认知负荷理论在高中英语阅读教学中的实证研究

认知负荷理论在高中英语阅读教学中的实证研究 中文摘要 高中英语教学的重点和难点都是阅读教学。然而,不适当的教学 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 以及教学活 动容易引起学生认知超负荷,从而阻碍学生的阅读学习,导致了阅读教学的低效。本 研究在总结前人研究成果的基础上,从图式理论及认知负荷理论的视角,在高中英语 阅读教学中实证研究运用有效的阅读策略对学生的认知负荷强度的管理,以及对阅读 效率的影响。 本研究以本校高一学生为研究对象,首先,通过问卷调查,收集了学生阅读困难 的具体表现,以国内外相关研究的成果为依据,对学生阅读困难进行归因 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ,并对 学生的阅读能力以及认知负荷进行了前测,表明阅读能力与认知负荷是负相关的,即 阅读成绩越高负荷越低,阅读成绩越低其负荷越高。其次,在理论研究的基础上,本 研究在实验班实施了一系列的阅读教学策略的改进 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 旨在从降低外在认知负荷、控 制内在认知负荷以及增加相关认知负荷三方面入手调控阅读教学附加给学生产生认 知负荷的强度。在实验后对学生的阅读能力以及认知负荷进行后测,以证明阅读能力 与认知负荷的相关性和教学策略的有效性。 实验结果表明:适当的阅读教学设计及教学策略有助于帮助学生进行图式的构建 与自动化,有利于调控学生在阅读过程中认知负荷的强度,阅读成绩有了相应的提高。 本研究证明:恰当的教学设计以及有效阅读策略的运用有助于调控学生在阅读中的认 知负荷的强度,对提高阅读成绩是有效的。(乔金荣,2011) 关键词:认知负荷, 图式理论,高中英语阅读教学 iv ABSTRACT The teaching of reading has long been a difficult aspect in high school English teaching, because unsuitable instructions and teaching activities will cause heavy cognitive load on the students, which blocks students’ reading ability, and causes low efficiency in teaching. Based on the literature on the cognitive load theory and schema theory, this study conducts an experiment on the effects of controlling the cognitive load on English reading efficiency by applying effective reading strategies in high schools English teaching and learningThe subjects of this study are grade one students in a Senior High School. By analyzing a questionnaire carried out beforehand, student’s reading difficulties were collected and analyzed. Meanwhile, the reading ability and the degree of cognitive load were correlatively tested, and the result showed that reading ability negatively correlates with the degree of cognitive load, that is to say, the higher the students’ reading ability is, the lower the degree of cognitive load is, and vice versa. Based on the thorough theory study, a series of teaching strategies are applied in the experimental class to control the degree of cognitive load in English teaching and learning in the following aspects: reducing extraneous cognitive load, controlling intrinsic cognitive load, and increasing germane cognitive load. A post-test were carried out to test the correlation of the cognitive load and reading ability, and the efficiency of the teaching strategies The result of the experiment shows that these strategies help students’ schema construction and automation, control their cognitive load and improve their reading comprehension. This study proves that proper designing of teaching instructions and the application of effective reading strategies help to control the cognitive on the readers and help to improve reading efficiency Key words: cognitive load, schema theory, senior English reading teaching v 目录 中文摘要i ABSTRACTv 目录..vi 第一章 引言. 1 1.1 研究的背景及意义. 1 1.2 本文研究的目的和问题 2 1.2.1 研究的目的2 1.2.2 研究的问题2 1.3 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 的结构3 第二章认知负荷理论. 4 2.1 认知负荷的概念4 2.2 认知负荷理论的理论基础 4 2.3 认知负荷的结构5 2.4 认知负荷的测量. 7 2.5 认知负荷的教学效应11 2.6 认知负荷和图式理论12 2.6.1 图式的概念 12 2.6.2 图式的机制与认知负荷 13 2.6.3 图式理论的基本内容以及认知负荷的管理13 第三章 认知负荷理论与英语阅读教学 16 3.1 认知负荷理论与相关教学研究 16 3.2 高中学生的阅读困难与认知负荷的管理 17 第四章 研究方法. 20 4.1 总体设计 20 4.2 被试情况 20 4.3 具体研究方法以及数据收集方式21 4.3.1具体研究方法21 4.3.2 调查问卷 21 4.3.3 测试工具 22 vi 4.3.4 数据分析 22 第五章 英语阅读过程中对认知负荷管理的策略 23 5.1 减少外在认知负荷的策略 23 5. 1. 1利用样例辅助教学:23 5.1.2 减少分散注意效应24 5.1.3 设计合理的多媒体教学界面 25 5.1.4 双重感官效应 26 5.2 提高相关认知负荷的策略 27 5.2.1 建立语言图式:词汇扩大策略27 5.2.2 建立语言图式:句式识别策略. 28 5.2.3 建立形式图式:篇章理解策略29 5.2.4 建立内容图式:背景知识的补充. 31 5.3 减少内在认知负荷的策略 31 第六章 实验数据的分析与讨论33 6.1 数据的收集. 33 6.2 实验组与参照组的阅读理解成绩及认知负荷前测数据分析33 6.3 实验组与参照组的阅读理解成绩及认知负荷后测数据分析35 6.4 实验结果讨论 38 第七章 研究的结论和建议 40 7.1 结论. 40 7.2 启示. 40 7.3 局限性. 40 7.4 结语41 附录 42 参考文献52 致谢 56vii 第一章 引言 1.1 研究的背景及意义 首先,阅读理解是外语教学的一个重要内容。如何培养学生的阅读理解能力 一直是国内外专家学者以及教学一线的英语教师们积极研究探索的课题。《上海 市中小学英语课程标准》2004对高中阶段英语阅读要求中明确提出:“高中阶 段应适当侧重阅读能力的培养,兼顾听、说和写的能力的提高,培养运用语言的 能力和持续学习的能力。”在阅读方面高中生要“能借助工具书,能读懂报刊、 杂志、网络等媒体上的语言材料,能阅读一般的科普读物,能阅读通俗的文学原 著。”二期课改的也要求高中英语课程应强调在进一步发展学生综合语言运用能 力的基础上,着重提高学生用英语获得信息、处理信息、分析问题和解决问题的 能力。 其次,高中英语阅读教学有待于改进。由于有高考升学的压力,传统以应试 教育为目的的英语教学方法依然占主导地位。教师和学生比较重视词、句、语法 等语言知识的学习,忽视了对背景知识及篇章结构的学习,阅读的过程在更大程 度上变成了纯粹的说文解字的过程。杨一兰,2008本人在观摩高中英语阅读随 堂课发现“精讲词汇,语法操练,逐句翻译,长篇背诵”的做法依然很普遍。教 师对文中生词的讲解得既精又细:从辨别同义词、反义词、派生词、固定搭配、 到英汉翻译等面面俱到;把语法分析得清清楚楚:从句子的成分、主从复合句、 非谓语动词、到虚拟语气等逐一操练;其结果为:英语教师教得苦不堪言,而学 生对文本的理解却被肢解得支离破碎,师生花了大量的时间在阅读上,其结果却 是做了很多无用功,事倍功半,大大影响了阅读教学的有效性,长此以往,学生 的阅读技能不但没有提高,其阅读兴趣反而被枯燥的训练模式给耗竭了。 根据本人多年的教学经验,在研读大量文献资料的基础上,并结合对学生问 卷调查结果的分析后发现:沿用这些传统教法的英语教师忽视了认知心理过程中 工作记忆容量有限的原则,没有科学地利用容量无限的长期记忆来储存即将习得 的信息编码,在阅读教学过程中人为地增加了不必要的认知负荷,浪费了学生宝 贵的认知资源,阻碍了学生的学习。因此,在教学活动设计过程中,教师如果没 有意识到认知负荷所带来的影响,最终可能使得教学活动不但没有达到目标,相 1 反还阻碍了学生的学习。 另外,许多教学一线的教师们尽管也已经在阅读教学课堂的设计以及提高学 生的阅读成绩等方面做了许许多多的研究和改革,但是对于认知负荷这一影响学 习任务和成绩变化的中间变量缺乏了解和深入研究,尤其没有进行将认知负荷的 测量以及管理途径与具体的高中英语学科相结合的实证研究。因此,本研究 是在试验中探索管理调控认知负荷这一中间变量,解释学习 为什么会受到阻碍,学习的效果为什么有差异,并且在阅读教学中如何对教学活 动以及学习材料进行设计,从而对学习者的认知负荷的强度进行管理,减少不必 要的认知负荷,增加有效的认知负荷,提高学生的阅读兴趣以及阅读成绩。 1.2 本文研究的目的和问题 1.2.1 研究的目的 本研究是从认知心理学的视角为有效的英语阅读教学提供理论框架,进而指 导教学实践。认知负荷理论从阅读者心理机制方面更深刻地解释学习的过程,为 有效的教学设计提供科学的认知导向。正如Alexander1998 所论证,认知负荷 理论被看作是教学活动设计的一个重要因素,教学活动是否有效取决于(或部分 取决于)他能否减少不必要的认知负荷。但是,自从 Sweller (1988)于 20 世 纪 80 年代提出认知负荷理论以来,国内外学者对此进行了相关的综述或论证, 但是他们大部分只是从理论上阐述了认知负荷理论与教学设计之间的关系,尤其 是在国内把认知负荷理论与高中阶段的英语阅读教学相联系的实证研究几 乎是 一片空白。本研究是将认知负荷理论与高中阶段的英语阅读教学相结合而进行的 一次尝试和探索,从学习者的角度研究为什么“教得低效”、“学得低效”,力求 教学所采取的措施和活动符合学生的认知规律,也在学生认知心理层面上为有效 阅读教学扫除障碍,为有效高中英语阅读教学提供理论支持和实践经验。 1.2.2 研究的问题 本研究主要包括以下三个问题: 1 认知负荷对高中英语阅读成绩是否有影响? 2 2 通过实施相关阅读教学策略对学生进行有目的的阅读训练是否对阅读者的 认知负荷有影响,同时其阅读成绩是否有相应的提高3 如何管理学生在阅读中的认知负荷,提高阅读的效率1.3 论文的结构 本文由七章组成:第一章介绍研究背景、研究目的以及研究的问题。第二章讨论 了认知负荷理论的概念、理论基础、认知负荷的结构、认知负荷的测量、认知负荷的 教学效应。在此基础上介绍了图式理论及其图式的构建与自动化对于认知负荷的影 响。第三章综述了认知负荷理论与相关的教学研究,考察了国内外认知负荷理论与英 语阅读教学的研究现状,同时分析了认知负荷的管理与学生的阅读困难。第四章主要 介绍了本实验的总体设计、被试、数据的收集以及数据分析方法。第五章探讨了在英 语阅读过程中对认知负荷管理的策略。主要从减少外在认知负荷、减少内在认知负荷 以及提高相关认知负荷三方面探讨对认知负荷管理的策略。第六章是实验步骤及实验 数据的分析与讨论。第七章是结论和建议。 3 第二章认知负荷理论 认知负荷理论是继建构主义理论后对教学设计有直接影响的心理学理论。最早对 认知负荷开展研究的是美国的心理学家Miller1956。而正式提出“认知负荷理论” (Cognitive Load Theory,简称CLT)的是澳大利亚新南威尔士大学的认知心理学家 John Sweller 。20 世纪 80 年代,Sweller1988 在现代认知心理学研究成果的基 础上,从认知资源分配的角度对认知负荷理论进行了比较系统的阐述和论 证。此后, 全球许多研究者对该理论进行了发展。于是认知负荷理论就成为研究认知过程和教学 设计框架的一个重要理论。 2.1 认知负荷的概念 自20世纪80年代认知负荷理论问世以来,学者们对于认知负荷的概念有不同的 说法,基本没有统一。Sweller 1998 认为认知负荷是处理信息所需要的“心智能 量”的水平。Cooper 1987 认为认知负荷是指同时被要求施加在工作记忆上的心智 活动的全部数量。Paas 和Van Merrienboer1994 认为认知负荷由多维度构成,是 执行一项具体任务时施加于个体认知系统的负荷。 国内的许多研究者也对其概念进行了概述。许远理2002把认知负荷定义为“在 意识控制下的信息加工过程中,认知资源与认知容量之间的高度协调和相互作用的状 态”;辛自强、林崇德等2005认为“认知负荷指的是一个事例中智力活动强加给工 作记忆的总数”; 赖日生等2005认为“认知负荷指的是在某种场合下施加到工作记 忆中的智力活动的总的数量”。结合以上不同的解释,总结下来认知负荷有以下要素: 1认知负荷与完成特定认知任务相联系;2该任务在工作记忆中进行,消耗工作记 忆中的认知资源;3要顺利完成该任务,必须要有相应心智能量的支持。综合这些 特点,认知负荷可概况为完成特定任务而在工作记忆中所进行的心智活动所需的全部 心智能量的总和。(杨心德;王小康,2007) 2.2 认知负荷理论的理论基础 1. 人类信息加工的理论。工作记忆主要负责信息的加工,但它的容量有限, 4 只能同时存储 7 个左右或者加工 2-3 个信息单元。工作记忆对于信息的保存时间也 很短,大约只有 2-3 分钟,除非信息得到进一步加工进入长时记忆,否则将会被遗 忘(赵立影,吴庆麟 2010;Miller,1956)。因此,对于某一特定的认知任务而言, 工作记忆容量有限的这种特性是认知的瓶颈,这就需要在教学设计的过程中关注对 有限认知资源的合理有效利用,确保学习内容所包含的信息不要超过工作记忆所能 加工的容量。 2.长时记忆的主要功能是储存信息,其容量在理论上几乎是无限的,而且所存 储的信息也永远不会被遗忘。Sweller2003 的认知负荷理论的观点表明:工作记 忆对于信息加工在容量和时间方面的限制只是针对新的信息而言。如果工作记忆在 对从长时记忆中提取的信息组块即图式进行加工的话,就不受此限制。也就是说, 图式的加工占用很少的认知资源。 3.工作记忆处理图式的能力是无限的。人类获得的知识以图式的形式存储在长 时记忆中。图式机制将所获得的信息整合成一个一个的组块,低级图式可以被整合 到高一级图式,从而不再占用记忆空间;而且图式是结构化的信息,不管其容量大 小,不管其复杂程度高低,在记忆中都被看作一个单一组块来处理,这样就可以减 少工作记忆所承担的负荷。同时,图式构建后,学习者经过大量的实践,通过对信 息进行加工能够将所存储的图式进一步自动化,这样熟悉的任务就可以被准确流利 地操作,也可以把问题纳入已有的认知结构,因此不再需要占用有限的记忆认知资 源,也为学习不熟悉任务最大限度地释放资源空间,这样可以提高学习的效率。 (杨 心德;王小康,2007) 基于以上分析,认知负荷的理论研究者们认为:过重的认知负荷会影响甚至阻 碍学习,而降低认知负荷的主要途径是通过一定的教学策略重新组织教学材料和优 化教学活动来促进学习者图式的建构和信息加工的自动化。 2.3 认知负荷的结构 近年来 Paas , Renkle& Sweller 2003 等心理学家们倾向于将认知负荷分为 三种类型: 内在认知负荷intrinsic cognitive load,外在认知负荷extraneous cognitive load,相关认知负荷germane cognitive load。三类认知负荷相加便 是总的认知负荷。也就是说,内在认知负荷、外在认知负荷与有效认知负荷之间的关 5 系可以表达为: 总的认知负荷 内在认知负荷+外在认知负荷+相关认知负荷1.内在认知负荷 是指工作记忆在对认知任务本身所包含的认知元素(如概念、规则的基本成分) 的数量及其交互性进行认知加工活动所产生的负荷(唐剑岚等, 2008)。内在认知负 荷受到学习材料的性质和学习者的特点的影响。 首先,内在认知负荷反映了任务的复杂性以及难度。简单地说,内在认知负荷是 学习任务所固有的,任务难度越大对工作记忆施加的内在认知负荷就越大。例如,学 习英语词汇时,每个单词可以单独学习而不考虑其它太多的因素,学习材料的元素间 的交互作用程度较低,其固有的认知负荷也相应较低;而在阅读时,学习材料的元素 间的交互作用程度比较高,其固有的认知负荷也相应较高。 其次,学习者的特点(即学习者的基础知识或所获得的认知图式及其自动化程度) 也会影响材料所产生的认知负荷。如果学习者的知识储备或图式储备比较丰富、自动 化程度比较高,那么同样的学习材料对于他们来说元素的互动程度就显得低,在工作 记忆中也只作为一个组块进行操作,对这样的学习者产生的内在负荷就会比其它学习 者要小。 因此,由学习材料所引起的内在认知负荷的强度受到学习材料本身的复杂程度和 学习者已有的知识水平的影响。尽管有观点认为内在认知负荷是由学习材料的本质所 决定,不能通过教学模式的改变而改变李志专,2009。也有学者提出异议的例证, 认为可以利用材料的信息排序原理降低内在认知负荷,但是这些说法在英语教学领域 没有实证研究。 2.外在认知负荷 是由学习材料的组织形式、呈现方式以及要求学习者所从事的活动而引起的工作 记忆负荷。一般而言,教学活动中如果信息传递渠道不通畅、教学程序设计不合理、 学习活动形式太复杂,所产生的外在认知负荷就有可能超过学习者所能承受的心理能 量,不利于信息的加工与获得,就会阻碍学习,降低学习效率,是无效的认知负荷。 但是,如果改变教学程序、教材的呈现方式和学习者的活动形式,外在认知负荷也可 以得到降低,从而学习者可以把有限的认知资源尽可能多地分配给图式的构 建与自动 化,促进学习(高俊霞、 吴剑丽, 2007)。因此,降低外在认知负荷应该是有效教 学设计的着眼点。 6 3.相关认知负荷 是指工作记忆对认知任务进行图式的构建与自动化的活动而引起的负荷,也被称 为有效认知负荷。相关认知负荷与在认知图式的构建与获得以及图式的自动化过程中 的努力程度有关,它能促进信息的加工与获得。学习者习得新的信息,构建新的图式, 工作记忆处理低级图式进入更高级更复杂图式等过程都发生在工作记忆并且增加了 工作记忆的相关负荷。所以,尽管相关认知负荷也与教学的设计有关,但是他与外在 认知负荷不同,它不是阻碍学习而是促进学习。 由于认知负荷是以学习者认知资源有限和工作记忆容量一定为基础, 所以要使 学习过程有效,三种负荷相加起来的总量不应该超过工作记忆的总负荷,而且三种负 荷之间是此消彼长的关系。(林洪新,张奇,2009)在内在认知负荷很大时,如 果外 在认知负荷再继续增大, 总量就有可能超过工作记忆的总负荷,学习就会受阻;如果 内在认知负荷较小时,外在认知负荷的大小就不是特别重要, 因为这时的学习者有充 足的认知资源来加工信息。Bannert 2002 认为恰当的材料模式和设计恰当的教学 活动能降低外在认知负荷。在认知资源总量不变的情况下,剩余的资源可进行深层次 的图式建构和图式知识的自动化加工,有效认知负荷得到了提高,学习的效率也会得 到相应的提高。 2.4 认知负荷的测量 在现代阅读教学中要提高教学的效率就需要降低外在认知负荷、内在认知负荷, 在不超过总的认知负荷的情况下增加有效认知负荷。由于认知负荷属于心理学概念, 其大小是用普通工具无法测量的,因此,如何测量学习者在学习过程所承受的认知负 荷就成为认知负荷理论研究的一个重要内容之一。 1.国内外学者的研究情况 Pass (1994)等学者曾描述了认知负荷结构的一个测量模型。在此基础上, Brunken2003等人经研究总结得出:认知负荷可以从主客观性和因果关系两个维度 来测量。各维度的测量方法如下: 7 表2-1 测量认知负荷的不同方法(Brunken ,Plass, Leutner, 2003) 客观性 因果关系 间接的 直接的 主观 自我 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 投入的心智努力 自我报告压力水平 自我报告材料的难度 客观 生理测量行为测量 大脑活动测量如FMR I 学习结果测量 双任务范式 主观测量法是利用主观性方法(如自我报告法)来测量认知负荷的强度。客观测 量法是指通过观察或者借助特定的仪器来记录被试的行为、生理情况、学习成绩等来 计算认知负荷的大小。直接测量方法是指对被试的主观感觉、大脑活动等进行直接测 量,通过分析测量数据得出认知负荷的大小。间接测量法是指根据被试的学习活动、 学习成绩等进行推测而得出认知负荷的大小。(李卓昆,2008) 结合上表,认知负荷的测量方法综合下来有这四种测量方法:间接的主观测量法、 直接的主观测量法、间接地客观测量法、直接的客观测量法。 间接的主观测量法:教学试验后通过运用调查问卷的方式要求学习者报告其在学 习材料的过程中所投入的心智努力的多少。该方法简单易行,是目前在认知负荷测量 中运用较多的方法。 直接的主观测量法:运用等级评定量表要求学习者报告其对量表的敏感度,譬如 任务工作的难度、个体努力水平等,该方法能够比较准确地评估不同训练策略导致结 果之间的差异。 间接地客观测量法:通过测量学习结果表现、观察学习者的生理变化(如眼动分 析等)、观察学习者的行为表现(把学习者对学习任务所花的时间看作负荷水平的指 标)这三种方法测量认知负荷的大小。 直接的客观测量:脑部活动测量法(运用神经成像技术)和双任务范式来测量任 务执行期间大脑的负荷。这种技术作为直接测量认知负荷的方法是很有前景的,但是 对技术的要求比较高,所以运用的范围不宽(李卓昆,2008)。 郑州大学蔡艳玲副教授(2009)对学习任务认知负荷的测量方法做了分析研 究, 她认为多维主观测量法在测量认知负荷水平上具有一定的优势,还介绍了 NASA 任务 负荷指数测量的量表以及使用该量表在具体操作中的注意事项。原四川大学华西公共 8 卫生学院劳动卫生教研室的博士研究生肖元梅(2005)在其博士论文“脑力劳动者脑 力负荷评价及其应用研究”中对NASA?TLX量表进行了翻译与回译,对量表的信度与 效度进行了验证,还对脑力劳动者脑力研究方法做了详细具体的介绍。浙江大学心理 与行为科学学院对人机交互过程中认知负荷的综合测评方法做了系统全面的研究,但 这些测量方法在具体的英语学科教学中都没有进行过实证研究。 2.本研究的测量方法 (1)问卷调查法: 借用 NASA?TLX 量表测量认知负荷。该量表是由美国国家航空航天局开发的 一个多维脑力负荷评价量表。该量表由六个条目组成:脑力需求、体力需求、时 间需求、努力程度、业绩水平以及受挫程度。每一个条目均由一条分为20等分的 直线表示(为了符合中国人的习惯改良后的量表采用 10 等分的直线);直线分别 以低高、大小、快慢、好坏的字样进行标示。其中体力需求也包含在总脑力负荷 的评价量表中,但它并不是用于评价体力负荷而是用于分析任务中的体力活动对 于脑力负荷感觉的潜在影响(Hart & Staveland 1988 )。各条目的详细说明如下: 表 2?2 NASA-TLX 评价量表条目说明 条 目 条目说明 名称 脑力需求 指完成工作过程中需付出多大的脑力活动(如:思考,下决定,计算, 记忆,观察,搜查等等)? 该任务从脑力方面对你而言是容易还是困难?是简单还是复杂?是要求严格还是不严格? 体力需求 指完成工作过程中需要付出多大的体力(如:推,拉,转身,动作控制, 进行活动的程度等等)?该任务从体力方面对你而言是容易还是困难? 是缓慢还是快速?肌肉感到松弛还是紧张?动作轻松还是费力? 时间需求 指工作运行速率或节奏,其节奏是缓慢并使人感到从容不迫,还是快速 而令人感到慌乱呢? 努力程度 指完成你的工作需付出的努力是小还是大?(脑力及体力)? 9 业绩水平 指对完成目标取得的成绩怎么样?对取得的成绩,你的满意度有多大? 受挫程度 指在工作中,你感到沮丧感、烦恼程度是小还是大? 在使用 NASA-TLX 进行脑力负荷的评价时,首先,要求被试在认真阅读以上六 个条目的说明后,根据自己做执行的任务的实际情况在代表六个条目的直线上相应的 位置分别作一个标记(见图一)。 脑力需求 低 高体力需求 低 高时间需求慢 快 努力程度小 大业绩水平 好 差受挫程度小 大 图 2?1 NASA任务负荷指数评价量表 需要提醒被试的是:业绩水平从左至右为从好到差,也就是说,业绩水平越好, 负荷越低,其得分也就相应较低;反之,业绩水平越差,负荷越高,其得分也就相应 越高。其余的五个条目一致,从左至右均为负荷逐渐增加。 然后,采用两两比较的方法将以上的六个条目进行两两配对,组成 15 个对 子。 在被试完成第一步后再选出每对中与总脑力负荷更为密切的那一条目,根据每一条目 被选中的次数确定该条目对总脑力负荷的权重。总脑力负荷为六个条目的加权平均 值。 10 Hart 和Staveland (1988 )认为TXL量表是评价总脑力负荷的一个敏感指标, 因为不同脑力和体力需求任务的 TLX 表现不同;同时他们还指出组成脑力负荷的六 个条目的负荷大小和权重可以为脑力负荷的来源提供重要的诊断信息。而且,TLX量 表评价时间相对较短,这些特点表明该量表对于现场操作环境下的任务的脑力负荷评 价是有效的。 (2)绩效分析法 根据 Brunken (2003)等人的研究表明,认知负荷的强度与学生学习的绩效密 切相关。认知负荷的总量超过学生所能承受的负荷时,学习的成绩和效率就会明显下 降。因此学习成绩也可以作为衡量认知负荷强度的指标之一。本研究将采用 前测、后 测的方法对比学生在阅读过程中认知负荷的强度以及学生阅读成绩的变化趋势,并且 借用SPSS数据分析软件分析阅读成绩与阅读过程中的认知负荷的相关程度。 2.5 认知负荷的教学效应 根据认知负荷理论, Sweller等(1988)研究者们以复杂学习的学习者为被试, 设 计了不同的学习材料呈现形式,发现了一系列认知负荷效应,他们根据这些认知负荷 效应,提出相应的教学材料设计原则。认知负荷效应在不同的文献里的表述方式不完 全一致,我概括为以下七种:目标自由效应、样例效应、问题完成效、分散注意效应、 通道效应、冗余效应、变化效应。 1.目标自由效应:用目标自由的题目来代替为学习者提供特定目标的传统题目。 如果要完成任务的目标很明确,就要求学习者具有相应的图式,否则学习者就需要用 目标??手段的弱方法,这样就加重了学习者的外在认知负荷,阻碍了学习。Sweller 等人证明如果完成任务的目标不是很明确这样就可以减少目标??手段的使 用频率, 节省了认知资源,可以进一步增加相关认知负荷,进行图式的构建和自动化,而且还 会提高学习者的知识迁移成绩。 2.样例效应:用已经解决好的样例代替传统的问题。与目标?手段的问题解决 方式相比,好的样例中隐含着问题解决的方法,他们可以降低由问题解决策略所引起 的外在认知负荷,能指导学习者的学习,促进图式的获得,提高学习的效率。(林洪 新等,2009) 3.问题的完成效应:用尚待完成的问题来代替传统的问题或提供不完全的样例, 11 其余的部分由学习者自己完成。与完整的样例相比,不完整样例可以促进学习者对删 除的解题步骤的解释,为图式的构建投入更多的努力,同时也会激发他们的学习动机, 从而提高学习效率(林洪新等,2009)。 4.分散注意效应:用整合的信息源来代替多种信息源。这是因为学习者如果要 对多种信息源进行整合,这一过程必然会产生较大的外在认知负荷,从而阻碍学习。 5. 多通道效应:也称为形式效应或双重感官效应,是指同时利用视觉和听觉两 个通道呈现不同形式信息(文本和图表),其教学效果要好于利用视觉或听觉单一通 道呈现(Leahy,2003),这是因为工作记忆中听觉加工和视觉对信息的加工是相对独 立的,当利用两个通道呈现图形和文本信息时,可以增加工作记忆的容量,减少视觉或 听觉单一通道加工信息的认知负荷,从而促进学习Mousavi, 等,1995 6.冗余效应:指的是相同的信息多次或重复呈现时学习者的学习效果较差Yali Diao , Sweller,2007。这是因为如果某种信息以非常合理和适当的形式呈现的话, 学习者利用这些信息就能学会相关知识;如果以不同形式呈现相同的信息,就产生了 对教学目标的达成来说是没有必要地冗余信息,学习者就被迫分配一定的注意力或认 知资源来分析这些信息,这会给工作记忆带来较高的额外的负担,从而增加学习者的 外在认知负荷,降低学习效果。 7.变化效应:向学习者提供一系列变化的问题来促使他们的图是构建,促进学 习者知识的迁移。 从以上对认知负荷效应的表述可以看出,有些效应对学习是有利的,有些是不利 的。根据认知负荷的这些效应,有针对地改进教学设计和教学活动,从而利用其积极 效应,克服或减少消极效应,是有效教学的依据和抓手。 2.6 认知负荷和图式理论 2.6.1 图式的概念 图式(schema)是图式理论核心的概念,它是一种抽象的信息记忆结构。英国心 理学家巴特利特Bartlett,1932把图式描写为“对过去经验的反映或对过去经验的 积极组织”章柏成,2005。通俗地讲:人的知识是以图式的形式储存在长时间的记 忆中的,这些图式规模有大有小,层次有高有低同,它们相互链接,纵横交错,在长 12 时记忆中形成巨大的立体网络系统。因而,图式的总和便是一个人的全部知识的总和, 人的认知依赖于记忆中已经存在的图式;图式会在人们认知事物时对所获得的材料进 行重建、加工和改造,与此同时,原有的图式会得到补充和完善。在阅读过程 中,不 断输入的信息和读者已掌握的图式会发生互动作用,直到读者完成对整篇文章的了 解。 2.6.2 图式的机制与认知负荷 人类获得的知识以图式的形式存储在长时记忆中。图式机制将所获得的信息整 合成一个一个的组块,低级图式可以被整合到高一级图式,从而不再占用记忆空间; 而且图式是结构化的信息,不管其容量大小,不管其复杂程度高低,在记忆中都被 看作一个单一组块来处理,这样就可以减少工作记忆所承担的负荷。同时,图式构 建后,学习者经过大量的实践,通过对信息进行加工能够将所存储的图式进一步自 动化,这样熟悉的任务就可以被准确流利地操作,也可以把问题纳入已有的认知结 构,因此不再需要占用有限的记忆认知资源,也为不熟悉任务的学习最大限度地释 放资源空间,这样可以减少外在认知负荷,增加相关认知负荷,从而提高学习的效 率。(张瑶 ,2010) 2.6.3 图式理论的基本内容以及认知负荷的管理 图式理论是认知心理学家用以解释阅读理解心理过程的一种理论,它最早由心理 学家康德Kant在1781年提出,后来著名学者鲁姆哈特Rumelhart,1980发展了图 式理论,被认为是现代阅读课教学的指导理论。Cooper?Sweller1987研究认为:认 知图式对于完成学习和解决问题等智力活动是必不可少的。首先,存储于长时记忆中 的认知图式是人类形成知识的基础,通过这些图式我们获得新的知识。此外,图式及 其自动化不但能减轻工作记忆的负担,还帮助人们解决问题。对于具体阅读任务的完 成而言,图式理论认为,读者的阅读能力由三种图式来决定,它们是语言图式、内容 图式和形式图式(陈思清,1992)。 1.语言图式:是指读者对构成阅读材料的词汇的掌握程度和对语言结构等基础 知识的了解程度。( 骆惠珍,万维强 ,2003)语言图式在阅读理解中起着基础性的作 用。据笔者调查,在阅读理解过程中,学习者往往理解了句子的结构却因为单词不认 13 识,或者因为单词都认识而句子结构太复杂而影响对文章的理解。因此在教学过程中, 教师要加强指导学生语言基础知识的学习,扩大其词汇量、熟悉习惯搭配的用法、把 握语法结构规律,以建立完整的语言图式,为良好的阅读理解打下扎实的基础。 2.内容图式:是指读者对阅读材料所讨论主题的熟悉程度,即狭义的背景知识。 ( 骆惠珍,万维强 ,2003)在阅读中,有的阅读者尽管对于阅读材料的词汇以及语法 等基本语言知识不存在问题,但还是不理解文章的整体意思,这是因为阅读者不具备 作者所预设的背景知识或是因为文中没有提供足够的线索让读者调动大脑已拥有的 背景知识。由于文化背景或社会阅历的差异,阅读者或作者对同一事物往往会形成不 同的图式。背景知识的欠缺或差异常常会使读者无法将语言符号与其所指的事物以及 表达的观点联系起来,最终导致阅读者用自己的观点去解释或替代作者的观点,从而 造成误解甚至无法理解。3.形式图式:是指读者对文章体裁的了解程度,即读 者的篇章知识。( 骆惠珍, 万维强 ,2003)在阅读文章时,很多学生往往只关注一些细节或具体问题,对篇章 结构缺乏整体印象,因而无法把握作者的主要观点,往往会频繁地回头寻找前文的信 息,阅读的效率很低。相比之下,构建了形式图式的学生可以提纲挈领地概括全文, 可以通过寻找文章的主题句和把握段落间的逻辑关系来了解整个文章的框架,进而把 握作者的观点,而不会发生“一叶障目不见森林”的阅读效果。 在阅读过程中,语言图式是内容图式和形式图式的基础。相应的内容图式的掌握 有利于促进对文章的理解。形式图式的掌握有利于读者根据文章的不同体裁和结构, 去理解和记忆文章的内容。读者大脑中的这三种图式与文章的语言内容和形式相互作 用,其结果决定了读者对文章的理解程度。( 骆惠珍,万维强 ,2003) 结合图式理论的观点,Rumelhart(1980)曾经提出阅读者不能准确地理解篇章 大概可以总结为三种原因:1.阅读者有可能不具备与阅读材料匹配的图式;2.阅读者 可能具备与阅读材料匹配的图式但是材料所提供的线索不能激活阅读者的 图式;3. 读者具有的图式与篇章的作者所预设的图式有差异,阅读者以自己的图式代替了文本 的图式,造成了误解 。(郭颖磊,2008) 根据 Rumelhart 的观点以及认知负荷理论可以得出以下结论:学生不具备阅读文 章所需的语言图式、内容图式、形式图式以及图式的性质与阅读文章不匹配造成了阅 读理解的困难,致使阅读者在阅读过程中的负荷超过了其认知资源所能承受的总负 荷,如果不进行教学干预和管理的话,必然会影响阅读的效率,长此以往学生的阅读 14 兴趣也将被耗竭。因此需要通过在教学中有意识地进行图式构建,图式的激活、图式 的巩固从而对阅读者的认知负荷进行管理,阅读的效率才有可能提高。 15 第三章 认知负荷理论与英语阅读教学 3.1 认知负荷理论与相关教学研究 国外的研究者对认知负荷的效应以及相应的教学原则都进行了多年的研究。例 如,Cooper& Sweller(1987)等 通过一系列实验证明了样例技术对促进以数 学为基 础内容的广泛领域内的学习非常有效。Chandler & Sweller(1992)也提供的证据表 明,由于结论和讨论部分分离,但又必须同时考虑这两部分以理解结果的复杂性和它 们的含义,人们在阅读传统实验报告时产生了注意分散效应。通过整合结果和讨论部 分重新组织实验报告,可以消除注意分散效应。Chandler Paul和John Sweller 1992 用实验证明,冗余的信息并非中性的,它们会对学习和理解造成消极的效应。因此, 如果信息对理解不是基本的就是冗余的,最好能把这些多余信息省略掉。 (赖日生、 曾 晓青、 陈美荣, 2005) 国内的一些研究者对认知负荷的效应以及相应的教学原则在数学、物理以及多媒 体教学领域进行过一些研究。例如,常欣、王沛(2005)研究了样例对学习者认知负 荷的影响,以及以认知负荷理论为基础的教学设计原则。高俊霞,吴剑丽(2007): 认为认知负荷理论是达到大学英语教学改革所提出的素质教育目标的有力工具。她们 在参考了国外外语教学相关实证研究的基础上,阐述了认知负荷理论及其效应,并提 出了在考虑学生学习能力的基础上管理认知负荷的途径。刘连娣(2006):探讨了认 知负荷理论涉及的几个方面(认知构建、辅助例句、分散注意、累赘效应、双重感官 效应等)及其对外语教学设计的意义,同时提供了应用这些理论提高教学效果的范例。 国内外的研究者在英语阅读教学领域进行了一些相关的研究,例如: 尉立萍(2002)):通过对内蒙古地区大学英语教学中存在的问题,特别是英语阅 读中存在的问题分析证明了冗余效应和分散效应在阅读理解中给学习者带来的认知 负荷,并设想在今后的英语教材编写与课堂活动安排等环节应考虑认知负荷的因素, 提高英语教学的水平和效率。 高俊霞(2006):对非英语专业大学本科生进行了利用认知负荷理论调整阅读教 学的行动研究,得出了教师在教学过程中应保证教学材料具有适当的认知负荷才能使 学生的学习达到最佳化的结论; 以上是国内外研究者对认知负荷理论在英语相关教学领域的研究。但是,迄 今为 16 止,将这些设计原则与英语教学具体教学策略相结合的的研究还比较少,针对高中阶 段的英语阅读教学,该理论的实证研究几乎还是一片空白。 3.2 高中学生的阅读困难与认知负荷的管理 通过对学生阅读情况的问卷调查,笔者归纳了高中学生在阅读过程中有以下困 难: 首先,词汇量太小,阅读材料中的单词不认识。在调查中 32%的学生反映阅读 时由于生词太多而读不懂文章。语言是传递信息的媒介,一个读者没有相应的语言图 式,就不可能有对输入信息的语言进行编解码的能力,更不能根据文章的上下文线索 去激活大脑中的内容和形式图式,因而也不可能获得正确的理解。 “二期课改”要 求高中生在毕业时累计掌握5000个左右单词,优秀生达到6000-7000个,累计阅读量 达到 60 万字以上。但是实际调查显示,大多数学生是达不到这一要求的。同时,由 于一些学生对构词法不够重视,不熟悉常用的前后缀以及词性转换,致使一些基本词 汇的派生词在阅读中也成了生面孔。而且许多学生掌握某一单词的意义往往是最初认 识的或其基本意义,在日后不断学习的过程中没有随时丰富所学词汇的扩展、延伸和 转借等意义,以至于在阅读中受先入为主的影响而导致误解或理解不通等现象;所以 说词汇的障碍影响了很大一部分学生的阅读理解。 其次,看不懂复杂句,影响理解。48%的学生对句子结构的模式不熟练,在阅读 中就会因为对文章中关键句子的复杂结构无法理解而影响对文章意义的理解,甚至有 时学生还会由于对这些复杂句型的畏惧而影响应试的心态,有的甚至放弃阅读。 但 是, “英语句子结构模式的掌握,是高效英语阅读的前提” (胡春洞,1996)。 也就 是说,句子意义的正确理解要求掌握句子的结构。由于表达的需要,英语句子结构和 类型富于变化,常常会在复合句中出现各类从句如主语从句,同位语从句,定语从句 , 状语从句以及插入和倒装等形式。所以在让学生阅读文章时,除了对生词词义和重点 词组用法理解以外,还应对文章中结构复杂的句子进行分析,以扫除学生阅读中的障 碍。 再次,学生不会根据不同的文体调整阅读方法和策略,即篇章理解能力欠缺,即 他们的知识结构里缺乏形式图式。37%的学生认为他们从来没有在阅读过程中考虑文 章的文体而调整自己的阅读方法。根据图式理论,形式图式是指读者对文章的体裁的 17 了解程度,即读者的篇章知识。不同文体其阅读难度,要求和任务都不同,阅读方法 也要相应调整。实践证明,越熟悉某种文章的结构,阅读时就越能把握思路、层次, 就越清楚文章的特定框架结构、各段落的组织安排及文章的逻辑关系,读起来就越得 心应手,阅读的速度和效率也会随之提高。而一些学生阅读不分文体 ,不会根据记 叙、描写、议论、说明、应用文体等分类来调整阅读技巧;同时在阅读中,一些同学 忽视表明文中句子段落的开启、转折、延伸、因果等逻辑关系的关联词,对文中的指 代、替代理解不明确,因而对文章的内容含糊不清,也就无法理解作者的思维脉络。另外,在阅读英语文章时,中西文化的差异往往给学生带来理解上的许多困 难, 即欠缺相关的背景知识直接影响着阅读理解的准确性和速度。36%的学生反映在阅读 过程中即使单词句子的意思他都没问题,读完文章后依然不知道作者主要想表达什么 意思。这是因为语言的社会性决定了文化习俗在交际中的重要性,语言与文化是紧密 地交织在一起的,语言意义的理解在很大程度上依赖于对文化传统和风俗习惯的理 解。许多专家,如王初明(1988)、Smith1979、Anderson1977 都认为,文化背 景知识是理解某一特定语篇所必须具备的外部知识世界,它对于语篇理解的影响大于 语言知识。很多学生缺乏相关的英语语言国家的民族文化背景、社会行为模式、价值 观念、历史、地理等方