他山之石|我们该如何设计能减少干扰并提升专注的学习系统？
他山之石|我们该如何设计能减少干扰并提升专注的学习系统？
在当今这个充满干扰的时代，如何帮助学生实现专注学习？本文从教室环境布置和认知负荷理论两个维度，探讨了设计能够减少干扰并提升专注的学习系统的方法。
专注学习是什么样的？
一群一年级的学生在树木繁茂的小溪边徘徊，寻找动物及其在环境中适应情况的例子。他们拿出放大镜，辨认那些他们最终会学着称作 “昆虫” 的 “小虫子”。几个孩子兴奋地尖叫着，声音在森林中回荡。其他孩子则放慢脚步，沉浸在周围的美景中，专心研究栖息地。有些孩子看起来精力充沛，有些则很放松；有些爱社交，有些则在安静地内省。但他们都有一个共同点，那就是专注。全身心投入，沉浸在学习中，甚至可能都不觉得这是在学习。
在另一座城市的另一所学校里，一个四年级的班级正在安静地阅读。这里的课桌排成排，荧光灯的亮度比不上户外教室那如树冠般的自然光。教室里鸦雀无声，只有一位视力有障碍的学生戴着降噪耳机传出的朗读声。从表面上看，这个空间很普通，甚至有些平淡无奇。但当我在一次教学观摩前走进教室时，没有人抬头 —— 连和我一起工作的实习教师也没有。在这平淡的表象之下，平凡变得神奇起来。每个学生都沉浸在自己虚构的世界里，与想象中的角色互动，全神贯注于故事情节。有些学生仿佛置身于遥远的星球或奇幻世界，有些则在阅读那些感觉如此真实、容易产生共鸣的作品，能瞬间将自己代入故事之中。每个孩子都在读不同的章节书，很多书的蓝思阅读级别也各不相同。但他们都有一个共同点，那就是专注。全身心投入，沉浸在学习中，甚至可能都不觉得这是在学习。
在另一座城市的另一间教室里，一群中学生正在参与一个基于探究的 STEM 项目。学生们在个人学习、两人合作学习和小组学习之间切换。老师会把学生拉到一边进行基于技能的辅导，并让每个人都遵循相当紧凑的时间表。但氛围也很轻松 —— 学习时很投入，但学生们在进行探究、研究和解决问题时又能保持沉稳平静。教室里很热闹，没有课桌，只有创客空间里的桌子，配有可调节的椅子和站立式工作台。这里和四年级的阅读课很不一样，热闹且充满活力，但同样也很放松。也有让人沮丧的时候，一个孩子努力寻找解决方案，当他的原型不起作用时，他双手抱头。旁边的一个男孩在他哭泣时给了他一个侧身拥抱。这个班里的每个学生都有不同的学习特点，但他们又都有一个共同点，那就是专注。全身心投入，沉浸在学习中，甚至可能都不觉得这是在学习。
这只是专注、全身心投入学习的一小部分写照。我有机会走访了世界各地（主要是美国）不同年级、不同学科、环境迥异的教室。我见过小镇上的乡村学校、市中心的学校以及郊区的学校。我见过公立的“第一条款”学校（也就是“菜小”）和精英私立预科学校。一路走来，我发现深度学习并没有一种固定的模式。有时候很安静，有时候很吵闹；有时候会频繁转换学习形式，有时候则是长时间的连续学习。它可以很大程度上是独立学习，也可以是深度协作学习。它可能是一场模拟审判或聚焦人文学科的苏格拉底式研讨会，也可能是一道具有挑战性的数学题或一次实验。它可能是一节活跃的体育课，也可能是一项独自安静阅读的活动。它可能会被贴上 “传统” 或 “真实” 的标签。
但这些时刻都很有力量。在一个充满干扰的文化环境中，这些时刻是学生们完全专注于学习的时刻。
超越 “持续部分注意力”
这些时刻是学生们可能会体验到个体或集体心流状态的时候。当这种情况发生时，学生们更有可能记住知识，从而取得更高的成绩。换句话说，学习变得 “更有黏性”。这种更长时间、持续的专注方式能让学生记住所学的信息，并且过后也能回想起来。
研究表明，学习过程中持续、集中的注意力有助于更好地组织和编码信息，使其日后更容易被提取。关于重复测试（即测试效应）的研究显示，与单纯重复学习而不进行测试相比，像记忆测试这样的专注提取练习能极大地提高长期记忆效果（罗迪格和卡皮克，2006 年）。同样，间隔学习时段 —— 即对学习材料进行多次复习 —— 通过让大脑在每次复习时重新巩固知识，能增强长期记忆（沃尔什等人，2022 年）。
在这里，学生们对学习内容的理解也更加深入。当我们处于 “持续部分注意力” 状态时，我们往往是在浅层次学习。需要说明的是，这种 “持续部分注意力” 和多任务处理不同，多任务处理更多的是指频繁地在两项不同任务之间切换（这也会妨碍专注学习）。相反，“持续部分注意力”（CPA）是技术专家琳达・斯通创造的一个术语，指的是现代社会中人们不断浏览多种信息来源却从不完全专注于任何一种来源的倾向。所以，再次强调，多任务处理是指我们试图通过同时做多项平凡的任务来提高效率。但对于 CPA 来说，我们一直保持着一种不想错过任何信息或互动的愿望，尤其是在一个数字互联的世界里。
斯通认为，这种状态会让我们处于一种高度警觉但却很肤浅的意识状态。这使得我们更难进行深层次学习。我们还会持续处于一种压力或焦虑状态（这在《焦虑的一代》中有深入探讨）。在教室里，这意味着学生们只是略微参与其中，因而无法应对那些需要他们全身心投入精力的具有挑战性的概念。因此，当学生们进行持续、专注的学习时，他们就摆脱了 CPA 的思维模式，走向了真正投入的状态。所以，在学业层面上，他们能更深入地掌握更多内容，并且能更长时间地记住这些内容。（本段似乎也间接证明“学渣文具多”）
但实际上，这不仅仅关乎学业成绩。专注学习可以提高他们的注意力持续时间，帮助学生养成能引导他们进行深度工作的习惯和思维方式。当学生们进行专注、持续的学习时，他们的分析能力和解决问题的能力会得到提升。他们学会更加专注当下，协作能力也会得到提高。这种持续的专注能为新的突触连接的形成提供空间，激发新的想法。我还注意到，即使面对具有挑战性的任务，学生们在持续专注的过程中也会变得更加坚韧。
然而，在这个即时娱乐和内容快速更迭的时代，这种专注学习似乎与当下文化背道而驰。作为教育工作者，我们需要为这种持续、专注的学习营造氛围。这要从教室的结构开始。在后续的文章中，我们将探讨教室环境和教学方法。但今天，我想从结构要素方面进行探讨，特别是物理环境和学习系统（从认知负荷的角度来看）。
重新思考学校物理空间
我站在教室里，盯着墙壁。前一年，我只是零星地挂了一些学生的艺术作品。我放了几个符号来提醒我们正在学习的内容。我用塑料相框，让学生们按照轮流的安排把他们最喜欢的作品装裱起来。这样布置视觉效果很不错，甚至可能有点艺术氛围，但也很简约。
但今年不一样了。我挂上了规定要挂的语法海报和单词表。我把学区规定的每一个语法墙上要用的单词都打印了出来（不过我做了一个有点小小的叛逆举动，就是把漫画字体换成了漂亮的哥谭字体）。我挂上了两张要点图表和学生数据图表。就这样，一件接一件地，墙壁和橱柜都被规定要展示的物品给覆盖了。我站在教室中间，试图集中注意力，但各种文字和颜色都在争抢我的注意力，感觉就像一本字典在教室墙壁上呕吐了一样。
第一周过去了，我开始怀疑我的学生们是否也有同样的感受。这个空间是不是显得杂乱？会不会让人分心？当时，我知道关注这些视觉方面的内容是有研究依据的。尤其是单词墙，可以作为一种视觉支架，帮助学生参考词汇和语法，并且在融入学习过程时能起到很好的作用（雷齐克，2002 年）。
然而，在后来的几年里，关于教室杂乱问题出现了新的研究，其中很多都证实了我当时的担忧。
过多的视觉刺激可能会对学生的注意力和学习产生负面影响，尤其是对年幼的孩子以及那些有特定视觉或认知敏感问题的学生。移除过多的海报并尽量减少分散注意力的装饰，可以通过减轻视觉过载来显著提高有脑性视觉障碍（CVI）学生的专注力。针对普通小学生的研究显示，装饰过多的教室会增加学生的走神行为，降低学习成果，这表明年幼的孩子可能在视觉干扰较少的空间里表现得更好（戈德温和费舍尔，2011 年）。
其他研究表明，工作空间的整洁程度与高中生的任务准确性和效率有关，尽管目前还没有始终如一地达到统计学上的显著差异。这些发现表明，青少年可能会从整洁有序、尽量减少杂乱的工作空间中受益，这有可能提高他们的专注力和学业成绩（安妮斯等人，2023 年）。总之，这些见解强调了结构化、简约化的教室环境在培养学生持续注意力和减少走神行为方面的潜在价值。
这是否意味着我们必须抛弃那种精心布置、有主题的教室空间呢？我们是不是必须追求那种单调乏味、全是米色的小学低年级教室空间，每个地方都是暗淡的色调呢？我对此表示怀疑。我认为解决办法可能是要注重有意性。你可以把墙壁内容限制在与当前课程和学习目标紧密相关的必要教学物品上。但也许可以保留那张很酷的复古 Hello Kitty 海报？你可以轮流展示要点图表或单词墙，只展示最相关的概念和词汇。你可以选择中性或柔和的颜色来装饰背景板和书架，但对某些物品可以使用更鲜艳的颜色，使它们更加醒目。采用一些自然元素如植物（适量）也会有帮助。这可以提升教室的温馨感，同时减少视觉杂乱。研究表明，植物可以提高注意力和幸福感，又不会让人感觉过于刺激（范登博格德等人，2023 年）。
需要注意的是，就干扰程度而言，杂乱的教室和智能手机相比简直不值一提（手机和平板的使用如果缺乏有序指导，很可能会带来学习的灾难）。但就目前而言，关键的一点是物理空间会营造一种氛围。
降低认知负荷
想象一下，把一个十磅重的哑铃举过头顶。对很多人来说，这很容易，就像做肩推或过头三头肌伸展动作时那样。现在举着这个重量两分钟，还是有可能的，但更具挑战性了，你的手臂可能会开始颤抖，肌肉会酸痛。现在举着它十五分钟、一个小时、两个小时。随着时间的推移，即使是很小的重量也会变得让人难以忍受，你的肌肉在需要休息和恢复之前只能承受这么久的重量。
同样，我们的大脑在达到约翰・斯威勒所说的“认知过载”之前，只能处理一定量的信息。认知负荷理论（CLT）解释了人类大脑是如何处理和存储新信息的，重点关注了 “工作记忆” 的局限性。斯威勒提出，工作记忆一次只能处理有限的信息，所以当同时呈现过多信息（高认知负荷）时，学习效果就会变差。
斯威勒确定了三种认知负荷类型：
内在负荷：材料本身固有的难度，这取决于信息本身的复杂程度。
外在负荷：那些分散注意力或对学习没有直接帮助的不必要信息，比如不相关的细节或杂乱的视觉元素。
相关负荷：用于真正理解和处理材料所需的心理努力，这对深度学习至关重要。
我们都通过感觉记忆接收传入的信息。可以把这想象成我们当下所看到、触摸、听到、闻到和尝到的一切。感觉记忆是瞬间的，其中大部分信息都会被遗忘。
但有些信息会转移到工作记忆中。工作记忆就是我们当下正在思考的内容。在这里，信息要么被遗忘，要么通过一个叫做编码的过程转移到长期记忆中，在编码过程中大脑会对信息进行分类。
我们可以通过一个复述过程来确保信息从工作记忆转移到长期记忆。如果你曾经反复重复一个电话号码来记住它，或者你曾经对信息进行释义或把事件按顺序排列，那么你就已经参与了一个复述过程。
后来，你的工作记忆可以把信息重新提取回工作记忆中。
如果学生们难以集中注意力，他们可能正在经历认知过载。换句话说，他们花了太多时间关注外在认知负荷，以至于失去了焦点，无法处理学习所需的内在相关负荷。
开始的一个最好方法是通过一个 “组块” 过程。我的意思是：
l 改变你下达指令的方式，采用组块的方式，先进行第一步操作并练习，然后是第二步，再练习，以此类推。这比下达冗长的多步指令效果更好。
l 提供有视觉和听觉指示但没有文字的视频指令。这可以减少“分散注意力效应”，即学生在阅读文字和观看所看到的内容之间交替注意力时产生的效应。
l 把较长的讲座分成较小的组块，并安排个人和两人合作的处理时间。
l 提供一份蓝图，展示你在所学内容方面的进展方向。
l 逐渐引入新的概念，并给予充足的处理时间。
l 把项目分解成有关键截止日期、阶段和流程的组块。我们可以这样降低项目式学习（PBL）中的认知负荷，使负荷更具相关性，减少外在性。
我们也可以通过更有意地设计课程来降低认知负荷。例如，我们可以使用一致的语言和直观的设计。一致的语言有助于学生专注于内容，而不会因为试图弄清楚新术语的含义而分心（例如，讨论板与论坛，苏格拉底式研讨会与课堂讨论）。同样，我们可以使用一致的流程和模板，帮助学生熟练掌握操作流程（他们应该做什么），以便他们能专注于内容。
使用视觉辅助工具也有帮助。像图表、示意图和图像这样的视觉元素可以快速传达信息，而不会使言语工作记忆过载。要确保它们清晰且与主题直接相关。在创建视觉元素时要有意为之，使标签直接标注在视觉元素上，而不是使用图例。
小结
作为一个有点缺乏条理的教育工作者，我一直在努力改进如何在页面或屏幕上清晰地组织内容，通过使用标题、项目符号和空白来引导学习者的注意力。这种结构通过使信息更易于遵循和吸收，从而降低了认知负荷。
（本文选译自John Spencer的博客“Designing Systems that Reduce Distractions and Improve Focused Learning”，发布时间2024年11月13日）