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认知负荷理论在多媒体软件设计中的应用分析*

祁玉娟1熊才平2

（1.湖南科技大学教育学院，湖南湘潭411201；2.浙江师范大学，浙江金华321004）

［摘要］认知负荷理论是从工作记忆的容量有限性出发，认为工作记忆中的信息加工存在着三个方面的认知
负荷：内在认知负荷、外在认知负荷和相关认知负荷。多媒体软件的设计要以学习者的认知特性为基础，在认知
负荷理论的指导下，从内容设计、交互设计、界面设计和学习者设计四个方面探讨多媒体软件的设计。
［关键词］认知负荷理论；多媒体软件；设计
［中图分类号］G434［文献标识码］A[文章编号]1672-0008（2009）03-0051-03

多媒体软件可以把文字、图形、图像、声音、动画、视频等程度有关，同一认知任务，对不同的学习者会产生不同的内
多种信息元素结合起来，使学习者能够获得多通道的教学信在负荷。外在认知负荷是由学习材料的设计引起的，当学习
息，更好地记忆所习得的知识和技能。在多媒体学习中经常面者加工不良设计的材料时要付出更多的努力，进而加重了其
对的认知负荷挑战是：有意义学习要求学习者在学习期间进工作记忆的负担，外在认知负荷可以通过优化教学设计来降
行庞大的认知加工，但学习者认知加工容量是非常有限的[1]。低。相关认知负荷是指学习者将工作记忆能量投入更深层的
如何组织多媒体的信息呈现方式，使学习者的总认知负荷不图式建构和存储，以及对学习活动的监控和对学习策略关注

超出其工作记忆容量限度，是多媒体软件设计的关键所在。时产生的认知负荷。相关认知负荷可以促进学习，可以被教n
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学设计所改变。按照认知负荷理论，三种认知负荷是相加的
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一认知负荷理论范畴即当学习发生时三者相加的总量不能超过工作记忆o
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认知负荷理论是由澳大利亚心理可获得的资源总量所以对某次认知任务而言外在认知负j
(CognitiveLoadTheory)。，，e
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学家约翰·斯威勒尔（JohnSweller）于1988年提出的，认知负荷荷、内在认知负荷和相关认知负荷之和不超过其工作记忆的.
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理论以认知心理学的标准记忆模型为基础：人类的认知结构是总负荷。如果要获得高效的认知，应当考虑到三种负荷之间w
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由工作记忆和长时记忆组成的，信息处理主要是通过工作记忆，的相互关联，最基本的原则是降低内在、外在认知负荷和增
工作记忆的容量是有限的，而长时记忆的容量则是无限的[2]。认加相关认知负荷。
知负荷理论基于三个假设来阐述大脑如何工作：首先，人类信
息加工系统包括两个独立的通道，即加工听觉输入与言语表二、认知负荷理论指导下的多媒体软件设计
征的听觉通道、加工视觉输入与图片表征的视觉通道；第二，（一）多媒体软件内容设计
每个通道的加工容量是有限的，即仅有限的加工发生在听觉1.学习资源设计
通道，同时也仅有限的加工发生在视觉通道；第三，有意义学学习资源设计不当会加重多媒体学习者的外在认知负
习要求在听觉通道和视觉通道进行大量的认知加工。荷。在多媒体学习环境中，一般需要给学习者提供比较丰富
认知负荷理论主张容量有限的工作记忆与容量无穷的的学习资源。这些学习资源在为学习者带来广阔探索空间的
长时记忆是互相关联的一体。教学设计必需以容量有限的工同时，也容易使之陷入信息的海洋。如果对学习资源的数量
作记忆为依托，将设计的原理及规则建构为适合工作记忆的缺乏控制，大量冗余信息会消耗学习者有限的注意力资源，
加工对象———图式或记忆组块[3]。因此，教学设计者在设计教加重多媒体学习者的认知负荷。另外，如果多媒体学习资源
学时，既要考虑工作记忆的容量有限性，又要寻找促进学习结构组织不合理、过于分散，在进行学习时，学习者需要花费
的方法，确保学习者的工作记忆负荷不能超载。精力整理各种知识之间的关系，也会加重学习者检索和查找
基于认知负荷的不同来源，斯威勒尔区分出三种类型的信息的负担。因此，在设计多媒体软件时，首先要控制学习资
认知负荷：内在认知负荷、外在认知负荷和相关认知负荷[4]。源的数量，根据教学目标和学习者知识准备情况精心选择那
内在认知负荷是指工作记忆对认知任务本身所包含的信息些既典型又具有普遍指导意义的内容，不要贪“多”而要注重
元素的数量及其交互性进行认知加工活动所产生的负荷，内“精”与“准”，这样学习者能够将更多的可用能量用于实际的
在认知负荷与学习材料的复杂性和学习者专长之间的关联学习。其次，应该对学习资源进行分类设计，最好能实现学习

*本文获教育部“新世纪优秀人才支持计划”(教技函[2007]70)资助和浙江省自然科学基金项目[Y6080034]的资助。

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学术视点认知负荷理论在多媒体软件设计中