认知心理视阈下的大学英语翻转课堂理论溯源及启示*

尹 玮 张 凯

(中国海洋大学 外国语学院，山东 青岛 266100)

认知心理视阈下的大学英语翻转课堂理论溯源及启示*

尹 玮 张 凯

(中国海洋大学 外国语学院，山东 青岛 266100)

翻转课堂作为信息技术与学习理论深度融合的典范，已经成为大学英语课堂教学模式改革的焦点。然而通过对国内大学英语翻转课堂相关研究的综述，我们发现翻转课堂教学存在理论阐释不足的问题，不利于该教学模式的发展和完善。在全面回顾翻转课堂的起源、发展和基本特征的基础上，本文尝试结合认知负荷、知识内化、输入输出理论和深度学习理论，从认知视角对翻转课堂进行理论回溯，进而推导出符合认知规律的翻转课堂教学路径，并结合该路径对大学英语翻转课堂教学提出相应建议。

认知心理视阈；大学英语；翻转课堂

一、翻转课堂研究综述

(一)翻转课堂的起源和发展

翻转课堂模式的起源和发展是一个由点到面，自下而上，从偶然到必然的过程。翻转课堂的理念源自于19世纪早期西点军校的Sylvanus Thayer将军的一种独特的教学方法。即在课前，学生提前预习教师发放的和教学内容相关的资料，课上时间则用来进行批判性思考和开展小组间协作解决问题。[1]这种教学形式已经包含哈佛大学物理学教授Eric Mazur于1991年提出的学习的两个步骤：首先是知识的传递，然后是知识的内化。自20世纪90年代起，以Eric Mazur为首的研究小组尝试将基础知识的讲解自测放到网上供学生课前学习，课堂时间用来组织各种活动，促进知识内化，[2]这也成为了翻转课堂理论和实践的起源。2000年，美国塞达维尔大学的Wesley Baker向第11届大学教学国际会议提交了论文《课堂翻转：利用网络课程管理工具成为身边的向导》，[3]自此翻转课堂模式开始被赋予学术概念。[4]2004年，孟加拉裔美国人Salman Khan在波士顿用雅虎的一款绘图软件作为共享记事本，远程帮助远在新奥尔良的表妹解决了她的数学难题，之后，采用了录制与共享教学视频的方法开始了他的“翻转教学”。[5]2007年，受到启发的美国科罗拉多州林地公园高中的两位教师Jon Bergmann和Aaron Sam为了给不能正常上课的学生补课，进行了录制与共享教学视频的实践。[6]这些尝试起初只是部分教师为解决师生之间由于时间、地点等因素限制造成的教学困难，在小范围内开展的、带有“翻转课堂”的某些特征教学探索和尝试。[7]此外，翻转课堂的推动还要得益于开放教育资源(OER)运动。自麻省理工学院(MIT)的开放课件运动(OCW)伊始，耶鲁公开课、可汗学院微视频、TED教育频道(TED ED)等大量优质教学资源的涌现，为翻转课堂的开展提供了资源支持，促进了翻转课堂教学的发展。[8]

(二)翻转课堂的基本特征

1、时间上的“翻转”

翻转课堂对传统的教学模式中的时间顺序进行了“反转”，即课前，学生对教师提供的视频和相关材料进行自学；课堂时间则用来解决问题，深化概念，参与合作性学习，以实现时间这一最宝贵的学习资源的最大化。Jonathan Bergmann & Aaron Sams在教学中发现，“翻转的”课堂可以让教师有更多的时间进行个性化的教学，可以建立更广泛、更紧密的师生关系，可以促进更强烈、更持久的学习动机。[9]翻转后的课堂时间用于问题答疑、小组协作探究及个性化辅导等学习活动，大幅度增强了师生之间、同学之间及时有效的辅导与交流。[10]翻转教学解决了教学时间不经济等集体学习导致的问题，使每位学生都得到了个性化的教育，在真正意义上实现了“因材施教”。[11]

2、空间上的“翻转”

Bishop & Verleger将翻转课堂定义为课上交互式小组学习活动和课下基于计算机的个性化教学相结合的一种教学技巧。[12]信息技术在“翻转前”和“翻转后”的学习空间里都起到了重要作用，使教室和课堂不仅是一个物理空间的延展(比如家或图书馆)，技术的参与可以使“课堂”成为“虚拟空间”，实现了课堂的“无处不在”。

3、课堂教学高质量的互动

Marcey & Brint认为翻转课堂模式与传统教学模式的另一不同之处在于知识传递通过信息技术实现，知识内化通过师生互动完成。[13]在翻转课堂中，知识的输入由信息技术辅助学习者课外自主完成，而课堂则用来专注于人与人的输出型交互活动。[14]翻转课堂通过对课前的自学完成事实性知识和概念性知识的记忆和初步理解，并以特定的输出任务为目标，在课堂中进行互动，实现高质量的输出，这个过程被称为“有质量的互动”。[15]

4、教学“认知”目标的“翻转”

传统的课堂将知识传递作为主要教学目标，将知识内化留到课下；而翻转课堂是把知识传递放到课前，课堂的教学目标是促进知识内化，翻转后则继续深化学习内容。从教学的“认知”目标来说，课堂教学的起点和终点都发生了重大变化。

5、师生角色的“翻转”

Baker曾明确提出，翻转课堂让教师“成为身边的指导”替代以前“讲台上的圣人”。[16]周平认为在现代教育技术的辅助下，知识传递已经变得越来越容易，教师在课堂上的角色完全可以从主讲者变成辅导者，侧重指导学生的互助学习和自主学习，促进学生对课堂教学内容的吸收内化。[17]

综合翻转课堂与传统课堂进行简单对比(见表1)，我们可以得出结论：翻转课堂是一种新的教学方式，它将知识传递与知识内化的时间和空间顺序进行了颠倒，将“教”与“学”的地位进行了翻转，伴随而来的是教育理念、教学内容、教学方式、教学手段和教学评价的全方位变革。[18]

表1 传统课堂和翻转课堂基本特征对比表

(三)国内大学英语教学翻转课堂研究的现状

笔者以“翻转课堂”和“大学英语”为共同关键词，对2010至2017年上半年收录在“中国知网”的学术期刊的论文题名进行了检索。检索结果显示，国内大学英语教学中的翻转课堂研究起步虽晚，但发展迅速(见表2)。

表2 2010年—2017年上半年题名中含有“翻转课堂”和“大学英语”的期刊论文统计

根据邓笛的归纳，这些研究主要围绕翻转课堂的实施流程和任务特点两方面展开。其中针对实施流程的研究有：大学英语学生因素分析、[19][20][21]开发大学英语教学资源、[22][23]设计大学英语教学流程、[24][25]学习过程研究。[26][27][28]针对翻转课堂的任务特点的研究包括自主学习、[29]交互式学习、[30]个性化学习和现代信息技术在翻转课堂中的运用等。[12] [32]纵观这些研究内容，不难发现，大学英语翻转课堂教学模式和教学方法的应用研究和实证研究占绝对多数，而翻转课堂教学的理论阐释明显不足，缺乏系统性和科学性的理论指导影响着当前翻转课堂教学的全面有序发展。本文基于认知心理视阈，对翻转课堂教学进行理论溯源，以期加强理论建构，同时促进该教学模式的发展和完善。

二、认知视阈下翻转课堂的理论溯源

(一)认知负荷理论

1、认知负荷的定义和分类

认知负荷理论(Cognitive Load Theory，简称CLT)最早是由心理学家John Sweller基于信息处理模型与标准记忆模型提出，指的是个体在认知活动时在工作记忆中产生的负荷[33]。根据Baddeley的相关研究，工作记忆是一个能量有限的记忆系统，可以对信息进行暂时加工和贮存，[34]也就是Miller认为的短时记忆。[35]工作记忆最普遍的属性是其非常有限的容量和有限的存续时间。[36]

Sweller等人根据认知负荷的主要影响因素的来源及性质，将其分为三大类：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)。三种认知负荷相加就是认知负荷总量，即为总认知负荷。其中，内在认知负荷是由学习元素间交互作用形成的，其强度取决于学习材料的特性和学习者已有的知识经验基础。外在认知负荷是由学习材料的组织和呈现形式所引起的不利于信息加工与获得的认知负荷,也称为无效认知负荷。相关认知负荷是由学习材料的组织和呈现形式所引起的有利于信息加工与获得的认知负荷，也称为有效认知负荷。[37]

2、认知负荷与学习

认知负荷理论基础主要是资源有限理论和图式理论。基于资源有限论，认知负荷理论认为人有限的认知资源决定了工作记忆容量的有限性。我们在学习新知识时，不得不依赖于工作记忆对信息进行更深入的加工。这些信息只有在被认识并理解之后才能予以保留，进而使其转换为长期记忆。长期记忆的容量是无限的，它可保持信息被终身记忆。[38]图式理论认为，知识是以图式的形式存储于长时记忆中的，在个体学习新知识的时候,长时记忆中的图式可以根据所面临的情景进行快速而正确的归类，这种归类是一种自动化的加工过程，不需要有意识控制和认知资源消耗，因而可以降低个体的认知负荷。图式理论则表明，通过促进学习者的图式获取与规则自动化,可以在一定程度上弥补个体工作记忆容量不足的缺陷，从而促进学习。[39]龚德英等指出，只有把有限的认知资源应用到与学习有关的活动时，所产生的负荷才是具有价值的与学习有直接相关的认知加工(如重组、提取、比较和推理等)中去，所产生的负荷才是具有价值的；[40]潘吟松等学者证明，如果学习者具有与学习材料相关的专业知识，那么他们在学习相同的材料时，就会比其他学习者产生更少的内在认知负荷；崔凤娟认为，适度信息量有助于学习者的认知增效，信息过量则会加重学习者的认知负荷，降低信息处理效率甚至导致信息处理失败。[41]

总之，认知负荷理论研究的主要目的即是在教学或学习的过程中调控工作记忆负荷，引导有限认知资源的合理分配，促进有效学习。

3、认知负荷与教学

根据认知负荷理论，为了促进有效学习的发生，教师和教材设计者应考虑到工作记忆的局限性，在教学设计中减少外部认知负荷，增加关联认知负荷，并且使总的认知负荷不超出学习者个体能承受的认知负荷；[42]同时，应尽量降低因学习材料的组织和呈现方式所导致的外部认知负荷，并向学生提供“建构”完好的学习材料。[43]Ramsey Musallam通过数据分析发现，内在认知负荷和绩效之间有着明显的反比关系，参与课前训练的学生与没有参与课前训练的学生相比，心理努力程度明显下降，绩效明显提高。从而得出结论：课前训练有助于降低内在认知负荷。[44]

综上，认知负荷理论对教学的启示是：根据认知负荷的工作原理和学生的认知特点，通过优化教学设计将这些有限的资源加以合理的分配，在学习材料特性不变的前提下，改变学习者的知识经验基础(比如提前预习)可以减少内部认知负荷；同时，优化学习材料的组织和呈现形式(教学方法和教学模式)可以减少外部认知负荷，同时增加相关认知负荷，最终在认知的“输入端”达到一种“认知负荷量相对于学生的自身素质最优化，使之用最少的心理资源获取最多的知识，始终在学习过程中满负荷工作”的教学理想模式。[45]

4、认知负荷与翻转课堂

认知负荷理论反映了学习内容、学习模式及学习者特征之间的交互作用及对学习效果的促进和影响，基于人的认知特征强调学习效果与教学模式的关联性。[46]由于不同学习群体的基础知识、认知能力、学习偏好、记忆水平存在差异，翻转课堂所提倡的“个性化”学习客观上要求课堂教学组织者对学生了学习者认知负荷承载力和知识的接受能力要有充分的了解，翻转课堂的教学设计在学习材料的组织形式和知识的呈现模式上要符合学生的认知规律及认知特性，翻转课上的提问和互动环节和翻转后都要保持认知负荷的理想状态。

(二)知识内化

1、知识内化理论

知识内化理论(internalization of knowledge)，源于法国社会学开创者Durkheim和心理学家P.Janet的研究，经过以维果茨基(Vygotsky，L.)为代表的维列鲁学派的发展，在美国学者的推动下形成一个研究高峰。

知识内化过程在课堂教学中运用，突出体现在教师将学习内容，通过一定的教学策略与方法，促使学生通过自己的认知活动，对学习内容的结构、内涵与外延有充分的认识，转变成学生头脑中的内部知识的过程。[47]心理学的研究指出：这一过程使课程内容与学生主体认知结构中已有的知识建立起内在的联系，形成新的认知结构，[48]即“高认知”，这种高层次的认知结构(high-level cognitive structure)越是有序化和组织化，其内化的知识智力价值就越高。[49]20世纪80年代以来的Borko，H.等英美学者在他们的研究中指出：正是由于内化的知识便于提取和利用，具有较高的可利用性和迁移性，从而有利于提高学生解决问题的能力。他们的研究证明了：经过内化的知识体系，在被学生运用的过程中，其效果远远大于通过加强外部学习动机，让学生反复记忆零散、杂乱知识的结果。[50]20世纪80年代以后，对知识结构如何内化的研究，集中体现在建构主义课堂教学的主张上，即通过个体建构或者社会建构的方式，完成这一内化过程。但随即有学者对建构主义教学能否真正解决学生的知识内化提出质疑，他们提出，建构主义教学理念多数只是对课堂教学风格和策略给予指导，这直接导致了学生在课堂中仅仅是增加了活动的时间，而教学活动的关键在于如何让学生能够深入理解特定的学习内容，这才是衡量课堂教学有效性的重要标准。[51]促使学生将课程知识结构或教师讲授的逻辑体系内化为学生自己的认知结构，完成认知内化的过程，成为当代有效教学研究的重要转向。

2、知识内化与翻转课堂

传统教学模式包括在讲授新知识前对旧知识的复习、有计划地进行教学内容的安排、给学生充分的时间运用所学知识解决问题、给予学生指导性反馈。该教学模式虽然在一定程度上能够促进学生将课程知识结构或教师讲授的逻辑体系内化为其自身的认知结构，但囿于课堂人数众多、无法关注个体差异以及课后指导的缺失无法实现真正意义上的知识内化。[52]翻转课堂则是通过课前预习，促使学生通过自己的认知活动，对学习内容的结构、内涵与外延有充分的认识，而课上的答疑、讨论等互动学习形式帮助学习者将主体认知结构中已有的知识建立起内在的联系，形成新的认知结构，而课后“深度学习”任务促使知识结构由短期记忆发展为长期记忆，进而促进知识的长期存储和内化发展。

(三)输入输出理论

Krashen认为可理解性输入是二语习得的唯一条件，[53]而Swan继而提出了输出假设。该假设认为，二语习得不仅需要可理解的输入，也需要可理解的输出。[54]1995年Swan又进一步归纳了输出的四个功能：1)增加语言的流利度；2)提高学生对语言形式的注意程度，揭示所想与所能的差距；3)帮助学习者检验语言假设；4)促进学生对语言形式的反思能力。[55]Izumi认为还需要增加一个功能，即输出者在提高流利度的同时，可以通过内部监控系统，注意到自我语言形式的缺失(noticing the hole)，[56][57]这就是Lorin界定的元认知知识的一种表现形式。[58]这种对语言缺失的自我注意是语言发展的潜在动力。Levelt的口语产生理论和Anderson的信息加工理论认为输出可以加快陈述性知识向程序性知识转化，也就是输出可以促进流利程度的提高。[59][60]人们通常认为外语学习是一个由输入到输出的过程，“输出驱动—输入促成”假设认为输出是语言习得的动力和目标，输入是完成产出任务的促成手段[61]。学生要完成教师布置的产出任务，就需要认真学习输入材料，从中获得必要的帮助。大学英语课程普遍课时紧张，有限的课堂时间很难兼顾输入与输出，翻转课堂可以有效地把“可理解性输入”放在课前，以“输出为导向”，通过课堂的互动和知识的内化，优化输出。

(四)深度学习理论

1、深度学习的理论概念和发展

深度学习最早由瑞典教育心理学家、哥德堡大学Marton和Säljö两位教授提出，他们在检验大学生阅读散文过程中使用的学习策略以及理解和记忆的结果时发现，处理信息的不同水平与使用浅层还是深层学习方法有关，他们借鉴了布卢姆认知维度层次划分理论，创造性地提出了深度学习的概念并借助实验推进了深度学习的研究。[62]此后，许多研究者分别对深度学习的特征、维度、深度学习与学习动机和学习策略等领域进行了研究。[63][64]

Houghton认为深度学习意味着对新观点的批判性分析，通过连接头脑中原有概念和原则达到理解的目的，可以在新环境中解决未知问题。[65]Warburton.K提出深度学习是一种从课程材料和经历中提取意义和理解的关键策略。[66]国内学者何玲等认为深度学习是指在理解的基础上，学习者批判性地学习新思想和新知识，将它们与原有的认知结构相融合，将众多思想相互关联，将已有的知识迁移到新的情境中去，做出决策并解决问题的学习。[67]深度学习提倡主动性、批判性的有意义学习，表达了一种对学习本质的认识，深度学习要求学习者在真实社会情景和复杂技术环境中更加注重批判性地学习和反思，通过深度加工知识信息、深度理解复杂概念、深度掌握内在含义，主动建构个人知识体系并有效迁移应用到真实情境中以解决复杂问题，最终促进全面学习目标的达成和高阶思维能力的发展。[68]美国研究学会(AIR)2014 年实施的“深度学习”研究项目中，将深度学习定义为核心学业内容知识的掌握、批判性思维和问题解决、有效沟通、协作能力、学会学习、学术心志这六种能力的发展。[69]AIR结合“深度学习研究”所发展的六维素养和美国国家研究理事会(NRC)划分的深度学习的三个领域，提出了一个关于深度学习研究和实践的兼容性框架，如表3所示。[70]

表3 与深度学习关联的能力

综合国内外学者对深度学习概念的研究，不难看出，深度学习不仅涉及记忆，还注重知识的应用和问题的解决，有助于促进学习者高阶思维能力的发展。它既是认知的过程与方式，也是学习的目标，同时也是新学习科学的主要特征之一。[71] (P10)

2、深度学习与教学

Pegrum等研究结果表明：使用深度学习方法的学生能够获得有效的理解和长时间记忆。[72]而深度学习提倡主动学习和终身学习理念能够帮助实现教育的延续性和可持续性。所以，在教学设计的起点，教师就要有意识将所要培养的自主学习、反思能力、创新精神和终身学习理念纳入教学目标之中，并选择合适的教学模式教学方法，如项目式教学和翻转课堂，将其落实于长期的认知学习活动中；同时，改变角色，从“课堂主导者”变为“学习促进者”和“陪伴者”，和学习在共同学习和进步中实现“教学相长”。

3、深度学习与翻转课堂

翻转课堂的目的在于学生知识的“内化”，即更好地理解和应用。这点与深度学习提倡“深度理解，有效迁移，鼓励创新和发展高阶思维能力”的教育理念高度契合。有学者指出，翻转课堂旨在让学生由浅表学习走向深度学习，由初级认知水平向高级认知水平发展。[73]翻转课堂虽然无法使每个学生都达到最高的抽象扩展结构水平，但根据个体差异基本上能使每个学生都达到自我最高的理解层级。[74]大量实践表明，深度学习一般会进行复杂的学习活动，而传统有限的课堂时间也是阻碍深度学习活动进行的影响因素之一。翻转课堂实现了学习时间和空间的“反转”，实现了课内外、互联网与物理空间学习的有效衔接，保证了学习者有更多的自由学习活动的时间，也为课堂教学留出足够的空间和时间，让学习者通过探索、交流，形成对知识的深层次理解。翻转课堂以学习者为中心的特性，正是对深度学习的有效支持。研究表明：转变以教为主的教学方法为以学生为中心的方法，能促进学生的理解和更有效的意义建构。[75]

三、认知视阈下的翻转课堂教学路径及具体举措

通过对翻转课堂的理论溯源，我们发现翻转课堂改和认知关系密切，涉及到认知负荷、知识内化、输入输出理论和深度学习的认知目标等认知内容。结合认知理论和认知特点推导出的翻转课堂的路径(图1)能够清晰展现认知对于翻转课堂的重要意义。

图1 符合认知规律的翻转课堂教学路径

在翻转课堂教学的全过程，大学英语教师应依据认知理论和规律帮助学生发展其认知路径和认知结构，从而更好地适应翻转课堂教学。但在具体教学实践中，如何贯彻实施各种认知目标呢？笔者结合自己的教学实践，提出以下具体措施：

(一)翻转前精准评估学习者的认知结构和学习能力

认知的结构、类型与向度以及个体的兴趣、动机、需求和风格等学习者特征是学习的起点，也是教学设计的始点和教学活动开展的依据。二阶诊断法和计算机软件技术，都可以作为认知起点诊断系统，实现认知诊断自动化，并收集大量数据，以分析学习者认知起点状况与发展规律。[76]同时，教师可以在课程开始前通过英语水平测试对学生的英语水平和能力进行测试；通过问卷了解学生对自己的英语学习需求和问题及对自己认知结构的自评。通过认知起点的诊断和评估，提供“可理解性的输入材料”，设计真实、符合学生语言水平的输出任务。

(二)每次课前针对翻转前的学习任务和学生进行沟通，使他们明确输入内容，任务内容和输出要求，通过有针对性的自学和预习以减少课堂概念性知识和事实性知识的认知负荷。

(三)每次课主讲教师在课堂上对学生翻转前的任务完成情况进行及时的、有针对性的反馈，通过学生第二视角关注学生的学习体验和理解困难，并以此为依据展开讨论和互动，提高互动质量，以“输出”为导向，促进知识内化。

(四)主讲教师在课程进行过程中和学生保持良好的沟通互动，对学生的翻转前后的学习情况密切关注，尤其是学生事实性知识和概念性知识的掌握程度和从事实性知识和概念性知识到程序性知识的学习周期的变化，必要时提供对个人或小组的tutorial(导师辅导)作为输出帮助，促进高质量的输出。

(五)细化形成性评估的评价标准，并将每项输出任务的评价标准与学生分享，最后的形成性评价评价由师生共同完成。

(六)课程结束后，要求学生通过反思报告进行自查和自我评价，帮助他们发展包括自主学习在内的元认知知识和包括批判性思维在内的深度学习的认知目标；[77](P21-23)同时，提醒和鼓励他们继续培养深度学习能力，以实现终身学习的目标。

四、结语

基于认知理论和认知规律的翻转课堂对大学英语教学中的“教”和“学”都会产生深远的影响，这一研究领域也必然会引起更多学者的关注。而当前的翻转课堂教学缺乏对教学理论知识的重视，这将严重阻碍教学改革创新的全面有序发展，因此，针对翻转课堂的理论溯源将有效提高教师对于翻转课堂教学模式的认知并推动研究者多学科、多视角对该教学模式的效果进行有效阐释，对学习者的认知评估、输入材料的适切性、输出质量的评价体系等方面进行深入探究。我们同时期待教师和学生在认知框架下的“学习共同体”中共同成长，学习者在学习共同体中的角色由“边缘”逐渐走向“中心”，教师在此过程中也完成了自身专业化发展的进阶，最终实现教学相长。

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责任编辑：周延云

Theoretical Origin and Implications of College English Flipped Classroom from the Cognitive and Psychological Perspectives

Yin Wei Zhang Kai

(College of Foreign Language, Ocean University of China, Qingdao 266100, China)

As an example of the deep integration of information technology and learning theory, flipped class has become a major change in College English classroom teaching reform. Through the review of relevant domestic research, we find that there is a lack of theoretical explanation in the flipped classroom teaching, which is not conducive to the development and perfection of the teaching model. The study first summarizes the historicaldevelopment, basic characteristics and the present research of College English flipped classroom, combined with Cognitive Load Theory, Internalization of Knowledge, Input and Output Theory and Deep Learning Theory and put forward some corresponding suggestions on College English flipped classroom teaching model.

cognitive and psychological perspectives; College English; flipped classroom

2016-10-15

2016年山东省研究生教育创新计划项目“基于微课和翻转课堂的MBA案例教学创新模式研究—以《商务英语》课程为例”(SDYC16012)；2016年山东省教育厅课题“山东省外语教师职后学历学习与学术身份认同变化的实证研究”(J16WC48)

尹玮(1978- )，女，山东青岛人，中国海洋大学外国语学院讲师，主要从事外语教学和外语教师发展研究。

H319

A

1672-335X(2017)04-0115-08