认知负荷理论及其研究的进展与思考

第44卷　第2期广西师范大学学报:哲学社会科学版

V o l

.44　N o .2　2008年4月

Journal of GuangxiN o r m al U niversity :Ph ilo sophy and Social Sciences Editi on

A p ril ,2008

[收稿日期]2007212230

[基金项目]新世纪广西高等教育教学改革工程“十一五”项目(2006194);广西师范大学青年骨干教师科研项目([2006]10)。

[作者简介]唐剑岚(1974-),男,湖南永州人,南京师范大学博士生,广西师范大学副教授,主要从事数学教育心理学研究。

认知负荷理论及其研究的进展与思考

唐剑岚1,2,周　莹2

(11南京师范大学课程与教学研究所,江苏南京210097;21广西师范大学数学科学学院,广西桂林541004)

[摘　要]认知负荷理论是基于人类认知结构与外界信息结构交互作用而决定教学设计的理论。认知

负荷理论的教学设计研究多集中在降低外在、内在负荷和增加有效负荷等方面。认知负何理论虽取得了巨大的进展,但也存在亟待解决的一些问题,需要从理论本身和方法论两个层面进行思考。

[关键词]工作记忆;认知负荷;教学设计;负荷测量;教学策略

[中图分类号]G 42 [文献标识码]A [文章编号]100126597(2008)022*******

认知负荷理论自20世纪80年代由澳大利亚

Sw eller 等学者提出以来,在认知心理学、

教育心理学、教育技术等复杂性学习领域产生了十分广泛的影响。从纵向发展看,认知负荷理论及其研究主要经历了两个阶段:其一,前20年,研究主要集中在如何设计学习材料,提高教学设计效果的实验研究。其二,2001年来,研究有两条明显线索:基于先前的实验结果拓展了理论本身和加强了先前教学设计有效性的研究。从横向发展看,认知负荷研究的主题有两个:教学设计有效性的研究和认知负荷测量的研究。本文沿着这条脉络,基于国外相关文献,首先梳理认知负荷理论及其相关研究,接着探讨研究进展与趋势,最后讨论研究存在的问题并提出思考所得。

一、认知负荷理论的基本假设与观点

(一)认知负荷理论的基本假设。

认知负荷理论是基于人类认知结构与外界信息结构交互作用,而决定教学设计的理论。基于人类认知的信息加工理论,该理论有两个基本假设[1-3]:

1.长时记忆系统具有无限的贮存容量。

人类认知结构由工作记忆系统与长时记忆系统构成。工作记忆系统的重要特点是同时加工新信息的容量非常有限,而且保持信息的时间短暂。这来自B addeley 早期的工作记忆模型假设。相比工作记忆系统,人类长时记忆系统是对工作记忆系统加工过的信息赋予意义和贮存的心理结构。绝大多数认知心理学家认为长时记忆系统具有无限的贮存容量,

而且能够永久地保持来自工作记忆系统加工过的信息。

2.工作记忆处理图式的能力是无限的。

贮存在长时记忆中的信息有各种各样的编码类型,如果编码是图式,那么工作记忆加工信息所承受的负荷较低。根据图式理论,图式被看作是专家所拥有的复杂记忆结构,它是由许多信息元素编码而成的组块或丰富意义的信息单元。工作记忆加工新信息时,需要对新信息进行编码,需要从长时记忆中搜索并提取与新信息相关的信息。

工作记忆加工信息的方式包括有意识的和自动化的两种。有意识的加工会占用工作记忆许多资源,而自动化处理基本上不受意识所监控,占用工作记忆极少的资源。无论哪种加工方式,图式作为信息组块或丰富的信息单元容易被工作记忆搜索和提取,这样工作记忆的承受负荷就较低。如果图式被反复应用,结果形成自动化。自动化的图式更利于工作记忆提取,这时工作记忆就可以富余较多资源而加工其他信息。从某种意义上说,自动化的图式成了工作记忆的中央控制,无需工作记忆提取,直接驱动行为,也就是说工作记忆处理图式的能力是无限的。专家与新手的根本区别在于专家的认知是图式驱动,而新手的认知则基于知识与技能的数目驱动。因此,新手发展为专家,必然经历图式建构与自动化。

(二)认知负荷理论的基本观点。

基于上述假设,Sw eller 等人通过20多年的实验证实和发展了认知负荷理论,其基本观点为[1-3]:

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1.有效的教学设计必须有效管理三种认知负荷。

认知负荷是指针对某一特定认知任务,工作记忆系统对其进行加工和保持信息过程中所承受的负荷总量。认知负荷包括内在(in trin sic)认知负荷、外在(ex traneou s)认知负荷和有效(effective)认知负荷三个基本成分。

内在认知负荷(以下简称内在负荷)是指工作记忆对认知任务本身所包含的信息元素(如概念、规则的基本成分)的数量及其交互性进行认知加工活动所产生的负荷。内在负荷源于认知任务本身。工作记忆在加工认知任务所包含的信息时,一般需要对所有元素以及元素间的交互作用同时加工,才能整体理解认知任务,若有元素或其交互性不能同时被加工,则会对认知任务产生片面理解。认知任务所包含的信息元素太多,而且元素间的交互性很强,即任务难度很大,那么工作记忆就很难启动认知加工。因此,内在负荷从某种意义上反映了任务的复杂性或难度,任务难度越大,对工作记忆施加的内在负荷越大。另外,认知任务的复杂性与学习者的知识经验密切相关。同一认知任务,对不同的学习者会产生不同的内在负荷。譬如,数学认知任务常常具有较高的内在负荷,一般被认为是难以理解的。如解决3x 4-5 =1这个方程,就需要移项、去分母、约分等基本元素,这些基本元素既联系又交互,信息结构比较复杂。如果学习者长时记忆中没有相关图式,工作记忆加工时承受负荷较高;如果学习者长时记忆中有相关或自动化的图式,就可以将移项、去分母、约分等步骤压缩为一个操作,这样工作记忆提取容易,承受负荷较低。

外在认知负荷(以下简称外在负荷)是指由于不恰当的教学设计导致与认知加工过程(如图式建构或自动化)没有直接关联的活动,而施加给工作记忆的负荷。无效负荷主要源于认知任务的设计和呈现不当、与实际教学无关的活动。因为这些不良的教学设计导致了对实质性的认知没有帮助的活动,即导致工作记忆产生不必要的认知操作,从而工作记忆需要承受一定负荷。因此,外在负荷也称为无效负荷。

有效认知负荷(以下简称有效负荷)是指工作记忆对认知任务进行实质性认知操作而承受的负荷。实质性认知操作是指形成图式建构与图式自动化的活动或与形成图式建构与图式自动化密切相关的活动,外在表现为有意义的认知过程与结果。因此,有效认知负荷也叫密切关联(ger m ane)的认知负荷。很明显,有效负荷主要源于学习者本身对认知任务的有效认知。譬如,对学习材料进行自我解释可能会生成有效负荷。

由于内在负荷、外在负荷和有效认知具有可加性,且三者之和不超过工作记忆的总负荷,所以,对某次认知任务而言,如果要获得高效的认知,那么对该认知任务的教学设计必须有效管理三种认知负荷,使学习者所承受的三种负荷之和不超过其工作记忆的总负荷,否则会产生较低的认知效率。

2.有效教学设计的基本原则是降低外在、内在负荷和增加有效负荷。

认知过程是外在信息结构与认知结构交互的过程。认知结构由有限容量的工作记忆系统与无限容量的长时记忆系统构成。一方面,对某一特定的认知而言,有限容量的工作记忆系统是认知的瓶颈,是不能改变的。因此,要使有限的工作记忆系统有效加工复杂的信息结构,教学设计必然要优化外界信息结构,降低外在或内在负荷,使得工作记忆系统能够加工,甚至有效加工。另一方面,长时记忆系统能够贮存无限的图式,而图式既可以便于工作记忆提取和帮助工作记忆加工新信息,又可以直接驱动行为。因此教学设计必然充分发挥和利用长时记忆中的图式。但图式的形成与发展来自有意识地将复杂任务的信息元素进行分解并重新编码,整合成组块或丰富的信息单元,即经历图式建构和图式自动化活动,因此教学设计必然要增加有效负荷。

内在负荷是学习任务固有的,但教学设计随着教学目标不同可以改变它;外在负荷是无效的,但可以通过有效教学设计而控制它;有效负荷是产生有意义学习的认知活动的使然,教学设计必然设法增加它。由于三种负荷具有可加性,因此要产生高效率和效果的认知效率,教学设计的基本原则是降低外在负荷、降低内在负荷、增加有效负荷,使三者之和不超过工作记忆的总负荷。

二、基于认知负荷理论的教学设计研究

基于认知负荷理论,研究者开展教学设计研究的基本思路是:一方面基于认知负荷理论生成教学设计的原则和策略;另一方面,随着对这些教学策略证实和证伪,不断丰富和发展认知负荷理论。研究者主要来自两个领域:以Sw eller等为代表的样例(w o rked exam p le)学习研究领域[1～3]和以M ayer等为代表的多媒体学习研究领域[4～5]。研究内容与目标主要集中在三个方面:降低外在负荷、降低内在负荷、增加有效负荷的教学设计研究。

(一)降低外在负荷的教学设计研究。

外在负荷源于不良的教学设计,研究者主要集中在改善学习任务或材料的信息呈现,从而降低学习者所承受的外在负荷。Sw eller等总结他们先前15年来的实验研究指出,有效降低外在负荷的教学设计,需要综合考虑6个效应:自由目标效应(goal2 free effect)、样例效应(w o rked exam p le effect)、完成问题效应(com p leti on p rob lem effect)、注意分散

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效应(sp lit2atten ti on effect)、冗余效应(redundancy effect)、通道效应(m odality effect)。(1)自由目标效应指为了避免目标过分定向和漫无目标,任务呈现应考虑设计不明确的学习目标或设计多个目标,以促使学习者从目标导向的搜索方法转向关注任务状态和可用的方法,从而降低学习者的外在负荷。(2)样例效应是指呈现具有详细解答步骤的样例,让学习者通过样例学习,归纳出隐含的抽象知识来解决新问题。虽然自由目标问题可以作为传统练习或习题的一种替代,但它仅仅应用在较小的问题空间中。当问题空间很大时,采用样例学习,既能降低外在和内在认知负荷,又能够有效地促进图式获得和规则自动化。(3)完成问题效应是指呈现给学习者没有完成解答的样例,让学习者根据题目要求而完成样例。完成问题既可以降低外在负荷,又能够促使学习者仔细研读样例,增加有效负荷。(4)注意分散效应是指学习者在学习过程中必须参照多元表征的信息并加以整合才能理解,所以多元表征的信息最好在空间上邻近、时间上同时呈现,否则学习者将注意分散至搜索相关信息中,而浪费整合信息需要的资源,无形增加外在负荷。(5)冗余效应是指学习者在面对多元表征的信息来源时,如果单一的信息呈现即可传达完整且明确的信息意义,即可以独立呈现,无需互相参照多元表征即能理解,否则增加外在负荷。(6)通道效应是指以不同的感官通道(主要是视觉、听觉)呈现信息,可以扩展工作记忆的负荷。由于工作记忆本身包括相对分离的视空间感觉登记和听觉感觉登记,表情具有分列式注意方式这一特征,因而无论是在时空上连续的还是分离的学习都会增加外在负荷。因此,若能同时使用不同的感官通道,既可降低外在负荷,又促进学习者对多元表征的信息之间建立联系,增加有效负荷。[1～3]

M ayer等人总结了他们十多年来在多媒体学习领域中降低外在负荷的实验研究,指出多媒体学习的认知过程中存在通道效应、一致效应(coherence effect)、标记效应(signaling effect)、空间临近效应(sp atial con tigu ity effect)、冗余效应、时间临近效应(tem po ral con tigu ity effect)。通过比较发现, M ayer等人界定的多媒体学习是指从言语(verbal fo r m,如打印文本、解说等)和图像(p icto rial fo r m,如插图、图表、动画等)中学习,因此M ayer等人提出的“通道效应”是一种狭义的界定,即指在一个多媒体信息呈现中,言语用声音形式呈现比书面文本形式呈现会使学习者学习效果好。因为,当言语以听觉形式呈现时,图像和言语组成的多媒体信息可以充分利用听觉和视觉通道。一致效应是指当无关的材料被排除而不是被包括时,学习者的学习效果较好。因为无关材料会夺取工作记忆的认知资源,施加过多的外在负荷。标记效应是指运用标记技术(譬如用红或蓝色箭头、超级链接等技术)将学习任务的难点、重点、关键点或内容结构标记出来。标记能够引导学习者快捷地搜索到特别信息并使学习者易于决定相关信息,其实质是降低外在负荷,而使工作记忆富余更多资源整合当前信息与原有知识。一致效应与标记效应从某种意义上是综合运用了Sw eller等人提出的冗余效应和分散注意效应。空间临近效应是指意义相近的言语与图像在空间上邻近呈现要比分离呈现效果好。时间邻近效应是指同时呈现言语与图像要比继时呈现效果好。因为邻近呈现或同时呈现,一方面让学习者可以耗费较少的认知资源探索并联系到言语与其相联系的图像表征,降低外在负荷;另一方面更可能促使学习者将言语和图像表征发生联系、整合,而增加有效负荷。从中可看出,空间临近和时间临近效应实际上是注意分散效应的具体形式。总之,M ayer等人更具体地佐证和拓展了Sw eller等人的研究结论,为降低外在负荷的教学设计(特别是降低多媒体教学中外在负荷)提供操作性的原则。[4～5]

值得指出的是,最近,Ginn s对关于通道效应、空间临近效应和时间临近效应的研究作了元分析。研究指出,教学设计发挥上述各效应,应综合考虑效应本身出现的情境以及效应之间的交互作用。归纳相关研究,教学设计时需要考虑如下两点,可能对降低外在负荷具有深远的意义。(1)各个效应是相互联系的,考虑其交互作用,有利于优化信息,最小化外在负荷。譬如,从通道效应看,应整合视觉表征和听觉表征信息,学习任务的呈现模式应该采用双重表征,以产生通道效应。但如果任务的信息呈现不满足空间临近效应或时间临近效应出现的条件,将分散学习者的注意,导致外在负荷增大,产生分散注意效应。另外,随着学习者对任务有一定程度的理解,如果后面的任务仍然以双重表征的方式呈现,会发生冗余效应。这不仅增加外在负荷,甚至激发学习者的厌烦情绪而降低有效负荷。(2)学习任务的复杂性和学习者的先行知识经验是影响各个效应出现的重要变量,考虑到学习任务的特征与学习者特征,降低外在负荷更有针对性。学习任务的复杂性不同,各个效应出现程度不同。譬如,对于简单性学习任务来说,有些效应可能意义不大,而对复杂性任务,各种效应也许同时发生作用,而且可能存在交互作用。先行知识经验不同的学习者对各个效应的敏感性可能存在显著差异。譬如,知识经验少的学习者比知识经验多的学习者表现出更多的通道效应和空间邻近效应。[6～7]这些研究暗示,今后研究需要进一步明晰各个效应所依赖的条件,不仅仅考虑学习任务的信息呈现,而且探索影响学习的各种因素,综合考虑各种效应的相互作用,为不同学习任务、不同学习者提供优化的教学信息,降低外在负荷。

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(二)降低内在负荷的教学设计研究。

由于图式建构的前提是学习任务被完整理解,这意味着工作记忆需要同时加工学习任务包含的元素及其交互性,这样就会承受较多负荷。也就是说,既降低学习任务的内在负荷,又要保持学习任务被完整理解,这是一个两难问题。[2][8]因此,早期研究者认为,教学设计是不能降低学习任务的内在负荷的,除非降低学习者对学习任务的要求。2001年以来,有两个原因促使研究者转向降低内在负荷的研究[2]。其一,教学理论的研究重心已转移到关注真实、复杂的现实世界。譬如,如何基于问题解决培养学习者解决复杂问题的能力和迁移能力;其二,早期降低外在负荷的很多实验研究发现:降低外在负荷的教学策略对复杂任务的学习有较大影响,而对简单任务的学习影响很小。而且对复杂学习任务而言,即使外在负荷被降至很低时,内在负荷仍然很高,甚至超过工作记忆的总负荷,这时教学设计必然设法降低内在负荷。

内在负荷的水平取决于学习任务本身元素的数量及其交互性,因此,降低内在负荷意味着降低学习任务本身元素的数量及其交互性。归纳已有研究,降低内在负荷的策略主要有两种:部分任务(part2 task)和整体任务(w ho le task s)。[2][9～10]

部分任务策略是指先呈现部分任务,然后依次呈现其余任务,最后呈现整体任务。Catram bone提出的子目标方法[2][9]、M ayer等提出的分割(seg2 m en tati on)技术和预演(p re2train ing)技术[4-5]等主要属于这类策略。子目标方法是指采用附加一个标签或视觉分离方法,分解总学习任务为一些有意义的观念性片段的子任务。子目标分解了总目标,并构成有语义的信息组块,从而降低学习任务的内在负荷;另外,子目标内部之间、子目标与总目标的内在联系,可能会促进学习者对此整合进行自我解释,导向学习者有意义建构问题图式,产生更多的有效负荷。分割技术,即将学习任务分割成系列片段,并依次呈现。这样既降低内在认知负荷,又留给学习者一定时间分步深层加工学习任务。而预演技术主要是在呈现学习任务之前,让学习者先接受与学习任务相关的预先指导或先行组织者。总之,呈现部分任务,从总体上降低了样例学习的内在负荷,有利于部分图式的形成。但这种策略一直遭遇批评:人为割裂任务,细分目标,可能不能导向学习者对任务的完整理解,无益完整图式的建构。[2][8][10]因此,研究者提出了呈现整体任务的策略。

整体任务策略是指首先抽取任务本身包含的元素,接着将元素压缩成组块或信息单元并加以呈现,或逐渐释放元素,直至呈现整体任务。Po llock等提出的独立元素法(iso lated2elem en ts)[11]、Gerjets等提出的模块化(m odu lar)[12]等主要属于这类策略。独立元素法是指分两个阶段呈现学习任务,在第一阶段呈现整体任务的简洁版本,这个简洁版本由有意义的信息组块或信息单元构成或压缩而成,在第二阶段呈现整体任务。因为在第一阶段,由于简洁版任务具有较低的内在负荷,便于学习者形成不失完整的图式;在第二阶段,尽管随着元素的增多,但因工作记忆有了第一阶段获得的部分图式为基础,能够同化整体任务,形成比较复杂的图式。类似地,模块化呈现学习任务的方式,也能够降低内在负荷。模块化,即把学习任务分解成意义完整的、类似信息组块或信息单元的小模块,然后依次呈现。因为模块化的样例内在负荷较低,可以在工作记忆中同时被加工,但又不会加重外在负荷,这样工作记忆就可以把富余的认知资源用于建构和精致问题图式。总之,整体任务的策略,在学习之初,使学习任务本身的元素较少,具有较低的内在负荷,有利于建构不失整体的部分图式;在后继学习阶段,尽管元素增多,但工作记忆因有了初始阶段获得的部分图式为基础,能够同化整体任务,形成比较完整的图式,这就弥补了初始获得的部分图式的不足。

整体任务的策略尽管得到很多研究证实,但目前至少存在需要进一步探讨的问题:(1)如何抽取学习任务本身包含的元素,并组合它们成为组块或信息单元,并使得这些组块或信息单元处于学习者的最近发展区内。(2)这种策略有利于形成不失整体的部分图式,尽管这部分图式可以扮演工作记忆的中央执行并对后继学习产生影响,但这部分图式也可能快速自动化,结果妨碍对后继整体任务的成功整合,从而影响迁移。(3)获得的部分图式是否还受到调节变量(学习任务、学习者特征等)的影响,也有待进一步探讨。这些问题引出了研究者的新思考:各种序列呈现方式对内在负荷、获得的图式以及迁移的影响研究。

(三)增加有效负荷的教学设计研究。

增加有效负荷的研究是近期的努力。先前研究发现,在降低外在或内在负荷的过程中,尽管学习任务具有较高的外在或内在负荷,但仍然促进了图式建构。对该现象的可能解释是因为增加了学习中的有效负荷。另外,对某些复杂任务,外在或内在负荷的降低可以提高学习者短暂的学习效率,但同时发现,对需要较长时间学习的任务,特别是长期的训练任务,即使外在和内在负荷都降低到很低水平,问题解决和迁移成绩并没有得到改善,这可能是因为学习者并不愿或不能将富余的认知资源投入到任务中。[2][8][10]因此,研究者开始关注研究如何激发学习者愿意投入认知和有效投入认知,即增加有效负荷。有效负荷主要来源于学习者本身,因此增加有效负荷,必须唤醒学习者的认知投入。归纳已有研究,增加有效负荷的策略主要有:任务变异设计和嵌入支

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架设计。[2][8]

(1)任务变异设计,即在设计学习任务时,变换任务本身(表面内容的变异与深层结构的变异)和呈现方式。譬如,在设计样例学习任务时,提供变异样例,而非仅仅关注样例的数目。Sw eller等证实,变异的样例性,一方面促使学习者对相似或相关特征与无关特征进行区分,从而利于问题图式的建构;另一方面,为学习者提供了辨认相似特征的机会,扩展样例适用范围,利于图式发展和迁移。V an M errie

¨nboer等研究了情境干扰策略对认知负荷、迁移的影响[22]。情境干扰策略实质是任务呈现方式的变异。研究表明,较高情境干扰导致较好的迁移,但结合完成问题效应,则导致较好的训练效果,而无益迁移。可能的解释是较高情境干扰提高了学习者的动机,促使其花费了较多的时间和心理努力,即生成较多的有效负荷;而较高情境干扰与完成问题的结合,则从整体上降低了情境的干扰性,促使学习者把注意力从应付外在负荷转向生成有效负荷,快速促进图式建构,产生较好的训练效果,但淡化了迁移的条件而影响迁移。这暗示,如何同时控制学习过程的各种负荷,提高学习效益是一个很有创造性的工作。这也代表了将来研究的重要趋势。

(2)嵌入支架设计,即设计学习任务时,嵌入一些支架(Scaffo lds:支持学习者学习的设计、策略等,譬如暗示、教学提示、反馈、过程工作单等),引发学习者投入与图式建构和自动化相关的认知活动。[2][8]归纳已有研究,嵌入支架主要有两种策略:嵌入隐性的支架和嵌入显性的支架。嵌入隐性的支架主要是在设计任务时,对任务本身内容作一些技术处理,使其隐含认知活动,从而促进学习者投入认知。譬如前面所说的完成问题,不仅仅避免了过多的外在负荷,还因为有意留出的空位隐含着需要学习者完成,这可能会对学习者产生预期推理或想象效应。[13]再如,样例的子目标设计也隐含认知支架,因为解答步骤与子目标的整合设计,隐含着需要学习者对这种整合进行自我解释,导向学习者建构问题图式。[2][8][10]嵌入显性的支架主要是在设计任务时,比较明显地给学习者提供加工任务的某些关键信息(譬如对样例解答步骤的解释、提示或暗示等),支架学习者进行有效认知。Ch i等证实,在样例中设计一系列反思问题或暗示信息,可以引发学习者对其解答样例的过程进行自我解释。[10]自我解释活动能够填补样例文本与学习者心理模型的空缺,同时也可以修补或矫正学习者之前已有的心理模型,从而促进图式的建构与精致。因此自我解释活动可以生成有效负荷。van Gog等证实过程定向的样例(提供解答原理和方法的详细说明信息)比较结果定向样例(仅仅提供解答步骤与结果的信息),更能促进学习者生成有效负荷,促进理解与迁移。[14]因为,提供的过程信息可能会限制学习者对无关学习任务的注意,促使学习者集中关注图式建构与精致。

增加有效负荷,其实质是尽量降低外在负荷、内在负荷,以便工作记忆富余较多的认知资源投入到图式建构与自动化的活动中。从上述可看出,如同降低外在、内在负荷的策略,同样需要考虑调节变量的影响。譬如,样例的变异性对不同水平的学习者具有不同影响,对低水平的学习者,由于缺乏必要的知识,从变异的样例归纳为问题图式,似乎增加了外在负荷,而难以激发有效负荷,以致建构图式失败。[1-3]也就是说,如果样例变异太大,尽管可以引发高水平的学习者投入较多的心理努力,但对于新手无疑是增加外在负荷,可能会阻碍其进一步认知。Kester等研究指出,在设计学习任务时,提供什么样的过程信息和如何提供,需要考虑不同的学习阶段。[13]譬如,在学习初始阶段,同时提供提示或暗示等陈述性信息和样例解答步骤等程序性信息,将会施加学习者过多的外在负荷,影响学习效果。这些研究暗示,协调和控制学习过程的各种负荷,需要考虑学习者特征、学习任务特征以及学习过程的各种因素等。

(四)基于认知负荷理论的教学设计研究的基本趋势。

上面讨论了基于认知负荷理论的教学设计研究的基本现状,也指出了有待进一步研究的问题。下面的几点小结也许可以进一步揭示当前研究的基本趋势。(1)某种教学策略并非与某种负荷一一对应。一般而言,一种策略应同时降低外在负荷和增加有效负荷,或一种策略应同时降低内在负荷和增加有效负荷,或一种策略应同时降低外在负荷和内在负荷。优化三种负荷,使其处于学习者的最近发展区内的教学设计的策略研究,代表今后研究的趋势。(2)每种具体策略都有其适宜的条件或情境,系统考虑下面多个因素或变量,优化负荷的研究,代表今后的研究取向。1)任务特征。这由不同学科领域的学习任务等反映,譬如网络环境下的超媒体阅读、数学概念、科学概念的多元表征的学习任务等。2)学习者特征。这由知识经验、能力、专长知识水平不同,认知风格、年龄差异等特征刻画。3)教学方式特征。这由降低外在负荷、内在负荷和增加有效负荷的不同策略组合决定。4)学习过程变量。不少研究发现了“专长知识逆转效应(expertise reversal effect)”[15],即指在学习或训练过程中,原本假设的教学策略对学习者产生好效果(特别对较低专长知识的学习者),但随着学习者专长知识的增加,这种教学策略不仅失去作用,甚至起了反作用。这说明,学习者特征、学习任务特征可能与各种教学策略存在交互作用。因此,考察过程变量,譬如各种认知负荷的多少以及变化,可以更加微观、动态地发现策略的适宜条件。5)学习

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结果变量。这不仅考察记忆保持、迁移成绩,同时还应该考察认知策略水平和元认知水平等,因为这些变量更能反映教学策略的价值。

三、认知负荷测量的研究

从前文可看出,认知负荷既是一个预测教学设

计有效性的重要自变量,也是教学设计中加以控制的干预变量或学习过程的因变量,因此认知负荷的测量研究也成了研究的重要主题。

(一)认知负荷的测量模型。

Paas

等描述了认知负荷结构的一个测量模型[16]

(如图1)。认知负荷的结构由因果因素(cau sal facto rs )和评估因素(assess m en t facto rs )两个维度构成。因果维度反映了认知负荷的来源,包括任务 环境特性、学习者特征以及二者的交互作用。评估维度则反映认知负荷的测量维度,包括心智负荷(m en tal load )、心智努力(m en tal effo rt )、表现(per 2

fo r m ance )以及它们之间的交互作用。

心智负荷来源于任务特征(如任务形式、多媒体、任务复杂性等)与学习者特征(年龄、知识水平等)的交互,它是对认知负荷的一种原始评估。心智负荷,一部分由学习者的心智努力去控制处理,另一部分通过自动化处理,直接表现在行为上。心智努力则代表学习者的内在控制处理,是学习者为了完成任务所付出的努力之和(包括因果维度的所有因素引起的负荷)。心智努力往往被用来反映真实的认知负荷,一般是在学习者从事该项任务时进行测量。表现则是间接反映认知负荷的大小,可以由学习者的成绩来定义,譬如测量项目的成绩、错误的数目和花费的时间,可以在学习任务中或者任务结束后进行测量。值得指出的是,心智负荷、心智努力和表现之间联系是很复杂的,至今没有明确的研究答案。但一般来说,心智负荷和表现相对客观,而心智努力则是主观的;心智负荷是源头变量,心智努力是中间变量,而表现则是结果变量。

图1　认知负荷的结构

(二)认知负荷的测量方法。

基于上述模型,很多研究者提出了测量认知负荷的方法。归纳起来,研究者基于客观性(主观或客观)和因果关系(直接或间接)两个维度划分[17],得到测量认知负荷的不同方法(表1)。主观性测量是指用主观性的方法(如自我报告法)来测量认知负荷的强度,客观性测量是通过对行为、生理状况和成绩等进行客观观察来测量认知负荷的强度。直接的测量是指通过对被试的主观感受、大脑活动进行直接测量负荷;间接测量是指通过对被试的行为、学习成

绩进行推测,从而做出判断。

(1)间接的主观测量法。表1　测量认知负荷的不同方法

类型间　接

直　接

主观

自我报告投入的心智

努力

自我报告压力水平自我报告材料的难度

客观

生理测量大脑活动测量(如FM R I )

行为测量双任务范式

学习结果测量

这是运用调查问卷,要求学习者报告其在学习材料的过程中所投入心智努力的多少。尽管还不很清楚心智努力与真实的认知负荷相关程度有多大,但这

仍是在实验中运用较多的方法。

(2)直接的主观测量法。这是运用等级评定量表,要求学习者报告其对量表的敏感度,譬如任务 工作的难度、个体努力水平等。这种方法能够比较准确地评估不同训练策略导致结果之间的差异。(3)间接的客观测量法。其一是测量学习结果表现,这是最常用的方法。但很多研究认为学习结果不能反映认知负荷的大小,学习结果的差异受多种因素影响,如测验方法、类型、个体差异等。其二是观察学习者的生理变化,如通过观察眼动分析(eye 2track ing analysis )、心速和瞳孔扩大的物理逻辑M 量的变化等来考查负荷水平。其三是观察学习者的行为表现,如把学习者对学习任务所花费的时间看作不同负荷水平的指标。这三种方法是客观的,但它们与认知负荷之间只是间接的关系,它

们可能会受到动机或情感因素等方面影响。

(4)直接的客观测量法。其一是运用神经成像技术,如通过计算机断层扫描技术(PET )和功能磁共振成像(FM 2R I )技术来测量任务执行期间大脑的活动。这是一种很有前景的直接测量认知负荷的方法。当然,测量仪器的技术复杂以及测量时间和频率、对被试的压力等存在的局限,使它在真实学习情境中的使用变得很困难。其二是运用双任务范式(dual 2task 2p aradigm )。基于该方法,B r ünken 等探讨了测量多

媒体学习环境的认知负荷。[18]

研究表明,这种方法也存在一些技术上的难题,譬如两种成绩的信度、效度能否达到较高水平,如何避免两种任务间的交互作用等。

(三)认知负荷测量研究的基本趋势。

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上面讨论了基于认知负荷理论的教学设计研究的基本现状,也指出了有待进一步研究的问题。下面的几点小结也许可以进一步揭示当前研究的基本趋势。

激发研究者深入开展认知负荷的测量研究主要源于三个因素:其一,很多实验发现,运用平常的方法评估教学设计中策略的有效性是难以说明问题的。近期研究表明,为了比较准确评估学习者在学习过程获得的专长知识,理想的方法至少需要结合表现和心智努力,而且需要在学习或训练的不同时期评估各类认知负荷。其二,适应性学习代表了信息化学习的主流,但适应性学习需要根据学习者的知识水平、认知负荷水平的变化等,提供与其相适应的教学策略,促进其更高效学习。其三,“专长知识逆转效应”也暗示,如何基于学习者的进步,而设计教学策略适应其学习,成了适应性学习的重要话题。因此,如何测量学习过程中或阶段的认知负荷、学习表现等也成了研究的主题,基本趋势如下[1～3][19～21]: 11研究真实教学情境中认知负荷的测量。以前的认知负荷的研究主要发生在心理学实验室中,研究对象或样本较少,因此运用上述方法测量认知负荷是可行的,但对大规模的教学实验或真实教学情境中认知负荷的测量,上述方法显然不可行。因此, Pass等结合表现和心智努力,提出教学效率(in2 structi onal efficiency,E)的概念。他们认为,对同样的学习任务,经过教学后,学习者有较高表现且付出较少心智努力的为高教学效率,学习者有较低表现且付出较多心智努力的为低教学效率。在运用教学效率时,需要同时评估学习者在学习过程中的心智努力(运用等级量表等方法)和表现(如测试项目的错误数目、花费的时间、迁移成绩等),然后计算学习者心智努力和表现的Z分数。[22]教学效率,从某种意义上反映了学习者在教学过程中的学习效率。这种方法可以比较精确地评估基于认知负荷理论的教学策略的有效性,是一种综合评估认知负荷的方法,而且为大样本实验研究提供一种测量方法和工具。

21研究适应性学习情境中认知负荷的测量。如何评估学习者在不同学习阶段的知识水平、认知负荷水平,Kalyuga结合认知负荷和学习表现,提出了认知效率(Cogn itive efficiency,E)的概念。Kalyuga 认为,对两个学习者而言,当他们面对同样的学习任务,经过学习后他们达到同样的表现,若一个花费较小的心智努力,而一个则花费较多的心智努力,那么前者可以叫“专家”,而后者则可以叫“新手”。这暗示了一个重要信息,使新手成为专家,需要同时评估学习者对同一任务的表现和心智努力,而认知效率E =P R(P是学习者对学习任务的表现,R是学习者对同一学习任务的心智努力)可以同时评估学习者对同一任务的表现与负荷。这反映了学习者认知负荷的绝对变化,反映了学习者的绝对进步,为评估适应性学习环境提供了可以操作的指标。[20]

31研究评估各类认知负荷的方法。过去评估认知负荷,过于笼统,没有针对性,即使评估出来了,但难以区分是内在负荷、外在负荷还是有效负荷,这样对教学策略的有效性评估是模糊的,缺乏针对性。最近,W helan从认知神经学角度,探讨了在复杂认知过程中直接、客观测量认知负荷的认知神经学基础,揭开了运用FM R I方法,精确测量外在、内在和有效负荷的方法论。[21]Seufert等结合学习任务与学习者专长水平,提出了认知负荷的新结构及其测量。[23]这为多媒体学习环境下如何操作各类认知负荷进行教学设计提供了有意义的思考。

四、认知负荷研究存在的问题与思考

从以上所述可以看到基于认知负荷理论的研究进展与基本趋势,同时也可看到存在一些亟待探讨的问题。最近,有研究者评述了基于认知负荷理论的样例学习研究,指出当前存在的主要问题:(1)当前研究者的很多结论与先前研究证实的结论不一致,甚至矛盾。譬如,先前研究证实,在样例学习中,自我解释能够生成有效负荷,但当前研究却发现自我解释并没有生成有效负荷,还可能施加了过多的外在负荷。(2)从前面的研究可看出,认知负荷是一个重要的变量,但大多数研究没有全面评估在各个学习阶段的各类认知负荷,或没有一致的、很好的方法评估各类认知负荷。[1～3]研究也指出,导致实验结论不一致的,或结论与假设矛盾的根源,需要从认知负荷测量的角度思考。因此,解决前述提出的问题以及面临的批评,至少还需要从理论本身和方法论两个层面思考。

(一)对认知负荷理论本身的思考。

就理论本身而言,Sw eller基于20多年的研究成果,从人类学、生物进化论的角度,进一步拓展了认知负荷理论。Sw eller指出,人类的认知结构与过程类似于由于自然选择而导致人类进化的结构与过程。譬如,人类的长时记忆类似生物基因,如同生物基因随着个体适应物种的环境而发展,人类的长时记忆随着认知适应个体环境而发展。[2]尽管新的认知负荷理论使其具有更强的解释力,但下面几个问题值得进一步思考。

1.关于认知负荷理论所依赖的假设问题。无论是先前的,还是拓展的认知负荷理论,其所依赖的假设是B addeley等早期研究提出的工作记忆模型。近期B addeley修正了过去的模型,并提出了新模型。该模型包括了视觉空间画板、情节缓存和语音环路三个辅助子系统。[24]情节缓存是一个用多种方式进行编码的贮存系统,在感觉上它是情节或情境的,贮存整合过的情节或情境;功能上,情节缓存类似计算

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机的缓存器,临时为各种编码信息提供了容量有限的交汇地。这些新的发现无疑给认知负荷理论所依赖的假设提出了挑战与新的启示。譬如,有了情节缓存,也许可以解释学习者在学习过程中获得的图式对其后继学习影响的原因。在序列呈现任务的过程中,开始获得的图式可能还在情节缓存中,尽管它还没有达到自动化水平,但时刻为后继的学习,譬如图式建构和自动化提供原动力。

2.关于认知负荷的成分与结构问题。这是一个认知负荷理论所遭遇批评最多的问题。先前很多实验只考虑了总的认知负荷,缺乏清楚界定认知负荷的成分及其测量方法,这也许是导致某些结论相冲突的一个根源。近来,V alcke强调元认知在工作记忆中的监控地位,提出了“元认知负荷(m eta2cogn i2 tive load)”概念。[25]元认知是B addeley所提出的工作记忆模型中“中央执行者(cen tral execu tive)”——监控认知资源分配的核心。那么元认知负荷是指工作记忆对信息进行选择、组织、整合、存贮等认知活动并进行分配、监控、协调时所承受的负荷。对元认知负荷的作用与价值,尽管目前还没有相关实验证实,但至少拓展了有效负荷的内涵与结构,而且为研究优化有效负荷的教学策略提供了一个努力方向。从这个意义上说,优化有效负荷的策略,除了关注认知策略,更应该关注元认知策略。

3.关于优化有效负荷的教学设计问题。有效负荷源于学习者本身,那么优化认知负荷的教学策略,一方面需要从学习者非认知因素入手,激发学习者愿意投入有效负荷;另一方面需要挖掘学习者认知、元认知因素,生成更多的有效负荷。由前述可看出,降低外在、内在负荷与增加有效负荷并非自发出现此消彼长的关系。这也许没有重视学习者的情感、态度、动机等非认知因素的作用。因此,各种教学策略的影响是间接的,作用也是有限的。这意味着,未来关于增加有效负荷的研究,需要思考直接激发学习者非认知因素和优化认知因素,以促成更多的有效负荷生成。

4.关于认知负荷理论的根源问题。认知负荷理论根源于人类认知的信息加工理论。信息加工理论的固有局限可能是认知负荷理论发展的瓶颈。近20年来,科学心理学研究不再局限于信息加工层次上,而是扩展到包括心理的神经机制、分子机制、神经系统本质和并行分布式加工等。[26]譬如,20世纪90年代出现的分布式认知理论,不再将认知活动仅仅看作个体头脑内部的认知过程,而强调认知现象在认知主体和环境之间分布的本质,强调认知既分布于个体内与个体间,也分布于媒介、环境、文化、社会和时间之中。[27]这些研究既对认知负荷理论提出了挑战,也为其应用拓展了领域。诸如“合作学习是有效的学习模式,从认知负荷理论的角度来说,这是由于增加的有效负荷引起的,还是由于内在负荷分布到学习主体间得到了降低而引起的”等问题的研究,将催生新的认知负荷理论和教学策略。

(二)对研究方法的思考。

就研究方法而言,下面几点值得进一步思考。

1.心理实验本身问题。心理实验研究是连接学习理论与教学应用的桥梁。从研究结果中可看出,基于认知负荷的样例学习的研究主要发生在严格意义的心理实验情境或基于多媒体系统下的实验情境,被试样本数较小,生态效度、外推效度与理论概括性受到威胁。再说,认知负荷理论研究的终极目标是改善教学设计,提高现实教学和学习效益。因此,今后的研究需要增加外推生态效度,需要做类似日常教学情境或真实的教学实验研究。这也许会获得更丰富、更强的指导意义的教学策略,促进基于认知负荷的教学设计从实验室走进实际课堂中的教学。

2.研究方法多元问题。先前的研究,无论是心理实验还是教学实验,大多研究方法单一,很少采用多种研究方法进行三角验证教学策略的有效性。事实上,定性分析在确认学习者心理负荷大小时,发挥着重要作用。譬如,影响认知负荷的因素是多元的,如何分析因素间的作用机制,借助结构方程模型分析的方法是必需的。[28]总之,既注重实验实证方法,也重视定性分析和个案分析,将多种研究方法结合起来,进一步确认基于认知负荷理论的教学设计的价值,将是重要的方法论取向。

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A R econ siderati on of Cogn itive L oad T heo ry and Its R elevan t Studies

TAN G J ian 2lan 1,2,ZHOU Y ing 2

(1.Institute of Curriculum and Instructi on ,N anjing N o r m al U niversity ,N anjing 210097,Ch ina ;

2.Co llege of M athem atics ,Guangxi N o r m al U niversity ,Guilin 541004,Ch ina )

Abstract :B ased on the in teracti on of hum an cogn itive structu re and the ex ternal info r m ati on ,Cogn itive L oad T heo ry concern s w ith the in structi on design ,w ho se related studies m o stly focu s on issues as how to reduce the ex ternal and in ternal load ,and how to increase the effective load .Great ach ievem en ts and li m i 2tati on s coex ist in the research field of Cogn itive L oad T heo ry ,and recon siderati on s have to be m ade in ter m s of bo th theo ry and m ethodo logy .

Key words :w o rk ing m em o ry ;cogn itive load ;m athem atics design ;load m easu rem en t ;etch ing strategy

[责任编辑　苏良亿]

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认知负荷理论1

认知负荷理论 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(John Swdler)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。本文欲对最新的认 知负荷理论做一介绍，并总结分析其这些年来的发展情况。 一、认知负荷理论 1．人类的认知结构 认知负荷理论假设人类的认知结构由工作记忆和长时记忆组成。其中工作记忆也可称为短时记忆，它的容量有限，一次只能存储5—9条基本信息或信息块。当要求处理信息时，工作记忆一次只能处理两到三条信息，因为存储在其中的元素之间的交互也需要工作记忆空间，这就减少了能同时处理的信息数。工作记忆可分为“视觉空间缓冲器)”及“语音圈”。长时记忆于1995年由Ericsson和Kintsch 等提出。长时记忆的容量几乎是无限的。其中存储的信息既可以是小的、零碎的一些事实，也可以是大的、复杂交互、序列化的信息。长时记忆是学习的中心。如果长时记忆中的内容没有发生变化，则不可能发生持久意义上的学习。 认知负荷理论认为教学的主要功能是在长时记忆中存储信息。知识以图式的形式存储于长时记忆中。图式根据信息元素的使用方式来组织信息，它提供知识组织和存储的机制，可以减少工作记忆负荷。图式可以是任何所学的内容，不管大小，在记忆中都被当作一个实体来看待。子元素或者低级图式可以被整合到高一级的图式，不再需要工作记忆空间。图式的构建，使得工作记忆尽管处理的元素数量有限，但是在处理的信息量上没有明显限制。因此，图式构建能降低工作记忆的负荷。图式构建后，经过大量的实践能进一步将其自动化。图式自动化可为其它活动释放空间。因为有了自动化，熟悉的任务可以被准确流利地操作，而不熟悉任务的学习因为获得大限度的工作记忆空间可以达到高效率。 为了构建图式，信息必须在工作记忆中进行处理。在信息以图式形式存储到长时记忆中之前，信息的相关部分必须在工作记忆中提取出来并进行操作。工作记忆的负荷受来自材料的内在本质、材料的呈现形式及学生的活动的影响。 长时记忆中的图式是一种知识框架，在学习新的材料时，具有中央执行官能。在学习新材料时，如果能从长时记忆中获取这类知识框架，材料就可以通过知识框架所提供的方法来进行学习；如果不能获得关于这些材料该如何组织的知识框架，则得采取随机学习的方式。除了个体本身存于长时记忆中的图式以外，其他人所习得的知识在个体的学习过程中可也充当中央执行者。 2．认知负荷理论

认知负荷理论

认知负荷理论：教学设计研究的新视角 认知负荷理论（CognitiveLoadTheory，以下简称CLT）最早由澳大利亚教育心理学家J．Sweller于20世纪80年代提出。CLT理论从认知结构入手考虑教学设计，为教学设计提 供了一种新的理论视角。本文对认知负荷的内涵、类型做了详尽描述，并对20世纪90年代以来CLT的研究进行了系统回顾，以期对当前的教学改革和实践产生借鉴意义。 一、CLT简介 （一）认知负荷的内涵 认知负荷是在某种场合下施加到工：作记忆中的智力活动的总的数量，对认知负荷起主要作用的是工作记忆必须注意的内容数量。认知负荷与教学设计、学习绩效有重要关联。教学过程中，认知负荷过低，会造成时间浪费；认知负荷过高，又会阻碍学习者的信息加工活动：教学的理想模式是学习者可以满负荷工作。因此，教学设计的目的就是为了能够帮助学习者顺利开展学习活动，即用最少的心理资源获取最多的知识。 （二）CLT的理论基础 CLT主要吸收和利用了现代认知心理学关于工作记忆和注意的研究成果。 工作记忆是完成认知活动的基本成分，是意识的焦点。外界信息只有进入到工作记忆中，才能被加工和认识。但工作记忆只能同时加工7个左右的信息组块，而且其负有加工、组织、比较等任务，工作记忆只能同时记住2-3信息组块。如果同时进入工作记忆的信息组块超过数量限制，记忆容量就会超载，信息加工活动就会受阻或根本无从开展。 注意最基本的特征是选择性。学习者在学习过程中，会出现许多无法预测的额外认知活动，这势必会分散学习者的注意力，而注意大量信息无疑又会加重认知负荷。集中注意对某些信息进行深度、细致加工，工作记忆中的目标信息会相应地减少，而工作记忆中的信息超载问题实质上就是注意资源分配不足问题。工作记忆容量的有限性和可同时利用心理资源的有限性，决定了存在着认知负荷问题的存在。 二、认知负荷的种类及其含义 （一）原生性认知负荷（intrinsiccogntiveload） 学习者加工的信息类型和信息结构会随情境的不同而变化，但组成信息的元素之间交互性是学习材料的关键特征。低交互性的学习材料，在不考虑其他因素的情况下，就能被理解和学习；高交互性的学习材料只有学习某个元素并同时理解元素之间的相互关系，才会真正理解所学材料的意义。 原生性认知负荷是由学习材料的内在特性即材料内部元素的交互性水平决定的。因此，原生性认知负荷是教学设计所无法改变的。但需明确的一点是，原生性认知负荷与学习者未掌握适宜的图式有关。图式是根据信息的功能及其用途规范化或类别化的信息单元，图式可以是学习过的任何知识结构或所学信息组成的任何知识结。一个图式可以储存大量信息，并且图式可以从长时记忆提取到工作记忆中，在工作记忆中作为一个信息组块予以加工。显然，图式的自动化及其无意识加工能减少工作记忆负荷。尤其是在学习复杂材料时，要求更多认知资源的参与及对材料的构成元素间不断地相互链接，此时建构充分且丰富的图式更为重要。（二）无关性认知负荷（extraneouscognitiveload） 无关性认知负荷是教学设计的缺损造成的额外的认知加工活动所致。许多传统的教学设计程序往往易导致无关性认知符合的产生，因为这些教学设计程序没有考虑到学习材料的结构和学习者的学习风格。研究无关性认知负荷在原生性认知负荷较高的情况下具有较高的价值。原生性认知负荷较低，总的认知负荷一般不会超过工作记忆总的容量，学习活动可以顺利进行；只有原生性负荷较高的前提下，试图减少无关性认知负荷的教学设计才更为有效。（三）相关性认知负荷（germanecognitiveload）

认知无线电的发展历程与现状

认知无线电的发展历程与现状 认知无线电的发展历程与现状 摘要：认知无线电是一种通过与其运行环境交互而改变其发射参数从而提高频谱利用率的新的智能技术，其核心思想是CR具有学习能力，能与周围环境交互 信息，以感知和利用在该空间的可用频谱，并限制和降低冲突的发生，认知无线电就是通过频谱感知(Spectrum Sensing )和系统的智能学习能力，实现动态频谱分配(DSA dynamic spectrum allocation )和频谱共享(Spectrum Shari ng )。本文主要分析认知无线电的起源，认知无线电的关键技术概要，认知无线电的相关标准化进程以及认知无线电的应用场景等多个方面，对认知无线电进行一个概述，从而加深对无线电的认知与了解。关键字：认知无线电、起源、关键技术、标准化、应用 随着无线通信需求的不断增长，对无线通信技术支持的数据传输速率的要求越来越高。根据香农信息理论，这些通信系统对无线频谱资源的需求也相应增长，从而导致适用于无线通信的频谱资源变得日益紧张，成为制约无线通信发展的新瓶颈。另一方面，已经分配给现有很多无线系统的频谱资源却在时间和空间上存在不同程度的闲置。为解决无线频谱资源紧张的问题，出现了许多先进的无线通信理论与技术，如链路自适应技术、多天线技术等。这些技术虽然能提高频谱效率，但仍受限于Sha nnon理论。 美国联邦通信委员会的大量研究表明：ISM频段以及适用于陆地移动通信的2GHz 左右授权频段过于拥挤，而有些授权频段却经常空闲。因而提出了认知无线电。认知无线电是一种智能频谱共享技术。它通过感知频谱环境、智能学习并实时调整其传输参数，实现频谱的再利用，进而显著地提高频谱的利用率，通过从时间和空间上充分利用那些空闲的频谱资源，从而有效解决上述难题。 1. 认知无线电的发展历程

如何理解“认知负荷模式”

如何理解“认知负荷模式” 口译是一项复杂的高难度活动。译员在从事口译时，面对重重困难。口译具有不可预测性，现场气氛会对译员造成一定的压力。而且，这项工作是个体操作，译责重大。口译是一种综合运用视听说写读等知识和技能的语言操作活动，内容包罗万象。这就要求译员具有高超的即席应变能力，流利的现时表达能力，良好的心理素质，扎实的语言功底，渊博的知识储备，高尚的职业道德，得体的行为举止等。作为口译的最最初学者来说，我们面临的最大的问题莫过于记不住不断涌入脑中的信息，甚至会头脑空白混乱，以至于难以表达出来，更不用说达到准确、流利的标准。 口译，无论是交传还是同传，其过程都是接受、解码、记录、编码、表达，这一系列过程是高度内化的，存在于人脑的思维活动中。认知心理学的研究表明，人类的脑力资源是有限的，当同时处理多个任务时，就需要注意的均衡分配。如果注意饱和了，或是注意的分配有所失衡，都可能导致认知超负荷，影响任务的执行。Gile认为口译过程是一个精力消耗的过程,而译员的脑力是有限的。口译过程几乎能消耗掉译员所有的精力,有时甚至超出了译员的精力总量,达到饱和状态，这时译员的口译质量就会有所下降，如果遇到专有名词、密集信息等困难，“错译”“漏译”将会不可避免。针对这些现象，Gile 从认知心理学和心理语言学的视角提出了“认知负荷模型”假说 (EM, Effort Models)。按照这一模式，吉尔“认为口译任务所需要的注意

力总量必须小于译员大脑能够提供的注意力总量。口译过程中每一步骤所需要的注意力也必须小于大脑所能提供的注意力。”也就是说，口译中大脑加工能力必须大于口译所需的能力。该理论以认知科学为理论基础，借用“有限注意力资源”和“任务困难程度与任务实施时限强关联性”两个主要的认知概念，重在描述口译（尤其是同声传译）中译员如何分配精力（effort）处理听、理解、记忆、产出等几乎同时发生的任务，并根据口译工作过程的阶段性特点，提出了“同传的口译模式”、“交传的口译模式”和“口译的理解模式”。 （1）同传的口译模式：SI=L+M+P+C 即：同声传译=听力与分析+短期记忆+言语传达 （2）“交传的口译模式”可分为两个阶段,每个阶段分为不同的任务: Phase Ⅰ:CI=L+N+M+C 即：交传第一阶段=听力与分析(Listening and Analysis)+记笔记(Note-taking)+短期记忆(Short-term Memory operations)+协调(Coordination) Phase Ⅱ:CI=Rem+Read+P 即：交传第二阶段=记忆(Remembering)+读笔记(Note-reading)+传达(Production) （3）口译的理解模式：C=KL+ELK+A 即：理解=语言知识+言外知识+分析 这一点和释意理论的认知补充，注重理解思想、重新表达思想有异曲同工之妙。

1. 语言的认知研究与认知语言学

1. 语言的认知研究与认知语言学 语言认知研究的历史可以追溯到很久以前，但是认知语言学的兴起却是最近20年的事。语言的认知研究可以分为两个方面：一个方面是基于心理学的研究(the psychological approach)，一个方面是基于语言学的研究(the linguistic approach)。基于心理学的研究注重语言的感知、语言理解、记忆、注意力、推理等方面的问题，而基于语言学的研究则比较注重语言的形式类、语言符号的意义、形式和意义之间的操作、意义-概念与外部世界的联系等方面的问题。 语言的认知研究涉及到的一个根本问题就是语言是什么的问题以及语言以什么样的方式和结构存在的问题。 心智之外，因此可以作为一个纯客观的研究对象来对待；另一类认为语言与人的心智有一种互相依存的关系，语言不是一种纯粹客观的现象，因此研究语言必须与语言所赖以存在的心智联系在一起。什么是语言？这个问题看似简单，实际上是语言学领域一个根本性的问题。语言学不像别的学科，研究对象很明确，语言学的研究对象一直与别的学科有粘连。如果研究对象不确定的话，一切都会成为问题。索绪尔在讲到语言学的材料和任务时，开宗明义地说：“语言学的材料首先是由人类言语活动的一切表现构成的”关于语言是什么的问题不同的人有不同的看法，这些看法基本上可以区分为两大类：一类认为语言是一种客观现象，它独立于人的认识主体，那么人类言语活动的表现应该包括哪些内容呢？当然首先就是语言本身，因为人类言语活动是建立在语言基础上的，没有语言什么都谈不上。所以还是应该首先回答什么是语言这个最根本的问题。迄今为止，各种语言学的著作和非语言学的著作对“语言”做过几十种界定，因为观察角度不同，“横看成岭侧成峰”。对什么是语言进行界定可以有不同的视角，从语言的自然属性上说，语言是一套符号系统；从语言的社会属性上说，语言是社会的交际工具；从语言的心理属性上说，语言是思维的工具。索绪尔注意到了语言学研究对象的多面性，认为语言学与其他学科不同的地方在于它的研究对象的多重属性。如果把语言看成是人类言语活动本身，那么语言学的研究对象就应该是动态的言语过程；如果把语言看成是静态的符号系统，那么语言研究的对象就应该是静态的语言现象。麻烦的是这种现象不纯粹是自然现象，它又是社会的产物，它是在社会中形成的并在社会中运用的。如何才能找到语言学完整的研究对象呢？因为我们无论从那一方面去着手解决问题，“任何地方都找不着语言学的完整对象；处处都会碰到这样一种进退两难的窘境：要么只执著于每个问题的一个方面，冒着看不见上述二重性的危险；要么同时从几个方面去研究言语活动，这样，语言学的对象就是乱七八糟的一堆离奇古怪、彼此毫无联系的东西。” 索绪尔很明确地提出我们“一开始就站在语言的阵地上，把它当作言语活动的其它一切表现的准则。” 索绪尔强调要把“语言”和“言语”分开，语言学的研究对象是语言本身。他说：“语言这个对象在具体性上比之言语毫不逊色，这对于研究特别有利。” 作这样的区分十分有利于语言学研究对象的确定，而且把言语活动的复杂性也揭示出来了。 关于语言是以什么样的方式和结构存在的问题，我们必须追寻语言证据存在的处所，也就是说，我们必须了解语言在哪儿。语言是一种心理符号，它已特定的方式与人类的心智和人类生存的外部环境处于一种共生的状态中。而心智和人类生存的外部环境都与人类的认知能力有关。语言的认知研究就是一种语言学和心理学在理解人类概念结构方面的统合。人类的语言在结构上对应以下一些范畴： 1.概念结构(the conceptual structure) 2.外部世界(the world) 3.知识系统(the knowledge system)

认知无线电的发展历程与现状

认知无线电的发展历程与现状 摘要：认知无线电是一种通过与其运行环境交互而改变其发射参数从而提高频谱利用率的新的智能技术，其核心思想是CR具有学习能力，能与周围环境交互信息，以感知和利用在该空间的可用频谱，并限制和降低冲突的发生，认知无线电就是通过频谱感知（Spectrum Sensing）和系统的智能学习能力，实现动态频谱分配（DSA：dynamic spectrum allocation）和频谱共享（Spectrum Sharing）。本文主要分析认知无线电的起源，认知无线电的关键技术概要，认知无线电的相关标准化进程以及认知无线电的应用场景等多个方面，对认知无线电进行一个概述，从而加深对无线电的认知与了解。 关键字：认知无线电、起源、关键技术、标准化、应用 随着无线通信需求的不断增长，对无线通信技术支持的数据传输速率的要求越来越高。根据香农信息理论，这些通信系统对无线频谱资源的需求也相应增长，从而导致适用于无线通信的频谱资源变得日益紧张，成为制约无线通信发展的新瓶颈。另一方面，已经分配给现有很多无线系统的频谱资源却在时间和空间上存在不同程度的闲置。为解决无线频谱资源紧张的问题，出现了许多先进的无线通信理论与技术，如链路自适应技术、多天线技术等。这些技术虽然能提高频谱效率，但仍受限于Shannon理论。 美国联邦通信委员会的大量研究表明：ISM频段以及适用于陆地移动通信的2GHz左右授权频段过于拥挤，而有些授权频段却经常空闲。因而提出了认知无线电。认知无线电是一种智能频谱共享技术。它通过感知频谱环境、智能学习并实时调整其传输参数，实现频谱的再利用，进而显著地提高频谱的利用率，通过从时间和空间上充分利用那些空闲的频谱资源，从而有效解决上述难题。 1.认知无线电的发展历程 认知无线电的概念是由Joseph Mitola博士在1999年提出的，他认为认知无线电可以使SDR从预置程序的盲目执行者转变为无线电领域的智能代理，并在论文中描述了认知无线电如何通过无线电知识表示语言（RKRL）来提高个人无线业务的灵活性。2004年Rieser支出认知无线电不一定必须有SDR的支撑，他提出基于遗传算法的生物启发认知模型更适用于可快速部署的灾难通信系统。该认知模型可对无线电系统的物理层和MAC层烦人演进建模，主要由三部分组成，包括用于监听无线环境，进行信道建模的无线信道遗传算法（WCGA）、演进并自适应无线环境的无线通信遗传算法（WSGA）和根据无线电信道模型和无线电参数，监视并改变系统的状态，以决定如何适应无线电的认知监视系统（CSM）。 2003年5月，FCC召开了无线电研讨会，讨论了利用认知无线电技术实现灵活频谱利用的相关技术问题。并且对从频谱管理的角度出发对认知无线网进行了官方定义，认为认知无线电是指能够通过与工作环境的交互，改变发射参数的无线电设备。针对频谱利用率低的现状，FCC提出采用认知无线电技术实现“开放

认知无线电技术

现代通信系统 论文 题目：认知无线电技术 姓名：朱雪峰 学院：潇湘学院 专业：通信工程 班级： 001 学号： 1254040121 指导教师：钟斌 2015年11月1日

目录 一、引言 (2) 二、认知无线电的基本概念 (2) 三、认知无线电的功能与实现 (4) 1.认知无线电的主要功能 (4) 2.认知无线电的实现关键 (5) 四、认知无线电的标准化 (7) 五、认知无线电的管制与应用情况 (8) 六、未来发展与展望 (9)

认知无线电技术的研究及发展 【摘要】认知无线电技术作为软件无线电技术的一个特殊扩展，受到日益广泛的关注。由于该技术能够自动检测无线电环境，调整传输参数，从空间、时间、频率、调制方式等多维度共享无线频谱，可以大幅度提高频谱利用效率。本文首先从认知无线电技术的定义入手，分别讨论了认知无线电的基本概念、功能与实现、标准化的进程。然后介绍了当前应用状况，最后分析了未来的发展及面临的挑战。 一、引言 随着无线通信技术的发展，人们可以获得的带宽不断地增加，移动通信的数据速率从10 kbit/s增长到2 Mbit/s，在不久的将来还可能提高到上百兆比特每秒。但即使如此，也无法满足人们日益增长的无线接入需求。为了缓解这一矛盾，一方面，人们不断开发新的无线接入技术，利用新的频段来提供各种业务；另一方面，不断改进各种编码调制方式，提高频谱效率。但由于移动终端天线尺寸和功率的限制，可以用于无线接入的频段很有限。在提高频谱效率方面，目前较为先进的CDMA空中接口技术，如HSDPA可以达到1 bit/（s·Hz）的频谱效率，将来OFDM和MIMO技术的应用也只能达到3-4 bit/（s·Hz）的频谱效率。3-4倍的频谱效率的提高对于人们成百上千倍的带宽需求增长是微不足道的。认知无线电技术的出现，为解决频谱资源不足、实现频谱动态管理及提高频谱利用率开创了崭新的局面。 二、认知无线电的基本概念 认知无线电（cognitive radio，CR）的概念是由Joseph Mitola博士提出的，他在1999年发表的一篇学术论文[1]中描述了认知无线电如何通过一种“无线电知识表示语言（RKRL）”的新语言提高个人无线业务的灵活性。随后在2000年瑞典皇家科学院举行的博士论文答辩中详细探讨了这一理论[2]。 认知无线电也被称为智能无线电。从广义上来说是指无线终端具备足够的智能或者认知能力，通过对周围无线环境的历史和当前状况进行检测、分析、学习、推理和规划，利用相应结果调整自己的传输参数，使用最适合的无线资源（包括频率、调制方式、发射功率等）完成无线传输。认知无线电能够帮助用户自动选择最好的、最廉价的服务进行无线传输。甚至能够根据现有的或者即将获得的无线资源延迟或主动发起传送。 由定义可以看出。认知无线电的一个最大优势就是无线用户可以通过该技术实现“频谱共享”。目前大多数频谱已经被划分给不同的许可持有者（又称为首要用户），包括移动通信、应急通信、广播电视等。但是随着用户需求的增长，简单地通过开发新的无线接入技术和使用新的频点已经无法充分满足市场需求。 近年来，很多学者通过监测分析当前无线频谱使用状况发现，虽然大部分频谱已经被分配给不同的用户，但是在相同时间、相同地点频谱的使用却非常有限。常常是大部分频点未被使用，而某些热点频率又处于超负荷运行。美国联邦通信管理委员会（FCC）充分注意到了这一点，于2002年11月出版了频谱政策任务组撰写的一份报告[3]，该报告指出，当前分配的绝大多数频谱的利用率为15%-85%。因此FCC认为当前存在的最主要问题并不是没有频谱可用，而是现有的频谱分配方式导致资源没有被充分利用。只有彻底改变当前固定频谱分配政策，部分甚至全部采用动态频谱分配政策，使多种技术可以实现“频谱共享”，才能

认知无线电原理技术与发展趋势

摘要：认知无线电是指具有自主寻找和使用空闲频谱资源能力的智能无线电技术。认知无线电技术的提出，为解决不断增长的无线通信应用需求与日益紧张的无线频谱资源之间的矛盾提供了一种有效的解决途径。当前，认知无线电技术从理论到实践都面临很多困难。文章简述了认知无线电的基本原理，对认知无线电涉及的射频、频谱感知和数据传输等物理层核心关键技术进行了总结分析，并结合当前的发展状况对该技术未来的发展趋势进行了预测。 关键词：认知无线电；频谱感知；数据传输；网络体系与协议 Abstract: Cognitive Radio (CR) is an intelligent radio technology which has the capability to search and utilize underutilized spectrum resources. CR has been recognized as an effective solution to the dilemma introduced by the rapid growth of wireless communications and the scarcity of spectrum resources. However, from theory to practical applications, there are many challenges faced by CR currently. In this paper, the key physical layer techniques of CR, such as radio frequency front-end, spectrum sensing and data transmission, are discussed. According to the status of the research, the development tendency of this technology is also predicted. Key words: cognitive radio; spectrum sensing; data transmission; network architecture and protocol 随着无线通信需求的不断增长，对无线通信技术支持的数据传输速率的要求越来越高。根据香农信息理论，这些通信系统对无线频谱资源的需求也相应增长，从而导致适用于无线通信的频谱资源变得日益紧张，成为制约无线通信发展的新瓶颈。另一方面，已经分配给现有很多无线系统的频谱资源却在时间和空间上存在不同程度的闲置。因此，人们提出采用认知无线电(CR)技术，通过从时间和空间上充分利用那些空闲的频谱资源，从而有效解决上述难题。 这一思想在2003年美国联邦通信委员会(FCC)的《关于修改频谱分配规则的征求意见通知》中得到了充分体现，该通知明确提出采用CR技术作为提高频谱利用率的技术手段。此后，CR技术受到了产业界和学术界的广泛关注，成为了无线通信研究和市场发展的新热点。然而，CR技术从理论到大规模实际应用，还面临很多挑战。这些挑战包括了技术、政策和市场等诸多方面。本文从技术的角度，总结分析CR的基本原理、关键技术，并对将来技术发展趋势进行预测。 1 认知无线电基本原理 1.1 认知无线电的概念与特征 自1999年“软件无线电之父”Joseph Mitola Ⅲ博士首次提出了CR的概念并系统地阐述了CR的基本原理以来，不同的机构和学者从不同的角度给出了CR的定义[1-3]，其中比较有代表性的包括FCC和著名学者Simon Haykin教授的定义。FCC认为：“CR是能够基于对其工作环境的交互改变发射机参数的无线电”[4]。Simon Haykin则从信号处理的角度出发，认为：“CR是一个智能无线通信系统。它能够感知外界环境，并使用人工智能技术从环境中学习，通过实时改变某些操作参数(比如传输功率、载波频率和调制技术等)，使其内部状态适应接收到的无线信号的统计性变化，以达到以下目的：任何时间任何地点的高度可靠通信；对频谱资源的有效利用。”

认知负荷理论对教学工作的启示

认知负荷理论对教学工作的启示 为避免教学中学生认知负荷总量超过其工作记忆容量，认知负荷理论的教学原理就是：尽可能降低学生的内在认知负荷和外在认知负荷；并在确保工作记忆资源有所盈余的前提下，适当引导学生投入更多的心理努力（Mental Effort），提高其相关认知负荷，实现图式的获得与规则的自动化。教学活动中学生内在认知负荷与教学材料的特点和学生的认知水平有关，外在认知负荷与教学材料的呈现方式和教学设计水平有关，相关认知负荷与学生的认知努力（Mental Effort）有关。为此，要从以下几个方面来优化教学活动中学生的认知负荷结构，提高教学效果。 （一）控制内在认知负荷：充分考虑教材特点与学生认知水平及其交互作用。 一般认为内在认知负荷是由学习材料的本质所决定的，不能通过教学设计的改变而改变，但Pollock et al(2002)和Peter et al(2004)的实验提出了异议。两个实验共同点在于利用材料的信息排序原理降低内在认知负荷。Pollock et al首先向学生分批展示学习材料,然后一次性地全部展示，这种学习材料排序法,尤其是对初学者而言,能更好地促进对学习材料的深层次理解。而Peter et al改变了传统样例教学方式,把样例分解成几个能单独理解的成分，他的五个实验最终结果一致表明，新的样例呈现方式降低了材料给学生带来的内在认知负荷。 Tracy Clarke,Paul Ayres与John Sweller也在他们的“The Impact of Sequencing and Prior Knowledge on Learning Mathematics ：Through Spreadsheet Applications”一书中研究了一种改变固有认知负荷的渐进方法。他们使用Spreadsheet 软件来形成学生的数学技能。学生被分为两类。一类学生对 Spreadsheet不怎么熟悉，另一类学生对Spreadsheet有较好的了解。每一类学生又一分为二，分别接受两种先训练：一种训练是先使用 Spreadsheet 软件，再训练利用这种软件发展数学技能；另一种训练是练习 Spreadsheet 软件技能与练习数学技能同时进行。结果显示对于事先不熟悉 Spreadsheet的学生来说,顺序呈现优于并发呈现,测验成绩也更高；但对于事先已了解Spreadsheet的学生来说，情况正好相反。这说明，对于知识技能水平低的学生来说，采用“先学习技能后学习特定内容领域的概念”这种策略能提升他们的学习；对他们来说，技术内容很可能具有高元素交互性，如果同时学习技术技能和特定学科领域的概念，内在认知负荷可能会增加[5]。而对技能水平低的学生来说，技术内容不具备高元素交互性，同时学习技术技能和特定学科领域的概念，内在认知负荷不会增加。在决定顺序策略时，学生的技术技能水平以及内容的元素交互性水平,是至为关键的变量（Kalyuga 等,2003；Van Merrienboer, Kirschner & Kester,2003）。 （二）降低外在认知负荷：优化教学材料呈现方式，提高教学设计水平降低外在认知负荷是“教学的认知负荷理论研究”重点关注的对象。对降低教学中学生外在认知负荷的途径，众多的研究者纷纷从不同的角度提出了自己的看法。笔者在参阅众多文献的基础上，认为可以总结为一句话，即优化教学材料呈现方式，提高教学设计水平。下面试举几例，以资说明。 1、按邻近原则呈现教学材料，减少注意分散和表征保存。即教学中的教学材料呈现应尽可能在时空上保持邻近。凡涉及多来源的信息应该在物理上被整合,以降低对有限的工作记忆的压力，并释放出认知容量进行其他的信息处理。[6]以图像和解释性文本的呈现为例。在空间上，解释性文本应尽可能被整合到图像中去；在时间上则应该同时而非连续呈现，形成一个整体。这样，学习者就可以以最短的视觉搜索找到相应的视觉与语词信息,容易在它们之间建立联系而促进信息整合。否则，图像和解释性文本分离呈现，“学习者倾向于先看文字部分,接着看对应的图表”(Hegart&Judt,1989)，在看完文本后，一方面需要一部分认知资源来保存文本表征，形成表征保存；另一方面还要耗费一定认知资源来搜寻对应的图像信息，形成注意分散，从而带来额外的认知负荷。因此，“文字和图像的完整呈现比文字和图像分离呈现更有利于学习者的学习(Moreno&Mayer,1999;Mayer,2001)”。 2、清除多余信息，避免冗余效应(Redundancy Effects)发生。多余信息，就是对教学目标达成来说是没有必要的那些信息，也称为冗余信息。Paul Chandler 和 John Swe11er用实验证

国外认知语言学研究现状综述

国外认知语言学研究现状综述 ［ 作者：王德春 张 辉 来源：《外语研究》2001年3期 点击数： 更新时间：2005-10-11 文章录入：xhzhang ］ 【字体： 】 1．引言 二十世纪七十年代末和八十年代，许多语言学家认识到生成语法研究范围的局限性，开始从认知的角度来研究语言现象。八十年代末，认知语言学初步形成，其标志是第一届国际认知语言学大会（Duisburg, Germany 1989）的召开和1990 年《认知语言学》杂志(Cognitive Linguistics)的出版。认知语言学大会每二年召开一次，至今，已举办了七届。 在整个八十年代和九十年代初，出版了一批摘引率较高的认知语言学著作。例如Lakoff 和Johnson(1980), Talmy(1983), Fillmore(1985), Fauconnier(1985), Lakoff(1987), Langacker(1987,1991)， Talmy(1988)， Rudzka-Ostyn (1988), Lakoff 和 Turner (1989)， Sweetser(1990) 和认知语言学研究系列 （CLR ）第一辑Langacker(1989)。这些著作确立了认知语言学的基本研究框架。该框架有以下五个研究主题：（1）语言研究必须同人的概念形成过程的研究联系起来。（2）词义的确立必须参照百科全书般的概念内容和人对这一内容的解释(construal)。（3）概念形成根植于普遍的躯体经验( bodily experience)，特别是空间经验，这一经验制约了人对心理世界的隐喻性建构。（4）语言的方面面都包含着范畴化，并以广义的原型理论为基础。（5）认知语言学并不把语言现象区分为音位、形态、词汇、句法和语用等不同的层次，而是寻求对语言现象统一的解释。 目前，认知语言学研究呈现出多样化并涉及到语言现象的各个方面，在本文中我们试选出几个有重要理论价值的研究，简述其来龙去脉和主要的研究成果，并指出认知语言学的一些发展趋势。 2．认知语言学的方法论基础 认知语言学属于功能主义传统。从根本上讲，认知和功能语言学都认为，语言受其服务的功能和一些相关的因素制约，这些相关因素包括环境的、生物的、心理的、发展的、历时的和社会文化的。怎样对待这些相关因素是区分功能主义和形式主义的关键。功能主义认为，了解这些相关因素，对语言结构进行描写和研究是至关重要的和基本的，而形式主义则认为，这些因素对语言结构的描写和研究是不重要和从属的。这就导致了这两种语言研究方法和思维方法的差异。 Langacker （1999）指出语言研究领域有两个： 1、描写领域 2、功能领域

基于认知负荷理论的对外汉语词汇信息化教学模式

基于认知负荷理论的对外汉语词汇信息化教学模式 认知负荷理论认为，在学习者的认知结构中，工作记忆容量是有限的，认知负荷超出容量会影响学习，而将认知资源进行合理分配则能够提高学习效率。词汇教学在对外汉语教学中占有重要地位，但词汇系统具有开放、庞杂的特点，是学生学习汉语的难点。运用信息技术可以优化教学过程，降低内在、外在认知负荷，增加有效认知负荷，从而提高词汇教学的效率。 标签：认知负荷信息化对外汉语词汇教学 一、引言 词汇是构成语言的材料，词汇教学是对外汉语教学的重点内容。各种语言技能课程，比如口语课、听力课、写作课，都要建立在词汇教学基础之上。从当前常用的教学模式来看，词汇教学往往是课堂教学的起点，因此词汇教学在对外汉语教学中占据关键地位。但是掌握一个词，并不只是了解该词的词义，还需要掌握这个词各方面的知识，包括形式（读音和汉字）、内容（意义）和功能（用法）等方面，这使得词汇的教学任务相对繁重。 如何在对外汉语教学中提高词汇教学效率，建立行之有效的教学模式，需要在教学模式、教学方法和技巧上不断探索。本文借助认知心理学者提出的认知负荷理论，结合信息化教学手段，尝试提出一套对外汉语词汇信息化教学模式，并提出该模式的教学原则。 二、认知负荷理论与对外汉语词汇教学实践 认知心理学者在实践中深化并不断发展了认知负荷理论，提出了两个基本假说。一是认知结构包含工作记忆和长时记忆两类。工作记忆容量是有限的，长时记忆的容量和时间都是无限的。二是认知负荷包括三个基本成分：内在认知负荷、外在认知负荷和有效认知负荷，该理论的代表人物是Sweller。一些实证支持内在、外在认知负荷与学习呈负相关这一观点。学习材料本身的难度和复杂性可以增加内在认知负荷，而材料的呈现方式及教学设计方式容易使得外在认知负荷增加，有效认知负荷则取决于学习者的认知努力。Sweller提出，可以通过优化教学设计来降低内在认知负荷和外在认知负荷，并且增加有效认知负荷。为达到上述目的，Mayer等学者提出了较为具体的教学策略。 汉语词汇数量大、内容庞杂且具有开放性，词汇之间在语音、意义、结构等方面存在着各种联系，这使得学习者要面临学习材料本身难度较大的问题，容易造成内在认知负荷增加。而且在汉语教学过程中，词汇往往是一个一个地呈现，如果教师教授词汇无序或教学设计不合理，易造成外在认知负荷的增加。如果能够在对外汉语教学中引入信息技术，利用多媒体、网络、语料库、虚拟现实技术等多种手段控制学生信息输入量和输入过程，就可以降低内在、外在认知负荷，增加有效认知负荷，从而提高学生的学习效率。

认知负荷理论综述

Advances in Psychology 心理学进展, 2015, 5, 50-55 Published Online January 2015 in Hans. https://www.sodocs.net/doc/fd3058041.html,/journal/ap https://www.sodocs.net/doc/fd3058041.html,/10.12677/ap.2015.51007 A Review of Cognitive Load Theory Qimei An,Hong Wu College of Education Science, Guizhou Normal University, Guiyang Email: 757101815@https://www.sodocs.net/doc/fd3058041.html,, 395336533@https://www.sodocs.net/doc/fd3058041.html, Received: Dec. 28th, 2014; accepted: Jan. 16th, 2015; published: Jan. 27th, 2015 Copyright ? 2015 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.sodocs.net/doc/fd3058041.html,/licenses/by/4.0/ Abstract Cognitive load theory is the eternal topic of cognitive psychology. It is the amount of mental activ-ity imposed on the individual cognitive system in a specific operation time (Sweller, 1988) and is to optimize and make full use of the relevant cognitive resources in complex task learning. The au- thor, through the analysis of related literature on cognitive load theory, describes the connotation, structure model, classification and features. Finally, by combining a comprehensive domestic and foreign research to this theory, this paper states the present situation and prospect of the study on the cognitive load theory, in order to bring further thinking and inspiration to the readers. Keywords Cognitive Load, Cognitive Load Theory, Working Memory, Schema 认知负荷理论综述 安其梅，吴红 贵州师范大学教育科学学院，贵阳 Email: 757101815@https://www.sodocs.net/doc/fd3058041.html,, 395336533@https://www.sodocs.net/doc/fd3058041.html, 收稿日期：2014年12月28日；录用日期：2015年1月16日；发布日期：2015年1月27日 摘要 认知负荷理论是认知心理学经久不衰的话题，它是指在一个特定的作业时间内施加于个体认知系统的心

认知负荷理论及其发展

—————————— *CLT 指认知负荷理论。 收稿日期：2006年3月26日 第17卷 现代教育技术 V ol. 17 2007年第9期 Modern Educational Technology No.9 2007 认知负荷理论及其发展 陈巧芬 浙江海洋学院 浙江定海 316004 【摘要】 认知负荷理论是继建构主义理论后又一个对教学起着重要指导作用的心理学理论。本文对最新的认知负荷理论作了介绍，并对其这些年的发展作了分析，以理清其发展的脉络。 【关键词】认知负荷，认知结构，教学效应 【中图分类号】G40-057 【文献标识码】B 【论文编号】1009—8097（2007）09—0016—04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(John Sweller )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。本文欲对最新的认知负荷理论做一介绍，并总结分析其这些年来的发展情况。 一、认知负荷理论 1．人类的认知结构 认知负荷理论假设人类的认知结构由工作记忆和长时记忆组成。其中工作记忆也可称为感觉记忆，它的容量有限，一次只能存储5-9条基本信息或信息块。当要求处理信息时，工作记忆一次只能处理两到三条信息，因为存储在其中的元素之间的交互也需要工作记忆空间，这就减少了能同时处理的信息数。工作记忆可分为“视觉空间缓冲器）”及“语音圈”。长时记忆于1995年由Ericsson 和 Kintsch 等提出。长时记忆的容量几乎是无限的。其中存储的信息既可以是小的、零碎的一些事实，也可以是大的、复杂交互、序列化的信息。长时记忆是学习的中心。如果长时记忆中的内容没有发生变化，则不可能发生持久意义上的学习。 认知负荷理论认为教学的主要功能是在长时记忆中存储信息。知识以图式的形式存储于长时记忆中。图式根据信息元素的使用方式来组织信息，它提供知识组织和存储的机制，可以减少工作记忆负荷。图式可以是任何所学的内容，不管大小，在记忆中都被当作一个实体来看待。子元素或者低级图式可以被整合到高一级的图式，不再需要工作记忆空间。图式的构建，使得工作记忆尽管处理的元素数量有限，但是在处理的信息量上没有明显限制。因此，图式构建能降低工作记忆的负荷。图式构建后，经过大量的实践能进一步将其自动化。图式自动化可为其它活动释放空间。因为有了自动化，熟悉的任务可以被准确流利地操作，而不熟悉任务的学习因为获得大限度的工作记忆空间可以达到高效率。 为了构建图式，信息必须在工作记忆中进行处理。在信息以图式形式存储到长时记忆中之前，信息的相关部分必须在工作记忆中提取出来并进行操作。工作记忆的负荷受来自材料的内在本质、材料的呈现形式及学生的活动的影响。 长时记忆中的图式是一种知识框架，在学习新的材料时，具有中央执行官能。在学习新材料时，如果能从长时记忆中获取这类知识框架，材料就可以通过知识框架所提供的方法来进行学习；如果不能获得关于这些材料该如何组织的知识框架，则得采取随机学习的方式。除了个体本身存于长时记忆中的图式以外，其他人所习得的知识在个体的学习过程中可也充当中央执行者。 2．认知负荷理论 认知负荷是表示处理具体任务时加在学习者认知系统上的负荷的多维结构。这个结构由反映任务与学习者特征之间交互的原因维度和反映心理负荷、心理努力和绩效等可测性概念的评估维度所组成。CLT *中鉴定的任务特征为任务形式、任务复杂度、多媒体的使用、时间压力及教学步骤。相关的学习者特征由专业知识水平、年龄、空间能力组成。心理负荷是认知负荷中源于任务和主体特征交互的方面，它由我们当前关于任务的知识和主体特征来决定，它是预期的认知空间需求指标，被看作是认知负荷的先验估计。心理努力是知认知负荷中实际分配的用于容纳任务所加需求的认知容量方面。心理努力在学习者学习时测量。绩效可通过学习者的成绩来说明，如测试中答对题的数量、答错题的数量及所用的时间等。学习者所支付的努力的强度是获得可靠认知负荷估计的要素。 CLT 认为有三种类型的认知负荷：内部认知负荷，外部认知负荷和关联认知负荷。由于元素间交互形成的负荷称为内部认知负荷，它取决于所要学习的材料的本质与学习者的