5.2 多媒体设计理论

  1.认知负荷理论

 1988年澳大利亚教育心理学家斯威勒（John Sweller）与他的同事第一次提出了认知负荷理论。主要从认知资源分配角度考察人类的学习和问题解决，关注学习者在学习过程中产生的认知负荷，把工作记忆容量的有限性看作学习的主要障碍，研究如何通过教学设计优化总的认知负荷，使工作记忆的容量更多地集中于将要学习的材料中，从而促进学习。其基本观点如下：

（1）外部认知负荷(Extraneous cognitive load)。 由设计不当的教学引起的，忽视了工作记忆的有限性，没有重视工作记忆资源的图式和自动化。外在认知负荷（Extraneous Cognitive Load）与学习材料的组织和呈现方式有关，不恰当的学习材料的编排方式要求学生从事一些与图式获得或自动化没有直接关联的活动，都会产生外在认知负荷。例如，教材内容的整合与编排不良使得学习者需要花费额外的努力去寻找相关的参考数据或索引时，会造成外在认知负荷。

（2）内部认知负荷(Intrinsic cognitive load)。由于元素间交互形成的负荷称为内部认知负荷，它取决于学习元素间的交互程度(element interactivity)。 内在认知负荷来源于学习材料本身的难度、复杂度等内在特征，是由学习材料本身的属性和学习者的专业技能水平之间的关系决定的。

（3）相关认知负荷(Germane cognitive load)。是一种“有效的(effective)”认知负荷。取决于图式建构和自动化过程的学习活动 。也是由于外在的教学设计引起的，同样会增加学习者的认知负担，与外在认知负荷不同的是相关认知负荷使学习者的认知资源用于与学习有直接相关的加工活动中，从事更高级的认知加工(如重组、抽象、比较和推理等)，从而支持图式的形成和意义构建,促进了学习。

 2.认知负荷理论对多媒体教学的启示    

在教学过程中,最大限度地降低阻碍学习的外在认知负荷、优化促进学习的相关认知负荷，使总的认知负荷保持在工作记忆容量许可的范围内，通过促使学习者合理地利用有限的认知资源，达到较好的学习效果。

一是要降低外部认知负荷。避免与学习无关的活动；由于这种认知负荷是由不良的教学设计所引起的，因此可以通过教学设计进行干预，经由重新组织信息和活动设计加以改善。教学设计应尽量减少外在认知负荷对学习的干扰。

二是要管理内部认知负荷。 控制元素的交互作用(Element interactivity)；由于内在认知负荷是由学习材料引起的，是不可避免的，通过良好的教学设计可以有效地降低内在认知负荷。

三是要增加相关认知负荷。图式和自动化可弥补工作记忆容量有限的缺陷，将工作记忆资源用于图式的建构以及图式的自动化。

3.多媒体教学认知负荷设计策略

（1）优化多媒体材料呈现，降低外在认知负荷。由于学生的生活经验与记忆表象的储备空间是有限的，教学中教师可以采取一些措施弥补这样的不足，如使用语音、插图、多媒体技术等直观感性的呈现方式。教学中，如果教师纯粹使用文字呈现学习材料，这样会使学生的外在认知负荷得到加重; 想要减轻学生的外在负荷提高教学效果，教师可以采用文字描述与示意图相结合的形式。当然，插图等直观材料的使用，也可能会分散学生的注意力，使学生对阅读材料的加工和理解形成一定的障碍，使学生的认知负荷得到额外增加。因此，教学中应该对学习材料进行优化组合，选择最佳的呈现方式，精心设计多媒体课件，使学生的认知负荷得到降低，注意力集中，对阅读材料能够实现真正的理解。

（2）加强学生图片使用指导，降低外在认知负荷。形象生动的图片容易引起学生的注意，这就容易使学生忽视所配套的文字内容。所以，教师使用多媒体进行教学，可以通过文字辅助说明、言语提示等方式，或者让学生观察图片的同时，教师对图片所对应的课文内容进行朗读，引导学生同时对图片和文本进行关注，并在心理上使两者联系起来，促进学生对课文的理解。同时，教师要有意识地培养学生良好的观察方法与习惯，使学生能够逐渐从被动的学习向发现、体验、研究相结合的学习方式转变。

（3）注重相关认知资源的补充，强化关联认知负荷。 如果认知任务要求不高（带来的内在认知负荷不高），使得学习者的认知资源还有很大一部分可以利用，这时他就可以利用一些额外的认知资源来建构图式。关联认知负荷就是这种投入后对图式的建构有利，但不是必须要投入的认知负荷。关联认知负荷与外在认知负荷一样都与教学设计联系紧密。教学中教师可以通过对教学设计进行精心设计，适度使学生的关联认知负荷得到增加，使学生在图式建构中投入更多的努力寻求更好的信息加工策略，从而使其学习质量得到提升。

（4）关注学生个体发展差异，降低内在认知负荷。 内在认知负荷是指由学习材料的难度水平带来的负荷。这类难度主要有绝对与相对之分。通常绝对难度是说材料自身的复杂程度，而相对难度则是从学习者角度考虑，即同样的学习材料在不同知识水平的学习者身上的不同反映。对于同一材料，学生的经验直接影响着其学习的有效性。实际教学中，材料自身的性质我们可能很难去改变，这也就意味着内在认知负荷在既定学习条件下是较难改变的。斯威勒等认为，尽管教师对内在认知负荷可能无能为力，但对学生来说，可以通过图式的建构与图式的自动化这两种方式来降低。图式建构是指把若干原本独立的元素组织成一个单一元素。但图式的自动化需要经过反复练习才能够实现。

4. 课堂视频