认知负荷的理论基础

1、认知负荷的理论基础认知负荷理论是由Sweller.J等人提出的，以资源有限理论和图式理论为基础的。资源有限理论认为67，人的认知资源特别是短时记忆容量是有限的，如果同时从事的多种解决问题或学习活动所需要的资源量超过了个体的资源总量，就会产生“认知负荷过重”，从而使学习效率受到影响8。图式理论认为，知识以图式的形式存储于长时记忆中。个体学习新知识的时候，可以根据所面临的情景将长时记忆中的图式进行自动化的正确归类，它不需要有意识控制和资源消耗，因而可以降低个体的认知负荷。 认知负荷理论研究的主要目的就是最大限度地优化促进学习的认知负荷、降低阻碍学习的认知负荷，在教学过程中控制工作记忆负荷，使学习者

2、合理地利用有限的认知资源，达到最好的学习效果。 (龚德英， 2005) (1) 认知负荷的理论基础 认知负荷的理论基础主要有二：一是“人类信息加工容量有限性”理论，二是图式理论。 人类信息加工容量是有限的主要表现有二：（1)注意是有限的。由于注意资源有限，导致多个刺激信息无法同时在人类工作记忆中进行加工。认知心理学认为，与获取图式无关的信息属于无关信息，反之称为必要信息。在人类学习或认知的过程中，必要信息和无关信息经常会同时被学习者接收到。无关信息可能会占用大量注意资源，使必要信息得不到学习者的精细加工，从而影响了学习进程。（2）工作记忆的容量是有限的。人的认知资源或工作记忆的容量是有限的，因

3、为任何学习和问题解决活动都要消耗认知资源，都有可能形成认知负荷。如果人本身所具有的认知资源的总量不足以承担加工某种信息所需要的认知资源，就会造成认知超负荷(CognitiveOverload)并对学习的效果和效率造成影响。在认知活动中，工作记忆不仅对中间过程及最终形成的图式进行短暂储 7 河北大学理学硕士学位论文存还会对接收的信息以及从长时记忆中提取的信息进行加工。当工作记忆容量无法满足认知需求时，认知超载现象就会发生。不适当的教学材料或教学设计方案都会激化这种矛盾。7 “图式（schema)在人类的认知活动中具有重要作用，它是根据信息的特点将其归纳为一体的特殊的认知结构。”9：一方面，长时记

4、忆中单个图式的规模随着新加工的信息被纳入以往相应的图式中会不断扩大，复杂度也会不断增加。另一方面，图式也可以通过占用较少的认知资源进一步减轻工作记忆的负担，从而使工作记忆的相对容量得到扩大，便于人类对其他信息的加工处理。自动化作为一个图式发展的重要过程，它不需要意识控制和资源消耗，因而可以弥补个体工作记忆容量有限的缺点，降低个体的认知负荷。人体图式自动化程度越高，加工图式时占用的工作记忆空间就越少。8Sweller等学者认为，图式的自动化需要经过大量反复的训练才能获得。10 (2) 认知负荷理论的主要观点 Sweller等1112学者提出的认知负荷理论观点主要有： (a) 工作记忆的容量是有限

5、的。学者们通常认为，工作记忆容量的大小能对认知加工产生限制，并且工作记忆还被认为是恒量个体之间以及特殊群体之间差别的基础13。在认知过程中，如果待加工的信息总量超过了工作记忆容量，就容易造成认知超载，学习者的认知活动也将受到影响。学习的本质即为通过施加精确水平的认知负荷进行图式的建构。换句话说，教学设计者应当确保在进行教学时，学习者的工作记忆负荷不能超载。 (b) 信息以图式的形式贮存在长时记忆中，被认知活动提取时，会以组块的方式进入工作记忆中，问题通过回忆而自动化地解决。相比于分散信息，图式占用较少的认知资源，因此，可以在一定程度上缓解认知负荷压力。学生掌握信息的数量固然重要，但知识存储的结

6、构化、提取的情境化和执行的自动化才能使知识与行为能力一体化。 近年来，心理学家们倾向于将认知负荷分为三种类型(Kirschner，2002;PaasF， 8 第2章 信息技术课程教学中认知负荷情况分析 总认知负荷 相关认知负荷 外在认知负荷 内在认知负荷 第一类是内在认知负荷(intrinsiccognitiveload)，它反映的是所学材料内在的、本质的关系所需的认知负荷，属于整合思想或理解概念。内在认知负荷随材料不同，材料的元素间相互作用的水平不同而变化，因此不同学习者对内在认知负荷的要求也不同。即，学习材料本身的复杂性是内在认知负荷产生的原因，学习材料的特征和学习者既有的知识经验决定了它

7、的高低。如，学习4+6比解方程式所需心智能量要少，对内在认知负荷的要求也相应的要少。由此可见，所学习的材料对工作记忆容量的要求是内在的，并随着学习材料中元素间相互作用的复杂程度不同而不同，同时，改进教学设计并不能改变内在认知负荷。对于那些较简单的学习任务，由于任务的元素间相互作用水平较低，在有选择性地忽略一些相互作用的元素后，内在认知负荷可以得到降低。但对于一些复杂的学习任务，受工作记忆所限，对学习材料中的一些元素进行适当忽略，会对相互作用的元素造成表面性理解而不能对其深入分析(忽略也可能是不可避免的)，这种情况直到被忽略元素在随后的学习进程中被考虑到(尽管有高内在认知负荷)，并且只有在同时认识到所有基本元素及其相互关系，正确的理解才能发生，认知过程便始于此。 第二类是外在认知负荷(是由外部要求个体所从事的活动和外部学习刺激材料的呈现方式而引起的工作记忆负荷。通常情况下，外在认知负荷有可能占用学习者大量认知资源，降低他们的学习效率。但若能变教学材料的呈现方式或学习者的学习活动方式，也可以使外在认知负荷得以降低，从而使学习得到