认知负荷视角下的知识反转效应

知识反转效应研究始于20世纪90年代中期, 在认知负荷的框架下对学习者先备知识与教学方法有效性之间的交互作用进行研究, 其研究范式起源于能力倾向与教学处置交互作用模型。认知负荷理论认为知识反转效应的产生是由于高先备知识者接受冗余教学而产生了额外的认知负荷, 动机理论却认为, 高先备知识者由于冗余的认知加工而产生的负荷可能是一种动机资源负荷。在优化外在认知负荷与相关认知负荷的教学设计中发现了大量知识反转效应的实验证据, 其教学的启示意义在于需要随着学习者领域知识的不断变化适宜性地调整教学方法。未来需要在完善研究方法、拓展研究领域的基础上, 整合研究成果以建立效应发生与发展的理论模型。     

认知负荷理论在教学设计中的应用及其启示

在教学设计中,认知负荷理论有助于激励学习者的学习活动、使之表现出良好的学习绩效。认知负荷理论主要依赖于以容量有限的工作记忆为核心的认知结构的支持。工作记忆包括相对独立的视觉、听觉信息加工单元,同时又与容量较大的长时记忆共同承担着对信息的贮存与理解。根据该理论,可以通过把多个信息单元编码成一个完整的认知图式,或通过自动化加工规则,或使用多媒介（多感觉通路）呈现形式等多种方法来设法规避工作记忆的有限性。此文总结了可通过样例学习增加适当的认知负荷的教育技巧,样例一精细化训练对于降低认知干扰及超负荷的影响,样例对学习者的认知负荷的影响,以认知负荷理论为基础的教学设计原则,以及基于认知负荷理论研发的教学设计在各方面业已取得的进展及其存在的问题与可能的发展趋势。     

多媒体学习中线索原则是否存在经验逆转效应?——来自两项元分析的证据

经验逆转效应指出,对低先备知识者学习有积极作用的教学设计可能对高先备知识者无效,甚至有消极影响。本研究分别对高、低先备知识者进行关于线索对其学习过程中主观认知负荷及学习结果影响的元分析,检验线索原则是否存在经验逆转效应及认知负荷理论能否解释线索原则的经验逆转效应。结果表明,线索能降低低先备知识者学习过程中的主观认知负荷并促进其学习表现;但线索对高先备知识者认知负荷及学习成绩的总效应均不显著。结合元分析结果,本研究证明了在多媒体学习环境下线索原则存在部分经验逆转,且部分支持了线索原则经验逆转效应的认知负荷理论解释。     

教学设计中的成绩表现和心流体验:基于认知负荷视角

教学设计是为优化教学效果而形成的教学实施方案。为提高学习表现,认知负荷理论认为在组织教学设计时需考虑内、外认知负荷两大因素,但少有研究关注学生在学习过程中的体验。本研究通过单词复合性操纵内在负荷,通过呈现方式操纵外在负荷,探究两类负荷对心流体验及表现的影响。结果发现,内在负荷对心流及表现均有影响,外在负荷仅在低水平组表现出对心流及表现的影响,另外内外负荷在低水平组的表现上存在交互作用。结果表明,教学设计中的内在负荷是影响心流及表现的稳定因素,外在负荷不仅受知识水平影响,其对表现的有效性还受内在负荷的调节。     

认知负荷理论在临床诊疗中的应用探讨

认知负荷理论是近年来迅速发展起来的用于解释认知资源分配的心理学理论。临床诊疗工作本质上是医生对患者的病情信息认知加工并进行决策的过程。医生的认知负荷情况决定着医生认知加工的效率,认知加工效率决定了医生的工作效率。提高医生的认知加工效率可以通过对诊疗任务分配的调整,使诊疗任务产生的内在认知负荷与医生所能承受的认知负荷相适应,减少外在认知负荷,增加相关认知负荷三个方面来实现,从而可以提高诊疗的质量和效率,引导医生认知资源的合理分配。     

增加样例学习中认知负荷的研究及思考

样例学习研究的一个重要取向:基于认知负荷理论.文章主要基于国外相关的研究文献,首先简述样例学习与认知负荷理论的关系,然后梳理增加样例学习中有效负荷研究概况与趋势,最后就有关研究问题作了进一步思考.     

信息载体对初一学生认知负荷与态度偏好的影响

使用认知负荷量表和态度偏好问卷,以相同文章为材料,探究初一学生基于不同信息载体(纸质、电脑、电子阅读器)的认知负荷和态度偏好的差异。结果显示:(1)纸质阅读组的认知负荷大于电脑组和电子阅读器组;(2)电脑组和电子阅读器组的认知负荷和态度偏好均不存在显著差异;(3)被试基于特定载体的认知负荷和态度偏好呈现显著的负相关。所有结果均表明:初一年级的学生更加喜欢进行电子阅读。因此,在现实教学中不必只使用纸质材料,还可适当使用电子阅读。     

编码方式、认知负荷和线索数量对前瞻记忆的影响

采用2（编码方式：执行意向、练习）×2（认知负荷：高、低）×2（线索数量：单一线索、多线索）的混合设计探讨在不同认知负荷和线索数量下两种编码方式对前瞻记忆的影响。结果表明：认知负荷和编码方式交互作用显著,在高认知负荷条件下,练习编码显著好于执行意向编码;线索数量和编码方式交互作用显著,在多线索条件下,练习编码显著好于执行意向编码。说明执行意向编码更容易受认知负荷和线索数量的影响。研究支持了预备注意与记忆加工理论。     

越难读意味着学得越好?学习过程中的不流畅效应

教育心理学领域的不流畅效应认为,学习难读材料要比学习易读材料的效果更好。已有研究主要通过操纵学习材料中的文本、画面或声音属性考察知觉流畅性在学习过程中的作用,并发现不流畅材料可能有助于缓解过度自信现象,但不一定能提高学习效果,不流畅效应的稳健性受到质疑。合理难度理论与不流畅理论均认为,知觉不流畅所引发的额外认知负荷促进了学习;相反,认知负荷理论认为这种额外认知负荷会阻碍学习。对现有研究进行元分析,结果表明,知觉不流畅既降低了学习判断的自信心(d=-0.54),也不利于提高学习效果(d=-0.36),一定程度上支持认知负荷理论。未来研究需关注知觉流畅性本身的操纵、界限及系统性评定,并探讨不流畅效应的边界条件等。     

人机交互中认知负荷变化预测模型的构建

设计模拟的人机交互实验, 分析持续作业过程中认知负荷在评估指标上的变化; 采用Elman神经网络和BP神经网络二种建模方法, 探索人机交互过程中认知负荷变化预测建模的构建方法。结果显示：持续作业中认知负荷在主任务反应时、主任务正确率、注视时间、注视次数4个评估指标上变化显著; 在心理努力、任务主观难度2个评估指标上变化不显著; Elman神经网络和BP神经网络两种预测模型可以对不同作业时间段认知负荷在评估指标上发生的变化进行预测; 再结合认知负荷的综合评估模型, 可实现对不同作业时间段个体认知负荷水平等级进行分析。     

消极元刻板印象激活对老年人认知表现的影响

本研究以59名老年人为研究对象,采用N-back认知任务探讨在不同难度的认知负荷任务中老年人消极元刻板印象激活的认知效应。结果发现：1、消极元刻板印象激活组的正确率显著低于未激活组;高认知负荷任务组的正确率显著低于低认知负荷任务组。2、消极元刻板印象激活组的反应时显著长于未激活组;高认知负荷任务组的反应时显著长于低认知负荷任务组;组别与任务难度之间交互作用达到边缘显著,在低认知负荷任务中,消极元刻板印象激活组和未激活组的反应时差异不显著,在高认知负荷任务中,消极元刻板印象激活组的反应时显著长于未激活组。上述结果表明,老年人消极元刻板印象的激活导致了负面的认知效应。     

认知分心的强度对创伤性信息加工的影响

结合ERP技术、创伤电影范式和改进的工作记忆范式探讨了认知分心的强度对创伤性信息加工的影响。结果发现, (1)高负荷上的N2波幅显著大于低负荷上的。(2)在低工作记忆负荷上, 创伤负性图引发的LPP波幅显著大于创伤中性图和无关中性图; 而在高工作记忆负荷上, 三类图片引发的LPP波之间差异不再显著。(3)在创伤负性图上高、低负荷工作记忆任务诱发的LPP波差异显著, 且高负荷条件下的LPP波幅显著小于低负荷条件。结果表明, 相比低认知控制, 早期高认知控制对创伤性信息的调节更有效, 支持了认知控制理论。     

材料模式与认知负荷对小学生类比学习的影响

探讨学习材料不同模式和学习过程不同的认知负荷对小学生类比推理学习迁移的影响.包括两个分实验.实验1探讨学习材料的不同组织模式对小学生类比推理学习迁移的影响,两组小学生分别学习模式化与非模式化的材料,然后完成迁移程度远近不同的四类测题.结果表明,非模式化条件下完成远迁移题目的成绩显著优于模式化条件下的成绩.实验2探讨小学生在不同认知负荷条件下类比推理学习的迁移效果,两组小学生分别在高认知负荷与低认知负荷情况下学习类比推理的材料,然后完成上述四类测题.结果表明,高认知负荷条件下完成远迁移题目的成绩显著优于低认知负荷条件下的成绩.本实验结果表明,对于小学生类比推理的学习来说,非模式化、高负荷的学习更有利于促进迁移,支持了积极反应理论.     

图文横排促进低熟悉词汇再认:基于8岁儿童和成人证据

图文信息广泛存在于书面材料中,但是图文材料相对呈现位置和熟悉性如何交互影响信息加工效率,及其认知机制尚不清楚。本研究基于认知负荷理论框架,采用学习-再认范式,结合学习者的认知能力（注意、工作记忆、识字量等）,考察图文材料呈现位置（横排/竖排）和熟悉性（高/低）对32名儿童（7.89 ±0.30岁）和32名成人（22.67 ±3.48岁）词汇再认的影响。结果显示：（1）总体上,低熟悉性词汇在图文横排呈现时再认正确率较高,但高熟悉性词汇不受位置影响;（2）儿童对高熟悉性词汇的再认正确率较高,但成人对低熟悉性词汇的再认正确率较高;（3）儿童识字量越大,词汇再认速度越快;成人注意力、工作记忆广度、识字量成绩越高,再认正确率越高。结果表明,无论对儿童还是成人,外在负荷（呈现位置）和内在负荷（熟悉性）之间均存在交互作用,即外在负荷显著影响高内在负荷信息的加工,但对低内在负荷信息的加工影响较弱,验证了认知负荷理论。本研究成果为不同难度水平的教材排版设计和词汇识别学习提供了科学依据。     

加工焦点性和任务负荷对不同认知方式大学生前瞻记忆的影响

采用双任务范式,探讨了加工焦点性和进行中任务负荷对不同认知方式大学生前瞻记忆的影响。包括两个实验:实验一探讨进行中任务与前瞻记忆任务加工的焦点性和加工类型的一致性对不同认知方式大学生前瞻记忆的影响;实验二探讨进行中任务负荷对不同认知方式大学生在在焦点加工和非焦点加工条件下前瞻记忆的影响。结果显示:焦点加工条件下的前瞻记忆成绩高于非焦点加工,且不受进行中任务负荷的影响;不管进行中任务与前瞻记忆任务的加工类型是否一致,在进行中任务负荷较高且非焦点加工条件下,场独立大学生的前瞻记忆成绩高于场依存大学生。本研究结果支持多重加工理论。     

视频教学中教师的眼神注视能否促进学习?

教师的眼神注视是在视频学习中重要但易被忽视的元素。以往理论存在两种对立的观点：其中准社会交往理论和社会代理理论支持教师的眼神注视促进学习; 而基于多媒体学习认知理论与认知负荷理论认为教师的眼神注视会阻碍学习效果。通过汇总以往实证研究得出如下结论：首先, 教师的眼神注视对学习效果具有小的促进效应, 即教师的眼神注视能够促进学习者的保持成绩(d_保持 = 0.41)和迁移成绩(d_迁移 = 0.39); 其次, 在主观体验上, 教师的眼神注视对准社会交往也具有小的促进效应(d_{准社会交往} = 0.35), 而教师的眼神注视对认知负荷影响十分微弱(d_认知负荷 = -0.02); 最后, 在对学习材料的注意加工上, 教师的眼神注视总体上影响比较微弱(d_注视时间 = 0.06, d_{首次注视时间} = -0.15)。未来研究需要对不同注视类型、先前知识经验、学习材料性质以及认知神经方法进一步探究。     

背景图相关度与知觉流畅性对意义材料学习的影响

可取难度理论和不流畅理论认为不流畅加工可促进学习,认知负荷理论则认为知觉不流畅所激发的额外认知负荷可能阻碍学习。研究采用2（知觉流畅性：流畅,不流畅）×3（背景图相关度：相关背景图、无关背景图和空白背景）被试间实验设计,考察学习意义材料时认知负荷（通过插入的背景图控制）与知觉流畅性的相互作用。结果发现：（1）知觉流畅性的主效应显著,知觉流畅时的学习成绩显著高于知觉不流畅时的成绩;背景图相关度的主效应显著,相关背景图条件下的成绩显著高于空白背景和无关背景图。（2）知觉流畅性与背景图相关度的交互作用显著,在知觉流畅条件下,呈现相关背景图的得分显著高于空白背景和无关背景图,后二者无显著差异;知觉不流畅条件下,三者间无显著差异。研究结果表明,在知觉流畅的条件下插入相关背景图有利于意义材料的学习;该结果支持认知负荷理论。     

动作化学习的有效性及其影响机制

动作化学习(learningbyenacting)是一种在学习时执行与任务相关的身体动作或操作的学习方式,而一种典型的动作化学习就是操作教学模型。综述已有研究发现,目前有两方面的理论去解释动作化学习:其中具身认知理论和生成学习理论支持动作化对学习的促进作用;而认知负荷理论为动作化学习的干扰作用提供了解释。通过汇总以往实证研究得出如下结论:在学习结果上,动作化学习促进学习结果具有中等效应,即动作化学习提升了学习者的保持成绩和迁移成绩。实物动作化学习与虚拟动作化学习在保持成绩与迁移成绩上没有差异。在主观体验方面,动作化学习促进学习兴趣具有小的促进效应。实物动作化学习比虚拟动作化学习更能提高学习信心和学习兴趣,但在认知负荷上两种动作化学习差异比较微弱。未来研究需要在优化动作化学习、确定影响因素、整合及验证理论等方面进一步探讨。     

情感代理能否提高多媒体学习的效果?

近年来,情感代理如何影响学习受到了研究者们的高度重视。情感代理是可以通过面部表情、声音、肢体动作和言语信息等影响学习者情感体验的教学代理。以往研究主要关注两种类型的情感代理：表达型情感代理和移情型情感代理。表达型情感代理是仅通过自身的情绪表达(如：使用微笑的面部表情和热情的声音)以影响学习者情绪体验的代理。移情型情感代理则是能根据学习者的学习表现或情绪状态给予情感反馈(如;点头、鼓励和共情)的代理,其目的是为了调节学习者的情绪、激励其继续努力。虽然不同的研究者对情感代理的具体操作有所不同,但无论哪种类型的情感代理均是为了增加学习者的积极情绪,提高内部动机,最终促进学习。关于情感代理的潜在作用,研究者基于不同的理论观点给出了不同的解释。情绪感染理论认为一个人的情绪状态容易受到另一个人情绪表达的影响,因此界面代理的情绪会直接影响学习者的情绪和动机。情绪反应理论认为如果教师的言语和非言语线索诱发了积极的情绪,学习者就会产生趋近学习的行为(例如,制定相应的学习计划)。多媒体学习认知情感理论强调了学习过程中情感和动机的重要性。基于多媒体学习认知情感理论,情感代理能唤起学习者的积极情绪,增加学习动机,进而提高学习成绩。而认知负荷理论和干扰理论却认为情感代理丰富的面部表情和手势动作可能会增加学习者的外部认知负荷,吸引学习者的注意力,减少对关键信息的注意,因此干扰学习效果。在上述理论的指导下,研究者们对情感代理的效果进行了探究,结果发现,情感代理可以有效地唤起学习者的积极情绪(d_积极情绪= 0.45),提高学习动机(d_内部动机= 0.52)。但不一定能影响认知负荷（d_{内部认知负荷} = -0.01;d_{外部认知负荷} = 0.09;d_{相关认知负荷} = 0.08）,并且在学习效果上的作用也比较微弱(d_保持 = 0.18;d_理解 = 0.32;d_迁移 = 0.14;d_联合 = 0.32)。情感代理在学习效果上的作用不稳健的原因可能是受到了潜在调节因素的影响。例如,学习者的个体特征（如,工作记忆能力和年级水平）、情感代理的类型、任务特征和测验时间等。总之,尽管目前关于情感代理的研究结果存在不一致,但整体而言,在积极情感代理条件下,学习者更加快乐,更有动力。因此,在教育实践中,教学设计者可以考虑为学习者呈现一个积极的教学代理以帮助他们更加快乐地学习。未来关于情感代理的研究需要继续关注情感代理的操纵和评定方法;探究影响情感代理效果的边界条件;考察情感代理影响学习背后的神经机制;提高情感代理研究的生态效度等。     

人机交互过程中认知负荷的综合测评方法

设计模拟网络引擎搜索和心算双任务实验,分析主观评定、绩效测量和生理测量三类评估指标对认知负荷变化的敏感性;采用因素分析、BP神经网络和自组织神经网络三种建模方法,探索人机交互过程中认知负荷的综合评估建模方法。结果显示：心理努力、任务主观难度、注视时间、注视次数、主任务反应时、主任务正确率6个指标对认知负荷变化敏感;采用多维综合评估模型对双任务作业认知负荷进行测量总体上比采用单一评估指标的测量更为有效。BP网络和自组织神经网络两种神经网络模型对认知负荷的测量结果优于传统的因素分析方法