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CHAPTER 2认知负荷理论对多媒体学习的启示认知负荷理论对多媒体学习的启示Implications of Cognitive Load Theory for Multimedia Learning_John SwellerJohn SwellerThe Cambridge Handbook of Multimedia Learning张张 霞霞2012.03.022012.03.02认知负荷理论认知负荷理论整合整合人类知识的认知结构和教学设计原则人类的认知架构认知架构Human cognitive architecturecognitive architecture人类的认知架构认知架构长期记忆长期记忆Long-Term Memory工作记忆工作记忆Working Memory无限的长期记忆无限的长期记忆 Long-Term Memory长期记忆在人类认知结构中具有和遗传密码在生物中同样的核心核心作用 几乎所有的人类认知活动由长期记忆长期记忆保持的信息决定 学习是长期记忆中涉及信息积累的任何改变长期记忆的存储容量非常大（国际象棋游戏）长期记忆的知识结构长期记忆的知识结构误区：误区：长期记忆知识的积累相当于机械学习机械学习(Rote learning)意义学习( Learning with understanding)导 致长期记忆的长期记忆的Changes实质？实质？图式结构图式结构(Schema)图式：是一种认知结构，使人们能够根据信息将被使用的方式对信息进行归类。图式的获取是学习的主要形式但不是唯一形式知识以图式的形式有系统的分类存储于长时记忆中图式构建后，经过大量的实践能自动化。图式自动化可为其它活动释放空间。自动化的图式存储在长期记忆中可以是图表或文字的，口头的或书面的。 信息处理是有意识的还是自动化的，信息处理是有意识的还是自动化的，或者说是学习资源是理解了还是没有理解，或者说是学习资源是理解了还是没有理解，是什么意思呢？是什么意思呢？工作记忆和与长期记忆的相互作用工作记忆和与长期记忆的相互作用有限的工作记忆有限的工作记忆 Working Memory两大严重的限制限制(Limitations)1.容量有限(Capacity) 只能保持信息的7 7个元素（Miller 1956） 通过组合、对比处理的信息不超过约不超过约2-42-4个元素2.持续时间有限(Duration) 在没有复述的情况下，工作记忆保持的内容会在约2020秒秒内消失(Peterson 1959) 处理新信息时出现的工作记忆的有限性并不不是偶然是偶然的，也是有相应的作用的。工作记忆工作记忆为什么为什么是有限的？是有限的？如：怎样浏览网页？工作记忆在任何时候只能组合4种元素，按照排列（排列（ permutation ）的逻辑：4!=24假设假设工作记忆容量是10，那么10!=3,628,800结论：结论：较小容量的工作记忆可能比大容量的更有效。较小容量的工作记忆可能比大容量的更有效。工作记忆模型工作记忆模型(Baddeley 1992)It consists of a coordinating central executive (中央执行系统)and two subsystems: a visuo/spatial sketchpad for dealing with two- and three-dimensional objects and a phonological lop for dealing with verbal material.Baddeley模型认为工作记忆由一个协调中央执行系统和两个附属子系统组成。这两个子系统是指处理二维、三维对象的视觉空间模板和处理语音信息的语音回路。长期记忆与工作记忆的关系长期记忆与工作记忆的关系概念分块 Concept of chunking (Miller 1956)长时工作记忆Long-term working memory (Ericsson&Kintsch 1956)感觉（Sensory）记忆、工作记忆和长期记忆存储模型(Atkinson&Shiffrin 1968)把人类的认知与生物的自然选择进化过程相比拟：（1）教学的目的是在人类的长时忆中建立知识；（2）处理新信息时有限的工作是确保存储的大量信息发生微小但总是增加的变化的机制；（3）因为不能获得已经组织好的信息，变化是随机的，大的随机变化不可能生效；（4）鉴于没有确定变化本质的中央执行功能，随机而非预设的变化是不可避免的。 外部认知负荷外部认知负荷(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。 内部认知负荷内部认知负荷(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) 相关认知负荷相关认知负荷(Germane cognitive load) 被认为是一种“有效的有效的(effective)”认知负荷。取决于图式建构和自动化过程的学习活动认知负荷理论提出的三种认知负荷认知负荷理论提出的三种认知负荷认知负荷理论对教学设计的启示认知负荷理论对教学设计的启示容量上限容量下限相关认知负荷相关认知负荷內內部认知负荷部认知负荷外部认知负荷外部认知负荷降低外部认知负荷降低外部认知负荷 避免与学习无关的活动管理内部认知负荷管理内部认知负荷 控制元素的交互作用 (Element interactivity)增加相关认知负荷增加相关认知负荷 将工作记忆资源用于图式的建构以及图式的自动化 教教 学学 效效 应应 样例效应Worked example effect用已经解决好的样例代替传统的问题，这些样例必须认真学习。注意分散效应Split-attention effect多种视觉信息源之间会导致注意力分散，用一个整合的信息源来代替多种信息源（图片伴文字）通道效应Modality effect用口头的解释文本和视觉信息源（多种形式）代替书面文本和图表等视觉信息源（双通道的使用增加了有限工作记忆的容量）冗余效应Redundancy effct用一种信息源来代替多种能被独立理解的信息，来减少冗余信息专业知识反效应Expertise reversal effect当对新学习者来说很有效的教学方法在学习者获得更多的专业知识时无效甚至产生相反的效果