知识反转效应与能力倾向

Theexpertisereversaleffectandaptitudetreatment

interactionresearch(Commentary)知识反转效应与能力倾向一教学处置交互作用研究SigmundTobias

汇报人：王璇Kalyuga和Renkl介绍了几篇知识反转效应的新近研究，准确地阐述了学生能力倾向与教学处置之间的交互作用，正如ATI研究的相关结果所示。尽管ATI研究［CronbachandSnow(1977),CornoandSnow(1986),GustaffsonandUndheim(1996),Shuteetal.(2000),Cronbach(2002)andTobias(1989,2003)］已经发现了很重要的交互作用效应，但是还需要进行大量研究进一步重复验证和拓展相关研究结果。因此，很多研究者验证并深化了一系列之前的ATI研究以及以认知负荷理论为基础的相关研究(Kalyugaetal.2003;Sweller2006)。另外，研究者们还可以考虑将知识反转的研究结果与多媒体学习理论(Mayer2001)的相关研究结果相结合，因为多媒体学习理论研究虽然用于解决不同的研究问题，但也得出了相似的研究结果。1.主要观点1.1先备知识与教学方法先备知识在知识反转效应和ATI研究中一直都处于核心位置(Tobias1973,1976,1989,2003,2005)。早期ATI研究中关于先备知识与教学方法的基本假设就是低先备知识学习者需要更多的教学支持以达到更好的学习效果，而高先备知识学习只需要获得较少的教学支持就能达到理想的学习效果(Tobias2009)。关于先备知识与教学方法的所有研究都得出了与ATI研究假设相一致的结论，其教学方法包括增加图像表征、元认知提示、指导教学、适应性计算机教学、或分开呈现教学内容以强化学习材料的理解等。为什么早期的ATI研究结果很少被再次验证，但是知识反转效应研究以及以认知负荷理论为基础的研究却被大量地重复研究？一种解释是早期ATI研究没有详细地说明教学方法所包含的认知过程，因为那个时候很少有人意识到认知的问题。正如之前研究所说(Tobias1982)，学习不由教学方法的外在特点而决定，而是取决于教学方法所诱发的认知过程。Mayer(2009)也发现学习效果由学习的认知表现而非外在学习行为决定。因此，看似不同的教学方法可能涉及相似或相同的认知过程，而看似相同的教学方法背后可能存在截然不同的认知过程。从这个角度来讲，早期ATI研究中的教学方法可能涉及不同的内在认知过程。相反，认知负荷理论明确了所涉及的认知过程，因此降低了各个研究使用不同教学方法所带来的结果不一致性。1.2工作记忆认知负荷理论的核心是工作记忆的有限性。与那些仅需很少工作记忆的教学方法相比，需要很多可利用的工作记忆的教学方法效率更低。但是，在这一问题的相关研究中，很少有直接的证据说明某种教学方法能够降低认知负荷。Oksa等人的研究要求被试报告学习材料的难度，据此推断认知负荷。早期的认知负荷研究还采取其他类型的自我报告(Brunkenetal.2003;Paasetal.2003)。在这里，作者提出扩大认知负荷研究范围的两条建议。Kyllonen(1996)评估了工作记忆与一般学习能力或一般智力(后文中用g代替)间的关系。研究发现，一系列工作记忆和推理能力的测试与g之间的相关系数为0.80-0.88。一个更具说服力的研究结果发现，不同质的310名被试(空军新兵或大学生)的工作记忆与g(军人职业能力测验)测量分数间相关达0.99(Kyllonen1993)。首先，Kyllonen总结的测量方法应该被用于认知负荷研究中工作记忆负荷的确定，而非简单地采用自我报告的认知负荷或假设不同的教学方法能够降低工作记忆的负荷。其次，Kyllonen认为工作记忆结构可能与一般智力相似。未来研究可着眼于用一般智力的测量代替先备知识的前测，考察是否会得到与之前相似的研究结果。学业成就测量被认为是先备知识的综合测量。因为学业成就与一般智力间存在高相关(Dearyetal.2007)，因此采用之前学业成就代替一般智力可能也会得到相似结论。1.3预先熟悉(Pre-familiarization)在本文以及其他研究中所涉及的知识反转效应中，先备知识都是通过前测获得的。考察先备知识的另一种方式是选择一部分被试提前熟悉学习内容。预先熟悉的处理能够使得被试在先备知识和教学方法两个变量上随机分配。预先熟悉的处理用于学习者不具备某一领域的先备知识的情况。Tobias(1973)总结了一系列在教学材料中采用该处理的研究及其结果。在这些研究中，关于心脏病的教学材料同时包括了熟悉的和新的知识(Tobias1968)。学习者所具备的熟悉的知识包括运动有益于心脏健康，而吸烟和胆固醇是心脏病发病的危险因素。另外，技术层面的描述有第五心前区的心电图轨迹和破坏心肌层的不同水平的特异性预测模式，这些技术术语是教学材料中不熟悉的知识，学习者之前并没有接触过相关知识。这些内容的预先熟悉就能够使得被试在先备知识和教学方法两个变量上随机分配。2.相关研究评述在这一部分，针对以上问题，作者提出了一些相关研究的问题。这些问题和评论不是对这些重要研究的批评，而是对未来研究方法的建议。一些研究者采用非常短的前、后测，还有些研究者使用了简短的自我报告式等级评价量表，但却没有报告这些工具的信度。一些研究仅仅使用3-5个题目的分量表，就通过这些过于简单的评估工具来进行推断。从这些问题来看，未来研究要注意：第一，增加测评工具的长度；第二，明确这些测量工具的信度。这两点建议能够增加研究结果的可信度，降低测量误差。Blayney等人的研究该研究发现学习材料整体呈现时，初学者会产生相当大的认知负荷，而学习材料分离呈现时所产生的认知负荷相对较少。不同教学条件的实验处理主效应并不显著（F（1,48）=2.51,p=0.12），但是对该研究设计稍作调整后，主效应可能就能够达到统计学上的显著水平。第一个调整是扩大被试量。该研究的最初样本量为728人，但是为了最大化区别先备知识水平高低的被试，最终的被试量仅有52人。更大的被试样本可能会发现在不同先备知识水平下分离呈现教学材料的优势。另外，Fig.1所显示的教学内容对于学习材料整体呈现条件的被试而言可能会出现天花板效应，总分10的情况下高分几乎都超过了7分。因此，如果增加后测题目，提高后测的最高分，高先备知识学习者可能会获得更高的分数，高低先备知识学习者在不同实验条件下的差异也可能更显著。HomerandPlass的研究该研究的一个优点是教学材料涉及两个主题，两个领域的样例能够减少学习内容的特异性所带来的影响。研究后测的问题分为理解、迁移和应用三部分，但是，怎么区分某个基本原理的知识迁移和应用呢？知识应用不属于迁移的一部分吗？未来的研究可以考虑将迁移测验定义为近迁移，把应用测验定义为远迁移（BarnetandCeci2002）。学生第一天、第二天的表现可能会不同。因为有的被试两天接受的相同的实验条件（两天均有图标或无图标），而有的被试两天接受不同的实验条件（一天有图标而另一天无图标），这种差异可能会影响实验结果。如果将这种差异作为一个变量进行数据分析，可能会降低影响。另外，在前、后测中区别知识理解、迁移、应用，文中呈现了前测与三个不同的后测间的相关，因此有必要进一步分析前测与三个不同的后测间的关系是否相似。Nueckles等人的研究该研究有两个值得称赞的特点：教学持续了一整个学期，并不像以往知识反转效应那样只进行很短时间的研究；而且，该研究的两个实验具有很高的连续性，是提出未来研究立足点的绝好案例。研究者用认知负荷理论解释实验一的研究结果，而另外一种解释可以是学生厌烦了教师的提示，甚至厌烦了写日志，动机结果的降低也支持了这种解释。在实验二中，逐渐减少提示促进了学习者相关结果的表现，这可能意味着逐渐减低了学习者需要投入的努力，因此降低了其厌烦情绪。但是，研究结果也显示减少提示不会提高动机。尽管教授不愿意承认，很少有学生会享受于学术工作，即使这能够促进学习。两个实验的统计方法均采用了单因素重复测量方差分析。因为研究中存在一些相关变量，因此，在单因素方差分析之后进行多元方差分析能够更有效地分析组间差异。这对实验二的分析尤为重要，会使得一些边缘显著的效应达到显著水平。Oksa等人的研究值得称赞的是，研究者设计了三个实验，而且实验3采用了不同于实验1的文本材料重复了实验1，以考察不同材料产生的认知负荷。其另一个优点是试图通过施加教学材料来评估认知负荷的水平。本研究可以运用预先熟悉的处理，形成了学习者的经验。在这种情况下，经验就是研究设计中的另一变量，来自同一被试库的学生可以用于一个研究，而不是招募不同的被试参加研究一和研究二。预先熟悉的程序也能够消除进行研究二的需要，而且降低被试差异影响研究结果的可能性。Salden等人的研究该研究的不同之处在于它不完全由认知负荷理论所诱发，而且对比了课堂教学中定期使用的不同水平的自动化指导。研究假设自适应渐减样例学习条件降低了教学支持产生的认知负荷。贝叶斯统计方法能够评估学生对