吳雪艷，劉思洋，郭 森，付秀美，謝紅林，陳志宏△

（1.承德醫(yī)學院人體解剖學教研室，河北承德 067000；2.承德市中心醫(yī)院介入血管外科)

認知負荷理論對《人體解剖學》翻轉課堂教學設計的啟示＊

吳雪艷1，劉思洋2，郭 森1，付秀美1，謝紅林1，陳志宏1△

（1.承德醫(yī)學院人體解剖學教研室，河北承德 067000；2.承德市中心醫(yī)院介入血管外科)

翻轉課堂；認知負荷理論；人體解剖學

傳統(tǒng)的人體解剖學教學分為理論課和實習課兩部分。 由于人體解剖學課程內(nèi)容多、描述多、名詞多，理論課授課時絕大多數(shù)教師都是“滿堂灌”，師生互動少，學生課下內(nèi)化知識多數(shù)是結合多媒體課件和圖譜看書，許多學生反映雖然投入大量的時間和精力但仍然達不到良好的學習效果，容易打擊學生學習的積極性和主動性。翻轉課堂將課上知識傳授和課后知識內(nèi)化的順序進行了翻轉，自2007年出現(xiàn)以來，在提高教學質量和學生能力素質方面具有顯著效果，但翻轉課堂在我國的研究尚處于起步推廣階段，需要進一步將其本土化。認知負荷理論是教育心理學領域重要的理論之一，主要是在人類認知架構模型的基礎上提出教學設計的原則和策略。本文通過闡述認知負荷理論及其效應，提出該理論對人體解剖學翻轉課堂教學設計的啟示，以期為人體解剖學翻轉課堂的教學設計提供理論性的指導。

1 認知負荷理論的內(nèi)涵及其效應

認知負荷理論（CLT）是澳大利亞著名的認知心理學家約翰·斯威勒在1988年提出的[1]。認知負荷理論認為，人類認知結構的信息處理模型由感覺記憶、工作記憶和長時記憶構成。感覺記憶感受外來的信息并進行儲存，儲存時間不超過幾秒鐘。工作記憶是加工信息的主要場所，它的容量和對信息保存的時間都是有限的，只能同時儲存5-9個或加工2-4個信息組塊，保存信息1-2分鐘。工作記憶容量和持續(xù)時間的限制只是針對通過感覺記憶獲取新信息時而言；當從長時記憶中提取信息進行加工時，工作記憶的容量不受限制。長期記憶是存儲信息的場所，它的容量是無限量的，儲存的信息不會被遺忘。

認知負荷是指工作記憶存儲、加工及提取學習信息時所承受負荷的總量，約翰·斯威勒等將認知負荷分為內(nèi)在認知負荷、外在認知負荷和相關認知負荷三種類型[1]。內(nèi)在認知負荷由學習材料的性質引起，大小取決于學習材料的難易程度和學習者已有的知識經(jīng)驗。學習材料越復雜，需要在工作記憶中加工的信息模塊就越多，產(chǎn)生的認知負荷也越高。外在認知負荷由不良的教學設計引起，與學習材料的設計和呈現(xiàn)方式有關，可通過教學設計加以控制。教學材料的呈現(xiàn)方式越符合學習者的認知水平，外在負荷就越低，越有利于學習。相關認知負荷是指在認知負荷總量不超載的情況下，學習者對與認知內(nèi)容相關聯(lián)的信息進行加工時帶來的負荷，即處理內(nèi)在負荷時實際發(fā)生的學習行為[2]。

根據(jù)認知負荷理論，教學設計的策略和原則應是通過減輕外在認知負荷、調控內(nèi)在認知負荷及優(yōu)化相關認知負荷來促進學習[2]。經(jīng)過長期的實踐研究，認知負荷理論總結了一些在指導教學過程及教學設計時可促進學習的效應原則，如目標自由效應、多通道效應、樣例效應、注意分散效應、知識反轉效應、指導隱退效應、冗余效應等[3]。

2 翻轉課堂與認知負荷理論

2.1 翻轉課堂教學模式中學生課前學習可以降低內(nèi)在認知負荷 有研究認為，課前訓練有助于降低內(nèi)在認知負荷[3]。翻轉課堂教學模式顛倒了傳統(tǒng)課堂的教學順序，課前教師把錄制好的教學視頻交給學生自學并讓學生完成“自主學習任務單”，因此，學生在課前進行學習并完成知識點練習可降低內(nèi)在認知負荷，從而促進學生的學習。同時，翻轉課堂教學模式中學生可以結合自身的實際情況調整學習進度，符合人類認知規(guī)律。這樣學生在課上就有充分的時間將知識點內(nèi)化，將課前訓練的作用最大化，為探究知識點之間的聯(lián)系和加工復雜信息留下空間。

2.2 高質量的教學視頻可以降低外在認知負荷 人體解剖學屬于形態(tài)學科，需要結合標本學習。傳統(tǒng)人體解剖學課堂教學理論課和實習課分開進行，學生不能在第一時間看到實體標本，不利于學生課后理解學習內(nèi)容，內(nèi)化知識。人體解剖學翻轉課堂是教師提前將PPT課件、實體標本等資源優(yōu)化結合到一起制作出高質量的教學視頻，學生在學習理論知識的同時可以查看實體標本錄像，能直觀了解器官的位置、形態(tài)、結構；同時，也可根據(jù)視頻提示在自己或同學身上辨認骨性標志、肌肉等，有助于學生理解解剖學教材中數(shù)量龐大的描述性語言，從而降低外在認知負荷，提高學生學習的積極性和自信心。

3 認知負荷理論對人體解剖學翻轉課堂教學設計的啟示

認知負荷理論關注的是學習內(nèi)容、學習者特征及教學設計之間的交互作用及對學習效果的影響，為翻轉課堂的教學設計提供了重要的理論基礎。

3.1 人體解剖學翻轉課堂教學設計要突出多通道效應，調動學生多重感官功能 多通道效應是指當教學材料用視覺和聽覺等多通道呈現(xiàn)時，教學效果要優(yōu)于只用視覺或聽覺單一通道呈現(xiàn)的教學效果。因此，在對人體解剖學翻轉課堂進行教學設計時，要突出多通道效應。錄制教學視頻時要注意教學內(nèi)容與形式相統(tǒng)一，在突出重點難點問題的同時注意學習內(nèi)容的呈現(xiàn)方式，將視覺和聽覺雙重學習通道相結合，調動學生多重感官功能，降低外在認知負荷，提高學習的效果。

3.2 基于注意分散效應設計人體解剖學翻轉課堂的教學材料，提高學生注意力 注意分散效應是指不恰當?shù)某尸F(xiàn)教學材料影響學習效果。例如，呈現(xiàn)教學材料時將圖片和解釋文本分開，學生需要分散注意力處理兩個信息源，因此提醒教師在翻轉課堂的教學設計時應注意整合多種信息源。例如，制作PPT時合理整合圖片信息和對應的文本解釋，并把相關內(nèi)容放到一張幻燈片中，同時去除無關的圖片和音樂，防止學生將工作記憶投入到整合分離信息或者加工與教學內(nèi)容無關的信息上，從而提高學生的注意力，降低外在認知負荷促進學習。

3.3 關注知識反轉效應，動態(tài)設計人體解剖學翻轉課堂的教學過程 知識反轉效應是指對于新手學習者有效的教學方法，但對于經(jīng)驗豐富的學習者，可能無效甚至產(chǎn)生負面學習效果的現(xiàn)象[4]。這一效應提醒教師應及時了解學生知識的掌握情況，隨著學生知識的不斷增長，適當調整教學方法，動態(tài)設計人體解剖學翻轉課堂的教學過程。

3.4 人體解剖學翻轉課堂教學設計要秉承指導隱退效應，注意師生角色變化，提高學生學習效果 翻轉課堂教學流程變革的本質是協(xié)助學生深度學習，變被動學習為主動學習，學生在學習過程中逐漸加深對知識的理解，反思學習方法和策略，通過積極參與課堂活動完成知識的內(nèi)化。在這個過程中，教師的角色發(fā)生了變化，不再單純是知識的傳授者，而是轉變?yōu)閰f(xié)助者、導學者、促進者、評價者；學生也不再單純是被動的知識接受者，而轉變?yōu)橹鲃訁⑴c者、探究者。指導隱退效應是指隨著學生專業(yè)知識水平的提升，應該適當減少對學習者學習過程的指導，范梅里恩伯爾總結該效應對于控制認知負荷是有效的，能夠明顯提高學生的學習效果[2]。該效應提醒教師進行人體解剖學翻轉課堂課上教學部分設計時，應注意對學習者做出適宜的指導，最好做到從“扶”到“放”，從“協(xié)助學生內(nèi)化知識”到“讓學生獨立完成學習任務”。

由于翻轉課堂的教學設計與學習效果密切相關，因此，在對人體解剖學翻轉課堂進行教學設計時要考慮學生的認知負荷與學習內(nèi)容的交互作用，在認知負荷理論的指導下，結合多通道效應、注意分散效應、知識反轉效應、指導隱退效應等多種效應，以達到良好的教學效果。

[1]Sweller J, Ayres P, Kalyuga S. Cognitive load theory[M]. New York: Springer, 2011. 55-69.

[2]杰倫J.G.，范梅里恩伯爾，約翰·斯維勒，等.認知負荷理論：教學設計原則與策略[J].當代教育與文化，2015，7(6)：28-35.

[3]陳鋒娟.基于認知負荷理論的微視頻設計與應用研究[D].上海：華中師范大學，2015.

[4]宋艷玲，孟昭鵬，閆雅娟.從認知負荷視角探究翻轉課堂—兼及翻轉課堂的典型模式分析[J].遠程教育雜志，2014，32(1)：105-112.

[5]Kalyuga S. Expertise Reversal Effect and Its Implications for Learner-Tailored Instruction[J].Educational Psychology Review,2007, 19(4):509-539.

（教學研究欄目編輯：陳志宏）

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1004-6879（2017）06-0525-03

* 2017年度承德市社會科學發(fā)展研究課題（20172014）

△ 通訊作者

2017-03-21）