優質微課設計的「四化」模型及其心理學原理

本文發表於《中小學信息技術教育》2017年5月號

作者：王珏

摘要

微課作為「互聯網+」時代的重要學習資源，已經開始對教與學產生了深層次的影響。然而，微課應用水平在不斷提高，但微課質量的提高卻比較有限。這其中的重要原因是：教育技術工作者對「微課如何能夠提高知識傳遞效果」的作用機理的研究還不夠深入。

我們經常能夠看到一些對微課錄製方法的介紹，但是只關注技術層面，並不能幫教師們提高微課設計的質量，需要在微課設計理論層面有所突破。本文根據筆者4年的微課研究實踐，提出了微課的「四化」設計模型，試圖破解這一難題。

引子

要想設計出優質微課，我們首先需要思考這樣一個問題：同樣是知識傳遞手段，微課與面授在知識表達的特點上有何不同？

在此，我們借鑒TPCK理論模型來說明。TPCK理論將教師的能力分為學科知識、教學法知識、技術知識三大類。其中，學科知識和教學法知識是教師教學能力的基石，熟練掌握並加以靈活運用，就可以成為一名優秀教師。

（王珏老師註：上圖並未包含在雜誌文章中）

然而，在錄製微課時，情況就發生了變化。因為微課作為一種「短小精悍」的在線教學視頻，其典型應用場景是師生分離的狀況。此時，一方面教師在面授教學中常用的調動注意力、營造情境、製造互動的方法完全失效，只剩下單一的知識講授過程，效果通常難如人意；另一方面，學習者在獨立自主的情況下學習，真正成為了學習的「主人」，其學習心理也會產生微妙的變化。

因此，在錄製微課時，TPACK模型中的「技術知識」就不可或缺了。當然，在微課中「技術知識」特指為：在媒體環境下如何更加高效地表達知識。

那麼，對於完全相同的教學內容來說，是否存在著某種表達方法比另一種更加有效的情況呢？我們先來體驗一下，看看以下兩個在教學目標、知識內容、甚至師資水平幾乎完全一樣的微課，學習者會更喜歡學習哪一個。

很顯然，絕大多數學習者會喜歡後者。為什麼幾乎同樣的知識內容，用不同的方式表達出來，效果差別如此巨大？認知心理學的「認知負荷理論」可以解釋這一點。

認知負荷理論認為：外在認知負荷是由信息的組織方式和呈現方式帶來的，不恰當的組織方式和呈現方式會增加學習者大腦的負荷。其中，「組織方式」就是教師們經常研究的某個知識的教學流程、先後順序等；而「呈現方式」是指信息本身以何種方式、何種媒介進行呈現，也就是「知識如何進行表達」。

【王珏老師推薦延伸閱讀】（本段並未包含在雜誌原文中）

• （微課）教學設計重磅理論："認知負荷理論"圖解（1）

顯然，在上面的兩個微課中，知識的組織方式大體相同，而呈現方式則有巨大差異，這就造成了兩個微課對學習者大腦帶來的外在認知負荷產生差異，知識傳遞效果當然也就不同。

因此，想要做出受學習者歡迎的優質微課，教師需要在原有的教學設計（組織方式）的基礎上，進一步掌握媒體環境下的知識表達方法（呈現方式）。為此，筆者將微課設計原則總結提煉為「四化」模型（如下圖），並逐一給出相應的心理學依據。

1 知識可視化

在日常教學中，教師們向學生傳遞信息、甚至強調重點，慣常性地會採用口頭的方法。這是因為使用口頭語言既方便、即時性強、又沒有什麼成本——雖然，教師們也會感覺到：口頭方法往往效果並不好。

在微課中，如果仍然主要以「聲音」方式來表達的話，由於失去了現場情境感，更加不能引起學習者的注意，也不利於學生對信息的處理和理解。那麼，我們應該用什麼方式來表達呢？

心理學揭示了這樣一個規律：在人腦感知到的所有信息中，視覺通道獲取的信息量最大，達到83%左右，是最優勢的感覺通道——相比之下，排第二位的聽覺通道所獲得的信息量僅佔11%左右。

（王珏老師註：上圖並未包含在雜誌文章中）

正是由於視覺信息更容易吸引人的注意，傳遞的信息量也更大、更容易記憶，因此如果我們將其應用於知識表達，就能提高信息傳遞效果。

以單詞記憶為例，將一個英文單詞和一個中文意思建立聯繫，對於大腦來說是一件極不擅長、很痛苦的事情。有沒有什麼辦法能提高單詞記憶效率呢？一款叫「百詞斬」的App使用了「視覺化」的方法實現了這一目標（如下圖）。

在這款App中，並不要求學習者記住英文單詞（如「bounce」）的中文意思，而是將每個英文單詞都用一幅形象化的場景圖片來表示（如上圖），並寄希望於學習者能記住單詞所對應的圖片。這樣，大腦的任務就由記住兩個沒有任何關聯的「詞義」之間的關聯，變成記住一個抽象的單詞和一個形象的視覺化場景的關聯。由於視覺對圖片的敏感度和記憶效率比文字高很多倍，因而能大幅提升單詞記憶效率。

視覺不僅能提高大腦的記憶能力，甚至能幫助大腦「思考」。比如，對於下面這道小學六年級的數學題，如果不用方程的話，可能很多成年人都會感到束手無策。

其實，只要能畫出相應的「線段圖」，問題就可以迎刃而解了！

線段圖為何能幫助大腦思考呢？認知負荷理論告訴我們：一般人的工作記憶容量為7±2。但當要求大腦處理信息時，工作記憶一次就只能處理2～3條信息，因為大腦需要處理這些信息之間可能存在的交互關係，這也需要佔用工作記憶空間，這就減少了能同時處理的信息數量。

（王珏老師註：上圖並未包含在雜誌文章中）

而當我們畫出線段圖後，「關係」就被顯示在圖像之中，在視覺的幫助下，就容易找到這幾個數字之間的關係了。此時，「處理信息之間關係」這個操作對大腦工作記憶的佔用大幅減少，負荷大幅減輕，思維效率大幅提高。

除了減少對大腦工作記憶的佔用外，線段圖還能夠增加「相關認知負荷」。相關認知負荷也是認知負荷的一種類型，指能夠促進學習者大腦圖式構建和圖式自動化過程的負荷。由於它可以揭示知識之間的關係、並促進學習者將零散的信息「打包」為組塊，因而可以有效地促進大腦的思維活動。

【王珏老師推薦，延伸閱讀】（本段不在雜誌文章之內）

• 認知負荷理論圖解（2）——「信息打包」

事實上，無論是線段圖、各種關係圖表、甚至是簡單的線段和箭頭的運用（如下二維碼所示微課），都能有效減少對工作記憶容量的佔用，並同時增加相關認知負荷，是知識高效表達的利器。

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《配對求和》微課

由此可見，好的微課除了要做好教學設計，還需要運用「知識可視化」的方法，高效地表達知識。

2 語義情境化

知識可視化對於記憶性和邏輯推演類的知識非常有效。不過，知識類型有很多種，那麼對於抽象概念和原理的學習又有何規律呢？

這裡我們需要引入一個新的理論框架：語義體系。語義（semantic），是客觀事物現象在人們頭腦中的反映的語言表現（比如「人」），它是一種概括性的認知，是對邏輯形式系統中各種符號的解釋。對於學科知識來說，「語義」指的就是學科概念或術語了。由於學科知識是成體系的，因而它必然是由一系列互相關聯的語義共同組成的一個大的語義體系（語義網路）。

以此而論，學習者必須要理解每一個具體的語義信息（以及它們之間關聯），才能算作掌握學科知識。那麼，如何才能有效理解抽象性、概括性很強的語義信息呢？

認知心理學中非常著名的「雙重編碼理論」指出：人腦中存在兩種功能獨立卻又相互聯繫的加工系統：一個是以語言為基礎的加工系統，另一個是以意象為基礎的加工系統（視覺）。大腦要形成長時記憶，必須在這兩個系統中同時進行編碼。

「語義信息」毫無疑問是以教學性語言和文字為表徵的，其最典型的特點是抽象、嚴謹和體系化；而「表象信息」，簡單說就是能夠引發大腦直覺的信息，以視覺化材料為代表，其最典型的特點是直觀和富情境性。

根據「雙重編碼理論」，就知識本身來講知識，是「單通道編碼」，不能夠幫助大腦理解語義信息；而如果能向大腦同時出示語義信息和相關聯的表象信息，促進學習者的感知和想像，就能夠幫助大腦「理解」這個語義信息。

為了幫助大家感知「雙重編碼」原理的有效性，先請閱讀一段簡短的文字：

動脈硬化是動脈的一種非炎症性病變，可使動脈管壁增厚、變硬，失去彈性、管腔狹窄。其主要病因之一是高脂血症。這是由於血中脂肪量過高，較易沉積在血管內壁形成斑塊，從而造成動脈硬化狹窄。3 思維結構化

為什麼我們看了那麼多朋友圈的文章，在閱讀時頗受啟發，但卻難以真正起到提高作用呢？認知負荷理論的「長時記憶」形成機制可以解釋這一點。

認知負荷理論認為：大腦在短時內可以感知到很多碎片化信息，並暫時存放到工作記憶中；但要想真正「理解」這些信息，就必須將這些信息放到長時記憶中。此時，大腦就需要在工作記憶中將這些碎片化的信息本身以及新信息與大腦中的原有信息共同「打包」形成一個知識結構（稱為「圖式」）。不能形成結構的碎片化信息，是不能進入長時記憶的。

由此可見，要想真正理解一個語義信息，除了需要「情境化」以促進大腦的「雙重編碼」過程外，還需要對其進行「結構化」，將語義信息形成一個結構，並與大腦中的原有語義信息互相關聯，形成一個更大的語義體系。

這就要求我們在設計微課和進行講授時，要重視知識的「結構化呈現」，一切知識細節都要放在整體知識結構之下開展，並不斷強化新知識與原有知識結構的關聯。

【王珏老師推薦，延伸閱讀】（本段不在雜誌文章之內）

本公眾號中大量的研究文章都指向了「知識結構化/圖表化」這一點，如:

• 【原創】知識表達為什麼要圖表化？
• 【工具】Focusky—不同於PPT的知識表達工具
• 北師大趙國慶教授：「思維發展型課堂」大幅提升學習績效

4 認知情感化

通過前面理論與案例分析，我們已經了解：好的微課，必然是可視化的、情境化的和結構化的。這些方法有其內在的心理學理論支撐，能夠高效地促進認知。

然而，學習是一個相當複雜的過程，除了大腦要投入認知資源外，情感和動機對這一過程同樣具有決定性作用。因此，理論上情感動機和內容認知是同等重要的。

然而，在具體教學實踐中，「內容認知」獲得了極大的關注，而對「情感動機」的關注少之又少。這一現狀反映到微課中，則體現在大多數微課只重知識講解，而忽略了學習者觀看講解時的心理狀態。由於這種微課大多比較枯燥、呆板，難以激發學習者的學習動機。

【王珏老師推薦，延伸閱讀】（本段不在雜誌文章之內）

• 一張圖了解「基於學習科學的教學設計」（1）
• 「基於學習科學的教學設計（2）」：認知與情感

那麼，如何做才能激發學習者的情感動機呢？近年來飛速發展「學習科學」為我們提供了關鍵的線索：對於腦來說，知識是否有意義的重要性，要遠遠大於知識是否能被理解。因此，揭示知識的意義、讓知識變得對學習者有意義，就成為動機激發的有效方法。

學習科學為我們揭示了「腦在何時會感到有意義」：

• 背景和模式：當大腦感到信息對個人生活會產生影響和衝擊時，會覺得有意義；
• 相關性：當新信息能夠和原有信息聚合成一個更大的信息處理模式時，大腦會覺得有意義；
• 情緒：當大腦感覺到情緒變化時，會覺得有意義，並去主動搜尋導致情緒變化的來源。

我們可以用下圖來描述通過怎樣的方法來激發大腦的意義感：

在上圖中，我們可以注意到：無論是與生活建立聯繫、與原有知識結構建立聯繫、還是與情感建立聯繫，核心關鍵詞都是「聯繫」。一言以蔽之：知識本身並不產生意義，產生意義的是知識與學習者之間的「聯繫」。

因此，真正能夠吸引學習者的微課，不僅要站在老師的角度，做好教學設計和知識表達，還要站在學習者的角度，能夠建立知識與學習者之間的聯繫，充分激發學習動機。

首先，將知識與學習者的生活建立緊密聯繫，就能夠有效激發學習動機。優秀的老師總是能夠把艱澀的知識，與鮮活的生活實踐建立起聯繫。比如：對於艱深的染色體組的知識，巧用學生喜聞樂見的「撲克牌」作為類比，給人一種酣暢淋漓、大呼過癮的學習感受（如下左二維碼）；對於英語課文中的單詞，看著就讓人頭大，通過一則生活化的小故事將這些單詞串聯起來，就能有效激發學習者的學習興趣（如下右二維碼）。

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《巧用撲克牌理解染色體組》

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《Unit 2 Word》

真正的好老師，也非常會調動學習者的情緒。情緒對於學習的作用，很早就被心理學家和教育研究者所關注。李吉林在上個世紀90年代提出「情境教學法」就闡明：「學生情感高漲和歡欣鼓舞之時，往往是知識內化和深化之時」。

相比面授教學，在微課中調動情緒的手法更加多樣化，比如：幽默的語言風格是學生的最愛，是最容易調動學習者情緒的方法（如下左二維碼）；如果能夠呈現一些讓人感到震撼的情景，不僅會讓人印象深刻，而且當情感受到衝擊時，大腦也就產生了進一步探究的慾望（如下右二維碼）。

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《過去分詞作賓語補足語》

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《大林寺看桃花》

再比如，將知識和一些搞笑的場景聯繫在一起，馬上就可以牢牢吸引學習者的注意力，學習者就會充滿好奇和樂趣地聽老師闡釋背後的原理（如下左二維碼）；有時，如果能把知識點編成深受學生喜愛的歌曲來唱，即使再枯燥的知識，也能牢牢記住（如下右二維碼）。

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《力的作用是相互的》

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《青花瓷-化學版》

綜上所述，要想製作一個真正的好微課，僅僅根據面授教學的經驗做出教學設計還不夠，我們還需要在知識可視化、語義情境化、思維結構化、認知情感化等方面進行更加全面的設計。為此，需要教師們在傳統面授技巧的基礎上進行開拓創新，掌握媒體環境下進行知識表達的新規律、新方法與新技術。

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