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2020-07-03
在擁抱科技的便利之前 請先想想
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2019認知負荷理論國際研討會中分享認知負荷理論的未來發展

【本報導由教育心理與輔導學系 劉子鍵教授研究團隊提供】

認知負荷理論(Cognitive Load Theory)是近二十年最重要的學習與教學理論之一。該理論奠基於人類認知結構的特性與限制,提出人類執行認知任務時會產生認知負荷。有些認知負荷是執行該認知任務必要的,有些認知負荷則否,另有些認知負荷可進一步增進該任務的執行。當認知負荷的總量超過工作記憶的容量限制時,即會產生認知超載,進而對學習產生負面的影響。多年來,認知負荷理論的學者持續致力發展與驗證各種教學設計原則,藉以優化教材與教學,協助學習者在學習過程中將其有限的認知資源有效地投入於重要的認知任務,進而提升其學習成效。

本校教育心理與輔導學系劉子鍵教授認為,數位時代的來臨,賦予認知負荷理論新的意義與使命:訊息的多元與豐富,使人類更易認知超載;數位媒體的推陳出新,則亟需新的設計原則以因應之。因此,劉教授長期投入該新興且重要的研究領域,探討下列三大議題:(1) 奠基於認知負荷理論,為數位學習科技的設計與應用提出創新的想法;(2) 奠基於新興科技的特性,省思認知負荷理論並為其注入新的觀點;(3) 應用數位科技(如:虛擬實境、HRV量測工具)研發創新的研究工具,突破認知負荷的研究限制。

劉子鍵教授鑽研的數位學習領域涵蓋了行動學習、電腦模擬學習、虛擬實境輔助學習、以及數位科技輔助語文學習等,並與其研究團隊發表多篇與認知負荷議題有關的論文。此外,劉子鍵教授亦與國際認知負荷理論知名學者一起致力於推廣該理論的最新研究成果與發展趨勢。

一篇發表在Journal of Educational Psychology的研究(Gao, Liu & Paas, 2015),可以一窺數位學習和認知負荷理論在劉子鍵教授的研究中如何激發出火花,以及帶給吾人省思。

該篇論文所針對的QR code,已被普遍的應用於日常生活之中,也被視為落實無縫學習(seamless learning)的重要工具。學習者只要使用行動裝置(手機或平板電腦)掃描實物(例如:植物)上的QR code就可便利地連結到與該實物有關的訊息(例如:葉子的特徵)。基於上述便利性,QR code在校園中已被大量的運用(例如:校園導覽、植物辨識)。

試想下述情境,你站在數株植物前,手持平板電腦學習「植物辨識」以及「葉子分類」的相關知識。若你可以選擇用平板電腦掃描植物上的QR code直接連結植物的相關知識(QR code查詢組);或是來回比對眼前的植物與手中平板電腦上各種植物照片,透過點選相對應的照片以連結該植物的相關知識(手動查詢組)。你會選擇哪一種方式?你的理由又是什麼?假設你的答案是因為考量到科技使用的便利性,而選擇了QR code。那麼,非常建議你細細的閱讀下面的研究結果。

該項研究結果發現,在植物辨識方面,相較於手動查詢組,QR code查詢組的學習表現較差。因為,手動查詢需要學習者將認知資源投入在來回比對眼前的植物與平板電腦上的植物照片,該歷程被視為是植物辨識學習的重要歷程;而QR code的便利性卻削弱了學習者在這方面的認知資源投入。但是,當平板電腦上的植物照片過多時(例如:有10張照片)時,手動查詢組必須在植物與過多的照片中來回比對,則急遽增加其認知負荷,使其不勝負荷。這時反而是QR code查詢組的學習表現較佳。

另一方面,在葉子分類相關知識的學習上,QR code查詢組亦有較佳的表現。這可能是因為手動查詢組在前一階段(選擇照片以連結相關知識),投入較高的認知資源,因而影響其之後可投入於葉子分類學習的認知資源。

這個研究告訴了我們:當使用科技輔助學習時,科技的便利性不應該是最優先的考量;如何將有限的認知資源進行有效的分配才是重點。在我們迫不及待地去享用科技的便利之前,我們應該先謹慎思考,科技的便利可能會帶來什麼?是節省了認知資源,幫助後續的學習(例如:前述研究中的葉子分類學習);亦或是取代了需要投入的認知資源,因而剝奪了學習的機會(例如:植物辨識學習)。此外,該研究亦對認知負荷相關研究提出了啟示:認知負荷會有遞移的影響。學習者執行認知任務所產生的認知負荷不僅會影響其當下的學習,亦會影響其執行後續認知任務時的認知資源投入以及學習表現。

因此,下次在擁抱數位學習科技的便利性之前(例如:有關電子字典的使用,劉教授也有相關的研究喔),請先想想。

原文出處:研究發展處研究亮點網

原始連結:http://rh.acad.ntnu.edu.tw/tw/article/content/23

劉子鍵 教授 | 教育心理與輔導學系劉子鍵教授是國立台灣師範大學教育心理與輔導學系教授,兼任高等教育深耕計畫辦公室副執行長。曾分別於2013年及2017年獲科技部(前國科會)傑出研究獎。 並同時擔任學習科學中心智慧學習科技召集人、學習、科技與認知研究室(LTC-Lab)負責人、教育科學研究(TSSCI/Scopus/ESCI)副主編、教育心理學報 (TSSCI/Scopus)、教育與心理研究(TSSCI)、測驗學刊(TSSCI)、數位學習科技期刊(TSSCI)等期刊的編輯委員。

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