班宇威

摘 要：認知負荷理論多年來對教學(xué)起著重要的指導(dǎo)作用，它為樣例學(xué)習(xí)提供了認知方面的理論支撐，也對樣例的設(shè)計提出了一定要求。根據(jù)其內(nèi)部成分的互動性，即聯(lián)系的緊密程度，學(xué)習(xí)材料也被進行了新的劃分，深入探討了教學(xué)中的學(xué)習(xí)者、學(xué)習(xí)材料和教學(xué)手段之間的聯(lián)系。作者在此對認知負荷理論及其近年的發(fā)展做了介紹，并對該理論做了簡要評述。

關(guān)鍵詞：樣例學(xué)習(xí)；樣例設(shè)計；認知負荷；成分互動

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】B 【文章編號】1008-1216（2017）12B-0051-02

認知負荷，就是指人在加工信息時，學(xué)習(xí)材料本身對學(xué)習(xí)者工作記憶資源的占用量。該理論認為，能夠使信息在長時記憶中存儲是教學(xué)的主要功能。為了使學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)產(chǎn)生較低的認知負荷，達到更好的學(xué)習(xí)效果，教學(xué)材料與學(xué)習(xí)的制作必須要遵循一定的規(guī)則。樣例學(xué)習(xí)也就是通過帶有解題過程和結(jié)果的例子進行學(xué)習(xí)。

一、學(xué)習(xí)材料的類型

認知負荷理論認為，學(xué)習(xí)材料的類型直接影響著學(xué)習(xí)時所需的認知資源，有效的學(xué)習(xí)材料會將學(xué)習(xí)者的認知資源指向?qū)W習(xí)活動，從而促進學(xué)習(xí)。據(jù)此，認知心理學(xué)家斯威勒根據(jù)學(xué)習(xí)材料的復(fù)雜性將其劃分為“低成分互動”材料和“高成分互動”材料。“成分互動”是指加工學(xué)習(xí)材料的每一個元素時是否需要其他元素的參與。對于不同組成成分的材料，學(xué)習(xí)者的加工方式和產(chǎn)生的認知負荷也不同。

（一）低成分互動材料

所謂低成分互動的學(xué)習(xí)材料，就是指那些在學(xué)習(xí)時可以單獨進行加工，而不需要其他的相關(guān)知識參與的材料。這種材料在學(xué)習(xí)時產(chǎn)生的認知負荷相對較小。例如，英文單詞、日語的假名以及獨立的幾何圖形，都屬于低成分互動材料。在學(xué)習(xí)某一個英文單詞時，只需要掌握這個單詞的拼寫與意義，并不需要考慮其他單詞。所以，這種材料只要求學(xué)習(xí)者進行即時性加工。從單一的成分來看，這種材料是學(xué)生較容易掌握的類型，然而這種材料往往屬于一個較大的群體，學(xué)生很難掌握該群體中的大量元素。在學(xué)習(xí)日語時，掌握單一的平假名“あ”很容易，而學(xué)習(xí)全部的平假名和片假名則經(jīng)常容易混淆。這種對于某種低成分互動材料群體的學(xué)習(xí)，涉及的是工作記憶以外的長時記憶，它需要長期、大量的練習(xí)才能夠穩(wěn)定地保持在長時記憶中。

（二）高成分互動材料

高成分互動材料中包含了較多的元素，且元素之間相互聯(lián)系。學(xué)生在學(xué)習(xí)時必須掌握該材料的所有元素才能夠達到學(xué)習(xí)目的。例如，學(xué)習(xí)一個物理公式，學(xué)生必須了解公式左邊和公式右邊各個符號或字母的意義，一旦哪個符號或字母沒有理解，就會導(dǎo)致公式學(xué)習(xí)效果不佳甚至失敗。學(xué)習(xí)者只有同時加工高成分互動材料的所有元素才能夠達到學(xué)習(xí)效果，故其與低成分互動的材料相比會對工作記憶產(chǎn)生較高的認知負荷。所以，初學(xué)者在學(xué)習(xí)高成分互動材料時較為困難，而對于那些熟悉該知識的學(xué)生來說，他們的長時記憶中存儲著大量的圖式，即使同時加工學(xué)習(xí)材料也不會產(chǎn)生過高的認知負荷。就像學(xué)生掌握了物理公式中每一個字母所代表的意義，就只需要理解這些字母之間的關(guān)系就能夠達到學(xué)習(xí)目的，這種熟悉相關(guān)知識的人對該知識的學(xué)習(xí)并不會占用大量的認知資源。也就是說，熟悉的高成分互動材料并不會使學(xué)習(xí)者產(chǎn)生過高的認知負荷。

二、認知負荷的類型

認知負荷可以分為外在認知負荷、內(nèi)在認知負荷和相關(guān)認知負荷。不同的認知負荷有著不同的來源和影響。研究學(xué)生學(xué)習(xí)時的各類認知負荷情況，可以促使教師設(shè)計并使用更加有效的教學(xué)手段、教學(xué)程序及教學(xué)材料。

（一）外在認知負荷

外在認知負荷對學(xué)習(xí)產(chǎn)生阻礙作用。如果在教學(xué)設(shè)計中，教學(xué)內(nèi)容的組織和呈現(xiàn)方式使外在認知負荷超過學(xué)生的認知資源總量，便會影響學(xué)生對知識的學(xué)習(xí)。

已有研究證明，樣例學(xué)習(xí)可以有效地降低外在認知負荷，是良好的教學(xué)方式。學(xué)習(xí)過程中的指導(dǎo)信息最初會增加有效認知負荷，學(xué)習(xí)效果較好，不過隨著學(xué)習(xí)的不斷深入，這些指導(dǎo)信息會變成冗余信息，將增加無效的認知負荷，阻礙學(xué)習(xí)效率。初學(xué)者在學(xué)習(xí)初期需要更多的指導(dǎo)性信息來提高學(xué)習(xí)效果，而在他們掌握了較多的相關(guān)知識、成為該知識的“專家”后，較多的指導(dǎo)信息則會降低學(xué)習(xí)效果。這使得具有較多相關(guān)知識的學(xué)習(xí)者產(chǎn)生了一種“專長逆轉(zhuǎn)效應(yīng)”。這是由于在教學(xué)過程中沒有考慮學(xué)生自身的相關(guān)知識水平，而采取了過多的指導(dǎo)使其產(chǎn)生了較高的外在認知負荷。外在認知負荷的升高，增加了學(xué)生工作記憶的負擔，降低了學(xué)習(xí)效果。

（二）內(nèi)在認知負荷

內(nèi)在認知負荷是學(xué)習(xí)材料本身和學(xué)習(xí)者相關(guān)知識的交互作用所引起的認知負荷。教學(xué)方法和程序不能對它產(chǎn)生影響。也就是說，相比于有著豐富的相關(guān)知識的“專家”來說，“新手”學(xué)習(xí)同樣復(fù)雜程度的材料會產(chǎn)生較多的內(nèi)在認知負荷。

以往的研究發(fā)現(xiàn)，通過樣例學(xué)習(xí)材料學(xué)習(xí)知識，新手也能夠產(chǎn)生良好的學(xué)習(xí)效果。這證明樣例學(xué)習(xí)可以有效降低新手學(xué)習(xí)新知識時的認知負荷。而對于那些有著較多的相關(guān)知識的“專家”來說，這種方法的有效性可能會降低，甚至產(chǎn)生負面的學(xué)習(xí)效果。這就對樣例的設(shè)計提出了“因材施教”的要求，教師應(yīng)該對于相關(guān)知識不豐富的學(xué)生提供相對豐富的指導(dǎo)信息，而對那些相關(guān)知識豐富的學(xué)生應(yīng)減少信息指導(dǎo)來避免超過其內(nèi)在認知負荷。

（三）相關(guān)認知負荷

相關(guān)認知負荷不同于內(nèi)在認知負荷。它是指在學(xué)習(xí)過程中，由學(xué)習(xí)材料的組織和呈現(xiàn)方式引起的有利于學(xué)習(xí)的認知負荷。如果說外在認知負荷會阻礙學(xué)習(xí)，那么相關(guān)認知負荷則會促進學(xué)習(xí)。外在認知負荷使工作記憶資源參與了知識的識別與匹配，不利于圖式，即關(guān)于新知識的認知結(jié)構(gòu)的建構(gòu)和自動化，而相關(guān)認知負荷有助于使更多的認知資源投入到圖式的獲取和自動化中。

外在認知負荷和相關(guān)認知負荷都取決于設(shè)計教學(xué)程序的人，那么，為了促進學(xué)習(xí)，必須使用恰當?shù)慕虒W(xué)材料，應(yīng)用合適的呈現(xiàn)方式，達到在降低外在認知負荷，增加相關(guān)認知負荷的同時，又不超過學(xué)習(xí)者本身能夠承受的認知負荷。

樣例學(xué)習(xí)材料通過“解釋”和“標記”等方法促進了學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)材料的注意和加工，從而提高了學(xué)習(xí)者的相關(guān)認知負荷，有效達到了學(xué)習(xí)目的。

三、結(jié)束語

認知負荷理論的提出，對樣例的設(shè)計提出了要求，也為樣例學(xué)習(xí)提供了與認知相關(guān)的理論支撐。它要求設(shè)計樣例時最大限度地降低阻礙學(xué)習(xí)的外在認知負荷，優(yōu)化促進學(xué)習(xí)的相關(guān)認知負荷，使學(xué)習(xí)者有效地利用有限的認知資源。

認知負荷理論解釋了樣例學(xué)習(xí)的基本條件，學(xué)習(xí)者自身內(nèi)在條件：具體表現(xiàn)在認知資源總量和知識基礎(chǔ)水平；樣例學(xué)習(xí)的外在條件：具體表現(xiàn)在學(xué)習(xí)材料的復(fù)雜程度、材料的組織與呈現(xiàn)等。任何一個理論衍生的應(yīng)用往往都會驗證原理論，但認知資源理論不僅僅驗證了原理論，還驗證了許多認知心理學(xué)的觀點。例如，圖式的獲得，工作記憶和長時記憶的區(qū)別等。認知負荷理論指導(dǎo)我們運用認知心理學(xué)的原理來設(shè)計更合理高效的教學(xué)材料和教學(xué)手段。

認知負荷理論雖然以認知心理學(xué)的知識為基礎(chǔ)，但它并沒有回答樣例學(xué)習(xí)的認知過程問題，所以它是一個條件性理論。值得注意的是，雖然學(xué)習(xí)的確會產(chǎn)生認知負荷，但是這種負荷在研究之處難以直接測量，只能用一些指標去描述它，如工作記憶中需要處理的元素數(shù)量，即學(xué)習(xí)材料的復(fù)雜程度，以及解決方案的數(shù)量等。但這些指標并不能夠準確地說明在學(xué)習(xí)過程中具體產(chǎn)生了多少負荷。而最近幾年提出的利用腦電技術(shù)來測量認知負荷的手段，則較為直觀可靠。相信隨著心理學(xué)技術(shù)手段的發(fā)展，各類型的認知負荷都能夠得以直接測量。從而可以真正直觀地研究學(xué)習(xí)時產(chǎn)生的真實負荷。這將對學(xué)習(xí)研究、樣例學(xué)習(xí)研究等有著極大的促進。

參考文獻：

[1]孫天義，許遠理.認知負荷的理論及主要模型[J].心理研究，2012，（2）.

[2]龐維國.認知負荷理論及其教學(xué)涵義[J].當代教育科學(xué)，2011，（12）.

[3]程志，周鐵.基于認知負荷理論的教學(xué)媒體設(shè)計[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2008，（11）.endprint