认知负荷理论下国际关系专业在线课程设计研究

郑瑞珺

(四川外国语大学国际关系学院，重庆 400031)

引言

对于在线课程的界定，国内外学者有自己的观点，斯隆联盟(Sloan Consortium Report)把课程分为:在线课程(Online Course)、混合式课程(Blended Course/Hybrid Course)、网络辅助课程(Web Facilitated Course)及传统课程(Traditional Course)。并认为在线课程的比例至少为80%的课程才为在线课程。王卫军认为在线课程采用了全新的课程教学模式，具有与传统教学模式截然不同的特点，改变了教师与学习者的角色。我国学者陈丽认为“把所有的教育实践都搬上网，未来的教育信息化就是教育网络化的看法，是不对的。在线教育发展的新阶段，应具有技术与教育融合、创新的特征”。

一、认知负荷理论教学策略

认知负荷理论自上世纪八十年代被澳大利亚学者Sweller创立，致力于改善信息呈现方式，以鼓励和优化学习者的智力表现。认知负荷理论的研究关键在于信息在工作记忆加工过程中如何轻松化。因此，有效的教学设计必须有效管理三种认知负荷，包括内在认知负荷(Intrinsic Cognitive Load)(下文称内在负荷)，外在认知负荷(Extraneous Cognitive Load)(下文称外在负荷)和有效认知负荷(Effective Cognitive Load)(下文称有效负荷)。内在负荷是指学习者处理学习任务时，对信息元素的数量和关系认知加工活动所产生的负荷的描述。内在负荷源于认知任务本身。其不仅来源于学习内容，还来自于学习内容和学习者专业知识的相互作用。外在负荷(也称无效认知负荷)通常由不合理的教学设计导致。不合理的教学设计与认知加工过程无直接联系，因此，教学设计产生的额外负荷将消耗额外工作记忆。尤其加工以孤立状态出现的低相关元素时，内在负荷量较低，由任务的内在性质产生的工作记忆负荷较低。该理论认为工作记忆的有限能力，在处理信息的单位上非常有限，同时，又认为无限的长时记忆可以支持图式不同程度的自动化的变化。从本世纪开始，研究线索部分发展为认知架构与教学设计有效性的研究。其中长时记忆、知识摄取与图式自动化过程的关系被广泛讨论。根据图式理论，知识是以图式的形式存储于长时记忆中。图式同时会产生工作记忆负荷。认知负荷理论的关注点可以被阐述为“被工作记忆加工的信息的缓解”，虽然外在负荷和有效负荷都可以通过教学干预所改变，但是外在负荷反映的是对不良教学设计内容处理的努力，而有效负荷反映的是致力于图式建立的努力。所以有效的教学设计应该是降低内在、外在负荷，增加有效负荷。

有效负荷也称密切相关认知负荷，工作记忆资源有效处理内在负荷。教师为重要因素，Paas和Sweller认为，有效认知负荷水平相关因素有两点:学习内容被教师呈现的方式和学习者在学习过程中的需求。学习者在学习过程中，总负荷不超过可用的工作记忆负荷。所以，教师在教学过程中应尽可能降低内在和外在负荷，增加有效负荷，使认知负荷总控得以制量。如公式(1)所示:

工作记忆总负荷≥内在认知负荷+外在认知负荷+有效认知负荷

二、国际关系在线课程现状

不同理论视角下，在线课程的设计理论视角迥异，包括混合学习理论(Blended Learning)、交互影响距离理论(Transactional Distance Theory，简称TDT)和在线协作学习理论(Online Collaborative Learning)。在这几种理论视角下，国际关系专业在线课程分如下几种方式:(1)纯理论录播课，该类课程主要以理论知识的讲解为主，通过为学习者创造基于网络的学习环境，学习理论知识。在这个学习环境中基本不存在师生的面对面交流，如中国大学MOOC上国际关系类在线课程，多以此类方式为主。(2)对话式课程模式。根据美国宾夕法尼亚大学穆尔(Moore)提出的交互影响距离理论，交互距离由对话(Dialog)和结构(Structure)成为两个变量定义。文继奎认为“交互距离的主要影响因素便是教学对话(D)和教学结构(S)这两个自变量也就不足为过了”。结构阐释教学计划与教学设计的灵活性。但在在线课程中，由于心理距离较远，造成教师和学习者之间的对话疏离，沟通难度加大。同时根据国际关系专业各门课程的教学特点，应采用对话与结构两个变量不同的关系，缩短交互距离。而中国MOOC上国际关系在线课程基本统一采用网站建设自带的留言板块，部分课程教师会添加学生QQ群，即时或定时答疑；部分课程甚至链接社交网站，学生建立自我学习文档，可在网站上交友，讨论，分享等等。根据MOOC统计，目前有5种最常用：1)维基百科； 2)讨论区在线分享讨论；3)微博快速交换信息资源和想法，如新浪微博、网易微博等； 4)社会化书签，学习者可以在网页上分享资源； 5)电子邮件。此方式经常被教师或教辅老师用来提醒学习者进度，如完成教学视频观看进度、上传作业等。但这种方式很大程度上只是把在线平台作为在线学习的补充，完成形式上的协作。对于纯理论课程，以上几种方式可以拉近教师和学习者之间的心理距离，从而缩短交互距离。但是对于理论与实践结合，或者实践占较高比例的课程，这样的方式对学习者的自主性产生负面影响，即穆尔理论的第二个维度“学生自治”。穆尔认为“学生自治”与交互距离正相关。该方式缩小了交互距离，降低学生的自主性，独立性也降低。

三、认知负荷理论在国际关系在线课程中的应用

基于认知负荷理论，研究者开展教学设计和研究的基本思路是:减少外在、内在负荷，增加有效负荷的教学设计。以Mayer和Sweller为代表的样本研究和学习领域研究是主要研究来源。通过对在线课堂的观察，基于认知负荷理论对国际关系在线课程的启示，来解决国际关系专业在线课程设计中出现的问题。研究对象为国际关系专业大二和大三的学生，以在线课程《联合国研究》为例，通过对最大的国际组织——联合国知识的认识和学习，探讨在线课程的有效性。

(一)降低内在负荷

内在负荷取决于学习任务本身，因此，降低内在负荷意味着降低学习本身元素的策略和交互性。Sweller、Mayer和Merrienboer等人的研究认为，其策略有部分任务(Part-task)和整体任务(Whole-task)。部分任务和整体任务的关键区别在于前者强调分解任务，先呈现其余的任务，最后带出整体任务。通过其余任务促使学习者自我建立问题图式；但是这样的方式有其弊端:非自然割裂学习任务，因而学习者自己建立的图式有可能无益并且不完整。因此，研究者提出“整体任务”，此任务策略为“压缩”:将学习元素压缩，慢慢释放，直至呈现整体任务。随着学习进程深入，尽管元素增多，但学习初期已经积累了元素图式，学习者可以整体化任务。在国际关系在线课程教学中，关联概念多，理论性强，这些都对学习者图式建立提出挑战。以《联合国研究》在线课程为例，设计者将学习元素独立并模块化。此方法以Gerjets的模块化策略为理论指导，依次呈现信息完整的小模块，其内在负荷低，工作记忆易加工，所以可建立问题图式，为后续学习阶段整体化任务服务。所有的知识点以联合国主要机构为模块拆分，以时间顺序为参考线，分别为国际联盟、联合国大会、安理会、经社理事会、托管理事会、国际法院和秘书处。时间上从二战前一直到21世纪，共分为16个任务模块，此为第一阶段学习。第二阶段为完整图示建立阶段，学生需要把之前的模块知识整合，运用到后期的联合国大会中，会议背景知识也通过小模块呈现，会议的筹备过程就是逐渐释放元素，呈现整体任务的过程。前期课程和后期实践内容结合，加强学习内容之间的关联，降低学习者困难，从而降低内在认知负荷。

(二)降低外在负荷

外在负荷和教师有关，可因为不恰当的教学设计导致。教师改善教学方式和内容呈现方式，可有效降低外在负荷。根据Sweller提出的认知负荷效应中的完成问题效应(Completion problem effect):“在样例和传统问题中搭桥，在问题解决中提出部分解决方法，再由学习者独立完成剩下的问题”。此类方法对于以设计为中心的课程尤为有效。《联合国研究》在线教学设计中每个模块以国际组织中各部门待解决的问题为切入点，教学设计以问题解决(problem-solving)为中心，知识的呈现过程提供部分解决方案，如目前国际组织对冲突问题的态度、宗旨、解决步骤等，再由学习者独立完成其余解决方案。如每个模块设计中最后一步的拓展内容，由学生根据学习的内容，深度讨论过去和未来的国际冲突与解决:过去的冲突解决历史改写，如由学生自行设计“古巴导弹危机”的B计划解决方案；自然资源引发的冲突中国际组织的作用和角色扮演等。未来问题的预警与防患，如提出联合国环境规划署与发展中国家与地区的合作的建议方案等。Mayer等学者提出认知负荷效应的通道效应/形式效应(Modality effect):认为尽管材料本身内在负荷不高，低互动元素材料不能展示通道效应；只有在高互动元素材料中，通道效应才能得以实现。通道效应在理论上进一步证实了有效工作记忆的增加，并且能为降低认知负荷和促进学习服务；实践上，提供了新的教学技巧，如可通过声音通道来呈现书面资源等。在教学设计中，将感官单通道转变为多通道，如国际法院(International Court of Justice，ICJ)章节，“我为ICJ配字幕”的任务，要求学生在观看视频之后，将视频内容复述并配上字幕，图像、文本和声音多重通道刺激，从而改善单一教学设计，改变知识元素的展现方式，扩展工作记忆的负荷。

(三)增加有效负荷

增加有效负荷与学习者有关。对某些复杂任务,学习者的学习效率由降低外在、内在负荷短时间内提高，但是，如果该任务需要长时间的学习，如长期的训练任务，前一种方案就不能达到目的，无论内、外在认识负荷降的多低，认知拓展并得不到改善。唐健岚和周莹认为，“这可能是因为学习者不愿或不能将更多的认知资源投入到任务中”。总结之前学者的研究成果，增加有效负荷的教学策略有任务变异和嵌入支架两类，如图1所示。

图1 增加有效认知负荷效应

学习任务变异的教学策略。以《联合国研究》在线课程为例，改变学习内容的呈现方式体现。比如全球环境问题和可持续发展章节，在线课程运用网页抢答功能,精准计算抢答频率及正确率,绘制学生答题轨迹,让学生通过在线知识竞答的过程来摄取知识，通过竞争呈现学习内容，学生学习态度积极，继而引导学生扩展广度，重复训练。

嵌入隐性支架的教学策略。如联合国工作文件写作章节，技术处理教学内容，摒弃单一的线下写作方式讲解，线上音频、视频及文档综合教学资源，通过语域表述的方法，在线开展 “大家来找茬”活动；此外，原始决议填空完善的教学策略，如选择填空等策略，使得在线课程隐含认知活动，从而使学习者拓展投入认知。如:在讲解行动性条款和回顾性条款时，选择策略可以激发学习者的认知活动，如图2所示。在线系统会自动统计学生答案正确率，教师和学生可以审查和自查学习问题，自我搭建图式。

图2 条款写作用词选择

嵌入显性支架教学策略。教学过程中不止局限于教案材料，通过引导学生前瞻拓展和反思回顾，来拓展认知。同样是联合国文书写作单元，通过已经掌握的用词和句式，扩展外交辞令；用简单英语和外交辞令中对等英语表达进行比较，学生结合之前的图式扩展工作记忆资源，加工新内容。在线课程实时更新国际实事新闻发布会，通过不同媒体之间的用词比较，深层加工该章节内容。

通过以上方法，一定程度改变了学生对于在线课的态度和积极性。但是值得注意的是，由于学习者水平不一，在使用各种教学策略时，内容的展示和方法需要将学习者的学习阶段纳入考虑。比如，对于低阶段的学习者，过度的变异可能会增加其外在认知负荷，虽然这对高阶段学习者来说是增加心理努力的好方式。

结语

国际关系专业在线课程增加了学习者学习知识、更新知识的机会。用认知负荷理论指导在线课程设计，通过降低内在认知负荷和外在认知负荷，增加有效认知负荷的方式发挥学习者的工作负荷，从而达到最优的教学效果。通过“压缩”学习元素、模块内容逐渐释放的方式降低内在负荷；通过教师改善教学方式和内容呈现方式，使在线课程教学设计变为以问题解决为中心，以达到降低外在负荷；通过唤醒学习者认知，改变教学策略以增加有效负荷。