认知负荷理论：4大学习机制*3类认知负荷=12种认知效应

人类的记忆主要包含工作记忆和长时记忆：工作记忆是信息加工的主要场所，其容量极为有限；长时记忆是信息的贮存场所，其容量可视为无限，它贮存的信息必须被提取到工作记忆中才能被加工。

认知加工可分为两类：控制加工和自动加工。前者是一个有意识的序列性的加工过程，速度较慢，需要占用注意资源；后者是一个快速的、自动的并行加工过程，可不经意识的控制而发生，几乎不占用注意资源。

经过充分练习，所有的认知加工过程都可达到自动化。

贮存在长时记忆中的知识是有结构的，图式是知识表征的基本单位。图式建构可把多个元素组织成一个整体，从而减少工作记忆中信息加工单元的数量；图式的自动化水平不同，高度自动化的图式在激活时不需要有意识控制和资源消耗。

第一种认知负荷来源于学习材料本身的性质。如果学习材料所包含的元素间的关联度较低，给学习者带来的认知负荷就较低；反之，如果学习材料包含的元素之间的关联度较高，给学习者带来的认知负荷就较高。这种负荷我们称其为内在认知负荷（Intrinsic cognitive load），是指由学习材料的难度水平带来的负荷。内在认知负荷是由相对于学习者经验水平的学习材料的复杂性所带来的负荷。

第二种认知负荷来源于学习材料的呈现方式。学习材料的呈现方式及其所要求的学习活动，也会带来认知负荷。当这种负荷是不必要的因而干扰图式的获得和自动化时，就是外在认知负荷（Extraneous cognitive load）。外在认知负荷是由与学习过程无关的活动引起的，不是学习者建构图式所必须的，因而又称无效认知负荷（Ineffective cognitive load）。

第三种负荷来源于学习者的已有经验。如果学习者头脑中拥有足够的与学习内容相关的图式且这些图式达到高度自动化，就会迅速把当前所面对的信息整合进已有图式中，从而减少信息加工单元的数量，降低学习过程中的认知负荷。如果认知任务要求较低（带来的内在认知负荷较低），使得学习者还有充分的认知资源可用，这时他就可以投入额外一些认知资源来促进图式的建构。这种在建构图式时不是必须但投入后又有利于图式建构的认知负荷，就是关联认知负荷。

伴随学生相关知识的增加， 通过逐步减少问题解决指导，提高问题解决要求，他们省出的工作记忆容量就可用于应对逐步提高的要求。随着专门化知识的增多，相应知识存储在长时记忆中，降低了对工作记忆的要求，从而释放出更多工作记忆容量用于问题解决。

当学习目标不太明确或者有多个学习目标时，学习者自行确定目标有助于学习和迁移。如果呈现的问题伴随明确的终点目标，会导致学生解决问题时把几个件同时置于工作记忆中，从而加重工作记忆负荷。目标自由可以降低学习者的外在认知负荷，从而促进图式的建构。

在处理复杂认知任务时，如果向学习者提供已经解答的问题样例，则能有效地提升其问题解决水平。解答样例能明确呈现解决问题所需的程序，凸显关于图式特征的清晰信息，因而使学生只须注意与图式获得有关的信息， 减少尝试错误，从而降低其工作记忆负荷，促进图式的获得和规则自动化。

巴德利指出，工作记忆对视觉信息和听觉信息的加工是分离的， 其中的一部分仅专注于视觉信息，另一部分则仅专注于听觉信息。因此，单纯使用一种信息呈现形式，可能只用到部分工作记忆，使其他部分处于闲置状态；而综合利用多种信息呈现形式，则可以提高工作记忆的使用量，增进学习效果。

使用只完成了部分解答步骤的问题，然后让学生完成剩余的解题步骤。减轻其认知负荷，促进图式的建构和学习迁移 。

信息可由多种方式来呈现，但单凭一种呈现方式就足以传达这些信息，此时如果将相同的信息以多种方式同时呈现， 学习者就会将冗余的信息同时进行加工，导致外在认知负荷增加，降低学习质量。

  许多教学材料既包括图片信息又包括文字信息，而且图片与相关文字一起呈现。实践表明，这两种信息适当整合有利于学习。但学生同时注意两个或更多信息来源，也会使工作记忆负荷加重，导致注意分散、学习质量下降。

当学习材料具有高度的元素关联性时，想象效应发生的可能性越大；当学习材料具有低元素关联性时，想象效应不易发生。

学生面对一个要学习的程序或概念时，在头脑中想象这一程序或概念，其学习效果要超出仅被要求学习这一程序或概念。当学习者想象信息时，会加工工作记忆中的相关图式，进而促进长时记忆中图式的建构和自动化。

 在问题解决练习中，变换不同的问题状态和情境，虽然增加认知负荷，但能促进学习迁移。问题情境的变化有助于学习者识别问题及其解答方法的共同特征，分辨其中的无关特征， 从而有助于图式的建立和自动化。

以一种分离的方式逐次呈现有关联性的信息元素，比一次性地呈现所有相关联的元素更能促进学习。

教学方法的有效性会随学习者经验的增加产生逆转。对于低经验水平的学生，卓有成效的教学方法用于高经验水平者会失去效果，乃至产生消极影响。