【重发】谨以此文献给微课爱好者——优质微课设计的“四化”模型及其心理学原理
本文发表于《中小学信息技术教育》2017年5月号
作者：王珏
摘要
微课作为“互联网+”时代的重要学习资源，已经开始对教与学产生了深层次的影响。然而，微课应用水平在不断提高，但微课质量的提高却比较有限。这其中的重要原因是：教育技术工作者对“微课如何能够提高知识传递效果”的作用机理的研究还不够深入。
我们经常能够看到一些对微课录制方法的介绍，但是只关注技术层面，并不能帮教师们提高微课设计的质量，需要在微课设计理论层面有所突破。本文根据笔者4年的微课研究实践，提出了微课的“四化”设计模型，试图破解这一难题。
引子
要想设计出优质微课，我们首先需要思考这样一个问题：同样是知识传递手段，微课与面授在知识表达的特点上有何不同？
在此，我们借鉴TPCK理论模型来说明。TPCK理论将教师的能力分为学科知识、教学法知识、技术知识三大类。其中，学科知识和教学法知识是教师教学能力的基石，熟练掌握并加以灵活运用，就可以成为一名优秀教师。
（王珏老师注：上图并未包含在杂志文章中）
然而，在录制微课时，情况就发生了变化。因为微课作为一种“短小精悍”的在线教学视频，其典型应用场景是师生分离的状况。此时，一方面教师在面授教学中常用的调动注意力、营造情境、制造互动的方法完全失效，只剩下单一的知识讲授过程，效果通常难如人意；另一方面，学习者在独立自主的情况下学习，真正成为了学习的“主人”，其学习心理也会产生微妙的变化。
因此，在录制微课时，TPACK模型中的“技术知识”就不可或缺了。当然，在微课中“技术知识”特指为：在媒体环境下如何更加高效地表达知识。
那么，对于完全相同的教学内容来说，是否存在着某种表达方法比另一种更加有效的情况呢？我们先来体验一下，看看以下两个在教学目标、知识内容、甚至师资水平几乎完全一样的微课，学习者会更喜欢学习哪一个。
《组合数学-幻方（入门）》微课1
《组合数学-幻方（入门）》微课2
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很显然，绝大多数学习者会喜欢后者。为什么几乎同样的知识内容，用不同的方式表达出来，效果差别如此巨大？认知心理学的“认知负荷理论”可以解释这一点。
认知负荷理论认为：外在认知负荷是由信息的组织方式和呈现方式带来的，不恰当的组织方式和呈现方式会增加学习者大脑的负荷。其中，“组织方式”就是教师们经常研究的某个知识的教学流程、先后顺序等；而“呈现方式”是指信息本身以何种方式、何种媒介进行呈现，也就是“知识如何进行表达”。
【王珏老师推荐延伸阅读】（本段并未包含在杂志原文中）
显然，在上面的两个微课中，知识的组织方式大体相同，而呈现方式则有巨大差异，这就造成了两个微课对学习者大脑带来的外在认知负荷产生差异，知识传递效果当然也就不同。
因此，想要做出受学习者欢迎的优质微课，教师需要在原有的教学设计（组织方式）的基础上，进一步掌握媒体环境下的知识表达方法（呈现方式）。为此，笔者将微课设计原则总结提炼为“四化”模型（如下图），并逐一给出相应的心理学依据。
1 知识可视化
在日常教学中，教师们向学生传递信息、甚至强调重点，惯常性地会采用口头的方法。这是因为使用口头语言既方便、即时性强、又没有什么成本——虽然，教师们也会感觉到：口头方法往往效果并不好。
在微课中，如果仍然主要以“声音”方式来表达的话，由于失去了现场情境感，更加不能引起学习者的注意，也不利于学生对信息的处理和理解。那么，我们应该用什么方式来表达呢？
心理学揭示了这样一个规律：在人脑感知到的所有信息中，视觉通道获取的信息量最大，达到83%左右，是最优势的感觉通道——相比之下，排第二位的听觉通道所获得的信息量仅占11%左右。
（王珏老师注：上图并未包含在杂志文章中）
正是由于视觉信息更容易吸引人的注意，传递的信息量也更大、更容易记忆，因此如果我们将其应用于知识表达，就能提高信息传递效果。
以单词记忆为例，将一个英文单词和一个中文意思建立联系，对于大脑来说是一件极不擅长、很痛苦的事情。有没有什么办法能提高单词记忆效率呢？一款叫“百词斩”的App使用了“视觉化”的方法实现了这一目标（如下图）。
在这款App中，并不要求学习者记住英文单词（如“bounce”）的中文意思，而是将每个英文单词都用一幅形象化的场景图片来表示（如上图），并寄希望于学习者能记住单词所对应的图片。这样，大脑的任务就由记住两个没有任何关联的“词义”之间的关联，变成记住一个抽象的单词和一个形象的视觉化场景的关联。由于视觉对图片的敏感度和记忆效率比文字高很多倍，因而能大幅提升单词记忆效率。
视觉不仅能提高大脑的记忆能力，甚至能帮助大脑“思考”。比如，对于下面这道小学六年级的数学题，如果不用方程的话，可能很多成年人都会感到束手无策。
其实，只要能画出相应的“线段图”，问题就可以迎刃而解了！
线段图为何能帮助大脑思考呢？认知负荷理论告诉我们：一般人的工作记忆容量为7±2。但当要求大脑处理信息时，工作记忆一次就只能处理2～3条信息，因为大脑需要处理这些信息之间可能存在的交互关系，这也需要占用工作记忆空间，这就减少了能同时处理的信息数量。
（王珏老师注：上图并未包含在杂志文章中）
而当我们画出线段图后，“关系”就被显示在图像之中，在视觉的帮助下，就容易找到这几个数字之间的关系了。此时，“处理信息之间关系”这个操作对大脑工作记忆的占用大幅减少，负荷大幅减轻，思维效率大幅提高。
除了减少对大脑工作记忆的占用外，线段图还能够增加“相关认知负荷”。相关认知负荷也是认知负荷的一种类型，指能够促进学习者大脑图式构建和图式自动化过程的负荷。由于它可以揭示知识之间的关系、并促进学习者将零散的信息“打包”为组块，因而可以有效地促进大脑的思维活动。
【王珏老师推荐，延伸阅读】（本段不在杂志文章之内）
事实上，无论是线段图、各种关系图表、甚至是简单的线段和箭头的运用（如下二维码所示微课），都能有效减少对工作记忆容量的占用，并同时增加相关认知负荷，是知识高效表达的利器。
《配对求和》微课
由此可见，好的微课除了要做好教学设计，还需要运用“知识可视化”的方法，高效地表达知识。
2 语义情境化
知识可视化对于记忆性和逻辑推演类的知识非常有效。不过，知识类型有很多种，那么对于抽象概念和原理的学习又有何规律呢？
这里我们需要引入一个新的理论框架：语义体系。语义（semantic），是客观事物现象在人们头脑中的反映的语言表现（比如“人”），它是一种概括性的认知，是对逻辑形式系统中各种符号的解释。对于学科知识来说，“语义”指的就是学科概念或术语了。由于学科知识是成体系的，因而它必然是由一系列互相关联的语义共同组成的一个大的语义体系（语义网络）。
以此而论，学习者必须要理解每一个具体的语义信息（以及它们之间关联），才能算作掌握学科知识。那么，如何才能有效理解抽象性、概括性很强的语义信息呢？
认知心理学中非常著名的“双重编码理论”指出：人脑中存在两种功能独立却又相互联系的加工系统：一个是以语言为基础的加工系统，另一个是以意象为基础的加工系统（视觉）。大脑要形成长时记忆，必须在这两个系统中同时进行编码。
“语义信息”毫无疑问是以教学性语言和文字为表征的，其最典型的特点是抽象、严谨和体系化；而“表象信息”，简单说就是能够引发大脑直觉的信息，以视觉化材料为代表，其最典型的特点是直观和富情境性。
根据“双重编码理论”，就知识本身来讲知识，是“单通道编码”，不能够帮助大脑理解语义信息；而如果能向大脑同时出示语义信息和相关联的表象信息，促进学习者的感知和想象，就能够帮助大脑“理解”这个语义信息。
为了帮助大家感知“双重编码”原理的有效性，先请阅读一段简短的文字：
动脉硬化是动脉的一种非炎症性病变，可使动脉管壁增厚、变硬，失去弹性、管腔狭窄。其主要病因之一是高脂血症。这是由于血中脂肪量过高，较易沉积在血管内壁形成斑块，从而造成动脉硬化狭窄。
上述文字，相信大多数人都认为能看“懂”。不过，当您看完如下微视频后，或许会有新的认识：
《动脉硬化》微视频
看完视频后，相信大多数人会感到：只看文字时，我们其实并没有“真正”理解。用“双重编码”理论来解释，单纯看文字只是语义系统的“单通道编码”；而看视频演示+语言解说时，就激活了我们大脑中语义系统和表象系统的双重编码过程。
简言之，只有当具体情境与语义信息相对照时，我们才可能获得对语义信息的深入理解。因此我们可以认为：概念学习，就是在语义与情境之间建立联结的过程。这和建构主义强调“情境”对于学习的作用不谋而合！
此条规律对于微课作用的认知至关重要！因为就“情境营造”的能力而言，教师个体在课堂教学中营造情境的能力是非常有限的，而微课是一种媒体，而且可精心设计、精工细作，因而具有极强的情境营造能力。事实上，优质的微课必然是情境感很强的微课。
对于概念或原理来说，我们需要让“语义信息”能看得到——也就是视觉化、直观化。下左图所示的《人的性别决定》微课可以很好地说明这一点：
《人的性别决定》微课
《卖火柴的小女孩》微课
从该微课中，我们可以看到：它并没有使用什么酷炫的技术手段，只是简单地配合口头语言，放上所对应形象的纸片，就让我们产生较强的情境感受，促进了观看者大脑的“双重编码”过程。类似地，在日常教学中，针对抽象概念和原理，我们也经常使用原理动画、视频、仿真等素材将其直观化，也是同样的原理。
“情境化”对于语文、德育等带有情感目标的知识来说，除了要做到直观化外，更加强调通过营造“艺术感受”来激发情感。如上右图所示的《卖火柴的小女孩》微课，通过精心的设计、精美的画面、恰当的音乐、专业的配音，为学习者营造了强烈的情境感。这种情境感无疑极大地调动了学习者大脑的丰富感知，对于理解和掌握情感化知识来说是非常有利的。
推而广之，对于所有知识讲解类的微课来说，由于学科知识的核心必然是语义信息，因而微课的情境化水平往往是决定知识传递效果（双重编码）的关键因素。这也是为什么在媒体呈现技术上精耕细作，能够在一定程度上提高微课质量的原因。
3 思维结构化
为什么我们看了那么多朋友圈的文章，在阅读时颇受启发，但却难以真正起到提高作用呢？认知负荷理论的“长时记忆”形成机制可以解释这一点。
认知负荷理论认为：大脑在短时内可以感知到很多碎片化信息，并暂时存放到工作记忆中；但要想真正“理解”这些信息，就必须将这些信息放到长时记忆中。此时，大脑就需要在工作记忆中将这些碎片化的信息本身以及新信息与大脑中的原有信息共同“打包”形成一个知识结构（称为“图式”）。不能形成结构的碎片化信息，是不能进入长时记忆的。
由此可见，要想真正理解一个语义信息，除了需要“情境化”以促进大脑的“双重编码”过程外，还需要对其进行“结构化”，将语义信息形成一个结构，并与大脑中的原有语义信息互相关联，形成一个更大的语义体系。
这就要求我们在设计微课和进行讲授时，要重视知识的“结构化呈现”，一切知识细节都要放在整体知识结构之下开展，并不断强化新知识与原有知识结构的关联。
【王珏老师推荐，延伸阅读】（本段不在杂志文章之内）
本公众号中大量的研究文章都指向了“知识结构化/图表化”这一点，如:
4 认知情感化
通过前面理论与案例分析，我们已经了解：好的微课，必然是可视化的、情境化的和结构化的。这些方法有其内在的心理学理论支撑，能够高效地促进认知。
然而，学习是一个相当复杂的过程，除了大脑要投入认知资源外，情感和动机对这一过程同样具有决定性作用。因此，理论上情感动机和内容认知是同等重要的。
然而，在具体教学实践中，“内容认知”获得了极大的关注，而对“情感动机”的关注少之又少。这一现状反映到微课中，则体现在大多数微课只重知识讲解，而忽略了学习者观看讲解时的心理状态。由于这种微课大多比较枯燥、呆板，难以激发学习者的学习动机。
【王珏老师推荐，延伸阅读】（本段不在杂志文章之内）
那么，如何做才能激发学习者的情感动机呢？近年来飞速发展“学习科学”为我们提供了关键的线索：对于脑来说，知识是否有意义的重要性，要远远大于知识是否能被理解。因此，揭示知识的意义、让知识变得对学习者有意义，就成为动机激发的有效方法。
学习科学为我们揭示了“脑在何时会感到有意义”：
背景和模式：当大脑感到信息对个人生活会产生影响和冲击时，会觉得有意义；
相关性：当新信息能够和原有信息聚合成一个更大的信息处理模式时，大脑会觉得有意义；
情绪：当大脑感觉到情绪变化时，会觉得有意义，并去主动搜寻导致情绪变化的来源。
我们可以用下图来描述通过怎样的方法来激发大脑的意义感：
在上图中，我们可以注意到：无论是与生活建立联系、与原有知识结构建立联系、还是与情感建立联系，核心关键词都是“联系”。一言以蔽之：知识本身并不产生意义，产生意义的是知识与学习者之间的“联系”。
因此，真正能够吸引学习者的微课，不仅要站在老师的角度，做好教学设计和知识表达，还要站在学习者的角度，能够建立知识与学习者之间的联系，充分激发学习动机。
首先，将知识与学习者的生活建立紧密联系，就能够有效激发学习动机。优秀的老师总是能够把艰涩的知识，与鲜活的生活实践建立起联系。比如：对于艰深的染色体组的知识，巧用学生喜闻乐见的“扑克牌”作为类比，给人一种酣畅淋漓、大呼过瘾的学习感受（如下左二维码）；对于英语课文中的单词，看着就让人头大，通过一则生活化的小故事将这些单词串联起来，就能有效激发学习者的学习兴趣（如下右二维码）。
《巧用扑克牌理解染色体组》
《Unit 2 Word》
真正的好老师，也非常会调动学习者的情绪。情绪对于学习的作用，很早就被心理学家和教育研究者所关注。李吉林在上个世纪90年代提出“情境教学法”就阐明：“学生情感高涨和欢欣鼓舞之时，往往是知识内化和深化之时”。
相比面授教学，在微课中调动情绪的手法更加多样化，比如：幽默的语言风格是学生的最爱，是最容易调动学习者情绪的方法（如下左二维码）；如果能够呈现一些让人感到震撼的情景，不仅会让人印象深刻，而且当情感受到冲击时，大脑也就产生了进一步探究的欲望（如下右二维码）。
《过去分词作宾语补足语》
《大林寺看桃花》
再比如，将知识和一些搞笑的场景联系在一起，马上就可以牢牢吸引学习者的注意力，学习者就会充满好奇和乐趣地听老师阐释背后的原理（如下左二维码）；有时，如果能把知识点编成深受学生喜爱的歌曲来唱，即使再枯燥的知识，也能牢牢记住（如下右二维码）。
《力的作用是相互的》
《青花瓷-化学版》
综上所述，要想制作一个真正的好微课，仅仅根据面授教学的经验做出教学设计还不够，我们还需要在知识可视化、语义情境化、思维结构化、认知情感化等方面进行更加全面的设计。为此，需要教师们在传统面授技巧的基础上进行开拓创新，掌握媒体环境下进行知识表达的新规律、新方法与新技术。
（作者单位：K12教育网）