认知负荷理论视域下公安院校融合教学模式探析

陈秋菊

（江苏警官学院，南京 210038）

随着现代教育技术的快速发展，特别是在当前疫情多地散点爆发的形势下，传统的线下教学模式受到了极大挑战，许多高校不得不在封控期间开启线上教学。在此背景下，“线下+线上”相融合的教学模式成为当下教学模式的新选择。然而，目前无论是教师还是学生，对融合教学模式的理解还仅仅停留在简单的“混合”或形式上的“线上+线下”。公安院校开展融合教学，由于其培养目标及自身条件的特殊性而区别于普通本科高等院校。因此，如何设计有效的、体现公安院校培养特色的融合教学模式成为公安院校教学模式改革的重要课题。本文基于认知负荷理论来探究公安院校融合教学模式设计，以期为新形势下公安院校教学模式改革提供参考。

一、基本理论概述

（一）认知负荷理论的内涵

近年来，在认知心理学基础上发展而来的认知负荷理论主张教学过程中的信息交互性建构，在如何“有效的教”和如何“有效的学”之间搭建了有效桥梁，成为教育教学改革的重要理论依据。

1.认知负荷的涵义

认知即个体通过心理活动获取知识和解决问题的过程和能力。［1］负荷一词根据《辞海》的界定有三层含义，一是背负肩荷；二是担任；三是设备在运行时所消耗的功率。［2］最早出现于20世纪70年代的认知负荷中的“负荷”倾向于第三种含义，试图量化学习个体对所需处理任务信息的认知资源的投入程度。库珀（Cooper，1987）认为认知负荷是认知主体处理信息所需的“心理能量”水平和用于工作记忆的心理活动的总和；［3］斯威勒（John Sweller，1988）将认知负荷界定为认知主体在对某一特定认知任务的信息加工和吸收信息过程中所需要的心理资源的总量。付道明（2015）认为，认知负荷是学习者在完成认知任务过程中，工作记忆内进行信息处理做需要的认知资源的总量。［4］还有学者认为，认知负荷是学习任务所需要的信息加工能量超过学习个体本身具有的认知容量的部分。结合以上观点，我们认为认知负荷指学习个体在对信息处理、获取知识过程中所消耗的心理资源的总量，认知负荷代表了认知个体认知资源的负担，另外，在认知个体执行任务的过程中认知负荷也会不断变化。

2.认知负荷理论

20世纪80年代，澳大利亚新南威尔士大学的著名心理学家约翰·斯威勒（John Sweller）将认知负荷作为一种理论进行了系统性的研究。认知负荷理论的基本假设为：学习者的认知过程包括感觉记忆、工作记忆和长时记忆3个记忆系统。其中，感觉记忆没有容量限制，不占用认知资源，信息通过感觉器官进入认知系统，停留的时间非常短暂；工作记忆用于处理感觉记忆传递来的信息资料，是一种信息处理、执行、储存系统，占用认知资源，具有有限的储存容量，一旦超载则会形成认知负荷。长时记忆则是信息的长时储存系统，固化为学习者的先验知识和图式，储存容量无限。［5］

基于以上假设，斯威勒以资源有限理论、图式理论为基础形成了认知加工和教育教学设计相结合的理论框架——认知负荷理论（Cognitive Load Theory）。

根据资源有限理论，学习者的认知资源（主要是工作记忆）是有限的，学习者各种学习活动都需要消耗其心理认知资源。如果学习任务所需要的心理认知资源总量超过了学习者本身固有的认知资源，那么学习者就有因认知负荷过多而影响学习效果的现象。

而基于图式理论视角，认知负荷理论认为，学习者对学习任务的接受程度取决于学习者自身固有的图式①根据约翰·斯威勒的研究结论，图式是大脑为了便于信息存储和处理，而将新事物与个体已有的知识有机组织起来的一种知识表征形式，是新信息在人脑中的编码、解码、重组储存的一系列过程。，学习者接收学习任务的过程是个体低级图式和高级图式相互结合、相互作用的过程。而学习者图式的构建则是基于处理任务的“元素交互性（Element Interactivity）②元素交互性是认知负荷理论中的一个基本概念，用于评估学习特定任务对学习个体所施加的特定类型认知负荷水平，具体指的是在认知个体工作记忆中须通过处理逻辑上相关的一组元素来提高对学习任务的理解程度。”。如果，学习者的任务交互元素都能同时处理，那么，学习任务的理解程度则较为充分，完成学习者图式的构建，进而有利于长时记忆的信息储存，降低工作记忆负荷。

3.认知负荷的类型

按照认知负荷理论，个体在学习过程中的认知负荷有三种类型：内在认知负荷（Intrinsic Load）、外在认知负荷（Extraneous Load）和关联认知负荷（Germane Load）。

内在认知负荷即学习任务的内在难度，这一负荷由所接收任务的复杂程度和学习者本身已有认知水平之间的差距所引起。当学习任务难度较大、任务元素较多且学习者又未具备处理这些任务的适宜图式时，内在认知负荷就会较高。

外部认知负荷即指所需认知信息外在表现所带来的负荷，当所面临任务信息材料的组织与呈现方式不够好时，比如使用拙劣的教学设计和教学方法，学习者就会投入精力从事与学习任务信息无关的认知加工，由此导致外部认知负荷增加。外部认知负荷对学习没有帮助，会影响学习效果。

关联认知负荷是学习者在进行知识内化过程中欲投入的认知资源数量。相较于前两种认知负荷，关联认知负荷是对学习效果起正向作用的负荷，其与学习者的学习动机、主观态度、认知努力程度相关。关联认知负荷的产生可以促使学习者挖掘自身认知潜能而投入到学习活动中，从而促进个体进行有效的认知加工。

表1 三种认知负荷比较分析

三种认知负荷相互独立，又相互依存。学习者应当根据自身认知资源的状况，将三种认知负荷的总量控制在合理范围，既不能过低也不能过高，因为过低会造成个体认知资源的浪费，而过高则会造成认知负荷过重，均会影响学习效果。因此，有效的教学过程应该既要尽力减少和控制外在及内在认知负荷，又要引导和增进关联认知负荷，并使三种认知负荷总量不高于但接近学习者认知资源总量，在此情况下教学才是最有效的。

（二）融合教学模式

融合教学是在混合教学基础上发展而来的。早在2003年，研究教育技术的何克抗教授就首次明确提出了“混合教学”的概念，认为混合教学就是传统教学（课堂教学）与网络教学的简单结合。之后，随着教育技术的发展和互联网学习的普及，特别是疫情以来教育环境的改变，使得在线教学飞速发展。如今，线上线下两种学习方式不再是简单的结合，而是要逐渐实现“融合”。这种“融合”主要体现在三个方面：首先，教学的实施不单单是“线上”“线下”教学空间的简单改变，而是需要对整个教学过程进行再设计，实现课堂教学和网络教学的协同；其次，融合教学意味着要对教师、学生、教学内容等诸多教学要素进行优化设计与重组，［6］以达到教育教学的最佳目标；最后，融合教学模式倡导以学生为中心，以满足学生个性化弹性需求为导向，设计“私人订制”的菜单式教学内容，通过线上虚拟学习情景和现实学习情景相结合的方式，实现“以学生为本”的个性化教学新模式。

总之，融合教学由混合教学发展而来，但它不同于混合教学的“线上”与“线下”的简单相加，而是强调“教”与“学”的融合、“线上”与“线下”情景的融合及相互渗透，实现教学内容、教学方法、教学路径、教学资源等各要素的有机整合和优化重组。

公安院校身处今天新的教育环境之中，必然需要适应信息化社会、后疫情时代的挑战而建立“线上”与“线下”融合、“教”与“学”融合的新型教学模式。不仅如此，公安院校进行融合教学模式探索，必须以公安院校培养目标为指向，充分结合公安院校警务化培养场景，深入分析学习者在不同结构、不同层次和不同学习场景中的认知状况和认知负荷状况，进而设计相适宜的教学内容、教学方法和教学工具。通过师生协作、生生协作以及线下集中同步、线上分散异步、实战演练学习的结合以提升学生学习的主动性、自控性，强化教师的引导作用和服务作用，最终实现线上教学与线下教学的优势融合、师生融合、教学各环节的无缝融合以及教、学、战的融合。

二、认知负荷理论与公安院校融合教学模式的契合性分析

基于认知理论的认知负荷理论为公安院校融合教学模式设计提供了新的理论基础。依据认知负荷理论，公安院校融合教学模式的质量和效率高低，主要取决于融合教学模式实施过程中能否减少给学生带来的不必要的认知负荷，增加正向的关联认知负荷。

（一）认知负荷理论为分析公安院校融合教学模式提供了理论框架

首先，公安院校作为培养公安后备人才的主渠道，其培养目标决定了教学内容应兼顾理论和实战。具体而言，教学内容既包括各专业学历教育的基本理论知识，又包括各专业匹配警种所需要的实战业务知识，还包括突出忠诚警魂和执法素质的培养。因此，警察职业导向的培养目标，决定了教学内容本身固有的内在认知负荷。这些固有的内在认知负荷从内容本身而言是难以改变的，但是可以通过优化教学内容呈现形式而改变。如在融合教学设计时，优化每个教学单元的要素组成，根据学生固有的认知结构设计合适的教学主题，并增强教学主题之间的交互性，从而可以降低融合教学中的内在认知负荷。

其次，外在认知负荷大都是由于教师授课方式、教学场景选择、学习资源呈现不当等所带来的无效负荷。因此，在融合教学模式中可以从教官来源、教学设计、教学平台选择等方面采取有针对性的策略来减少外在认知负荷。

最后，关联认知负荷作为有效的认知负荷，它有助于学习者构建图式，而图式有助于长时记忆的形成。因此，为了增强公安院校融合教学模式的实效性，在融合教学模式构建和实施过程中一定要设法增加相关认知负荷，充分调动与挖掘学生潜在的认知资源。

（二）认知负荷理论为构建公安院校融合教学模式提供情景支撑

认知负荷理论主张中的三种负荷来源并不是平均分布的，内在认知负荷作为来自学习主体和客体的一个基本负荷，其简化、降低的空间相对较小。公安院校培养目标决定了教学内容的复杂性，这种复杂性带来的内在认知负荷属于学习任务的固有属性，不太可能通过减少教学内容总量或降低教学内容难度来改变。在融合教学模式构建中可创建丰富有趣的线上虚拟教学环境，设计与知识内容相匹配的、接近学生“最近发展区”的最佳内容元素组合形式，最大化的激活学生图式构建，从而减少内在认知负荷。［7］

外在认知负荷发生于认知资源用于处理与学习任务不相关的信息而导致学习任务无认知资源可用的状况。在公安院校融合教学模式构建中需注意线上教学资源选用时与教学内容的关联性，线上教学元素呈现的趣味性，合理设置适宜学生认知的反馈方式，减少不必要的外在认知负荷，实现外在认知负荷与其他认知负荷的最佳组合。

关联认知负荷发生于学习者未将自己拥有的全部认知资源应用到学习任务的处理中，即学习者有充足的认知资源去处理和吸收任务信息，但却不尽力。关联认知负荷与认知负荷总量、学习者元认知、学习动机等因素相关。在融合教学模式构建中关联认知负荷不足同样会影响学习效果，因此，公安院校融合教学模式构建中，通过教学内容使用不同的呈现媒介，讲解形式采用文本、案例与动画视频相结合的方式，并设置学习任务的阶段性奖励等方式增加教学吸引力，从而提升关联认知负荷，实现更好的教学效果。

总之，认知负荷理论为公安院校构建融合教学模式提供了新的视角。教学的最终目的是将知识内化，储存于学习者的长时记忆中。从认知负荷的角度来看，融合教学模式的设计要允许根据教学任务的相关元素进行组织信息，这样有利于学习者系统性的进行存储，从而减少记忆的工作量。同时要充分认识教学过程中的三种负荷，并有针对性的做到“趋利避害”——降低学生负面认知负荷、提高学生正向认知负荷，从而提升公安院校融合教学模式的实施效果。

三、认知负荷理论下公安院校融合教学模式的实施路径

基于认知负荷理论，针对公安院校融合教学模式实施中教学内容、教学对象、教学场景、教学方式、教学通道等教学要素中存在的问题，需要通过以下路径对融合教学模式实施优化设计。

（一）控制内在认知负荷的路径

内在认知负荷主要来源于学习任务的复杂程度和个体已有知识经验之间的差距，对于内在认知负荷需要结合学生认知程度将其控制在一定范围内，而不是一味的降低。对于内在认知负荷的控制主要从教学内容和教学对象两个角度入手。

1.融合教学模式之教学内容的设置

根据公安院校的人才培养方案，公安院校日常教学强调理论学习（包括基础理论和专业理论）与公安实践相结合。对于理论教学，可以根据难易程度并借鉴认知负荷理论中的相关效应进行优化设计。

一是对于难度较大的教学内容宜采用“拆分— 整合”策略。当学习任务非常复杂，学生难以同时进行学习加工时，可将学习任务进行分解，并将分解的内容进行单元整合，形成一系列有一定内在联系的子任务，进行模块化呈现，从而减少因学习难度而带来的认知负荷。

二是对于比较分散的教学内容可以采用关联信息捆绑的策略。当学习任务较分散时，学生必然会将注意力分散在搜索和理解各种信息源上，这样就会产生较大的外在认知负荷。因此，在融合教学模式设计时可以将相关但较为分散的学习任务进行捆绑整合，在教学内容呈现上采取线上线下结合策略，使其在时空上同步呈现，从而可以达到降低认知负荷的目的。

2.融合教学模式之教学对象的分析

内在认知负荷除了来自学习任务本身，还来自学生自身固有的相关认知经验。根据认知负荷理论，学生的认知负荷水平是有差异的，因此，教师在进行教学任务设置前可对班级学生进行适当的认知水平测试，然后根据学生不同的认知水平进行有针对性的、适宜的教学任务设置。

在融合教学模式中，针对不同教学对象进行有差别性的教学任务设置，可以通过线上网络教学资源的差异化配置来实现。如在学校教学资源库、学习通、大学慕课平台上发布难易程度不同的学习任务，提供菜单式的教学内容单元，以供学生根据自身情况自主选择。这样既有线下的同步课堂教学，又有线上异步辅助资源的配合，从而实现线下线上融合，减少相同教学任务在不同认知水平学生中产生的额外负担。

（二）降低外在认知负荷的路径

外部认知负荷主要是由教学不合理的组织方式所引起，这种认知负荷对学习效果无任何促进作用。因此，在融合教学模式建构中，需要通过教学方式和教学过程的优化设计尽可能减少外在认知负荷。

1.融合教学之教学方式的设计

对于肩负学历教育和职业教育双重使命的公安院校，在教学方式上应坚持理论讲授与实训相结合。

首先，在学历教育的课程设置中，一些基础理论课程本身较为枯燥，但又是学生必须掌握的。对于此类课程可采用问题情境启发式教学方式（如案例教学、情境模拟、实验教学等），授课中可以根据学生已有知识、认知程度、学习环境和公安工作实际综合设置相应的问题情境，激发学生的求知欲和学习兴趣，促使学生在已有认知图式下理解并完成学习任务。在这一过程中，问题情境与学生认知的公安实战的强烈关联是成功的关键，只有当学生意识到新学习任务的获取能对自己日后学习工作产生积极影响，才会调取现有经验投入新知识的学习中去。

其次，在职业教育的课程设置上，培养学生实操能力是关键。根据杜威的经验性学习理论①杜威认为，教育必须建立在经验的基础上，教育就是经验的生成和经验的改造，学生从经验中产生问题，而问题又可以激发他们运用探索的知识产生新概念。，凸显警察实战的职业教育需要和实战经验结合起来，可以运用认知负荷理论的样例效应和问题效应开展实训。如对于公安日常业务处理的训练，可以邀请公安一线实战教官详细讲授有关处理程序的样例，让学生从中了解和掌握解决公安实际问题的方法；或者让教师通过调研锻炼、换岗实践等形式深入了解公安实际工作，并结合教学内容对公安日常业务进行程序化总结提炼，再提供给学生作为学习样例。总之，通过学院教师与实践教官融合、学校教育场景与公安实战场景融合可以降低外在认知负荷。

2.融合教学之教学通道的多样化

英国心理学家艾伦·巴德利（Alan Baddeley）在其专著《记忆心理学》中指出，工作记忆对视觉信息和听觉信息的加工是分离的，单纯使用一种信息呈现形式，可能只启动记忆系统中的单一加工程序；而使用多种信息呈现形式，则可以启动记忆系统的多重加工程序，增进学习效果，这就是通道效应（Modality effect）。在大数据条件下，融合教学模式可以积极依托新的教育技术探索视觉通道、听觉通道和触觉通道等多通道融合方式呈现教学任务。比如，日常教学中强调模拟演练，将学生置于实战环境中，使之感受实战气氛，模拟参与任务行动，从而掌握日常公安实际问题解决的方法和程序；或者安排学生赴公安机关进行实习见习，在实战中培养解决问题的能力。总之，融合教学要实现三个融合，即理论和实践教学中横向的听、看、说相融合，纵向的课前、课中、课后相融合，课堂授课、云课堂以及课后思课相融合，通过三种融合全方位拓宽学生获取知识的通道。

（三）提高关联认知负荷的路径

关联认知负荷是三种负荷中唯一一个正向的、有积极作用的负荷，它可以促使学习者把自己潜在的认知资源投入到知识内化中去。有学者研究发现：如果学习者主观上不愿意挖掘自己潜在的认知资源投入到学习任务中去，这对于那些延续时间较长的学习任务，即使外在认知负荷与内在认知负荷都降至最低，学习者的学习效率与质量也不会有明显提高与改善。［8］因此，要激发学生投入认知资源的意愿，提高学生的关联认知负荷是关键。提高关联认知负荷的途径包括：

1.“教师+教官”融合

安排理论教师和一线实战教官配合进行现场授课，通过真实案例、鲜活经验和理论结合，使学生对相关问题形成全面系统的了解和把握。在教学过程中，授课教师要力求实现“融合创新”，以此激发学生学习兴趣，提高关联认知负荷。［9］

2.“生+生”融合学习

组织同班学生之间、不同班级同学之间以及学生与一线民警之间开展研讨交流，共同探讨问题解决方案，以此提升学生的教学参与感，进而提高关联认知负荷。

3.“学+研”融合

设置与教学内容相关、带有引导性的研究课题，鼓励学生进行相关大学生创新创业训练计划项目的申报研究。通过课题研究去探索 “事情为什么会是这样的”，解决自己在课程学习中的疑问或冲突，从而提升对理论的理解程度，提高学生的关联认知负荷。

4.“环境+个体”融合

在智慧化学习环境的背景下，融合教学模式中线上教学资源应实现“私人订制”式的内容设置，提升学习者与教学内容之间的交互性，实现教学内容的自由组合。这样，学习者不断参与、探索和反思，学习者本身的学习积极性被极大的激发，知识在“环境与个体”的融合中不断被“建构”，形成新的“图式”，从而提高教学效果。

四、结语

在信息技术快速发展和后疫情社会背景下，高等院校的融合教学模式越来越受到关注。公安院校与其他普通高等院校的不同之处在于其本身具有学历教育和职业教育融合的特点。因此，公安院校的融合教学模式应根据公安院校的教学特点、公安大学生的培养目标以及自身特点进行融合教学的设计和实施。认知负荷理论为细化公安院校融合教学模式设计提供了理论依据，在此理论视域下进行公安院校融合教学模式设计与实施，有利于公安院校融合教学的实现，有利于提高学生的学习效果，有利于公安院校高阶培养目标的达成。