（江苏技术师范学院 外语学院，江苏常州 213001；苏州大学 外语学院,江苏苏州 215006）

一、引言

网络文本的辅助工具指网络文本带有的内置帮助手段，如在线词典、在线词汇表、句子解释、电脑发音等。网络词典能够为学习者提供更加便捷的查词方式，但与此同时也可能排除了查阅传统词典时涉及到的积极学习过程。例如，学习者利用纸质词典搜寻生词含义时会启动工作记忆处理生词，这种积极的学习活动可能有利于附带词汇习得。然而，根据认知负荷理论，短时记忆转化成长时记忆之前涉及到的其他过程（如深加工，解释或者心理努力等）会占据工作记忆容量，减少分配给元认知的认知资源，从而可能最终影响阅读理解效果（Baddeley,1997;Hulstijn,2001；Sweller et al.,1998）。而网络词典则会减少学习者的外在认知负荷，释放出更多认知资源用于阅读理解活动。那么，这种技术便捷如何影响学习者的查词行为、认知过程和学习结果？虽然已有不少学者就这些问题进行了调查研究，但关于网络词典或网络文本注释对阅读网络文本的作用至今仍无一致结论。因此，本文试图通过考察三种网络文本辅助工具（文内注释、弹出式词典和在线词典）以及学习者英语水平对阅读网络文本的影响并且从认知负荷理论的视角分析和讨论研究结果。

二、认知负荷理论与研究背景

认知负荷指处理信息时一次性增加于工作记忆中的脑力活动总量（Cooper,1998）。认知负荷理论（cognitive load theory）由澳大利亚教育心理学家John Sweller于20世纪80年代提出,其理论基础主要是资源有限理论和认知图式理论。资源有限理论认为,人的认知资源 （主要表现在工作记忆容量上）是有限的,而任何学习和问题解决活动都要消耗认知资源,都有可能造成认知上的负荷。认知图式理论认为，知识以图式的形式存储于长时记忆中。图式根据信息元素的使用方式来组织信息，它提供知识组织和存储的机制。图式构建能降低工作记忆负荷。根据负荷来源,认知负荷分为内在认知负荷（intrinsic cognitive load）、外在认知负荷（extraneous cognitive load）和相关认知负荷（germane cognitive load）（Sweller et al.,1998 ；Paas et al.,2004）。内在认知负荷指工作记忆对认知任务本身所包含的信息元素的数量及其交互性进行认知加工活动所产生的负荷。内在认知负荷由学习内容的复杂性以及材料内部的交互作用决定，同时也受学习者先前对该领域知识的影响。外在认知负荷是由刺激材料的呈现方式和外部要求个体所从事的活动而引起的工作记忆负荷。相关认知负荷指与图式建构和活动以及图式自动化过程的努力程度有关的认知负荷。三种认知负荷相加则是总的认知负荷，总的认知负荷低于工作记忆总量时，学习活动得以顺利进行，否则学习活动受阻（Sweller,2010; Sweller et al.,1998）。内在认知负荷不可改变，可通过建构附加图式和先前获得图式的自动化降低内在认知负荷。外在和相关认知负荷可以改变，在资源被分配给内在认知负荷后，所剩余的工作记忆容量被再分配给外在和相关认知负荷，这时二者遵循互补原则（Sweller et al.,1998; Paas et al.,2010）。

根据认知负荷理论,Yeung等人（1997）通过一系列实验调查了注释和语言水平对阅读理解和词汇学习的影响。结果发现，由于减少了外在认知负荷，与文章整合在一起的词汇解释（整合模式）能够促进受试对文章的理解；而因为减少了阅读过程中的干扰，单独列出的词汇表（独立模式）更有利于词汇学习。对于语言水平低的受试而言，和独立模式相比，整合模式促进了阅读理解而没有促进词汇学习，对于语言水平高的受试而言，情况却恰恰相反。根据这些实验结果，他们认为，呈现模式对学习的促进或阻碍作用取决于不同辅助工具对学习者施加的不同的认知负荷。当前，认知负荷研究的重点是如何通过减少外在认知负荷增加相关认知负荷来优化学习环境。例如，许多研究都关注补充信息类型（动画/多媒体）的作用和呈现模式（多媒体/多模态）对阅读理解和词汇学习的影响（Yoshii,2006; Kablan &Erden,2008; Acha,2009）。Yoshii（2006）考察了不同注解模式（母语图示/二语注解）对附带词汇习得的影响，发现不管哪种模式都能促进词汇习得。Acha（2009）也调查了不同注解模式（形象的、语言的或形象和语言皆有的）对词汇学习的影响，结果发现，只接受语言注解（文字翻译）的受试比只接受形象注解以及同时接受形象和语言注解的受试在词汇学习方面都表现得更好。由此可见，关于网络文本辅助工具（如词汇表、注解和词典等）对于阅读理解和词汇习得的影响并无一致结论，而以上研究大多以本族语者为实验对象进行关于母语网络文本阅读的研究，很少以EFL/ESL学习者为研究对象，调查以上因素对二/外语网络文本阅读的影响，国内相关研究鲜见。因此，本文试图在前人研究的基础上从认知负荷理论的角度探讨网络文本辅助工具以及学习者语言（英语）水平对阅读网络文本的影响。

三、研究方法

1 研究对象

本研究从某高校一年级本科生中分别选取了英语成绩高和低的30名学生作为研究对象（根据学生第一学期英语期末考试成绩挑选），包括22名男生，38名女生，平均年龄为18.6岁，分为三个小组，每组包括20名学生（高分者和低分者分别10名）。他们主要来自于计算机、化学化工和机械三个专业，在上大学前都有6～9年的英语学习经历。

2 研究工具

研究工具包括三种网络文本，选自于一篇英语实时新闻，内容是关于英国著名女作家J.K.罗琳续写哈利·波特第七集的新闻报道，字数353，难易程度适中。笔者根据考察大学英语阅读理解能力的要求给文章编配了五道选择题。为检验学生掌握词汇情况，根据原文编写了十四道词汇题（阅读理解题分值为每题2分，总分10分，词汇题分值为每题1分，总分14分）。另外，笔者根据研究目的和要求对文本进行了一些调整，使其分别具备下面三种辅助工具：（1）电子文本+文内注释，为文本内14个单词提供了中文解释，学生必须将单词涂成亮色才能看到文内注释。（2）电子文本+弹出式词典，学生阅读电子文本时，可以随时利用电脑上安装的电子词典获得生词含义。该电子词典是金山词霸2010版，为生词提供电脑发音和中文解释。学生同样需将单词涂成亮色才能看到词典解释。（3） 电子文本+在线词典，为电子文本提供一个链接的在线英汉双语词典（海词在线词典），提供单词发音、中英文解释、例句等。学生需涂亮单词再进行复制粘贴操作才能利用在线词典获得单词含义等。

3 实验过程

实验于某周日下午在学校的多媒体教室进行，该教室配备教师用主机一台，学生机72台，所有电脑都可以上网。为便于收集实验数据，笔者将学生机和学生一一对应编号，学生在实验时需对号入座。实验要求学生阅读一篇网络文章后完成阅读理解和词汇测试。做阅读理解题时学生可以查看原文，做词汇题时学生不能查看原文。实验分三组（每组20名学生）同时进行，一、二、三组学生阅读网络文本时分别可以利用文内注释、弹出式词典和在线词典查询单词。笔者在现场对学生进行实验要求说明，并且监督实验顺利进行，完成任务时间为25～40分钟。

4 数据的收集和分析

实验结束后，笔者通过统计学生机上涂成亮色单词的个数获得受试查词个数，统计出阅读理解和词汇题的原始得分。利用社会科学统计软件包SPSS13.0对以上数据进行分析。

四、实验结果

1 不同辅助工具对阅读网络文本的影响

主要从两个角度考察辅助工具对阅读网络文本的影响：辅助工具对查词行为的影响及辅助工具对阅读理解与附带词汇习得的影响。表一详细说明了三种网络文本呈现模式下，三组学生查词数的比较。

表1 三组学生查词数比较

实验中三组学生利用各种网络文本辅助工具查词总数782个，平均每人查词13.03个。由表一可见，第二组学生（利用弹出式词典）查词最多，第三组学生（利用在线词典）查词最少，单因素方差分析结果为F=35.08,p=0.00,说明组间因素效应显著，即不同辅助工具对学生查词数有显著影响。多重比较分析结果为：第一和第二组查词数差异显著（p=0.00），第一和第三组查词数无明显差异（p=0.08），第二和第三组查词数差异显著（p=0.00）。而表2描述了三组学生阅读理解和词汇得分的详细情况。

表2 三组学生的阅读理解和词汇得分

对三组学生查词数与其阅读理解和词汇成绩分别进行相关性分析，发现第一和第二组学生查词数分别与其阅读理解成绩之间呈负相关（第一组：R=-0.61,p=0.01；第二组：R=-0.60,p=0.00），和词汇成绩之间分别无相关性（第一组：R=-0.50,p=0.023；第二组：R=-0.41,p=0.074）；第三组学生查词数与其阅读理解成绩相关性不大（R=0.35,p=0.13），与其词汇成绩之间相关系数不高，但具统计学意义（R=0.51,p=0.020）。由此可见，学生利用文内注释或弹出式词典查词越频繁，其阅读理解效果越差，而利用在线词典越频繁，其附带词汇学习效果越好。对三组学生阅读理解和词汇得分均值分别进行单因素方差分析，发现组间因素效应显著（阅读理解：F=5.15,p=0.01; 词汇：F=10.33, p=0.00）。由此可见，不同辅助工具对阅读理解和词汇习得都有显著影响。多重比较结果发现，第一和第二组学生的阅读理解和词汇成绩都有显著差异（阅读理解：p=0.00，词汇成绩：p=0.00），第一和第三组学生阅读理解和词汇成绩之间无显著差异（阅读理解：p=0.21，词汇成绩: p=0.17），第二和第三组学生的阅读理解成绩之间也无显著差异（p=0.06），词汇成绩差异显著（p=0.00）。由此可见，相对于其他两种辅助工具，弹出式词典最有利于词汇习得，两种词典都比文内注释更有利于阅读理解。

2 语言水平对在线阅读的影响

同样，关于语言水平对阅读网络文本的影响也从语言水平对查词行为的影响以及对阅读理解与词汇习得的影响两个方面进行考察。根据英语水平，将三组学生重新划分为高/低分两组（每组30人）。表3描述了高/低分组学生阅读三种网络文本时查词数独立样本t检验的结果。

表3 高分组和低分组学生阅读三种文本时查词数t检验结果

表3说明，总体看来，高分组学生查词数明显少于低分组学生查词数（t=-3.28,p=0.00）。阅读第一和第二种文本时，高分组学生查词数也远远少于低分组学生（第一种文本：t= -4.26，p=0.00；第二种文本：t=8.05，p=0.00）。阅读第三种文本时，两组学生查词数无显著差异（t=-0.22，p=0.83）。对高分组三种文本的查词数进行单因素方差分析，发现组间因素效应显著（F=15.08,p=0.00），多重比较结果为：第一和第二种文本查词数无明显差异（p=0.23），第一和第三种、第二和第三种文本查词数分别有显著差异（p值都分别为0.00）。对低分组三种文本的查词数进行单因素方差分析，发现组间因素效应显著（F=114.03,p=0.00），多重比较结果为：第一和第二种、第一和第三种、第二和第三种文本查词数分别差异显著（p值都分别为0.00）。因此，语言水平对辅助工具使用偏好的影响表现为总体来看，低分组比高分组受试利用辅助工具更加频繁。高分组学生利用文内注释和弹出式词典查词数无明显差异，但是利用在线词典查词数远远少于利用前两种工具。低分组学生利用弹出式词典查词数最多，利用文内注释功能查词数居中，利用在线词典查词数最少。两种水平的学生都是利用内置词典远远比外部词典更加频繁，但是低分组学生查询内置词典次数远远多于高分组学生。接着，对不同语言水平学生的阅读理解、词汇成绩进行独立样本t检验，结果见表4。

表4 高分组和低分组学生阅读成绩和词汇成绩的差异

由表4可见，除第三种文本的阅读理解成绩无明显差异外，两组学生的阅读理解和词汇成绩都有显著差异。阅读理解方面，高分组第二种文本表现最好，第三种文本表现最差，两种文本得分差异显著（p=0.00）。而低分组第二种文本表现最好，第一种文本表现最差，两种文本得分差异显著（p=0.00）。词汇方面，两组都是第二种文本得分最高，第三种文本得分最低，两者差异显著（高分组p=0.00，低分组p=0.00）。因此，总体来讲，语言水平高组比语言水平低组在阅读理解和词汇学习方面表现都更好。

五、讨论和结语

根据表1调查结果可见，学生利用弹出式词典查词最频繁，文内注释功能次之，利用在线词典最少。由此可见，学生利用内置词典明显比外部词典频繁。而利用弹出式词典最频繁可能是因为弹出式词典为学生提供了最为便捷的查词方式，减少了搜寻生词含义的外在认知负荷，从而释放出更多的认知资源来进行文本理解。文内注释功能相当于与文本融合的整合注解模式，相对于在线词典（外部词典）来说也减少了搜寻生词含义的外在认知负荷，因此也受到学生的欢迎。很明显，使用在线词典时的复制黏贴过程增加了学生的外在认知负荷，从而减少了学生查词次数。这一结果与Chun（2001：382）的发现一致，内置词典是学习者使用最频繁的功能。

根据认知负荷理论,使用内置词典会减少外在认知负荷，释放出更多的认知资源分配给相关认知负荷用于阅读理解活动,而使用外部词典会增加外在认知负荷，但搜寻生词含义的过程会激活短时工作记忆处理生词，这一过程有利于附带词汇习得。因此，我们假设使用内置词典会促进阅读理解而妨碍附带词汇习得，而使用外部词典则有相反的影响。本研究的实验结果是使用内置词典越频繁，阅读理解效果越差，使用在线词典越频繁，词汇习得效果越好（见表2学生查词行为与阅读理解和词汇成绩相关性分析结果）。由此可见，本实验结果没有验证关于使用内置词典的假设而支持了关于使用外部词典的假设。看起来，这一结果与Dillon 和 Gabbard（1998）的结果部分一致，他们发现超媒体环境并没有促进阅读理解。

出现这一结果的原因可能是虽然内置词典减少了受试查词的外在认知负荷，但是分配给阅读理解活动的认知资源并非都转化为相关认知负荷，这一过程似乎还受到其他因素的影响。De Ridder（2002）认为，外在认知负荷的减少也可能导致学习者在阅读网络文本时发生“点击癖”行为，这一行为只会产生更多的表面的短时学习。通过对查词数原始数据进一步分析发现，第一和第二组受试中低分组受试查词数分别占该组查词总数的56.36%和65.56%。低分组受试查询内部词典比高分组明显频繁（t=-3.28,p=0.00），而其阅读理解成绩明显比高分组更低（t=-6.00,p=0.00）。由此可见，低分组受试查词数更多阅读理解得分却更低，有可能就是因为低分组受试发生了这种“点击癖”行为，从而导致以上结果。

此外，根据表二多重比较结果可见，弹出式词典比文内注释功能更能促进阅读理解，由此可见，查询内置词典并不会干扰短时记忆，反而会帮助文本理解（Knight,1994），网络文本相对于纸质文本的优越性在于能够使学习者非常方便地利用其非线性的特点（如在线定义、解释等）来获得和处理信息,而其部分原因是网络呈现模式能够使学习者以干扰性更少的方式处理更多信息，从而减少阅读活动的认知负荷（Rouet & Levonen,1996:10-11）。而弹出式词典与在线词典对阅读理解的影响无明显差异的原因可能是因为两种词典提供的信息量相差不大，因此，辅助工具提供的信息量也是影响在线阅读理解的重要因素之一。弹出式词典最有利于词汇习得的结果（见表2）则说明在阅读过程中使用内置式词典不仅有利于阅读理解，也有利于附带词汇习得，此结果与Knight（1994）的结果一致。而尽管学习者在使用在线词典的复制黏贴过程中给予生词更多关注，但这种关注或许更多的是与外在认知负荷而不是相关认知负荷有关，因此，使用在线词典不比使用弹出式词典更有利于附带词汇习得。

不同语言水平受试利用辅助工具最明显的差异在于低分组受试查询内置词典次数远远多于高分组受试，这一结果进一步证明低分组受试有可能在外在认知负荷减少的情况下发生了“点击癖”行为。Niederhauser（2000）等人发现，阅读理解高分者在阅读网络文本时仍然能够使用传统策略，有更多的可用心理资源来整合和建构文本材料，形成情景模型。而Calisir和Gurel（2003）发现高分组受试理解不同文本（线性文本和超文本）表现无差异，说明高分组受试理解文本不受文本呈现模式的影响。根据本研究表3结果可见，高分组受试利用文内注释和弹出式词典查词数无明显差异，由此说明，本研究的高分组受试阅读网络文本时也利用了阅读纸质文本的猜词策略，并没有过分依赖辅助工具。此外，本研究发现，无论是阅读理解还是词汇学习，高分组都比低分组表现更好，其原因可能是根据认知负荷理论，内在认知负荷决定于学习任务的元素互动性，而元素的互动性除取决于材料的性质外还与学习者的性质（学习者的知识基础或获得的认知图式）密切相关。对于基础知识扎实，获得的相关认知图式较多的学习者而言，元素互动性程度低，材料就简单，反之，元素互动性程度高，材料较难。因此，同样的认知任务给不同水平的学习者带来不同状况的认知负荷，对高水平学习者而言游刃有余的任务，对低水平学习者而言有可能已属认知超载。

总之，本研究结果发现网络文本的内置词典功能是学习者使用最频繁的工具，而外部词典的使用并没有明显促进附带词汇习得；语言水平明显影响学习者使用辅助工具的偏好和阅读网络文本的结果。本研究对将来网络文本辅助工具研究的启示是应当注意使用内置词典可能导致的负面影响，如减少利用语境猜测词义策略的使用。而这是不利于词汇学习的，因为由推论而获得的意义比内置词典提供的意义更有利于记忆（Koren,1999; Rott et al.,2002）。此外，也应当防止在减少外在认知负荷的同时导致学习者产生“点击癖”行为，这也是不利于阅读理解的。

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