认知负荷理论2

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1、认知负荷理论陈美纯1．工作记忆系统工作记忆与短时记忆的主要区别在于强调信息加工过程中信息操作和保持的同时性，而短时记忆则只强调信息的（被动）储存。就学习过程而言，个体必须在处理学科信息的同时保持一些必要的信息，因此相比较短时记忆概念而言，工作记忆概念更符合学习过程中信息加工与保持的特点，即信息处理和保持的同时性特点。工作记忆最重要的特点是它的容量有限性，即工作记忆可以同时处理5至9个信息组块（chunk）。如果需要进行加工的信息总量超过工作记忆容量的限制，那么在工作记忆系统中保持的部分信息就会遗失。如，要

2、求个体不用纸笔心算"43＋56=？"和"343678+45786+23679=？"时，前一个问题是可以快速而且容易解决的心算问题。但是与它相比较，后一个问题中的数字要更大一些，显然这个问题几乎是不可能心算解决的。对于这两个问题而言，长时记忆的作用是一致的，即提取所有加法的法则和一位数加法的结果。它们的不同点在于两个问题中需要加工和保持的信息总量是不同的。Sweller等人把完成任务过程中工作记忆系统需要进行加工和保持的信息总量称为认知负荷。2．认知负荷理论的主要观点Sweller等人提出的认知负荷理论的主

3、要观点有：（1）有限的工作记忆容量,使得人们很难同时加工多种来源的信息。(2)当某种知识（或图式）含有多种相互作用的元素时,这些知识将加重认知负荷。如果要学习的知识所引起的认知负荷相对较低时,那么教学设计所引起的认知负荷对学习效果的影响较弱。反之,这种教学设计所引起的认知负荷对于学习是至关重要的。（3）长时记忆系统中储存有大量的图式，这些图式被提取到工作记忆系统中，并可以作为单个元素进行处理。工作记忆负荷主要来源于知识和技能本身和教学设计，它们所引起的认知负荷具有不同的特点。虽然知识和技能是以图式的形式储

4、存在长时记忆系统中，但是在以图式储存之前，个体必须在工作记忆系统中抽取图式中相应的元素，并对它们进行相应的操作。由于图式复杂程度的不同，即图式中元素之间联系的紧密程度不同，所以对工作记忆的加工要求也不同。为此把图式本身引起的认知负荷称为内在认知负荷（intrinsiccognitiveload）。数学知识和技能通常被认为具有较高的内在负荷，因为数学知识和技能具有较密切的、元素间的相互联系。 由教学设计（如材料呈现方式和要求学生从事的活动）引起的工作记忆负荷称为外在认知负荷（extraneouscognit

5、iveload）。就图式获得过程而言，内在负荷是不能通过教学设计加以改变的，因为要获得相应的图式，相关的元素必须同时在工作记忆系统中得到加工和保持。而外在负荷是可以通过改变材料呈现方式或学习者的活动来改变的。3、数学教学样例设计认知负荷理论认为：如果要求学习者将心理资源集中到一些与图式建构、自动化无关的活动上，那么这些活动将妨碍学习的顺利进行。一些实验证明在图式获得初期，学习者从事问题解决不是非常有效的学习方法。如Sweller,&Cooper等人研究表明：问题解决过程中手段——目的分析策略的应用会抑制图

6、式的获得。这是因为手段——目的分析策略的应用需要学习者确定问题的当前状态与目标之间的主要差别，然后搜索算子来消除这种差别，而这些活动所引起的负荷可能超过工作记忆容量的限制。也就是说，在寻求问题解决途径的过程中，个体必须在工作记忆系统同时保持问题的已知信息、目标信息及它们差别的信息。Lewis,&Anderson的研究支持这一观点，他们证明了问题解决行为（简称"做中学"）妨碍了学习者对问题结构特征的认识。为学生提供没有详细解答步骤的例题或问题对数学问题解决图式获得的教学设计策略并不如我们想象的那么有效。相反

7、，一些为学生提供有详细解答步骤的样例（后简称为"有解样例"）的教学设计方法对于图式元素的抽取和加工可能是非常有效。一些研究表明：相比较问题解决的学习方式而言，考察详细解答步骤和答案的样例的学习方式（简称为"例中学"）可以更有效地促进图式的获得。从认知负荷的观点看，无论为学生提供什么的样例和教学指导应该着眼于降低学习者的外在认知负荷。这种降低外在负荷的教学样例设计方法对于一些具有较高内在负荷的数学图式学习初期是至关重要的。而对于一些低内在负荷的任务而言，考察有解样例的学习方式并不比问题解决更为有效。如，Ka

8、lyuga,Chandler,&Sweller的研究表明：在简单任务的学习中，考察有解例题的学习方式与探索学习方式之间的后测成绩差异只达到边缘显著水平。但是在复杂任务（具有较大的问题空间）中，新手从有解例题中获益较大。因此，教学样例的设计可以根据要求学生获得图式的复杂程度来选择是否呈现有解样例。另外，在图式形成的后期，相比较通过问题解决进行的学习（简称为"做中学），有解样例的优势可能会消失。这是因为图式的应用可以降低工作记忆的