科学

认知负荷

叶九秋 · 10月31日 · 2019年

认知负荷理论是由澳大利亚新南威尔士大学的认知心理学家约翰·斯威勒于1988年首先提出来的,它以Miller等人早期的研究为基础。认知负荷理论自被提出以来,得到了世界各地研究者的诸多研究。

认知负荷指一个事例中智力活动强加在工作记忆上的总数。在既定的任务环境下,影响认知负荷大小的重要因素,是人类的认知加工系统,主要指工作记忆,所能承受加工任务数量的多少。

基本信息

分类

内部认知负荷,外部认知负荷和关联认知负荷。

内部认知负荷:是由学习材料本身的复杂程度与学习者原有知识水平决定,当学习材料的要素越简单,学习材料越丰富,学习者长时记忆中具有与图式建构相关的知识越多,那么加工学习任务所需要占用的认知资源就越小,对于学习者来说,内在认知负荷就越小。相反,当学习材料越复杂,学习者所具备的知识经验越少,则个体加工图式所需要的认知资源就越多,学习者的内在认知负荷就越大。

外部认知负荷:由信息呈现的方式和学习者的学习活动所引起的,当学习任务呈现方式不利于学习者的图式加工及构建时,学习者加工与建构知识就会受到一定阻碍,感受到高的外在认知负荷,反之就小。一般来讲,教学活动中信息传递渠道不畅通、教学设计差、学习活动方式越复杂,所引起的外在认知负荷就越大。

关联认知负荷:是由学习过程中图式的构建与自动化而引发的,它促进与激励个体把
认知资源分配到学习活动上去。教学设计的本质就是把外在认知负荷向关联认知负荷转变。
适当的教材呈现方式,不但可以降低外在认知负荷,还可以帮助学习者专注于学习的内容。

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。

特点

了解认知负荷的特点,有助于我们对认知负荷的深刻认识,认知负荷的特点源于对认知负荷的定义。

主观性:认知负荷的主观性,是指在进行认知活动时,个体对认知负荷大小的体会和感受。对于特定的个体,由于已有知识经验的不同,对来自不同的材料所感受到的认知负荷的大小不同。

内隐性:由于学习者加工信息的机制是认知执行系统,其加工厂场所是大脑。不像汽车载物,却能直观看到。不仅如此,由它引起的有关生理活动,也是我们不能直接观察到的,这就是为什么认知负荷具有内隐性的特点。

动态性:既定条件下,个体的认知资源总量一定,但是在认知活动中,三种认知负荷并不恒定,它们之间相互影响、相互关联、互相制约。并随加工任务进程的变化呈此消彼长、瞬时变化的特点。

因果维度

因果维度反应了认知负荷的来源以及认知负荷的分类。认知负荷的因果因素包括环境、学习者、任务与学习者的交互作用。

环境因素包括学习任务的难度、复杂程度、任务的新颖性、结构、时间压力等因素。

学习者因素包括学习者本身已有知识经验、认知能力、认知风格、意志品质等因素;学习者与环境的交互作用包括学习动机与学习情绪等因素。

评价维度

评价维度集中反应了对认知负荷大小的评估及测量。

主要包括三个方面:心理负荷心理努力绩效。心理负荷体现的是学习材料与学习者之间的交互作用,大小比较客观,真实反映学习材料难度与学习者经验之间的作用。

心理努力则是学习者主动付出的认知努力,包括感知、记忆、思维、想象等认知努力以及情绪调节与时间控制等,具有主观性,影响学习绩效。

学习绩效就是指学习者通过学习之后,所获得的成绩,是认知负荷的外在表现。认知负荷的评价维度,使
研究者对认知负荷测量有了研究的依据。

测量

主观测量法

是目前运用最多的一种测量方法,它主要依据学习者对学习任务的难度与所需要的心理努力,对认知负荷的大小进行评估与报告的一种测量方法。国内,测量量表大多以国外的量表为参照。这些量表有:Paas 编制的认知负荷自评量表、SWAT量表、TLX 量表、WP量表等。

任务绩效测量法

其主要依据学习者在一定时间,对任务学习后进行测验,以所得成绩高低对认知负荷进行评估的方法。其评估指标有时间、得分、正确率。

生理测量法

随着认知神经科学的兴起及学科之间的交叉发展,出现了以神经生理科学为基础,对认知负荷进行客观测量的方法。它以人们在进行认知加工时,会引起相应的生理指标变化为依据,来客观测量认知负荷的方法。目前,生理测量法评价指标有:心脏活动眼活动大脑活动的变化等。

应用

产品

在产品的设计过程中,认知负荷的影响是极其重要的,只有设计者了解其特点,才能给用户以最优的体验。

在产品设计里面,可以通过测量系统用户的瞳孔响应,设计者可以清楚地检测用户的大脑负担,沉重的认知负荷对用户如何学习和使用新的应用有直接和负面的影响。

次要功能隐藏,比如通过下拉菜单、切换按钮、滑块和按钮,其实本质上也是为了降低用户的认知负荷。

解决方式

主次

增强主要内容的特点,降低或者直接隐藏次要内容。

归类

将信息进行合理的内容分类。

引导

通过初次使用产品的引导功能,降低用户的认知负荷难度。

1 条回应
  1. 叶九秋2019-11-2 · 14:52

    反思:一直以来,九秋的文章都是从不废话,尽量在更短的篇幅之内,展示更多的内容,将价值真正传输出去。
    然而,按照认知负荷理论来说,这种方式反而是错误的,因为去除无用信息之后,重要信息的密度暴增,导致阅读起来更加艰难。