Cognitive Load and Working Memory in Multimedia Learning: Conceptual and Measurement Issues

This article reviews contemporary research on multimedia learning that uses cognitive load theory as the major theoretical framework. In particular, we address the extent to which working memory has been conceptualized and measured in this research, what kind of subjective measures of cognitive load have been used and whether such measures are combined with other measures of cognitive load, and how results from subjective measures have been related to learning and achievement. The findings show that most of the reviewed studies did not include any clear conceptualization or measurement of working memory, used only general subjective measures containing one or very few items, and did not report findings consistent with the hypothesized relationship between cognitive load and multimedia learning. The findings are discussed in relation to the broader goal of improving research on cognitive load in the context of multimedia learning.     

从认知负荷理论看数学错误

错误是学生对数学学习内容、材料理解的一种反应,是对数学知识的一种体验.认知负荷理论的特点是工作记忆容量的有限性以及注意对信息选择中认知资源的有限性.认知负荷理论强调工作记忆容量的有限性以及图式构建的作用.工作记忆负荷与学生活动以及材料的内在本质、材料的呈现形式有关,影响数学问题解决中信息的提取和存储.图式的有效构建可以降低认知负荷,减少数学错误.     

Cognitive Load Theory: A Broader View on the Role of Memory in Learning and Education

According to cognitive load theory (CLT), the limitations of working memory (WM) in the learning of new tasks together with its ability to cooperate with an unlimited long-term memory (LTM) for familiar tasks enable human beings to deal effectively with complex problems and acquire highly complex knowledge and skills. With regard to WM, CLT has focused to a large extent on learning task characteristics, and to a lesser extent on learner characteristics to manage WM load and optimize learning through instructional design. With regard to LTM, explanations of human learning and cognition have mainly focused on domain-general skills, instead of domain-specific knowledge held in LTM. The contributions to this special issue provide a broader cognitive load view on the role of memory in learning and education by presenting the historical roots and conceptual development of the concept of WM, as well as the theoretical and practical implications of current debates about WM mechanisms (Cowan 2014), by presenting an updated model of cognitive load in which the physical learning environment is considered a distinct causal factor for WM load (Choi et al. 2014), by an experimental demonstration of the effects of persistent pain on the available WM resources for learning (Smith and Ayres 2014), and by using aspects of evolutionary educational psychology to argue for the primacy of domain-specific knowledge in human cognition (Tricot and Sweller 2014).     

认知负荷理论的解读及启示

在阐述认知负荷理论基本观点的基础上,分析了教学中学生认知负荷的结构,并从提高课堂教学效果的角度,对优化教学中学生认知负荷结构提出了具体的建议：控制内在认知负荷;降低外在认知负荷;提高相关认知负荷。     

工作记忆容量对软件操作技能教学视频自主学习效果和认知负荷的影响研究

为检验工作记忆容量对软件操作技能教学视频自主学习效果和认知负荷的影响,文章采用3-back工作范式测验工作记忆容量,从114名大学生被试中筛选出工作记忆容量最高的24名被试和工作记忆容量最低的20名被试作为研究对象,要求他们观看一段关于制作Power Point幻灯片的教学视频,随后测量被试的自主学习效果和认知负荷。研究结果表明:较高的工作记忆容量对被试学习软件操作技能教学视频的自主学习效果和内、外在认知负荷均会产生积极影响,但对相关认知负荷的影响不明显。此研究结论丰富了工作记忆容量对教学视频自主学习效果影响的研究成果、验证了认知负荷理论的相关观点,可为教学视频或在线学习平台的开发、教学视频的学习提供理论参考。     

行动研究:利用认知负荷理论调整阅读教学

阅读教学中所用材料给学生带来过高的认知负荷,严重妨碍学生语言习得。教师应利用认知心理学的认知负荷理论,围绕问题,设计不同方案,积极调置教学计划和课堂教学模式。在实施过程中收集数据,并最后对数据分析,得出结论:教师在教学过程中,应保证教学材料具有适当的认知负荷,这样才能使学生的学习达到最佳化。     

干扰负载对注意缺陷多动障碍儿童视觉工作记忆的影响

为考察编码和提取阶段的干扰负载对注意缺陷多动障碍(ADHD)儿童视觉工作记忆的影响。本研究采用纸笔测验,分别要求被试对编码和提取阶段的材料进行操作。结果发现,编码阶段,干扰负载对两组被试的影响没有显著差异;提取阶段,干扰负载对ADHD组被试的影响显著大于普通组被试。相对于普通组儿童而言,ADHD儿童的视觉工作记忆更易受到干扰负载的影响,这种影响体现在提取阶段。     

认知负荷理论在移动微学习中的应用研究

移动终端及网络的飞速发展使移动微学习越来越受到教育界的重视,其提倡的碎片化学习使移动互联技术真正成为了教育的助手。然而在移动微学习课程的设计方面仍然存在很多问题和误区。为了使移动微学习更符合学习者的特点和需求,取得更好的学习效果,教育者应从认知负荷理论的角度来设计移动微学习的内容和活动。     

认知负荷理论视角的移动课程教学设计原则

移动通讯技术的发展促进了学习理念的变革,给学习者带来了全新的学习方式。移动学习作为一种特殊的、全新的学习模式,其课程的教学设计受学习对象、呈现方式、传输载体等的影响,需在充分考虑认知负荷理论和多媒体学习认知理论的基础上,按照明确定位、界面简单、小模块呈现、随机进入、双通道、去除冗余、适当排序、情境认知等八大设计原则,设计既不增加学习者认知负荷、符合移动学习者特点和需求,又能充分发挥移动通讯技术、特别是多媒体技术优势的移动课程,实现高效的移动学习。     

高、低考试焦虑者的工作记忆刷新功能:任务负荷与刺激材料的影响

以考试相关和中性图片为刺激材料,采用n-back实验范式,考察高、低任务负荷条件下,高、低考试焦虑者的工作记忆刷新表现。结果表明:高、低负荷任务中,高考试焦虑者对考试相关图片的反应时都显著长于低焦虑者;高负荷任务中,高考试焦虑者对考试相关图片的反应正确率显著低于低考试焦虑者,而在低负荷任务中无差异。对中性图片的反应时及正确率两组均无差异。研究认为,高负荷条件下,高考试焦虑者对考试相关图片的工作记忆刷新功能较低考试焦虑者有显著缺陷。     

论认知负荷理论视野中的课程教学设计

在认知负荷理论看来,工作记忆容量限制是有效教学设计的决定性因素.因此,在生态化的课程教学设计中,如何降低因教学材料组织及学生活动而引发的心理负荷,将有限的认知资源用于图式的建构就成为认知负荷视野中教学设计的核心问题.     

Cognitive Load Theory: Advances in Research on Worked Examples, Animations, and Cognitive Load Measurement

The contributions to this special issue document some recent advances of cognitive load theory, and are based on contributions to the Third International Cognitive Load Theory Conference (2009), Heerlen, The Netherlands. The contributions focus on developments in example-based learning, amongst others on the effects of integrating worked examples in cognitive tutoring systems; specify the effects of transience on cognitive load and why segmentation may help counteract these effects in terms of the role of time in working memory load; and discuss the possibilities offered by electroencephalography (EEG) to provide a continuous and objective measure of cognitive load. This article provides a short introduction to the contributions in this issue.     

认知负荷理论在口译教学设计中的应用

以认知负荷理论为理论框架,描述认知负荷理论在大学英语专业口译教学设计中的应用。在口译教学设计过程中,要充分考虑口译课程特点和学生认知水平,适当降低口译材料的难度以控制内在负荷,优化口译材料的呈现方式以降低外在负荷,同时激发和维持学生的口译学习动机,增加有效负荷,从而提高口译教学的效率。     

日语五十音图快速记忆教学实证研究

文章运用认知建构理论,让学生在多方联想理解记忆的乐趣中,在第一时间快速、准确而轻松地记住五十音图的听、说、读、写,为学好日语迅速打下坚实的基础,尝试为高职日语五十音图教学提供新方法、新模式.     

Cognitive Load Theory: Instructional Implications of the Interaction between Information Structures and Cognitive Architecture

Instructional Science -     

视觉工作记忆中有限资源分配的机制

针对人类视觉工作记忆有限资源分配的机制,研究者进行了丰富的行为和脑机制研究.这些研究主要从三个方面开展:客体复杂性与视觉工作记忆广度的关系,视觉工作记忆中客体表征的精准性与资源分配机制,视觉工作记忆广度有限性的大脑生理基础.仔细分析这些研究可以发现,依然存在一些问题没有得到很好的解决:视觉工作记忆中是否存在固定数量的"贮存槽"以及资源的分配是否具有灵活性;客体复杂性与客体表征精准性之间的关系;视觉工作记忆有限资源动态分配的大脑机制.解决这些问题将是视觉工作记忆未来的研究方向.     

认知负荷理论对职教专业课教学的启示

认知负荷理论从资源分配角度来考察学习和问题解决，认为人的认知活动要消耗一定的资源，这种资源就是认知负荷。影响认知负荷的因素主要有：学习任务（包括学习环境）、学习者，以及学习任务与学习者之间的交互作用。为此．认知负荷理论形成了两个重要的教学设计原则“自由目标效应”和“样例效应”。这些理论和原则为职教专业课教学提供了有益的启示。     

认知负荷理论:教学设计研究的新视角

认知负荷理论(Cognitive Load Theory,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     

Assessing Cognitive Load Theory to Improve Student Learning for Mechanical Engineers

Abstract

A computer programming class for students of mechanical engineering was redesigned and assessed: Cognitive Load Theory was used to redesign the content; online technologies were used to redesign the delivery. Student learning improved and the dropout rate was reduced. This article reports on both attitudinal and objective assessment: comparing student performance on identical final exams and student reviews. Note is made of improved learning by female and other nontraditional engineering students. This article also reports on two additional teaching strategies that were deployed to improve learning.     

论英语教学设计的认知负荷理论效应原则

认知负荷理论能够为学习内容的设计提供一个可靠的理论基础：如果学习内容导致认知超负荷则学习将受到损害。工作记忆的容量非常有限,以相同的形式呈现不同的信息来源,很容易导致注意力的分散,从而导致学习成绩低下。因此,在大学英语视听说教学设计时,依据认知负荷理论十条效应原则,可以优化各种材料的呈现方式,从而提高教学效果。