基于认知负荷理论对WebQuest与传统教学的对比研究

吕航 王俊秋

摘 要：随着信息技术的在教育领域应用的不断普及，基于因特网的探究性教学活动（WebQuest）也被逐渐应用于基础教学领域，并在教学过程中取得了良好成效，但同时也遭到了传统教学支持者的排斥和质疑。为了研究WebQuest相比较于传统教学在小学语文教学中是否具有优势，本文拟从认知负荷理论角度对两种教学方式的教学效果进行实验研究，通过实验数据结果分析来评价两种教学方式的教学效果，并提出相关建议。

关键词：认知负荷;WebQuest;教学效果;教师培养

一、认知负荷理论概述

由澳大利亚心理学家John Sweller（1988）等提出的认知负荷理论认知负荷理论（Cognitive Load Theory）[1]，一直对于现代教育理论，尤其是在教育心理学、认知心理学等领域中有着深远的影响。认知负荷（Cognitive Load）是指人在完成任务过程中进行信息加工所需要的认知资源的总量，该理论经过许多教育家和心理学家的努力，不断得到完善，该理论认为影响认知负荷的主要因素有学习材料组织和呈现方式、学习材料的复杂性和个体的专长水平。为了更好的研究认知负荷理论，学者们根据该理论的特性又将认知负荷理论具体分为了：内在认知负荷、外在认知负荷和有效认知负荷三类。

基于认知负荷理论，学习者的认知资源是有限的，而在学习任务中，任何活动都会消耗认知资源，当学习任务所需要消耗的认知资源超过了学习者本身所具有的认知资源总量时，就会造成认知超负荷（eognitiveoverload），从而影响学习的效果和效率。这时，我们要求在学习者的学习过程中，必须要有效的管理好以上三种认知负荷，使得学习者所承受的三种认知负荷之和不得超过其工作任务的总负荷。这使得我们在教学设计过程中，应当不断调整教学设计来降低外在负荷和内在负荷，并通过增加有效负荷，在三种认知负荷之和不超过工作记忆的总负荷的前提下，提高学习者的学习效率。

二、基于WebQuest的教学模式

基于WebQuest的教学模式是由美国圣地亚哥州立大学教育技术学院教授伯尼·道治（Bernie Dodge）和汤姆·玛蒂（Tom March）（1995）年提出的。顾名思义，我们可以把 Web Quest 理解成一种基于英特网的探究式学习活动，即通过引导学生通过英特网查找资料，并在此基础上开展自主学习研究。具体包括在课堂教学中，教师向学生呈现一个特定的情景或任务，要求学生通过借助英特网去寻找发现相关解决方案。教师在整个课堂中只是充当引导者，而学生则成为了整个课程学习的主角。

三、基于认知负荷理论的两种教学方式实验研究

为了研究WebQuest相比较于传统教学的教学效果，我们引入认知负荷这一概念，选取四川省宜宾市翠屏区四所小学校共1700名小学生在两种教学模式下的认知负荷进行研究，以对比分析在WebQuest与传统教学两种教学模式下，学生在语文学习的认知负荷上是否存在明显差异。

[被研究者来源＼&小学三年级＼&小学四年级＼&被研究者平均年龄＼&8（取整后）＼&9（取证后）＼&被研究者总体规模＼&800人（其中男生423人，女生377人）＼&900人（其中男生412，女生488人）＼&]

表一  被研究者情况表

本次研究共分为两组实验，每次实验分别设实验组和对照组，具体包括小学四年级学生在Web Quest（实验组）与传统教学（对照组）下认知负荷对比研究（实验一），小学三年级学生在Web Quest（实验组）与传统教学（对照组）下认知负荷的对比研究（实验二）。

本次研究选取小学四年级语文课文《鸟的天堂》作为研究媒介，被研究者（小学三年级和小学四年级）均未在以前接触过此篇课文，但在对语文学习认知能力方面，小学四年级学生明显高于小学三年级学生。本次研究以具有20年工作经验的小学语文教师，以传统教学模式下的《鸟的天堂》教学作为对照组，以基于互联网自主研究教学的Web Quest教学模式作为实验组。实验组与对照组具体教学设计如下表：

[組别＼&传统教学（对照组）＼&WebQuest（实验组）＼&课前预习布置＼&请同学们通读课文，遇到不懂得生字、生词查阅字典，掌握读音、字形、理解词义＼&教师提供参考网址，要求学生分组扮演科学家、摄影家、作家，通过上网自主查阅有关广东省新会县天马河地理环境与动物保护的资料，完成一篇关于该区域生态环境保护的建议方案。方案需包括图片、文字说明、纪录片资料等。＼&     课堂教学＼&①教师在黑板上列出生字、生词，要求学生标明读音与词义。

②教师介绍本文作者、文章写作背景。

③学生通读文章，教师提问：巴金几次经过鸟的天堂分别看到什么景象？文章的写作顺序是什么？

④教师与学生总结大榕树的特征与鸟的特征？

⑤教师要求学生归纳文章的中心思想。

⑥教师列出课文框架，总结全文。＼&①每个小组派一名代表，就小组课后完成的项目作品向全班进行汇报。

②各小组互评，最后教师总结，并开始课文《鸟的天堂》的学习。

③教师提出问题：请结合你们之前所收集的资料，谈一谈：大榕树“独木成林”的原因？鸟儿们喜欢生活在什么样的环境中？通过对《鸟的天堂》这篇文章的学习，你有什么启发？

④结合课文和小组收集的资料，谈一谈人类应该怎样与小鸟、大榕树共处？人类该采取怎样的措施，才能挽留住大自然恩赐的“鸟的天堂”？我们应该怎样保护身边的生态环境？＼&课后作业＼&听写本节课生字生词，用本节课学习的新词语造句。＼&要求同学们模仿巴金的创作手法，结合之前所收集的资料，写一篇描述动物与生态环境的文章。＼&]

四、实验结果

课程结束后，为了测试两种教学模式下的教学效果。我们特聘请了教育专家，对两个年级学生学习成果进行测评，具体包括生字词注音、释义识记测试、造句测试、文章理解测试、情感与认知测试、写作测试这六个方面，再通过Spss 13.0统计软件进行数据处理后，我们得出如下测试结论：

（1）在生字词字形与注音识记测试环节中，传统教学下的学生平均成绩明显高于WebQuest下教学的学生平均成绩。

（2）在词语造句测试环节中，两种教学方式下的学生成绩无明显差别。

（3）在文章理解测试中，WebQuest下的学生平均成绩略高与传统教学下的学生平均成绩。

（4）在情感与认知测试中，WebQuest下的学生平均成绩明显高于传统教学下的学生成绩。

（5）在写作测试中，WebQuest下的学生文章质量明显高于传统教学下学生的文章质量。

（6）具有较多知识能力的学生（小学四年级）相比较于较少知识积累的学生（小学三年级）在WebQuest教学模式下，优势更明显。

五、实验结果分析

测试结果一中显示的在生字词字形注音环节中，传统教学模式下学生平均成绩优于WebQuest下学生平均成绩，原因在于传统教学在课程安排上，教师用了较多时间对生词字字形、注音进行讲解，强化了学生对于生词字的记忆，而WebQuest由于其课程教学大部分时间被用来学生的自主探究，这对于学生单纯的生字词识记可能是外在负荷，从而导致在这一环节测试中，学生对字词的识记成绩明显优于WebQuest。

测试结果二中显示的在造句测试环节中，两种教学模式下的学生成绩无明显差别。这与之前所预测的传统教学在词语造句方面成绩优于WebQuest的测试结果存在差异，因为在传统教学中教师花费了大量时间对词语的释义进行讲解，并布置了针对性的造句作业，理应成绩更高。但是重新梳理教学过程后，可以发现，在WebQuest教学中，、同学们在收集资料、上台展示资料、课后布置作文写作过程中，就已经将课文中词语的使用潜移默化地学会。在同学们所写的作文中，也能找到课文中的相关词语。这说明相关负荷在造句测试中发挥了作用，同学们通过对相关认知元素进行重组，最终促进了学习。

测试结果三所显示的文章理解测试结果，WebQuest下的学生平均成绩略高于传统教学下的平均成绩，可能原因在于WebQuest的教学模式下，学生由于之前收集资料和角色扮演过程中，已经树立了生态保护和热爱大自然的情感意识，这将有利于理解作者的中心思想和写作意图。接下来，教师再对文章中的重难点进行剖析讲解，这也与学生之前的知识积累融会贯通，从而最终加深了学生对课文的理解。

测试结果四中所显示的情感与认知测试中，WebQuest下的学生平均成绩明显高于传统教学下的平均成绩，原因在于在WebQuest教学模式下，教师首先通过布置小组任务，让每个同学分别进行角色扮演，亲身经历到整个课程的学习中，学生为了完成教师所布置的展示任务，会借助互联网去收集相关资料，在收集过程中，大量的信息资源也会加强学生的情感认知能力，在展示与小组互评中，面对不同观点与展示信息的汇集，会进一步激起学生的思考并在大脑中对相关信息资源进行进一步的整理，进一步的提升了学生的情感认知能力。接下来的课程讲解，由于学生有了之前的信息积累，教师的讲授自然会与学生大脑中的知识资源发生碰撞，进一步地促进学生情感与认知能力的提升。这些都是传统教学中，教师单纯的教学讲授所不能媲美的。

测试结果五中所显示的写作测试中，WebQuest下的学生文章质量明显高于传统教学下学生的文章质量。这个结果与预测的一致，因为WebQuest融入了学生角色扮演、小组合作收集资料，学生在亲身参与过程中，将会深深激发学生对于大自然的热爱以及保护生态环境的强烈意识。在这种思想感情的沉淀下，学生写出的文章必然也是真情流露，文章质量自然提升不少。

测试结果六中高年级的学生相比较于低年级学生，WebQuest更能体现出优势，这是因为WebQuest由于其所包括的认知要素更多，知识间的相关性更强，任务难度更大，学生所面临的内在负荷和外在负荷也更大。而由于内在负荷来源于认知任务本身，并由要学习的材料的复杂性与学习者专业知识之间的关系所决定，高年级学生由于其较低年级学生更拥有丰富的先前知识，所以其在学习新知识的过程中，所面临的内在认知负荷将会明显低于先前知识缺乏者。而且由于高年级学生在面对外在无用信息具有更强的筛选和识别能力，所以其所面临的外在负荷也较低年级向学生较少。高年级学生由于有了更多相关知识的积累沉淀，在课文学习中，更能够把相关知识与文章学习相联系起来，在一定程度上也促进了学习。

六、总结与結论

综上所述：WebQuest相比较于传统语文教学，更能降低学生的认知总负荷，能够促进学生对文章的理解、学生情感认知态度、学生团队协作能力、学生写作能力以及学生创新思维能力、自主学习能力、自主探究能力的提升，这些优势在高年级尤其是高年级男生中体现更明显，而传统教学在传统的识字和认词方面较WebQuest更有优势。鉴于两种教学方式各有特点，所以本文主张在课堂教学中以WebQuest教学方式为主，而在课后作业布置方面，增加学生通过互联网查阅相关字词，并完成相关词语造句的作业，以促进学生对生字词的熟练程度。经实验测试证明，该改进方案能够显著提高学生的识字识词能力。这一实验数据也表明：经教学者合理设计后的WebQuest能够在各方面完全取代传统教学，相比于传统教学更能发挥更好的教学效果。但由于WebQues相比较与传统教学在教学设计上对教学者的能力要求更高，教学者必须具备较强的信息教育技术素养，熟悉教学内容目标以及良好的课题组织设计能力和课堂的整体把控能力。所以为了在更多的基层学校更好地发挥WebQuest的教学成效，对新技术、新教育理念下的教师培训必然需要加强。

参考文献：

[1]Sweller J.Cognitive load during Problem solving ：effects on leaming.Cognitive Scienee. 1988，12（2）：257-285.

[2]Sweller J，van Merrienboer JJG ，Paas FGWC.Cognitive architecture and instructional design.Educational Psychology Review，1998，10（3）：251-296.

[3]Sweller J，Instructional design in technical areas ，ACER Press， Camberwell， Australia.1999.