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1、基于认知负荷理论的初中数学多媒体课件设计研究吴喜祥（河南省延津县王楼乡吴杏庄初级中学）摘 要：在多媒体课件设计中,认知负荷理论有助于减轻学习者的认知负荷，使之表现出良好的学习绩效。认知负荷理论主要依赖于以容量有限的工作记忆为核心的认知结构的支持。根据该理论,如果我们在设计教学时能够尽量减少学习任务中不必要的认知负荷,则可大大提高学习者的学习效率。但是,不良的多媒体组合会增加学习过程中的认知负荷,使多媒体教学不能获得预期的学习效果。本文在探讨认知负荷理论的基础上，分析了不良的多媒体组合对增加学习过程中的认知负荷的影响,同时
2、提出了有效降低认知负荷的课件设计策略。关键词:认知负荷理论 多媒体课件设计现代信息技术的发展对数学教育的价值、目标、内容以及学与教的方式产生了重大影响。课件作为现代信息技术对课堂教学产生重大影响的重要载体，其设计理念、方式、方法均会不同程度对学生学习产生影响。多媒体课件以文本、叙述、音响、图表、视频和动画等多种方式的组合向学生呈现教学材料,它改变了传统的单调的教学模式,极大地提高了课堂教学容量与质量。但另一方面，由于图像和文本信息同时出现，容易导致认知负荷的超载状态，因而不适当的课件设计将会对学生的认知学习产生不必要的负
3、面影响，即这种影响最突出的表现之一是增加学生的认知负荷，降低学生学习效能。因此，多媒体课件设计应遵循认知负荷理论的基本规律。从课件设计这一视角去研究降低认知负荷问题，从源头上解决课件对学习者的负面影响，是一个非常具有现实意义的重要课题。1．认知负荷理论（CLT）澳大利亚教育心理学家约翰·斯威勒于20世纪80年代提出认知负荷理论。认知负荷指的是在某种场合下施加到工作记忆中的智力活动的总的数量。该理论的主要观点是:(1)工作记忆的容量是有限的,这是信息加工的瓶颈;(2)如果学习者所要加工的信息容量超出了学习者的工作记忆所能加
4、工的信息容量,那么一部分或者全部信息将会丢失(3)在学习的过程中,认知负荷必须是有限的,这样学习才能有效;(4)所有的信息在进入长时记忆之前,必须在工作记忆中进行信息加工。认知负荷理论6认为有三种类型的认知负荷：内部认知负荷，外部认知负荷和关联认知负荷。由于元素间交互形成的负荷称为内部认知负荷，它取决于所要学习的材料的本质与学习者的专业知识之间的交互，教学设计者不能对它产生直接的影响。外部认知负荷是超越内部认知负荷的额外负荷，它主要是由设计不当的教学引起的。关联认知负荷于1998年提出，是指与促进图式构建和图式自动化过程
5、相关的负荷。外部认知负荷和关联认知负荷都直接受控于教学设计者。三种类型的认知负荷是相互叠加的。为了促进有效学习的发生，在教学过程中应尽可能减少外部认知负荷，增加关联认知负荷，并且使总的认知负荷不超出学习者个体能承受的认知负荷。台湾学者黄柏勋综合众多学者的观点，将认知负荷的来源归纳出3个方面：（1）工作任务。包括新型态任务与否、时间压力、奖赏类型、激励程度、期望、噪音及温度等因素。（2）学习材料。主要包含学习材料的结构复杂程度、成份间关联程度的高低以及信息材料呈现的方式等因素。（3）个体本身。涵盖个体的先备知识或经验、心智
6、运作自动化程度、组织信息的方式、认知能力、认知风格、动机等因素。当然，与课件设计相关最大的是学习材料和个体本身，本文也主要从这两方面考查其对课件设计的影响及对策。在分析不恰当的课件设计带来认知负荷的基础上，探讨有效降低认知负荷的课件设计策略。2.多媒体课件设计对认知负荷的影响认知负荷与认知资源的关系表明:若要学习有效就必须减少总体认知负荷。两种认知负荷中,内在认知负荷不可改变,那么减少认知负荷的唯一办法便是改变教学材料的设计与呈现方式。为此教师应在认知负荷理论的指导下,通过减少外在的认知负荷即对多媒体教学材料进行科学设计
7、,通过优化教学设计促使学生快速而有效地学习,使多媒体教学真正达到预期的效果。在数学教学多媒体课件设计时，由于没有遵循认知负荷理论的基本规律，从而增加了学生的认知负荷，降低学生学习效能。常见的误区主要有以下几个方面。2.1没有将同时注意的材料整合在一起,导致注意分散效应如果当图片与文字说明在不同的页面中时，6学生在理解时需要不断地在文字与图形之间来回穿梭,因为仅仅图片,或者仅仅文字,都没有提供让学生能够理解的足够信息,学生只有在智力上整合了这些信息后才能理解材料。学生不得不同时注意图片和文字,这种不断寻找和匹配相关信息的过
8、程增加了学习者的记忆负荷,导致了注意分散效应。2.2信息以冗余的方式呈现,增加工作记忆负荷学习者听到相关解说的同时,在画面的旁边呈现了解说的全部文字描述。这时,文字描述只是重复解说的内容,单独使用其中的一种信息就能提供足够的理解,另一种来源的信息则是多余的,即冗余信息,它们会对学习和理解造成消极的效应。因为学习者在观
