認知負荷理論課件

CHAPTER2認知負荷理論對多媒體學習的啟示ImplicationsofCognitiveLoadTheoryforMultimediaLearning_________________________JohnSwellerTheCambridgeHandbookofMultimediaLearning張霞2012.03.02CHAPTER2TheCambridgeHandboo1認知負荷理論整合人類知識的認知結(jié)構(gòu)和教學設(shè)計原則人類的認知架構(gòu)Humancognitivearchitecture認知負荷理論整合人類知識的認知結(jié)構(gòu)和教學設(shè)計原則人類的認知架2cognitivearchitecture人類的認知架構(gòu)長期記憶Long-TermMemory工作記憶WorkingMemorycognitivearchitecture長期記憶工作記憶3無限的長期記憶

Long-TermMemory長期記憶在人類認知結(jié)構(gòu)中具有和遺傳密碼在生物中同樣的核心作用

幾乎所有的人類認知活動由長期記憶保持的信息決定學習是長期記憶中涉及信息積累的任何改變長期記憶的存儲容量非常大（國際象棋游戲）無限的長期記憶Long-TermMemory4長期記憶的知識結(jié)構(gòu)誤區(qū)：長期記憶知識的積累相當于機械學習機械學習(Rotelearning)意義學習(Learningwithunderstanding)導致長期記憶的Changes實質(zhì)？……長期記憶的知識結(jié)構(gòu)誤區(qū)：長期記憶知識的積累相當于機械學習機械5圖式結(jié)構(gòu)(Schema)圖式：是一種認知結(jié)構(gòu)，使人們能夠根據(jù)信息將被使用的方式對信息進行歸類。圖式的獲取是學習的主要形式但不是唯一形式知識以圖式的形式有系統(tǒng)的分類存儲于長時記憶中圖式構(gòu)建后，經(jīng)過大量的實踐能自動化。圖式自動化可為其它活動釋放空間。自動化的圖式存儲在長期記憶中可以是圖表或文字的，口頭的或書面的。圖式結(jié)構(gòu)(Schema)圖式：是一種認知結(jié)構(gòu)，使人們能夠根據(jù)6

信息處理是有意識的還是自動化的，或者說是學習資源是理解了還是沒有理解，是什么意思呢？工作記憶和與長期記憶的相互作用信息處理是有意識的還是自動化的，或者說是學習資7有限的工作記憶

WorkingMemory兩大嚴重的限制(Limitations)1.容量有限(Capacity)

只能保持信息的7個元素（Miller1956）通過組合、對比處理的信息不超過約2-4個元素2.持續(xù)時間有限(Duration)在沒有復(fù)述的情況下，工作記憶保持的內(nèi)容會在約20秒內(nèi)消失(Peterson1959)

處理新信息時出現(xiàn)的工作記憶的有限性并不是偶然的，也是有相應(yīng)的作用的。有限的工作記憶WorkingMemory兩大嚴重的限制(8工作記憶為什么是有限的？如：怎樣瀏覽網(wǎng)頁？工作記憶在任何時候只能組合4種元素，按照排列（permutation）的邏輯：4!=24假設(shè)工作記憶容量是10，那么10!=3,628,800結(jié)論：較小容量的工作記憶可能比大容量的更有效。工作記憶為什么是有限的？如：怎樣瀏覽網(wǎng)頁？工作記憶在任何時候9工作記憶模型(Baddeley1992)Itconsistsofacoordinatingcentralexecutive(中央執(zhí)行系統(tǒng))andtwosubsystems:avisuo/spatialsketchpadfordealingwithtwo-andthree-dimensionalobjectsandaphonologicallopfordealingwithverbalmaterial.Baddeley模型認為工作記憶由一個協(xié)調(diào)中央執(zhí)行系統(tǒng)和兩個附屬子系統(tǒng)組成。這兩個子系統(tǒng)是指處理二維、三維對象的視覺空間模板和處理語音信息的語音回路。工作記憶模型(Baddeley1992)Itconsis10長期記憶與工作記憶的關(guān)系概念分塊Conceptofchunking(Miller1956)長時工作記憶Long-termworkingmemory(Ericsson&Kintsch1956)感覺（Sensory）記憶、工作記憶和長期記憶存儲模型(Atkinson&Shiffrin1968)長期記憶與工作記憶的關(guān)系概念分塊長時工作記憶感覺（Senso11把人類的認知與生物的自然選擇進化過程相比擬：（1）教學的目的是在人類的長時憶中建立知識；（2）處理新信息時有限的工作是確保存儲的大量信息發(fā)生微小但總是增加的變化的機制；（3）因為不能獲得已經(jīng)組織好的信息，變化是隨機的，大的隨機變化不可能生效；（4）鑒于沒有確定變化本質(zhì)的中央執(zhí)行功能，隨機而非預(yù)設(shè)的變化是不可避免的。把人類的認知與生物的自然選擇進化過程相比擬：12外部認知負荷(Extraneouscognitiveload)

由設(shè)計不當?shù)慕虒W引起的，忽視了工作記憶的有限性，沒有重視工作記憶資源的圖式和自動化。內(nèi)部認知負荷(Intrinsiccognitiveload)由于元素間交互形成的負荷稱為內(nèi)部認知負荷，它取決于學習元素間的交互程度(elementinteractivity)相關(guān)認知負荷(Germanecognitiveload)被認為是一種“有效的(effective)”認知負荷。取決于圖式建構(gòu)和自動化過程的學習活動認知負荷理論提出的三種認知負荷外部認知負荷(Extraneouscognitivelo13認知負荷理論對教學設(shè)計的啟示容量上限容量下限相關(guān)認知負荷內(nèi)部認知負荷外部認知負荷降低外部認知負荷

避免與學習無關(guān)的活動管理內(nèi)部認知負荷

控制元素的交互作用

(Elementinteractivity)增加相關(guān)認知負荷

將工作記憶資源用于圖式的建構(gòu)以及圖式的自動化認知負荷理論對教學設(shè)計的啟示容量上限容量下限相關(guān)認知負荷內(nèi)部14教學效應(yīng)樣例效應(yīng)Workedexampleeffect用已經(jīng)解決好的樣例代替?zhèn)鹘y(tǒng)的問題，這些樣例必須認真學習。注意分散效應(yīng)Split-attentioneffect多種視覺信息源之間會導致注意力分散，用一個整合的信息源來代替多種信息源（圖片伴文字）通道效應(yīng)Modalityeffect用口頭的解釋文本和視覺信息源（多種形式）代替書面文本和圖表等視覺信息源（雙通道的使用增加了有限工作記憶的容量）冗余效應(yīng)R