基于認知負荷理論的微型移動學習資源設計

☆　李小剛

（江蘇師范大學教育科學學院，江蘇徐州　221116）

基于認知負荷理論的微型移動學習資源設計

☆李小剛

（江蘇師范大學教育科學學院，江蘇徐州221116）

移動通信技術和智能終端設備的普及促進了學習理念的變革，微型移動學習為學習者帶來了全新的學習體驗，然而，海量的知識信息以及碎片化的微內容都對學習者的認知負荷造成了巨大的挑戰。文章在對認知負荷來源分析的基礎上，提出了微型移動學習資源設計的五大原則，并從內容設計、媒體設計、通信設計、可用性設計四方面對微型移動學習材料的設計進行了探討。

微型移動學習；認知負荷理論；設計原則；學習材料設計

隨著信息時代的全面到來，借助智能手機或平板電腦等微型設備的移動閱讀成為人們的日常習慣，數字化的非正式學習方式越來越成為學習者獲取知識的重要途徑。微型移動學習使得人們可以在無線網絡技術的支持下隨時隨地進行非正式學習。然而，技術為學習帶來便利的同時，海量的互聯網信息資源也給移動學習帶來了一些不利因素：信息超載和知識碎片化，導致學習者疲于處理大量碎片信息卻較少對知識信息進行深入的意義建構。就微型移動終端而言，較小的顯示屏幕和界面交互的局限性等因素也增加了學習者的外部認知負荷。由此，筆者提出應從認知負荷理論的角度對微型移動學習資源進行設計，以更符合“微時代”下學習者微型化的學習需求。

一、理論基礎

（一）微型移動學習概述

微型學習（Microlearning）是2004年由奧地利學者林德納教授提出的，用以描述“存在于新媒介生態中，基于微型內容和微型媒體的新型學習”。［1］新媒介環境是微型學習產生的時代背景，而微型內容和微型媒體是構成微型學習的兩個核心要素。Theo Hug教授認為，微型學習是在較短的時間內聚焦短小知識片段的學習活動。近年來，隨著個人終端技術和移動互聯網絡的發展，微型學習和移動學習的理念深入人心，二者也產生了一定的融合，演化為微型移動學習（Micro-Mobile learning），其特點包括學習內容碎片化、學習時間分散化、媒介形式多樣化、學習形式個性化、即時通信便利性、學習環境干擾較多等。［2］

（二）認知負荷理論

認知負荷理論由澳大利亞心理學家斯威勒提出，該理論的前提假設是在人類的認知結構中，短時記憶的容量較小，一次只能記憶5-9個信息塊；而長時記憶的容量可看做是無限的，是否在長時記憶中存儲了信息被看做是學習的一個重要目標。認知負荷理論有兩個重要的理論觀點：資源有限理論和圖式理論。資源有限理論認為，人的認知資源非常有限，在學習過程中，如果學習者面對的學習材料難度與總量超過其大腦固有的認知資源總量，便會造成認知負載。圖式理論認為，圖式根據信息元素的使用方式來組織信息，它提供知識組織和存儲的機制，可以降低工作記憶負荷。圖式構建后經過大量的實踐即可實現圖式的自動化。由于圖式的建立，使得工作記憶盡管處理的元素數量有限，但是元素包含的信息量卻可大幅增加。在此基礎上，斯威勒提出了三種類型的認知負荷：內部認知負荷、外部認知負荷和關聯認知負荷。內部認知負荷由知識材料的內在難易程度決定，教學設計無法對其產生直接影響；外部認知負荷指由設計不當的教學活動或刺激材料的呈現方式造成的冗余信息，會占用學習者的認知資源，因此需盡力減少；相關認知負荷指與促進圖式建構和圖式自動化過程相關的負荷，是由學習材料的組織和呈現形式引起的，可促進學習效果的認知負荷。

二、微型移動學習認知負荷來源分析

（一）內容材料引起的認知負荷

相比于在傳統紙質媒體上學習，在微型終端電子屏幕上的閱讀會讓學習者增加更多的認知負荷。在進行傳統閱讀時，人們會對文字符號的空間位置創建特定的心理表征，生成有益于知識意義建構的認知地圖（Cognitive map）。而數字化閱讀研究表明，基于屏幕文本的閱讀難以建立認知地圖并進行有效導航［3］。紙質書籍的特定文本具有絕對位置，大腦在記憶時對此較為敏感，畫線、標注、折頁等手段也可以為信息檢索提供一些記憶線索。然而，電子屏幕文本卻很難形成類似的閱讀體驗，缺乏某些空間記憶線索，因此需要付出更多的外部認知負荷。

（二）微型媒體引起的認知負荷

微型移動終端設備的顯示屏幕較小，手機屏幕通常為3-5英寸，平板電腦為8-10英寸。顯示面積的大小在一定程度上影響了頁面布局、信息結構、圖文排版。信息材料的內部組成成分從顯性的作用關系變為隱性，信息呈現方式的改變增加了讀者的外部認知負荷［4］。在此情況下，學習者需要付出較多的認知資源整合工作記憶中的信息元素，與此同時，還需要不斷地完成與外部硬件設備界面的交互操作。除此之外，在線互動過程中，信息輸入也存在著一定的局限性（通常采用較小的虛擬鍵盤完成輸入），這也為知識的意義建構增加了較多的外在認知負荷。

三、微型移動學習資源設計原則

（一）明確內容定位原則

設計微型移動學習首先要解決的問題就是對目標學習者的明確定位。由于內在認知負荷受學習材料本身的復雜性和學習者當前知識水平的影響，應該認真分析學習者特征、學習能力和學習風格。此外，對于不同類型的教學內容需采用與之匹配的設計策略，例如：認知負荷較低的良構性知識，可采取簡單分割的方式設計教學。而對于組成元素較多，內在關系復雜的非良構性知識，就應該采用由淺入深、由易到難逐步進行的策略。

（二）微組塊呈現原則

認知負荷理論表明，學習者一次加工處理的信息量是有限的，特別是在外界干擾因素較多的非正式環境中，因此單次處理信息過多會導致認知超載，造成學習障礙。因此，需要把學習內容細化分割成較小的、相對獨立的學習單元，實現“高內聚、低耦合”的原則。知識點聚焦單一問題，學習時間控制在10分鐘左右，通過較多的微組塊的學習構建系統完整的知識結構。

（三）屏蔽無關信息原則

在傳統的多媒體課件設計中，教師為了使內容生動有趣，吸引學生注意，常加入過度的圖片、動畫，材料篇幅也大大增加。但心理學表明，這只是激發了學生的情緒型興趣而非認知興趣，過多的無關信息容易分散學習者的注意力。因此，在屏幕界面設計時應聚焦要意，控制冗余信息，遵循簡潔實用的原則，還需注意圖文結構搭配合理，界面導航設計清晰直觀。

（四）多通道原則

梅耶的多媒體學習理論認為，視覺處理器和聽覺處理器分別占用獨立的信息加工通道，由動畫和解說呈現的學習材料比由動畫和屏幕文本呈現的多媒體學習材料學習效果好。采用視聽結合的方式可以明顯降低工作記憶的認知負荷，因此，在微型學習資源的設計過程中應充分利用這一特點，如設計微視頻時為畫面提供必要的同步解說，從而有利于學習者認知加工，提高學習效率。

（五）關鍵信息醒目呈現原則

對學習材料中的重點信息給予醒目提示，可以有效避免視覺搜索和注意分散。認知負荷理論認為，工作記憶的容量是有限的，只能專注于處理有限數量的信息。因此，運用合適的提示手段幫助學習者迅速定位關鍵信息，可以降低認知負荷，將有限的認知資源投入有意義的信息加工中。實際操作中可以通過字體、字號、顏色、加粗、斜體、高亮等手段將學習者的注意力吸引到重要的部分。

四、微型移動學習核心要素設計

（一）微型移動學習資源內容設計

1.內容材料短小精煉，時間長短適當

在移動學習中，學習者的學習時間短，學習環境復雜，不可預測的干擾因素多。因此，知識模塊應力求內容概括精煉，學習要點突出，重點難點明確。學習模塊的設計應當保證學習者在較短的時間內完成學習。實驗證明，5-10分鐘左右的微型移動學習材料在時間上更為符合非正式狀態下學習者的學習行為習慣。

2.知識粒度小，知識組塊保持松散連接

單一的知識模塊應當是相對完整的內容提煉，學習者可以在一段獨立的時間內完成對知識模塊的學習。學習材料組織應由易到難安排。知識內容之間通過“簡要提示法”、“小結”等技巧建立模塊間的聯系，促進“松散”知識內容中知識結構體系的建立。

（二）微型移動學習資源媒體設計

1.圖文媒體設計

文本表述信息精確、簡練，圖形圖像表述信息形象直觀。在微型移動學習資源設計時，通常會將圖片與文本配合，以更好地呈現概念或事實性的學習內容。例如：可以利用信息圖的形式將復雜的概念化繁為簡，轉化為可視化的視覺符號，減少了冗余信息。在圖文編排制作時還應該考慮輸出文件的體積以及尺幅的大小，保證終端屏幕可以流暢清晰地顯示。

2.微視頻媒體設計

微視頻是將較大的學習單元分解為結構化的微型知識點，每個微視頻講解單一的知識主題，單個視頻文件時長一般在5-10分鐘之內。微視頻分為內容演示型和課堂實錄性兩種，前者采用“屏幕錄制軟件+PPT”的制作組合，教師不出現在視頻中。后者與傳統教學視頻類拍攝制作類似，可以較好地還原教學情境，要求語言準確凝練、字幕提示及時到位、鏡頭調度合理。為了有較好的緩沖速度和跨平臺的顯示效果，一般采用H.264編碼、mp4格式封裝的方式，分辨率可采用1280*720的標準。

3.通信設計

及時的交流互動是微型移動學習的一個重要環節。為了保持學習的流暢性，一般采用“學習后交互”的形式［6］。學習完一個微主題的內容后，學習者可以通過手機端的微信、易信等通訊類APP及時與同伴交流或向教師尋求幫助。教師可以通過申請微信公眾平臺向同主題的微學習小組發布測試題目，或發起討論活動并獲得反饋。

4.可用性設計

可用性設計是從優化學習者學習體驗的角度提出的，目的是“更好地獲取學習者的注意力，創設自由快樂的學習體驗”［7］。導航設計方面，應制作簡明統一的標題菜單，操作方式遵循一致性原則，盡量采用“廣而淺”的菜單樹，以避免因迷航而造成外在認知負荷過高的現象。圖形界面設計方面，功能模塊結構安排合理，保持圖標指向意義的一致性，同一幅畫面的顏色不超過3種。內容設計方面，遵循少即是多的原則，提煉學習材料的核心元素，保證認知資源獲得最佳的分配，還要不斷更新，構建系列化的微內容資源，確保微型移動學習能夠可持續進行。交互設計方面，應采用最簡按鍵操作原則，能采用選擇式輸入的就盡量避免鍵盤輸入式操作。對錯誤操作應及時提示，對用戶的某些特定操作給予聲音或震動的反饋。

五、結束語

“微時代”的到來將會對教育理念、教育內容、教育方法和教育手段產生根本性變革。［8］隨著移動互聯網絡的發展以及未來谷歌眼鏡等可穿戴設備的普及，微型移動學習將成為一種重要的非正式學習方式，微學習資源建設應該走系列化、專業化發展道路。而對微型移動學習效果評價的實證研究則會成為下一步研究的重點。

［1］MartinLindner，PeterA.Bruck.Micromedia and CorporateLearning：Proceedings of the 3rd International Microlearning 2007 Conference［M］.Innsbruck：Innsbruck University Press，2007，（08）.

［2］沈海峰，賈禮遠.遠程開放教育微型移動學習設計［J］.湖北廣播電視大學學報，2012，（03）：18-19.

［3］Li，L.Y，Chen，G.D&Yang，S.J.Construction of cognitive maps to improve E-book reading and navigation［J］.Computers &Education，2013，60：32-39.

［4］司國東，趙玉，宋鴻陟.認知負荷視角下的移動閱讀研究［J］.中國遠程教育，2012，（06）：51-55.

［5］程志，周鐵.基于認知負荷理論的教學媒體設計［J］.現代教育技術，2008，（11）：50-52.

［6］穆肅，閆振中.微型學習理論指導下的移動學習材料設計的研究［J］.現代遠距離教育，2010，（02）：14-18.

［7］祝智庭，張浩，顧小清.微型學習—非正式學習的實用模式［J］.中國電化教育，2008，（02）：10-13.

［8］朱琦，李兆君.大學英語課程微型學習的內容選擇和活動設計［J］.現代教育技術，2012，（08）.

［編輯：鄭方林］

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1671-7503（2016）11-0016-03