你的在线课程，千万别超出学生的认知负荷

今天我要给你介绍的，是著名的认知负荷理论。可能对于非教育学、心理学相关专业的你，看到认知负荷理论，会被它的专业词汇给搞晕，就像学生看到你讲解的专业知识也会晕一样。所以，我今天结合实际案例，掰开揉碎了讲给你听，希望对你准备PPT、拍摄在线课程，以及准备其他在线资源有所帮助。

关于大脑如何处理信息，有很多理论模型试图对其作出解释。其中有一条最著名的解释：外部信息必须穿过我们记忆的“三道枷锁”才能被永久储存。他们是：

感官记忆 —— 一种丢弃不必要信息的过滤器。

工作记忆 —— 要变成长期记忆的必经之路，通过重复和强化传递信息。

长期记忆 —— 已被大脑完全储存的记忆。

设想这样一个场景。让我们来看看这3个阶段，是如何在你大脑中工作的。

你在一个咖啡馆，边喝着咖啡边阅读一篇关于动物的文章，你的感官记忆，过滤了咖啡馆的各种谈话声音，甚至食物的味道。并为你保留下了你阅读到的关于动物的种种记忆。

接着就是工作记忆出场了。首先它会在你大脑的长期记忆中搜索你刚刚读到的那些动物，然后将这些信息添加到相应的位置，成为你长期记忆的一部分。

而认知负荷理论，就是研究工作记忆加工信息的程度，并研究可以有效帮助人们提高信息加工、降低认知负荷的办法。

认知负荷理论是什么？

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。

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。

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。

长时记忆的容量无论就记忆的种类或数量来说都是无限的。存储在长时记忆中的信息可分为词语和表象两类，有两种信息组织方式：言语编码和表象编码。

言语编码是通过词加工信息，按意义、语法关系、系统分类等方法把言语材料组成“组块”，帮助记忆。

表象编码是利用视觉形象、声音、味觉和触觉形象组织材料，帮助记忆。

一般认为大脑两半球是分工的。左脑管语言、右脑管表象。一般人在长时记忆中，对信息的编码往往是将两种方式结合起来，互相补充。

这就告诉我们，呈现给学生学习材料时，可以按照言语和表象相结合的方式，制作成文字、声音、图像、视频两种以上信息相结合的富媒体，从促进学生信息的处理。

教学中如何应用？

由于工作记忆容量是有限的，因此我们很难同时加工处理很多来源的信息。老师在设计内容时，就要考虑如何降低学生的认知负荷，提升学习效果。

而认知负荷分为三类，分别是外在认知负荷、内在认知负荷和相关认知负荷。

内在认知负荷，是学习者面对的材料自身的难度。知识点有难度怎么办呢？总不能降低难度吧？那不就是所谓的“水课”“低阶能力的课”了吗？显然，我们不应因为知识有难度就去降低难度。但是我们可以通过一些方法，来减轻学习这个知识的困难，促进学生理解。

外在认知负荷，是指给学生的内容组织和呈现形式。这个是我们可以控制的，即一次提供给学生的材料的组织形式、数量以及质量，来减轻学生的认知难度。

相关认知负荷，是指通过将复杂无序的信息组合成简单有序的知识体系，使我们以最少的工作记忆容量处理信息，从而降低工作记忆的认知负荷。所以，相关认知负荷的增加，有利于意义建构，帮助学生更好地理解和掌握所学知识。

因此，在确保总的认知负荷不超载的情况下，适当增加学生的相关认知负荷对教学是有益的。教学设计的本质就是把外在认知负荷向关联认知负荷转变。适当的内容呈现方式，不但可以降低外在认知负荷，还可以帮助学习者专注于学习的内容。 

教育家Mayer等人（2002）以认知负荷理论、双重编码理论和建构主义学习理论为基础，提出了多媒体教学设计的10个原则，可以作为我们设计教学课件、教学视频的重要指导。

你也可以点击这行文字，跳转到我之前写的一篇文章《教学课件的设计与制作》来结合了解学习。

原则一：聚焦要义原则

所谓聚焦要义原则（Coherence Principle），是指删除所授课中无关教学目标达成的材料。

梅耶提出聚焦要义的三种情形：

删除那些有趣但又无关的文字和画面

删除那些有趣但又无关的声音和音乐

删除那些多余的文字和符号

这一点我想很多老师都踩过坑，比如为了使课件更活泼，放上一些图片、gif动画，或者做的视频边框是各种动图，视频背景是非常炫一直动的动态场景……这些都会造成认知负荷。

原则二：提示结构原则

所谓提示结构原则（Signaling Principle），是指如果给学习者学习提示，突出主要学习材料的组织，那么学习者的学习效果会更好。提示可以帮助学习者减少不必要的外在认知加工， 把注意力集中在一些关键要素上，并且将它 们关联起来。

这就要求我们老师，在PPT或视频中，突出教学内容的逻辑结构和层次，知识点标题、教学内容的小标题等，采用字号大小不同、颜色不同、加粗等形式，让学生聚焦视线，一目了然。如下图所示：

原则三：控制冗余原则

所谓控制冗余原则（Redundancy Principle），是指以画面、解说两种形式呈现信息所产生的学习效果要比以画面、解说、文本三种形式呈现信息所产生的效果好。也就是我们常说的“过犹不及”，因为工作记忆处理的“容量”有限，信息太多并不是好事，所以要注意一次性呈现给学生的内容不能太多。

但是关于这一点，其实不同的学者有不同的看法，你读过我上一篇文章的话，应该了解，课程视频中加入全字幕或关键词字幕对于学习是有帮助的。所以，这里要辩证看，实际情况实际分析。比如有的老师的视频或课件是以图片为主，那么如果添加字幕文本对于学生理解内容是有帮助的，如果课件或视频上已经呈现了大部分的图文内容，那么，字幕就冗余。

原则四：空间临近原则

所谓空间临近原则（Spatial Contiguity Principle），是指在课件或视频上将画面与描述画面的文字紧邻呈现比分开呈现更能促进学习者的学习。你可以看下面的对比图，能更好地解释空间邻近原则对于学习的促进作用。

根据梅耶所提出的多媒体学习认知理论，学习者的学习是一个积极主动的认知过 程，如果将画面与解释画面的文字紧邻呈现，学习者就可以在语词与画面之间建立一种连接，从而帮助学习者更好地理解学习材料。若是将画面与相 应的文字分开呈现，学习者就必须耗费一定的认知资源找寻与画面相匹配的文字说明，进行一些无关的认知加工，从而影响学习的效果。 

当然只有当学习者对学习材料并不熟悉时，或者在缺乏文字说明的情况下学习者不能完全理解图表，或者材料本身十分复杂时，空间临近原则的作用才会更加明显。

原则五：时间临近原则

所谓时间临近原则（Temporal Contiguity Principle），是指画面与对画面的解说同时呈现比前后相继呈现更能促进学习者的学习。

在同步呈现信息模式下，言语和视觉分别在不同的信息加工通道同时加工，分别形成言语表征与视觉表征，有利于学习者在工作记忆中将所形成的两种表征结合起来，从而建立起一个内在连贯一致的心理表征，促进理解。如果两者分开，则不利于理解。

这表现在有些老师制作视频的时候，因为PPT加了动画效果，有时候讲解了一会儿或者讲解完之后，才点击出现图片或文字内容，就不如讲解和内容同时出现效果好。

当言语信息和图像信息都很简短时，以及当学习者自己可以控制学习的节奏或步调时，时间临近原则的效果并不明显。

原则六：切块呈现原则

所谓切块呈现原则（Segmenting Principle），是指将所学材料分块呈现，而不是以一个连续体的形式不间断呈现。

这体现在老师的一屏内容显示不宜过多，尽量每页呈现的内容相关且尽量小，所以如果一页PPT内容比较满，建议拆分为多页。如图1就特别满，信息超载严重：

我们再看拆分之后，是不是清爽多了？

原则七：预先准备原则

所谓预先准备原则（Pre-Training Principle），是指如果学习者预先了解一些主要概念的名称、特征，那么他们就会取得更好的学习效果。

这就是我们要求学生预习，或者在学习任务单中标记清楚目标、任务的作用。

原则八：双重通道原则

所谓双重通道原则（Modality Principle），是指学习者根据画面和画面解说学习比根据画面和画面的文字说明学习能取得更好的学习效果。

人类用于加工信息的通道有两个：听觉信息加工通道和视觉信息加工通道。只有当学习者在每一通道中保留了相关信息，并分别把相关信息组织成一个连贯一致的心理表征，最后把这两个通道中的不同心理表征——听觉心理表征和视觉心理表征整合在一起，学习者才能实现意义学习。

这就是为什么呼吁以富媒体的形式为学生提供足够的信息。

原则九：多种媒体原则

所谓多种媒体原则（Multimedia Principle），是指学习者同时从语词和画面中学习所获得的学习效果比仅从语词中学习的效果要好。

这就要求我们的老师，尽量提供丰富的视觉化的配图，而不仅仅是文字。但这对老师是一个挑战，就是要把文字用恰当的配图或图表来呈现，老师首先需要把文字内容可视化呈现，建议您可以了解一下知识可视化的内容。

你记住一句话：一图胜千言。知识可视化远比单纯文字更有利于学习。

原则十：个性显现、原音呈现、形象在屏原则 

所谓个性显现原则（Personalization Principle），是指在多媒体教学环境下，如果采用对话风格来呈现言语信息，那么学习者的学习效果会更好。

原音呈现原则和形象在屏原则（Voice&Image Principles）可以视为是对个性显现原则的拓展和延伸，它们都是基于计算机的多媒体教学设计策略。

原音呈现原则是指在用多媒体呈现信息时，采用原人真音讲解与用机器合成的声音相比，前者更能给学习者一种社会存在感，学习者会觉得自己就好像与某人在直接交谈。

形象在屏原则主要基于这样一种假设：即如果在屏幕上添加一个讲解人的画面，那么就会增加学习者的社会存在感，因为他们会觉得自己就是在与一个真实的人物在对话。屏幕上添加的这个人物可以是一个真人图像，也可以是一个卡通人物形象，当内容讲解到哪儿，屏幕上的人物也就指向哪儿，从而增强学习者的社会存在感。

但是梅耶及其同事所做的有关形象在屏研究结果显示，形象在屏原则的作用并不明显，只是起到了一点点促进作用，而有的甚至起到了反作用，比如如果讲解的是重点内容，老师出镜反而会造成学生的认知冗余，不利于学习。因此，仅供你参考。