国外适应性教法运用中的ER效应述评
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［摘要］适应性教法需要寻求教法的有效性和个体差异之间相契合的途径。ER效应是适应性教法运用中出现的一种现象，广泛出现在以文字、图片、样例、超文本等为媒介的教学活动中。ER效应可用认知负荷理论、动机资源耗费等解释，深入理解ER效应对改进适应性教法教学原则，提高学习者的学习效率具有重要意义。
［关键词］适应性教法 ER效应 认知负荷理论
［作者简介］仝宇光（1982- ），男，河北保定人，河北大学教育学院，讲师，博士，研究方向为认知与学习。（河北 保定 071000）张丽芳（1982- ），女，山西阳泉人，河北农业大学学生处，讲师，硕士，研究方向为学生心理健康教育。（河北 保定 071001）
［课题项目］本文系河北省科技计划项目课题“大学生自我管理技能开发的研究”（课题编号：064572132）和河北省教育厅人文社会科学研究项目课题“大学生自我管理模式研究”（课题编号：2010421）的研究成果。
［中图分类号］G642 ［文献标识码］A ［文章编号］1004-3985（2012）26-0143-02
一、引言
在现代大学教育中，大规模教学（mass tutoring）逐渐取代了个别化（one-one tutoring）教学，成为现在普遍运用的教学模式。虽然大规模教学节约了成本，但教学效果并不显著。在这样的背景下，适应多样化学习者的理念逐渐得到提倡，教法需要适应个体的思想逐渐被广大教育者所接受，由此催生了适应性教法（adaptive instruction）研究。近十年来，适应性教法模式变化多样，研究领域不断扩展，伴随着适应性教法而产生的专业知识反转效应（expertise reversal effect，简称 “ER效应”）也受到了教育者和学术界的关注。围绕ER效应，教育者提出了多种有效的适合不同水平知识结构的教学原则，然而对ER效应研究中的一些不足也值得教育者进一步思考适应性教法如何更好地发挥其功效。
20世纪70年代，电视以及电脑等教学工具的推广促进了教法技术的革新，旨在使教法步骤更加程序化和精密化的控制论思想逐渐在教学领域占据主导地位。Atkinson在Smallwood有关控制论的基础上，勾画了控制论思想下教法的基本因素：（1）学习过程模型；（2）关于教法活动可实施性的详细说明；（3）关于教法实施客体的详细说明；（4）对于教学活动效果所耗费成本和取得收益的计算。这种教法被称为“适应性教法（adaptive instruction）”。适应性教法基本因素确定后，起初研究者主要关注适应性教法内部如何优化教学资源，细化教法活动步骤，后来随着适应性教法探索的深入，出现了一种有趣的现象，即ER效应。这种现象启示研究者，一味强调教法自身的复杂性和精细程度，教学收益并不理想。研究者开始意识到大规模教学对学习过程和教学效果的评估依赖于对教学群体内学习者学习状态的精确评估。适应性教法逐渐成为了学习者教法（learner－tutor instruction）的代名词，而ER效应也成为适应性教法研究的主要议题。
ER效应的研究始于20世纪90年代中期，是指随着学习者水平的提高（由新手变成专家），教法的效果出现反转，即适合于新手的教法却导致了专家学习效果的低下。这种教法教学效果的反转在某些情况下表现为完全反转；在某些情况下表现为部分反转。
三、ER效应的实证证据
1.以文字为教学材料中的ER效应。文字与图片是最基本的教学材料，在适应性教法中，以文字为教学材料的教法主要是指整合性教法（integrative instruction）。如在文学领域的传统教法中，在需要学习的整段文本结束后标识出整段文本的释义；在整合教法里，将释义紧紧附于文本中每个独立语句之下。在一项文学领域研究中，研究者让文学系的初学者或者在理论、实践领域对莎士比亚文学有专长的学习者来学习奥赛罗剧本，采取的教法是整合性教法。在教法中，现代英语的解释粘着于剧本的每一句下面。从测题得分可以看到，新手适合整合性教法，而专家却完全不适应整合性教法。
2.样例教学指导中的ER效应。在大规模教法中，样例教学指导（worked example instruction）是常用的适应性教法。多项实证研究发现，样例教学指导在学习的早期阶段比其他阶段更为有效；在晚期阶段让学生采取传统的探索性问题解决教学指导比样例教学指导更为有效。样例教学指导可细分为三种：第一种是问题——样例教法，即对于同样类型的问题，通过样例让学习者学习；第二种是样例——问题教法，先提出问题，学习者根据自身情况自己解决，在需要辅助时提供样例，这种教法被教育者所推崇，与无指导的问题解决情境相比，有指导的问题解决情境可能是一种根本性的教学变化；第三种教法是退化型样例教法（faded worked example instruction），先提出问题，接着呈现不完整样例，并且解题步骤随着解题过程逐渐增加。Reisslein 等比较了三种样例教学指导中的ER效应，让大学里的工程系的学生学习电路，结果发现问题——样例教法对新手的指导效果更好；样例——问题教法和退化型样例教法对有更多知识背景学生的教学效果更好。退化型样例教法主要是固定删除样例中的某些步骤来呈现样例，研究者又进一步比较了同步删除和异步删除两种教法的效果。对于新手来讲，异步删除的教学效果更优；但对于专家而言，同步删除的教学效果更优。
3.超文本教学中的ER效应。超媒介教学是多媒体教学指导中的一种教学手段，其中使用最多的是超文本教学。研究者首先发现层级型超文本教法和混合型超文本教法对不同类型的学习者具有不同影响。Calisir等以两种超文本教法让学习者学习生产管理知识，结果发现，相比于一般线性文本，两种类型的超文本链接均能够促进新手的学习；但两种超文本链接对于专家的辅助学习效果并无优势。在另一项Potelle等的研究中发现，层级地图型、语义网络地图型、首字母主题型三种超链接的教法效果针对心理专业知识背景较好的学生学习社会心理学课程效果没有显著差异；但对于新手而言，只有层级地图型的教学效果更好。
四、ER效应的理论视角
对于ER效应，研究者主要从认知负荷和心理能量的角度加以阐释。通俗地讲，认知负荷就是学习任务所消耗的心理资源。学习者在面对复杂的学习材料时，需要理解、领悟并抽取出自身能够理解的知识点，这是产生与学习有关的认知负荷的过程。但与此同时，教法由于不良设计引起多种教学资料的无效组合或同一教学资料在呈现形式上时间和空间分离，也会产生外在认知负荷。对于新手而言，旨在降低外在认知负荷的教法；对专业水平较高的学习者来说，却成为无效加工的冗余信息。这导致更高水平的学习者花费更多的时间和努力去重新解释这些冗余信息，耗费了更多的心理能量从而产生了ER效应。
同时，可以从动机资源耗费的角度解释ER效应。实际上，学习活动是一个复杂的活动，不仅包括单纯的认知活动，也包括评价活动。评价活动包括对自己认知活动的监控以及对目标定向的预期。目标定向包括学习目标定向和成就目标定向。学习目标定向涉及对所经历的知识或能力的增长；成就目标定向涉及对任务成绩超过他人的满足。两种目标定向消耗的是学习者的动机资源。如果学习者一味追求学习过程中要吸纳全部的信息，那么两种定向高的学习者在学习中所投入的时间和努力就越多，无效加工导致的外在认知负荷也随之增长。因而目标定向过高引起的无效加工也是产生ER效应的原因之一。
五、ER效应对适应性教法原则的启示
1.降低外在认知负荷的原则。整合原则：将在时间和空间上分散呈现的材料整合成紧密的形式呈现。如对医科学生来说，对脏器的讲解应该把各器官的名称在时空上整合起来介绍而非在时空上分开介绍。冗余原则：对于多源的信息，由于信息本身已经包含了丰富的解释，将信息整合成一源的信息，而无需附加同义的信息。如给医科学生呈现通过心脏、肺和躯干的血流图时，不要再包含对“血流”这一词的文字解释。
2.优化与学习有关认知负荷的原则。增加变异原则：将一些具有相同表面特征的任务分解成维度之间独立的子任务。如当描述一个临床症状时，将患者分成不同性别、年龄、种族、体格类型、发病史的不同类型来描述。自我解释原则：将彼此分离的样例添加提示符要求学习者对信息进行进一步分析获得更深入的理解。如让心理学专业学生学脑的心理功能，提供一张大脑工作的动画并要求学生解释其工作的潜在机制。
六、对ER效应的冷思考
1.对专家和新手的特征区分还需要深入。对ER效应考察的前提是确定专家和新手之间的区别，但遗憾的是，这一区别还缺乏十分有效的测查工具。当前大部分的实证研究仅仅是通过经验或主观判断，而普遍使用的、比较客观的测查工具仅限于快速在线评估。该工具的假设是新手和专家主要的区别是长时知识库的构成不同，在面对一些复杂任务时，他们激活的在长时知识库的知识结构会不同，也就是自动化图式的结构和类型会有所区别。使用该工具的一种方法是给学习者呈现一系列的任务，要求他们在限定时间内给出每个任务的解法的第一步。专家给出的第一步通常会更高级，省略更多的中间步骤。另一种方法是对于多阶段的复杂任务，给出每个阶段的可能解题步骤，要求学习者快速判断每一步的正确率。但该方法存在的问题是专家有时思维属于跳跃性思维，给出的第一步解法往往是后面跳跃性思维的起点，该起点或许和新手没有太大差异；而且该方法往往不能检测出专家和新手的区别，因为在一些情况下，专家思考问题的路线有别于新手，采取更新奇的路径去解题，而忽略了常规的解题路线。实际上，专家和新手的区别还远远不止在长时记忆库的构成区别上。在面对新的任务时，专家的优势有时表现在元认知策略上，即能够及时监控自己认知的路径的正确性并调整思考路径，而这些是现有工具所无法测量的。此外，在不同的研究领域，如良构领域或劣构领域，是否存在统一的划分专家和新手的测查工具，也具有未知性。两种知识表征的不同，那么对掌握两种不同类型知识的学习者来说，测查他们的知识水平的工具也应有所区别。
2.对三种认知负荷的测量还不完善。这直接制约了针对三种认知负荷采取合适的适应性教法的可行性。目前对认知负荷的测量有两种方法，一种是学习者自身主观评定法，即主观评价学习任务对其学习所造成的心理负载的大小，依据是人们具备对心理负载赋予一定的数字权重的能力。一种是依据心理物理学和认知神经科学的方法，测查学习者在学习时的眼动情况、脑电活动或次级任务完成情况。这两种方法仍存在明显缺陷，主观评定法受学习者自身的评价影响太过明显，数值的大小个体差异很大；认知神经科学的方法虽然本身相对精确，但眼动并不是心理活动反映的直接发生源，而复杂学习任务里的脑电掺杂了大量的无关因素。通过次级任务的完成情况来考察首要任务的心理负载，虽然方法较为客观，但由于次级任务的性质和首要任务之间的关联事先需要确定，而次级任务本身的任务性质对专家和新手的影响是否一样，也是一个不易解决的问题。因而，急需寻找一条能够客观测查三种认知负荷的方法。
3.从系统观的角度去看待ER效应。从系统观出发，ER效应是学习者自身的特征、适应性教法的特征和教法媒介的特征三者有机结合、相互作用所产生的一种复杂现象。对学习者自身的特征而言，不仅包括长时记忆库构成的不同，还应包括个体的学习偏好、思考问题的类型等。而个体的学习偏好、思考问题的类型是ER效应研究所忽视的方面。个体的学习偏好包括对抽象概念、还是对具体概念的偏好；思维问题的类型包括聚合思维占优，还是发散思维占优。适应性教法的特征包括信息的传递方式、信息的表征形式和内容的控制范围。教法媒介包括文字、图片、多媒体、网络等。在这三者中，每个因素的关联都是复杂的，三者之间因素的关联也是复杂的，并造成ER效应在不同因素组合条件下的复杂表现，这对适应性教法的设计具有重要的价值。三者的复杂关系对ER效应的影响是未来研究值得深入探索的问题。
［参考文献］
［1］Atkinson R .Ingredients for a theory of instruction［J］. American Psychologist， 1972，27（10）.
［2］Calisir F ，Z Gurel .Influence of text structure and prior knowledge of the learner on reading comprehension， browsing and perceived control［J］. Computers in Human Behavior， 2003， 19（2）.
［3］Oksa A ，S Kalyuga， P Chandler .Expertise reversal effect in using explanatory notes for readers of Shakespearean text［J］. Instructional Science， 2010，38（3）.
［4］Potelle H ，J Rouet .Effects of content representation and readers' prior knowledge on the comprehension of hypertext［J］. International Journal of Human-Computer Studies， 2003，58（3）.
［5］Reisslein J .Encountering the expertise reversal effect with a computer-based environment on electrical circuit analysis［J］. Learning and Instruction， 2006，16（2）.
［6］Reisslein J ，H Sullivan，M Reisslein .Learner achievement and attitudes under different paces of transitioning to independent problem solving［J］. Journal of Enginering Education Washington， 2007，96（1）.