認知負荷視角下的數字博物館探究性學習研究

◆周孫煊

認知負荷視角下的數字博物館探究性學習研究

◆周孫煊

目前，對學習活動的研究主要集中在學校這種正式學習的場景，而對于日益發展起來的數字博物館的學習活動研究則不多，從認知負荷的角度，分析目前數字博物館的探究性學習活動，并提出有效學習的策略。

數字博物館；認知負荷；探究性學習策略

隨著計算機技術的飛速發展，為適應信息時代發展的需要，博物館領域也在充分利用信息技術手段進行數字博物館建設。數字博物館借助于互聯網利用數字技術手段實現非可移動文物的實時展示，人們可以足不出戶領略博物館的巨大魅力，開展自主探究性學習。本文從認知負荷的角度，對數字博物館中學習者的探究性學習的認知負荷情況進行分析，并提出相關對策，優化認識負荷，真正實現博物館學習的有效開展。

1 認知負荷理論

認知負荷理論（Cognitive Load Theory，簡稱CLT），是新南威爾士大學的認知心理學家約翰·斯威勒（John Sweller）于1988年首先提出來的，是以資源有限理論和圖式理論為基礎的。Sweller等人將認知負荷定義為：學習者在完成任務時，其工作記憶需要加工和存儲的信息總量[1]。認知負荷理論區分有三類認知負荷，即內在認知負荷、外在認知負荷和相關認知負荷。內在認知負荷是在學習者的先前學習經驗與學習任務的復雜程度中產生的，也就是說先前學習經驗越豐富，學習任務越簡單，內在認知負荷越小，反之越大；外在認知負荷的產生與學習材料的呈現方式和內容組織相關；而相關認知負荷與學習者圖式的建構以及自動化的過程中所花費的認知資源的數量有關[2]。內在認知負荷、外在認知負荷和相關認知負荷既相互聯系又相互制約，只有三種認知負荷的總量不超過工作記憶所允許的范圍，才不會造成認知負荷超載。只有內在認知負荷和外在認知負荷相對較小的情況下，才能有多余的資源用于相關加工。

2 從認知負荷的角度，對數字博物館中學習者的探究性學習的認知負荷情況進行分析

為了更好地了解數字博物館探究性學習情況，筆者以重慶紅巖革命歷史博物館中網上探究性學習為研究對象，進一步分析網絡探究性學習中出現的問題。

外在認知負荷與學習任務的組織和呈現有關，學習任務的組織越無序或者呈現的時候沒有很好地告知學習者需要知道的內容都會引起外在認知負荷的超載，目前網上博物館探究學習調查中，學習者出現外在認知負荷常表現在：學習者注意力分散，在網絡世界里，網絡可以提供給學習者豐富的資源，但是同時也很容易因為相關信息過于分散、冗余信息反復出現、再加上信息檢索比較復雜，外在認知負荷強度相應加大。

內在認知負荷的產生與學習者先前學習經驗以及學習任務的復雜程度有關，學習者與探究所需的先前學習經驗越豐富，學習任務越簡單所產生的內在認知負荷越小，反之則越大。通過網上博物館探究學習調查來看，學習者常出現面對學習任務茫然不知所措，這與學習任務的復雜程度有關，學習者不能很好地理解學習任務，還有就是學習材料的難度大，不符合學生的認知水平，學習者無法很好地收集、整合、處理信息，從而引起認知超載。

相關認知負荷與學習者認知結構的圖式以及圖式的自動化程度有關。在調查中，我們發現有些學習者反應：“對探究學習不感興趣”，其原因除了任務太難之外，還有一個重要的原因就是探究選取的內容與學習者的生活聯系不緊密，除此之外，學習者在探究學習的過程中，還會出現陷入海量的信息中，迷失學習路徑的現象。這些現象都是相關認知負荷超載的出現的問題。

3 合理處理三類認知負荷的關系，優化認知負荷的對策

針對調查中發現的學習者在網絡探究學習過程中出現的問題，筆者從有助于減少外在認知負荷、降低內在認知負荷和提高相關認知負荷的角度提出相關的優化認知負荷的對策。

分析學習者的先前知識內在認知負荷與學習者先前學習經驗有關，所以要對學習者的先前知識水平進行分析，一個有效的辦法就是對學習者進行個人測試。個人測試可以更好地了解學習者的先前知識水平，對于知識水平不足以進行后續探究學習的學習者進行一定的輔助，以免影響后續探究學習的進行。

避免注意力分散網絡環境中大量的信息，容易使得學習者被無關信息所吸引，引起注意力分散，避免注意力分散的一個很好的辦法就是采用即時提示，即時提示有助于學習者集中注意力于目前要做的事情，同時在信息呈現時將關系密切的信息放在同一個頁面中，以免學習者在不斷的翻頁和跳轉鏈接中學習注意力發生漂移，忽視與學習有關的信息，甚至忘記自己的學習目標直至要經過刻意的思考后才回想起來。

提供學習資源導航學習資源導航就是把學習資源進行分門別類的整理，學習者可以根據需要進入到相應的資源庫中搜索自己所需要信息，這樣有利于相關知識的集中，不會出現資料分散的現象，使得學習者不需要再花費更多精力去整理各種知識之間的關系，對知識之間的關系一目了然，便于提取知識。

輔助信息呈現適時而行在進行復雜學習任務的探究學習中，適當的呈現知識有助于減少內在認知負荷，Kester等人提出了一個信息呈現的適時（Just-in-time）模型，即當學習者在問題解決中剛好需要某個信息時呈現該信息，信息應包括支持性信息和必備性信息兩種[3]。支持性信息與問題情境高度相關的，而必備性知識是在不同的學習任務中都會重復出現的知識，為更加有效利用支持性信息，可以要求學習者在開始學習任務之前，首先分析支持性信息中的內容，在長時記憶中建立起一定的認知圖示，在學習任務過程中只需重新激活這一圖示即可，這樣可以大大減少認知負荷總量，可以在問題情境導入階段給予學習者一定的支持性信息；而必備性知識應該盡可能使其熟練達到自動化的程度，可以在學習者開始學習任務之前首先回憶這些知識以便于后續學習需要時從長時記憶中將其激活。激發學習者的學習動機激發學習者的學習動機有助于學習者將注意力集中在所要解決的問題上避免豐富的網絡資源所帶來的負面干擾，使得學習者愿意發揮自身主觀能動性付出更多的認知努力。激發學習動機可以從以下幾個方面著手：首先，創設一個與實際生活緊密聯系的情境，將學習者要探究的問題與學生實際生活相聯系；其次，呈現學習內容時，充分利用各種媒體資源，使得內容生動形象容易調動學生的無意注意；再次，及時反饋學生的學習情況，設置階段測試，讓學習者在探究的過程中及時把握自己的進度和方向；最后，在探究過程中給予一定的外部獎勵，讓學習者及時獲得成功的體驗。

[1]羅群英,陳仕品,張劍平.基于認知負荷理論的網絡課程設計∶以國家精品課程“現代教育技術”的網絡課程為例[J].開放教育研究,2009(2)∶61-66.

[2]Sweller J, van Merrienboer J, Paas F. Cognitive Architecture and Instructional Design[J].Educational Psychology Review,1998(10)∶251-296.

[3]Kester L, Lehnen C, et al. Just-in-time, schematic supportive information presentation during cognitive skill acquisition[J].Computers in Human Behavior,2006(1)∶93-112.

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1671-489X(2014)17-0015-02

10.3969/j.issn.1671-489X.2014.17.015

作者：周孫煊，助理館員，重慶紅巖革命歷史博物館專業技術人員，研究方向為多媒體與網絡教育（400042）。