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摘要：认知负荷理论自提出以来，在多媒体教学方面的指导作用不断加强。本文选取CNKI中2004-2018年有关多媒体教学中认知负荷的64篇文献，从文献题名、数据库来源、发表时间3个方面，采用内容分析法进行分析，通过对这些文献的研究，进而定量地描述其研究现状和趋势，以期对未来多媒体教学中认知负荷的相关研究提供些许建议。
关键词：多媒体教学；认知负荷；内容分析法
本文引用格式：彭毅,张伯邑.多媒体教学中认知负荷的国内研究综述[J].教育现代化,2020,7(40):20-23.
Domestic Research Review of Cognitive Load in Multimedia Teaching
PENG Yi
(School of Education Science,Hunan Normal University,Changsha,Hunan)
ABSTRACT：Since cognitive load theory being put forward,its has an increasing guiding role in multimedia teaching.This paper selects 64 articles on cognitive load in multimedia teaching from 2004 to 2018 in CNKI,analyzes them with content analysis methods from three aspects:title,database source and publication time.Based on research on these articles,the paper describes research status and trend quantitatively,to provide some suggestions for future research on cognitive load in multimedia teaching.
KEY WORDS：Multimedia teaching;Cognitive load;Content analysis
20世纪80年代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)提出的认知负荷理论主要是从Miller等人早期的资源有限理论和图式理论中发展而来，从心理学研究逐步扩展到资源丰富的多媒体教学中，其核心思想是确保学习者承受的认知负荷总量不超过其个体所能承受的认知负荷总量[1]。该理论认为学习者在学习过程中进行的每项认知活动都要消耗一定的认知资源，认知负荷随着加工信息总量的增加而增加，间接地影响了学习者的学习效率和质量[2]，主要包括三种基本类型：内在认知负荷、外在认知负荷和相关认知负荷[3]。多媒体教学中应遵循减少外部认知负荷，增加相关认知负荷的原则，从而优化多媒体教学过程，促进多媒体学习者的学习进程。
一 研究方法
本文采用内容分析法展开分析，内容分析法是对传播内容做客观而系统的量化并加以描述的一种研究方法[4]。本文是在CNKI的高级检索上进行，文献分类目录全选，以“多媒体教学中认知负荷”为主题，并且发表时间不限、文献来源模糊、支持基金模糊的方式进行搜索，对搜索的结果从文献题名、数据库来源、发表时间3个方面进行分析总结，以检索到的从2004年-2018年的全部64篇相关文献为研究样本，针对以上各个方面依次进行内容分析。
二研究分析
从文献的题目、数据库来源、发表时间3个方面对文献进行分析，可以较为全面地分析概括国内多媒体教学中认知负荷的研究现状，并且为今后多媒体教学中认知负荷的研究提出一些建议。
（一）题名
通过对64篇文献题名的研究分析，可大致将文章主题分为6类：认知负荷与各中小学及高校课程的多媒体教学、认知负荷与多媒体呈现和教学界面设计、认知负荷与多媒体教学设计、认知负荷与多媒体学习、信息认知加工与感知通道效应、多媒体教学效果。
国内学者对认知负荷与各中小学及高校课程的多媒体教学方面做的研究最多，其次是认知负荷与多媒体呈现和教学界面设计、认知负荷与多媒体教学设计、认知负荷与多媒体学习研究。这些研究大都深入各中小学和高校实际课程的多媒体教学中，从认知负荷的新角度加深对多媒体教学过程中教师学生和学习材料的认识，对教学和学习进程具有直接的影响，因此针对各个学科课程的多媒体教学与认知负荷的研究尤为突出。
在认知负荷与各中小学及高校课程的多媒体教学的研究中，关于数学、英语、语文、政治学科的研究颇多，其次是信息技术、历史、生物、地理、化学和高校开展的一些特殊课程，其余的是如何加深教育者对认知负荷理论的理解及其在与多媒体课程结合教学中的应用。周新香通过对初中数学多媒体教学现状的分析与对比控制实验[5]，发现使用“重点标识法”和“邻近跟踪呈现法”进行多媒体教学材料制作的多媒体教学能够在一定程度上降低学生学习过程中的认知负荷。杨芮[6]通过量化和质化的研究发现在高一英语阅读教学中教师应利用认知负荷理论来减少学生的消极认知负荷，增加其积极认知负荷，从而减轻学习压力并提高阅读教学的效率。王海艳[7]用准实验法对高中政治课进行教学设计和试验研究，发现以认知负荷理论为指导能有效地减轻学生的记忆压力，促进学生的学习，提高了教学和学习效率。总之对各学科的教学效果有不同程度的提升，有效地促进了各学科的多媒体教学，降低了学习者的外在认知负荷并促进其相关认知负荷。
在探究认知负荷与多媒体呈现和教学界面设计时李慧[8]针对人教版五年级上册数学教材内容，选择从呈现媒体和多媒体画面呈现设计两方面切入，并分别从陈述性知识、程序性知识和策略性知识三方面详细地设计相关教学，证明了认知负荷理论在优化多媒体教学设计与多媒体呈现方面的指导意义。吴亮亮[9]的研究表明材料本身的内在认知负荷是固定的，其外在认知负荷随呈现方式的变化而变化，关联认知负荷与学习效果成正比关系，呈现方式和知识类型对关联认知负荷的影响存在交互作用。
在研究认知负荷与多媒体教学设计的相互作用时刘荣，贾静发现将需要交互参考的资料相互结合就能避免注意力分散，同时双重形式呈现教学内容能扩大工作记忆容量，最后在设计中删除冗余信息能降低工作记忆负荷。赖晓云依据梅耶的多媒体教学设计原理和多媒体学习的认知负荷架构来指导多媒体教学软件设计。这些文献均利用相关认知负荷理论设计多媒体教学，从而促进知识的传递、学生的学习和教师的教学进程。
信息认知加工与感知通道效应有4篇、多媒体教学效果有3篇，同时关于这方面的文献内容主要融入到以上各大类的研究中了。
（二）数据库来源
从文献数据库来源来看，硕博学位论文占文献的50%，说明多媒体教学中认知负荷的研究已经引起各高校各个领域专家学者的关注，并且高校研究者还直接将其研究深入到一线学科教学实践中给一线教育者提出可靠的建议，并通过合理的教学设计降低学习者的外在认知负荷，促进其相关认知负荷。期刊方面的文献也占50%，大多来源于教育技术类、教育和心理学类、学院学报类，其中核心期刊5篇，说明关于该方面的创新与深度研究还有待探索，但至少已经引起许多学者的关注和探究，为后期的发展奠定了良好的基础。
（三）发表时间
国内发表的第一篇相关文献名是《基于认知理论的多媒体教学界面设计研究》，由浙江大学心理学系的赵翠霞等人发在核心期刊《心理科学》上，这表明国内多媒体教学中认知负荷的研究始于心理学专业，2005年赵翠霞又以此方向作为硕士学位论文的研究点进一步加深了该方向的研究。2004-2010年期间关于认知负荷理论在多媒体教学中的研究刚刚起步，且大都处于如何减少认知负荷理论阶段研究中。2010年-2013年是该研究急速发展时期，渐渐的将认知负荷理论应用于具体学科的多媒体教学中并开始探索认知负荷理论指导下的教学设计。2014年-2018年开始平稳的探索基于认知负荷理论的各中小学课程多媒体教学的设计与运用，大多以硕博学位论文为主。未来对于该方向的研究具有更广阔的应用领域[10]。
三 认知负荷概述
（一）认知负荷理论
认知负荷理论可在学习金总中认知各类资源，并通过研究学习者将各类资源进行整合，以此达到控制记忆的目的。认知负荷资源的数量及类型也可以有效控制记忆负荷，在实践中可以合理利用优先的资源认知更多的食府。在当前融媒体时代中，多媒体信息技术已经被广泛应用在了教学实践中，且在切实应用中有着更加良好的表现效果，并以其独特的拓展方式为我国教育行业的发展提供了推动力。
认知负荷理论的呈现形式多种多样，且在实际应用中可以实现超链接扩展，使各类资源个获取更加便利，利用资源拓展为实际教学提供了帮助。同时，认知负荷有着自身独特的教学优势，首先，其能够在实践教学中扩展教学资源，并利用资源充实教学内容，以此提高课堂教学效率，并使学生在课堂教学中提高自身的学习兴趣，为深化学习奠定基础；其次，认知负荷理论可以增加学习者的知识认知度，并可以提高学习者的认知负荷，进而使学习者头脑中的资源不断拓展，起到学以致用的目的。在当前时代中，如果教育行业能够有效利用认知负荷理论，不仅可以使教学更加富有深度，且可以提高学习者自身的能力，因此应在实践应用中以多媒体进行教学设计，以此控制记忆负荷，提高知识接收时的记忆从程度，创新当前学习路径，优化多媒体教学的效果。
（二）认知负荷理论模型
在1994年，由Pass等人基于因果关系及各类实践认知因素提出了认知负荷理论，并结合实际情况及评价因素对认知负荷理论进行了重塑，以此构建了最早的认知负荷结构模型。认知负荷理论模型中的因果关系及干扰因素中提到，学习任务、学习环境、学习方式、学习能力与学习者之间都存在一定的关系，因为学习者与学习主体在交互中会产生特定认知，且由学习者与各类学习主体两者之间由特定认知产生各类交互就是认知负荷形成的原因。
认知负荷理论中的评价因素以强化学习任务为主，且评价因素中囊括了学习者与学习主体交互，两者在特定关系会形成认知路径，在特定认知路径中加工信息，并在此过程中进行交互便可以称之为认知负荷，此类信息加工的认知负荷也可以称之为信息自动加工，或者可以称其为控制加工。但自动加工与控制加工也有一定的区别，如自动信息加工并不会占用学习工作记忆，此类的加工基本感受不到存在，而控制加工则需要对各类信息进行精准筛查，并且在加工过程中需要付出心理努力，以此才能达到优质信息加工的效果。在常规认知中，控制加工时努力的表现，其可以衡量内心接受信息的程度，而自动加工则是天赋的表现，其并未付出心理努力，但整体效果依然优良，两种加工模式最后的结果都会在成绩上体现。通过分析认知结构模型可以发现，实际模型中的因果关系及形成都包含了评价因素，因此在实际应用中应根据需求进行区分应用，如由学习任务决定而形成的外部认知负荷以及由学习者决定而形成的内部认知负荷，这两者都是由学习任务和学习者交互作用而形成的，且在应用中共同占有工作记忆空间。
（三）认知负荷的划分
认知负荷可以划分为内部认知负荷、外部认知负荷与相关认知负荷，三者在本质上并无太大区别，但三者的实际应用却有所不同。
1.外部认知负荷：外部认知负荷属于心理活动负荷中的一种，其来源于学习过程，且在学习过程中不会对学习直接作出贡献，此类心理活动引起的认知负荷便可以称之为外部认知负荷。外部认知负荷的产生是由于学习过程中受到外界因素影响，如材料用具不当、学习环境不当等，且大部分的外部认知负荷都是由于学习结构存在问题，导致两者的呈现形式出现差异，也会由于学习不正确所引起。例如，多媒体教学的导航界面设置不符合学习者的认知规律，需要他们动用大量认知资源去搜索学习内容，熟悉相关操作；或是教学材料中文字与图片的关联性不强，学习者需要在两者间增加联系，这些都会增加学习者的外部认知负荷。
2.内部认知负荷：内部认知负荷通常与需要在工作记忆中同时进行加工，其是学习过程中交互所产生的认知负荷，其会由于学习材料的复杂性而出现认知负荷，也会由于学习者的认知图式产生负荷，此类负荷都会残留在工作记忆中。内部认知负荷有着基本完善背景知识，且正在整合有关认知时会根据记忆中的图式及元素自动进行分类。元素需要加工，避免工作记忆的负担过重，在实际工作记忆中也需要整合的元素数量，以此减少内部认知负荷的量。同时，内部认知负荷要理解所学材料，且需要详细了解知识的内径，如在学习过程中相关知识背景匮乏，将会导致内部认知负荷加重，使不同元素出现混乱，此时必须先动用工作记忆整体知识碎片及构建知识背景，并将所获取的知识碎片结合材料中的元素进行整合，以免引起较高的内部认知负荷。
3.相关认知负荷：相关认知负荷可以使知识深度加工，实际认知负荷中的工作记忆元素更多，且大多的记忆元素较为抽象，如记忆元素推理、记忆元素处理等，并且在记忆认知的过程中需要构建图式自动化，以图式促进记忆元素自动化，实现最终深化学习的目的。外部认知负荷与相关认知负荷有着密切的联系，且两者对于内部认知负荷也存在一定的影响，如果内部认知负荷的水平较低，将会导致相关知识负荷的元素记忆碎片混乱，导致富余的认知资源溢出，无法将元素进行深加工。但如果内部认知与外部认知两者的水平不断提升，将会使资源加工简化，虽然，此类的简化加工会提升认知负荷，但可以在加工过程中使用图式构建，因此并不会阻碍知识的获取。综上，各类认知负荷都需要进行深入了解，并且需要在实际工作记忆中提升认知。
四多媒体教学设计的呈现方法
多媒体教学以文字、语音和动画进行内容的可视化呈现，在认知理论中，不同感觉通路中加工文字、图式、动画形成表征，由耳朵输入后进行深度加工，值得注意的是，视觉通路和听觉通路不可以超过容量上限。如果通路输入过多时则需要多元素共同加工，例如文字数量过多或图片数量过多将会导致认知超负荷，且部分元素无法进入加工。因此，在呈现学习材料时要避免额外信息的过多渗入，尤其是非必要信息，可以在实际应用中省略。同时，避免信息呈现冗余，例如教师将语音文本内容呈现在屏幕上照本宣科地读就是一种信息呈现冗余。“图示加语音”比“图示加文字加语音”的呈现效果好，因为视觉通路要同时加工图示和文字，负荷较大，而文字的内容又已经由语音传达。因此，在教学内容设计时，应减少无关的词或声音，如果必须加入文字，可以在语音结束后呈现，教师在教学内容设计时，可以整合图示，对重要内容提高吸引力。
同时处理的元素需要分解成更简单图式，以此单独传递子任务，降低内部认知负荷。当学习者进行到较高学习阶段，需要认知图式，以此降低内部认知负荷。使用分解总任务的教学策略可以提高学习者的知识和技能，其本质上是利用相关图式的可得性来降低元素及其交互活动的复杂性，但是子任务包含的是较低元素的交互活动，因此需要以简化版本进行深入，在每一阶段逐渐增加任务难度。在教学活动的开始阶段通过改变学习任务获取更高的认知度，当学习者增加了相关图式的可得性之后，可进一步深化学习任务。
五 结语
从文献发表时间来看，近几年越来越多的国内学者特别是一线教学工作者、研究生和博士生开始关注多媒体教学中认知负荷的研究，从其题名和内容来看，总体是朝着多个领域多个方向更加深入细化的趋势发展。从文献数据库来看，多媒体教学中的认知负荷研究已经引起国内各个层次学者的关注，大家纷纷将其引用于自己相关专业中进行深入探索，这不仅扩大了认知负荷理论的应用范围，同时也促进了多媒体教学的发展。总体来看，该方向在国内的研究还需要不断深化和细化，不仅仅是纯理论上的探索，同时也要加强该理论的实践与创新。
参考文献
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[4]李克东.教育技术学研究方法[M].北京:北京师范大学出版社，2003.
[5]郭磊,脱秋菊.面向自主学习能力提升的大学数学多媒体教学资源建设研究[J].教育现代化,2019,6(13):100-102.
[6]杨芮.认知负荷理论在高一英语阅读教学中的应用[D].重庆师范大学,2018.
[7]王海艳.认知负荷理论在高中思想政治课教学中的运用[D].苏州大学,2013.
[8]李慧.小学数学多媒体教学信息呈现方式设计研究[D].河北大学,2014.
[9]吴亮亮.材料呈现方式和知识类型对多媒体学习的影响[D].杭州师范大学,2011.
[10]刘荣,贾静.认知负荷理论对多媒体教学设计的启示[J].软件导刊,2006(22):21-22.
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