郭丹丹论文认知负荷理论对多媒体设计的启示

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摘要 (1)
关键词 (1)
Abstract (1)
Keywords (1)
1.认知负荷理论 (1)
1.1认知负荷理论 (1)
1.2.认知负荷的种类 (2)
2.减少外部认知负荷优化多媒体教学设计 (3)
2.1.合理组合视觉表现材料，减少外部负荷 (3)
2.2.充分利用双通道加工，减少额外的认知负荷 (3)
2.3在设计中应删除冗余信息, 降低工作记忆负荷 (4)
3.认知负荷理论多媒体教学设计的启示 (4)
参考文献 (5)
认知负荷理论对多媒体教学设计的启示
摘要：认知负荷理论主要描述的是包括长期记忆和工作记忆在内的信息加工系统中的学习建构问题。

教育心理学家 J.Sweller 于上世纪 80 年代将该理论引入教育界后, 人们开始注重学生在学习过程中所产生的认知负荷, 并研究如何优化教学设计来降低总的认知负荷。

本文概括介绍了认知负荷理论和认知负荷的分类，以及认知负荷理论对教学设计的影响和启示。

关键词：认知负荷；多媒体教学设计；
Abstract：Cognitive load theory mainly describe the question of constructing the learning in the information processing system including long-term memory and working memory. After education psychologist J.Sweller introduce this theory into education in the 1980s, people begin to pay close attention to the cognitive load that students produce in the learning process , and study how to optimize the teaching design to minimize overall cognitive load. This paper introduces the cognitive load theory and cognitive load, and the classification of the cognitive load of teaching design theory of influences and enlightenment.
Keywords：Cognitive load; The multimedia teaching design
1.认知负荷理论
1.1认知负荷理论
认知负荷理论(The Cognitive Load Theory,CLT)是澳大利亚心理学家John Sweller于20世纪80年代末提出的,其核心观点是：人的工作记忆容量是有限的,在学习过程中,认知负荷的总量应该限制在工作记忆容量的范围之内,否则学习就会受到防碍,甚至无法继续实行下去。

认知负荷理论研究的主要目的就是在复杂学习任务中，通过在教学过程中控制工作记忆负荷，最大限度地降低防碍学习的认知负荷、优化促动学习的认知负荷，使学习者合理地利用有限的认知资源，达到最好的学习效果。

1.2认知负荷的种类
认知负荷理论理论认为影响认知负荷的主要因素有学习材料的组织和表现方式、学习材料的复杂性和个体的专长水平。

当前一般认为有三大类认知负荷，即外在认知负荷、内在认知负荷和相关认知负荷。

外在认知负荷也称为无效认知负荷，这种认知负荷与学习材料的组织和表现方式相关，是由学习过程中对学习没有直接贡献的心理活动引起的，当教学要求学习者从事一些与图式获得或自动化没有直接关联的活动时，便会产生外在认知负荷。

比如，当教学材料中包含文字和图解，而这些文字和图解的内容又没有多大关联时，就会给学习者造成外在认知负荷：对电脑不是很熟练的学习者在使用电脑实行学习时，也会造成外在认知负荷，因为他们需要动用认知资源来操作电脑。

因为外在认知负荷需要的认知资源可能超过学习者的工作记忆容量，因而可能阻碍学习，影响学习效果。

内在认知负荷是由在工作记忆中同时进行加工、需要被整合进将要学习的图式中的元素的数量决定的，这样的元素越多，学习者的内在认知负荷就越高。

Sweller等人认为内在认知负荷的高低是由要学习的材料的复杂性与学习者专业知识之间的关系决定的。

如果学习材料较为复杂，而且学习者在该领域的专业知识较为欠缺，那么要理解所学材料就必须同时注意许多不同的元素，这些元素同时在工作记忆中进行加工，从而增加工作记忆的负担，产生较高的内在认知负荷。

如果一个学习者对某一领域有较丰富的先前知识，那么他在学习相同的材料时，就会比先前知识更贫乏的学习者产生更少的内在认知负荷。

因此，在某一个领域的专家会比新手学习该领域的新知识更快也更容易。

由于内在认知负荷不仅受材料本身的影响，还受学习者本身特征的影响，因此Seufert等人又将内在认知负荷分为两类:由学习任务的复杂性导致的内在认知负荷称为“外因决定的内在认知负荷”;由认知图式的可得性(即学习者将信息建构成一个单元从而可以在工作记忆中进行加工的能力，受先前知识的影响)所决定的内在认知负荷成为“内因决定的内在认知负荷”，学习者的内在认知负荷是由这两部分决定的。

相关认知负荷也称有效认知负荷，它产生于学习者在学习某一个任务未用完所有的认知资源时，这时学习者便可以把剩余的认知资源用到与学习有直接相关的加工(比如图式构建)中去，让学习者在工作记忆中的元素活动中加入更高级的有意识的认知加工，如重组、抽象、比较和推理等，从而支持图式构建。

这样的加工也会增加认知负荷，不过这种认知负荷不会阻碍学习，反而会促进学习(sweller，Zoosa)。

相关认知负荷的高低依赖于认知负荷的总量和内、外在认知负荷，当内外两种负荷都已经很高的时候，就没有资源可以用于相关认知负荷了。

2.减少外部认知负荷优化多媒体教学设计
认知负荷理论指出了学习内容设计与学习者内部认知加工之间的作用关系,给多媒体教学设计提供了明确的指导。

当认知负荷是由教材本身内容过于复杂而引起时, 只能通过良好的教学设计来帮助学习, 以减少外在的认知负荷。

学习中的总负荷在学习者能力范围内, 学习才会有效。

如果总的认知负荷没有超出学生原有的认知范围, 教师可适当加入有密切相关的认知负荷, 帮助学生进行意义建构。

因此, 在多媒体教学中, 可通过下列方式减少外在的认知负荷从而优化教学设计:
2.1合理组合视觉呈现材料，减少外部负荷
学习可能受益于视觉呈现的材料，研究者在20世纪七八十年代断言，精心构筑的文字插图普遍提高学生文字认知的能力。

Mayer的理论主要测试了不同的呈现形式，学习者在工作记忆选择并处理相关的图片和文字， Mayer多媒体认知理论为设计多媒体材料提供了一个框架，但是它主要针对技术，使外在的认知负荷最小化而不是通过加强有关结构构建所需要的认知负荷理论。

2.2充分利用双通道加工，减少额外的认知负荷
认知负荷理论的相关研究认为,多媒体信息在记忆中是以双通道形式进行加工的。

工作记忆分为相对独立的视觉和听觉加工功能,使用单媒体(如文本)呈现信
息容易造成某一个通道过载,而另一个通道中的信息负荷不足,任何一个通道过载,都可能增加无关认知负荷。

如果采用单媒体进行信息传递,在工作记忆中还需要认知资源对相关声音和图像进行转换,也会产生无关认知负荷。

因此,在信息呈现方面,多媒体呈现比单媒体呈现效果要好。

这样可以充分利用双通道加工,减少额外的认知负荷。

另外,由画面和解说组成的多媒体呈现比由画面和文本组合学习效果要好。

语词用声音形式呈现比用文本形式呈现更有利于学习者的信息加工。

因为如果采用文本形式呈现词语,那么词语通过视觉通道以图像方式进入工作记忆,在工作记忆中再将语词的图像转换为声音信号,这样就比语词直接采用听觉方式传递更容易造成视觉通道超载。

2.3在设计中应删除冗余信息, 降低工作记忆负荷
冗余信息对学习效果会产生干扰。

认知负荷理论认为,学习者要同时注意两个或多个来源信息或活动时就会产生分散注意。

冗余信息会产生无关认知负荷,分散学习者对重要材料的注意力,加重学习和理解的认知负荷。

冗余信息主要来自装饰性信息和重复性信息。

具体而言:(1)不要加入有趣但与学习无关的文字、画面、声音、音乐等装饰性而不是支持性的信息。

学习内部动机不是靠装饰性的材料所能激励的,相反这些材料会干扰学习者对学习内容的组织和整合;(2)尽量减少界面中超链接、按钮、选择框等交互形式。

因为频繁的交互操作(尤其是超链接)会分散学习注意,增加负担; (3)用叙述与图组合的方式代替叙述、图和文本的组合呈现信息。

一些多媒体教学设计者往往强调多媒体的“多”,以冗余的方式呈现信息,看起来可以让学习者选择适合自己的信息呈现方式,但研究表明不适宜的冗余信息会分散学习者的注意力,造成认知过载,最终导致没有足够的认知资源来建立语词和画面表征的联系。

3.认知负荷理论多媒体教学设计的启示
首先，在多媒体教学设计中，认知负荷的控制并不是终极目标，而是达到最优学习结果的重要手段，因此，不能一味追求外在认知负荷的降低。

而且并不是外在认知负荷越低，学习成绩就越好。

同时，由于多媒体学习本身的生动形象的特殊性，需要有一定外在认知负荷的存在，如果为了降低外在认知负荷而去除吸引学习者注意力和兴趣的元素，就失去了多媒体学习这个环境的特殊意义。

因此，多媒体教学设计应以达到最优学习结果为目标，在达到该目标的前提下，有一定的无效认知负荷存在也是可以接受的。

其次，在进行多媒体教学设计时要考虑教学材料的特征。

对于不同的材料，如困难材料和容易材料，逻辑性不同的材料，抽象性不同的材料等，相同的教学设计所导致的认知负荷并不是完全相同的。

而且，由于材料性质的不同，它们所适用的呈现方法也不完全相同。

因此，在进行多媒体教学设计时要充分考虑材料的特征，尽量采用最适合教学材料内容的教学设计，从而使学习者获得最好的学习结果。

最后，在采用多媒体进行教学时要考虑学习者个体差异的影响。

对于不同的学习者来说，由于他们自身工作记忆容量、先前知识程度等的差异，相同内容相
同呈现方式的材料，给不同的学习者造成的认知负荷和学习结果也不一定完全相同。

因此，应该在考虑学习者个体差异的前提下，进行适当的多媒体教学设计，使多媒体呈现充分发挥其优势作用，达到因材施教的目的。

参考文献
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