信息差对高中英语合作学习效率的影响研究

张晶晶

引言

许多研究表明，合作学习比自主学习有更多的优势。然而，合作学习的效率并不总是高于自主学习。比如，最近有一项研究发现，如果学生使用样例学习而不是通过问题解决的方式学习，自主学习的效率比合作学习更高（Retnowati&Ayres，et al 2017）。

基施纳（Kirschner）和雷特诺维蒂（Retnowati）基于认知负荷理论对合作学习提出了一些新的观点（Kirschner&Sweller，et al 2018；Retnowati&Ayres，et al 2018）。本研究继续从认知负荷理论的角度研究合作学习，通过英语学习中的拼版阅读活动研究小组成员之间有无信息差对合作学习效率的影响。认为信息差的存在是学生进行高效的合作学习一个非常重要的因素。当一个组员存在可以被该组其他组员弥补的信息差时，这个组员合作学习的效率比自主学习更高；相反，如果组员之间不存在信息差时，那么合作学习就是冗余的，并可能导致学习效率的下降，此时合作学习不如自主学习有效。

一、合作学习的相关概念

合作学习是指学生为了完成共同的任务，有明确责任分工的互助性学习（Slavin 1983）。大量研究证明，在学习、社交和心理等方面，合作学习比自主学习有更多的优势（Johnson&Johnson，et al 1994）。在这些关于合作学习效率的研究中，许多都使用了二语习得的例子，包括听、说、读、写等方面（李淑娟2006）。

已有的研究证明很多因素会影响合作学习的效率。人们普遍认同，高效的合作学习需要组员之间的积极互动、具体的小组目标和小组成员的责任心。然而，简单地把学生分成不同的小组并不能保证合作学习的效率（徐红彩2018）。

（一）交互记忆系统

有学者提出，小组的交互记忆系统对合作学习的效率有重要影响。研究表明，随着小组交互记忆的形成，彼此熟悉的组员比彼此不熟悉的组员学习效果更好（Hollingshead，A.B 2001）。在交互记忆发生作用时，组员之间的信息传递会更有效。个人总是会依赖在某一领域更专业的人帮助自己解决问题，这种认知劳动力分工的有效性取决于小组成员彼此的相互了解及信息交流的方式。在交互记忆系统的研究中，诺鲁兹、蒂斯利等（Noroozi&Teasley，et al 2013）认为高效的合作学习需要完成两个步骤：第一，学习者了解其他组员的专长,并且通过把自己掌握的知识和其他组员的知识相结合建立交互记忆系统；第二，学习者必须参与交互讨论，在讨论中理解、分析、质疑其他组员提供的信息，有时也需要提出反对意见，这种对他人知识的理性分析过程称为交互活动。

（二）信息差

信息差，即信息不对称，指的是持不同信息的双方通过交际手段，交换信息，填补空白，从而完成交际任务。雷特诺维蒂在认知负荷理论的基础上提出组员之间的信息差可能影响合作学习的效率，并在中学的数学课上开展实证研究，通过控制学生之间的信息差验证了自己提出的假设。在英语教学中，教师也常常利用信息差任务引导学生完成交际活动，那么，雷特诺维蒂的结论是否也可以运用在英语教学中呢？

英语教学中的信息差指的是发话人与受话人之间的信息差距，或一方所知信息对另一方具有不可预估性。信息差任务是指在活动中学生被给予不同片段的信息，通过交流，学生得以分享这些不完整的信息，以完成一个共同的任务，它是交际法英语教学的核心部分（雷冉冉2015）。信息差任务可以应用到英语听、说、读、写的各个方面。目前，信息差活动在高中英语阅读教学中的应用最为广泛，使用最多的形式有拼版阅读法、主旨概括填空法等（王松美2003；吴莎莎2009）。

以往国内学者（如张媛2014；陆瑛2001；罗钱军2005）对外语学习中信息差原理的研究主要是把信息差与美国当代语言学家克拉申（Krashen）在20世纪80年代提出的语言习得理论五个假说中的语言输入假说和情感过滤假说联系起来。本研究沿着雷特诺维蒂的思路，从认知负荷理论的角度验证高中学生之间有无信息差是否影响英语合作学习的效率。

二、认知负荷理论

认知负荷理论（CLT）以人类认知结构及其发展方式的知识为基础，认为人们获得的知识可以分为两种：生物基础知识和生物次要知识（孙崇勇2017）。在教育情境中，教师主要教给学生的是生物次要知识，这类知识属于科学形式的认知能力，它的个体实现属于后天发展，是在后天社会生活文化环境中习得的，如阅读、写作，或通过教学方式获得的其他知识。生物基础知识是个体在进化过程中自动获得的，被看作是本能的知识，生来就会，是不需要教的。认知负荷理论主要研究生物次要知识习得的认知过程。

认知负荷理论假设人类的认知结构由工作记忆和长时记忆组成。人类能在长时记忆中储存大量的信息（信息储存原则）；长时记忆中储存的大量信息可以直接从他人身上获取（借用和重组原则）；当信息不能直接从他人身上获取时，人们可以在解决问题的过程中，通过生成过程获取信息（随机创立原则）；和长时记忆相比，短时记忆容量有限，处理储存新信息的能力也是有限的（有限变化原则）；受到外界环境信号的影响，大量信息可以从长时记忆被调用到工作记忆中进行操作以适应环境需要（环境组织与联系原则）（John Sweller&Paul Ayres，et al 2011）。

认知负荷理论认为有三种类型的认知负荷：内部认知负荷、外部认知负荷和相关认知负荷。由于元素之间交互形成的负荷称为内部认知负荷，取决于所要学习的材料的本质与学习者的专业知识之间的交互，因此教学设计者不能对它产生直接的影响。外部认知负荷是超越内部认知负荷的额外负荷，它主要是由设计不当的教学引起的。相关认知负荷于1998年被提出，是指与促进图式构建和图式自动化过程相关的负荷。外部认知负荷和相关认知负荷都直接受控于教学设计者。三种类型的认知负荷是相互叠加的。为了促进有效学习的发生，教师在教学过程中应尽可能减少外部认知负荷，增加相关认知负荷，并且使总的认知负荷不超出学生个体能承受的认知负荷。

三、从认知负荷理论的角度看合作学习

（一）合作学习的优势

首先，根据认知负荷理论的观点，合作学习使用了借用和重组原则（Paas&Sweller 2012）。学生如果产生了不能被教师教学所满足的信息差，而其他组员刚好有自己缺少的信息，那么学习者就可以从其他组员那里借用信息填补自己的信息差。

其次，合作学习可以帮助组员分担工作记忆负担。个人在完成复杂任务时，需要依靠单个的工作记忆处理大量信息；而在合作学习中，单个的工作记忆要完成的任务可以同时分担给多个人，因而降低了小组成员的内部认知负荷。这时，更多的工作记忆资源可以被节约出来去处理其他组员提供的信息，减少了搜寻信息的工作量，从而降低了外部认知负荷。但是，当任务本身很简单，没有很多交互元素时，个人可以很轻松地处理工作记忆负荷，这时，小组活动的优势也就不明显了。

最后，合作能力是一种生物基础知识。人们经过长期的合作学习，已经自然习得了这个能力，因此，它是人的一种本能，能够用来促进生物次要知识的获得。

（二）合作学习的局限

首先，相关研究表明，有很多因素会妨碍合作学习的效率，例如：（1）社会惰化效应，一些组员可能会依赖他人完成小组学习任务；（2）协同抑制效应，通过合作学习，预期的信息提取量反而减少；（3）学习任务不恰当，学习任务可能并不需要合作完成（苏芮2015）。

其次，基于认知负荷理论，基施纳提出合作学习会产生交际成本，从而使学习者产生大量的外部认知负荷。学习者在合作完成任务时需要经过不同的步骤，并且需要组员之间相互交流，这时，如果交互记忆系统不能很好地发挥作用，交际过程就会变得低效，从而产生交际成本。因此，交际成本是外在交际负荷的一种形式，它们不是任务本身产生的，而是交际活动产生的。如果交际成本过高，接近于任务本身产生的内在认知负荷，那么学习就会变得非常低效。

最后，也是本研究的重点之一，如果学习者在完成学习任务时不需要他人的帮助，那么合作学习就可能是冗余的（孙崇勇2017）。在冗余的合作学习中，学习者会产生大量外部认知负荷，最终影响其学习效率。

四、研究目的与假设

（一）研究目的

本研究有两个主要的目的。第一个是研究高中学生之间有信息差时英语合作学习的效率。为了达到这个目的，要比较有信息差的学生合作学习的效率和自主学习的效率。第二个是研究高中学生之间没有信息差时英语合作学习的效率。为了达到这个目的，要比较没有信息差的学生合作学习的效率和自主学习的效率。

（二）研究假设

本研究的第一个目的是通过有信息差的小组（拼图式小组）调查有信息差时合作学习的效率。对于有信息差的小组来说，合作对于解决问题是必要的，因为小组单个成员具有其他成员没有的知识，他们需要通过合作平衡彼此之间的信息。学习者可以利用借用和重组原则从其他组员那里借用知识。除此之外，合作学习的小组拥有了一个共同的工作记忆，这时，小组成员就可以发掘更多的重要信息，通过组员之间的互相启发，提取更多额外的知识。在这种情况下，合作学习的优势是大于合作学习可能产生的弊端的。而对于有信息差的自主学习者来说，从他人身上获取信息或减少认知负荷是不可能的。因此，可以假设：

假设1：当学生之间有信息差时，合作学习的效率高于自主学习的效率。

第二个是研究当学生之间没有信息差时，冗余效应对于合作学习效率的影响。根据假设1的观点，在学生可以获得额外的信息时，合作学习是最有效的。然而，当额外的信息已经被学生通过某种方式获得时，合作学习变得没有必要，冗余的信息和合作过程反而会增加学生的学习负担，给学生带来消极而不是积极的影响。相反，自主学习者掌握了解决问题所需要的知识后，虽然可能错过合作学习时共同的合作记忆所带来的潜在的积极影响，但可以避免合作学习所带来的有害的冗余信息。因此，可以假设：

假设2：当学生之间没有信息差时，自主学习的效率高于合作学习的效率。

五、研究方法

（一）实验参加者

实验参加者来自山西省某高中高一年级2个班的学生，共72人（33名女生和39名男生），平均年龄为16.2岁（SD＝0.59）。该校的新生入学时被随机分成8个班，从中随机抽取2个平行班，这2个班由同一个英语教师授课，根据学校的安排，从学年一开始，学生会被教师分成不同的学习小组，因此可以认为，实验参加者已经习惯了合作学习的环境，并且达到了交互记忆的水平。

（二）研究设计

为了达到本研究的第一个目的，实验采用了拼图式合作阅读法。实验参加者需要阅读一篇英语文章，文章由三个段落组成。学生需要分别学习文章每一个段落的主题和细节信息以理解全文，并完成读后测试。要想建立拼图式小组，需要把其中一部分实验参加者分成不同的小组，让他们分别提前学习文章第1段、第2段或第3段的内容。这样，实验参加者之间就有了信息差。合作学习小组由分别掌握了文章第1段、第2段和第3段信息的学生组成。

为了达到本研究的第二个目的，剩余的实验参加者需要学习全文3个段落的内容，这样就减少了他们之间的信息差。合作学习小组由学习了全文的学生组成。他们的学习效率将会和同样学习了全文的自主学习者的学习效率进行比较。

（三）实验阶段

本研究主要分成三个阶段。

第一个阶段：信息获取阶段。让每个学生单独学习1段文本或者全文。

第二个阶段：知识习得阶段。在这一阶段学生通过小组学习或自主学习的方式学习文章，完成读后测试。读后测试需要学生学习了全文的内容之后作答。

第三个阶段：测试阶段。所有实验参加者单独完成关于文章的相似测试和迁移测试。

在第二个阶段，实验参加者主要分成4种类型：（1）学习了1段文本的自主学习者；（2）学习了全文的自主学习者；（3）学习了1段文本的合作学习者；（4）学习了全文的合作学习者。图1为分组和学习阶段的流程图。

图1

实验参加者首先被随机分成两组获取信息：一组只学习1段文本（其中12个学生学习第1段，12个学生学习第2段，12个学生学习第3段）；另外一组学习全文（一共36个学生学习全文）。之后，这些学生被随机分成自主学习者和合作学习小组学习文章，完成读后测试。8个学习了第1段文本的学生、8个学习了第2段文本的学生和8个学习了第3段文本的学生被分别分到4个拼图式学习小组，每个学习小组由2个学习了第1段文本的学生、2个学习了第2段文本的学生和2个学习了第3段文本的学生组成。每组由6个学生组成，是因为他们之前上课也是按每组6个人分组的，并且实验中要保证每组中分别学习了第1段、第2段和第3段文本的学生数量是一样的。24个学习了全文的学生被平均分到4个同质学习小组。剩余的12个学习了1段文本的学生（其中4个学习了第1段文本，4个学习了第2段文本，4个学习了第3段文本）和12个学习了全文的学生要独立学习文章，完成读后测试。

（四）实验材料

1.信息获取阶段

实验的主要任务是先让学生阅读文章的每个段落，然后将文章的3个段落联系起来分析文章的主题、逻辑结构、作者的态度，以及提出对文章主题的思考。

只学习1段文本的学生需要阅读段落，并完成关于段落的主题、细节信息、重要的句子/短语等的相关练习。学习全文的学生需要依次学习各个段落，并完成各个段落的相关练习。每个段落练习题目的数量是只学习1段文本的学生题目数量的1/3。这样，所有参加实验的学生在相同的学习时间内得到练习的数量是一样的。读后练习用来评估学生对于所学内容的掌握情况。

2.知识习得阶段

这个阶段需要学生阅读文章，并联系文章3个段落的内容完成阅读测试。测试内容包括全文的主题、逻辑结构、文章的细节信息等。

3.测试阶段

学习结束之后对学生进行两次测试。相似测试的问题和习得测试的问题基本类似，需要学生联系文章3个段落的信息来完成。迁移测试的问题要求学生通过文章细节信息进行推断或理解作者的观点态度。

4.认知负荷测量方法

学生认知负荷的测量主要运用帕斯编制的自我评定量表（Paas 1992；赵立影2014）。在每一页教学材料和测试材料的页脚给出关于认知负荷的主观自测问题。例如：“你认为学习或回答这些问题难不难？在量表中圈出你的答案，1＝非常容易……9＝非常难。”把每页测得的认知负荷数加起来得出的均值代表实验参加者在三个阶段感受到的认知负荷。3次认知负荷测试题目的克朗巴哈系数α是0.82，表示3次测试题目之间有较好的一致性。

（五）实验过程

首先，和学生说明本堂课的学习目标和文章主题的背景信息；为学生介绍本堂课的学习材料，并告知学生在学习结束之后要完成关于文章内容的两个测试。

其次，进入信息获取阶段。在这个阶段，所有学生独立完成自己的学习任务。只学习1段文本的学生需要用12分钟阅读，30分钟完成相关练习。学习全文的学生分别需要用4分钟阅读第1段、第2段和第3段的内容，然后分别用10分钟完成各段的练习。

完成第一阶段的学习之后，根据实验分组将学生分成2个班，进入知识习得阶段，并为学生简单介绍学习的过程。独立学习的学生需要认真阅读全文，在学习中不允许和教师或其他学生交流。合作学习的学生一起阅读，讨论阅读材料，互相帮助，确保每个组员都能完全理解文章，在学习中不允许和其他组的组员或教师交流。教师需要向所有学生解释如何完成每一页材料页脚的认知负荷测试。

在这个阶段，每个实验参加者拿到整篇阅读文章的文本，用20分钟学习（自主学习或小组合作学习）。学生可以在整个习得过程结束之后完成关于学习材料的认知负荷评估。给每个实验参加者分发读后测试，所有学生（小组或个人）用20分钟去完成。在习得阶段结束之后，所有实验参加者都要单独完成关于阅读文章的相似测试和迁移测试。每个学生最多有15分钟去完成每个测试。

（六）测试数据分析

在信息获取阶段，学生的分数根据他们答对题目的数目来确定。每一段文本后给学生提供的练习包括3种题型：单词短语句型、段落主题、段落细节，共15道题，1题1分，最高分15分，最低分0分。实验参加者的第1段、第2段、第3段和全文3段的读后练习在信息获取阶段得分的均值（标准差）分别是13.33（0.78），13.08（0.90），12.83（0.94），12.50（0.67）。由于满分是15分，可以看出所有实验组对分配给自己的文本都有很好的掌握。

学生在习得测试和相似测试中的评分同样根据答对题目的数目来确定。阅读练习包括3种题型：全文主题、逻辑结构理解、文章细节信息（包括重点词汇、句型），共15道题，每题1分，最高分15分，最低分0分。迁移测试的评分同样根据答对题目的数目来确定，评分规则和其他两个阶段相同。测试包括主题理解、对细节信息的推断和作者态度的理解等3种题型，共15道题，每题1分，最高分15分，最低分0分。

表2记录了每组得分的平均分。只读1段文本（1段、2段、3段）的自主学习者共同记为自（有）组。

独立t检验证明这3组的测试成绩没有显著差异。

表2：每组测试成绩的均值（标准差）

从表2可以看出，3次测试中每项测试的得分模式是一致的，即得分最高的是自（无）实验组，其余由高到低依次为合（无）实验组、合（有）实验组、自（有）实验组。

（七）认知负荷分析

表3显示了每次测试收集到的学生认知负荷数据的均值。同样，3次测试中每项测试的得分模式是相同的。得分由低到高依次为自（无）实验组、合（无）实验组、合（有）实验组、自（有）实验组。这种模式正好与学生的测试成绩相匹配。认知负荷最低的实验组测试成绩最高，这也符合认知负荷理论的观点。认知负荷测量中差异最大的2个实验组是自（无）实验组和自（有）实验组，表明自（有）实验组在只学习了1段文本的情况下完成阅读测试会感受到更大的难度。

表3：每组认知负荷的均值（标准差）

六、实验结果

为了检验之前提出的假设并探索实验数据中可能得出的其他潜在差异，笔者对习得测试、相似测试和迁移测试中收集到的数据做了4个实验组的单因素组间方差分析（ANOVA）（见表4）。表4的方差分析显示了3次测试各个实验组之间存在显著差异，同时P值很低，效应量很高。在方差分析之后运用图基（Tukey）方法进行事后比较检验，结果如表5所示。

表4：测试成绩和认知负荷的单因素组间方差分析结果

表5：测试成绩和认知负荷事后比较检验的结果

（一）学生有信息差时，合作学习效率优于自主学习

通过分析有信息差时自主学习的结果和合作结果可以检验这一假设。从表5可以看出，在3项阅读测试中，合（有）实验组明显比自（有）实验组得分高，且合（有）实验组在3项测试中的认知负荷都显著比自（有）实验组低。很明显，实验结果是支持假设1的，即有信息差的学生通过合作学习的方式比自主学习的方式获益更多，且有更低的认知负荷。

（二）学生没有信息差时，自主学习效率优于合作学习

通过分析没有信息差时自主学习的结果和合作学习的结果可以检验这一假设。从表5可以看出，在习得测试和迁移测试中，自（无）实验组明显比合（无）实验组得分更高，且自（无）实验组在3项测试中的认知负荷都显著比合（无）实验组低。虽然在相似测验中两组之间没有发现显著差异，但是实际上在迁移测验中得到的结果具有更强的说服力。因此，实验结果同样是支持假设2的。同时还应该注意到，在6次测试中，自（无）实验组的表现（更高的测试得分，更小的认知负荷）都比合（有）实验组好。

（三）其他比较

本研究的设计包括了两种合作学习方式，一种是小组成员之间有信息差的合作学习（拼图式合作学习），另一种是小组成员之间没有信息差的合作学习，因此，我们可以通过比较这两个实验组的实验结果得出一些规律。从表5可以看出，除了在习得测试中合（无）实验组得分比合（有）实验组得分高之外，在其他所有测试中，两种合作学习的方式并没有显著差异。但是，在习得测试中，组员之间可以互相讨论得出一个统一的测试答案，所以这次测试中两组存在的差异参考价值不大。之前猜想，有信息差的合作小组的成员估计会在合作学习中学到更多，因为小组成员需要从其他组员身上获取信息；而没有信息差的小组可能会受到冗余效应的影响。实验结果表明，这些因素并没有使两种学习方式的结果产生显著差异。

也可以看到，没有信息差的学生自主学习的效果比有信息差的学生效果更好。和自（有）实验组相比，自（无）实验组在六次测试中的成绩都比自（有）组更好，说明了在没有信息差的情况下自主学习的优势。

七、结果讨论

（一）检验假设

第1个假设，在有信息差的情况下，学生英语合作学习的效率比自主学习更好在实验中已被证明：当实验参加者有信息差时，通过合作学习会取得更好的测试成绩并感受到更少的认知负荷。这也说明，在问题解决的过程中，当个人缺少某一方面的信息时，可以通过合作学习的方式，利用借用和重组原则，从其他组员身上借用相关知识。

为了完成读后测试，只阅读了1段文本的组员需要从其他组员身上借用信息。这种拼图式的合作学习的结果表明小组成员彼此之间确实借用了信息，这符合之前所作的理论假设。相反，有信息差的自主学习者由于不能向他人借用信息，所以测试成绩和认知负荷表现都不好。

同时也得出，在合作学习中，合作学习带来的潜在消极影响（如协作抑制）与它的积极效应相比是非常小的。认知负荷的测量数据表明合作学习者在实验的各个阶段经历的认知负荷都比自主学习少，因此，和个人独自完成学习任务相比，基施纳所说的潜在交互记忆成本是微不足道的。

第2个假设：在没有信息差的情况下，学生英语自主学习的效率比合作学习更好也在实验中被证明：当实验参加者没有信息差时，通过自主学习会在习得测试和迁移测试中取得更好的测试成绩并经历更少的认知负荷。这个假设是基于冗余效应提出的。学生之间没有信息差，学生不需要通过合作学习从其他组员那里获得信息，因而合作学习就是冗余的。在这种情况下，让学生合作学习的话，学生会产生额外的认知负荷，这反而会影响学习。在这种情况下，与冗余效应带来的消极影响相比，合作学习共享工作记忆负荷的优势是很小的。

（二）研究启发

研究结果表明，当学生之间没有信息差时，合作学习的效率不如自主学习，合作学习变得冗余。因此，在合作学习时，教师应尽量避免冗余效应的发生。

在问题解决情境中，学生之间在有信息差的情况下进行合作学习，学习效率是比较高的。但是，同一个班的学生很难有不同的知识背景来产生信息差，因此这种情况很难频繁发生。不过，教师可以运用拼图式阅读或其他形式，人为地调节学习环境，确保组内信息差的产生。虽然这样对英语知识学习的意义不大，但是从培养合作学习能力、提高社交技能的角度来看，这种合作学习是很有价值的。

关于合作学习的许多研究表明，很多因素会妨碍合作学习的效率，如只是让学生坐到一起而不参与合作讨论或者学习任务不恰当。本次研究再次强调了学生之间的信息差对合作学习效率的影响。由于冗余效应的影响，让基础知识相同的学生进行合作学习，效率可能是比较低的。

（三）研究局限

本实验存在一定的局限性，即从一次研究中得出了过多的结论。除此之外，虽然学生参与了合作讨论，但是我们很难了解学生之间到底发生了多少交互活动。由于合作学习的分组采用了学校分组的方式，因此学生可能已经培养出了交互记忆系统，但这种交互记忆系统发展到什么程度尚不确定。

虽然实验结果证明本研究中使用的学习任务是合适的，但未来的研究可以使用更多开放式的学习任务，并观察在开放式的学习任务中学生是否会更积极地参与讨论并想出更有创造力的答案。另外，本次研究没有测量学生的英语能力，未来的研究可以通过专门测量学生的英语能力来分析合作学习是否会受到专业反转效应的影响。

（四）结论

本研究采用了一种相对新颖的方法，把合作学习的概念和观点同认知负荷理论联系起来。研究发现，学生在没有信息差时，合作学习效率较低；在有信息差时，合作学习效率较高。从理论意义上看，本研究将合作学习同认知负荷相结合可能促进两个领域理论的发展；从实践意义上看，将这两个领域相结合产生的一些新发现可能给高中英语教学带来一定的启示。