認知負荷理論及其在信息系統研究中的應用與展望

譚旸 袁勤儉

摘要：[目的/意義]本文對認知負荷理論在信息系統研究領域的相關重要研究文獻進行梳理與總結，為研究者提供思路和方向。[方法/過程]通過對國內外相關文獻的梳理，總結該理論在信息系統研究中的應用，并分別討論每個方面的研究成果，討論目前研究中存在的問題和未來的研究方向。[結果/結論]認知負荷理論在信息系統研究中的應用主要包括信息檢索研究、信息系統設計研究、信息系統效能評估3個方面。目前的研究存在“應用認知負荷理論研究用戶的信息系統使用的研究范圍不夠廣泛”“缺少對內在認知負荷、外在認知負荷和關聯認知負荷的定量研究”的問題，未來的研究可以在拓展應用認知負荷理論進行信息系統使用研究的研究情境、探究更多種類的信息檢索工具對用戶認知負荷的影響、研究削減用戶的認知負荷的輔助工具等方面進行探索。

關鍵詞：認知負荷理論：認知負荷：信息系統

DOl： 10.3969/j .issn .1008 -0821 .2019 .12 .018

[中圖分類號] G201 [文獻標識碼]A [文章編號]1008-0821（ 2019） 12-0160-10

認知負荷理論（Cognitive Load Theory.以下簡稱“CLT”）由澳大利亞心理學家John.Sweller于1988年提出。CLT的核心思想是：為了減少個人在完成任務時需要的精力并提高個人的任務完成效率，應該優化任務流程的設計和任務信息的呈現方式。

CLT自提出以來，為了提升學習效率和降低信息系統使用難度，已被教育學、信息系統等領域的許多學者用來研究如何改進教學設計和優化業務流程。為了把握CLT發展和應用的現狀，一些學者對其進行了述評。唐劍嵐等在概述了認知負荷的基本內容、演化發展和在目前該理論在教學設計中的應用的基礎上，指出了目前的研究存在“實驗生態效度不足”、“研究方法單一”、“缺乏對各個階段的各類認知負荷的研究”等問題[1]。陳光耀等對CLT在E-learning項目設計中的應用進行了總結，提出在設計E -leaming教學時，應當通過注意教學內容的設計、教學內容和與學習者的知識水平的匹配程度來降低學習者的認知負荷，并強調了學者們應當考慮采用客觀測量認知負荷的手段進行一些應用性研究[2]。Hollender N等綜述了CLT在交互式學習系統研究中的應用，認為在目前的研究中關聯認知負荷目前沒有得到重視，并指出未來的研究方向應當關注復雜E -learninzg環境的設計[3]。

由前述可知，目前CLT的總結性研究主要存在以下幾點不足：1）前文的綜述研究都集中在2010年以前，缺少對最新應用研究的評述。2）雖然CLT在信息系統等領域已涌現出不少應用成果，但是CLT的綜述研究都集中在教育領域，未見信息系統等領域的研究述評。因此，為了幫助更多學者較為全面地了解CLT和其在信息系統研究領域應用的最新進展，本文擬在簡要介紹CLT的源起及其基本內容的演變之后，評述CLT在信息系統研究領域中的應用現狀。

1 CLT的源起、演化和基本模型

1.1 CLT的源起

專家（即在特定領域具有專業知識的人）和新手在解決問題的能力上為何有差異、如何促進新手的學習一直是研究的重點。學界通過大量研究，應用圖式理論給出了解釋：專家與新手在解決問題的能力上本質區別在于圖式的運用。根據圖式理論，圖式是存在于個體記憶中的對外在事物的結構性認識，即專家能夠從以往的學習經驗中獲得并存儲可重復利用的知識，當面對新的問題時，將與之相關的知識進行加工來解決問題。

隨著對于學習機制的認識不斷深入，學者們逐漸發現，新手往往能夠順利解決問題，卻難以獲得圖式。Sweller J結合資源有限理論中“個體具有有限的腦力資源”的觀點，通過實驗得出結論，新手無法獲得圖式的原因在于：大量有限的精力被用于解決問題而沒有給圖式獲取留出空間，即新手的問題解決方式所帶來的認知負荷干擾了圖式的習得。據此，Sweller J提出，應當降低解決問題時的認知負荷來使圖式獲取更容易發生，即CLT的雛形[4]。

1.2 CLT的演化

1.2.1 CLT的概念演化

最初，人們認知負荷作為整體進行研究。后來，隨著研究的深入，學界又將認知負荷進一步細分為內在認知負荷（ Intrinsic Cognitive Load）、外在認知負荷（ Extraneous Cognitive Load）和關聯認知負荷（ Germane Cognitive Load）。

1994年，Sweller J在研究為什么一些教學材料難以學習時拓展了CLT，提出了內在認知負荷和外在認知負荷的概念。他指出，總的認知負荷是至少兩個相當獨立的元素的組合：一個是由教學設計強加的外在認知負荷：另一個是教師無法控制的內在認知負荷[5]。

內在認知負荷是在具體任務中，由必須理解的任務信息、學習材料的復雜性與個人的知識水平的交互作用所引起的難度[5-6]。對于個人來說，給定的任務的性質是內在認知負荷的來源，在任務中，需要處理的互相聯系、相互作用的元素越多，會導致更高水平的內在認知負荷[7]。外在認知負荷是由任務信息呈現給學習者的方式產生的，用戶將投入多余的信息或與學習目標無關的過程中的精力是外在認知負荷的來源。因此，當教學設計提高了精力使用的效率時，外在認知負荷就會減少[5]。結合過往的研究，Sweller J進一步提出，外在認知負荷的效果可能在很大程度上由內在認知負荷決定，當內在認知負荷較低時，外在認知負荷可能會產生較小的影響，因為總的認知負荷可能相對較低[5，8]。

在提出內在認知負荷和外在認知負荷的概念后，降低外在認知負荷一直是CLT的核心，早期研究幾乎都是專門研究教學設計如何減少外在認知負荷。然而在某些情況下，研究者們發現認知負荷能夠促進學習，以往“降低認知負荷以促進學習”的結論似乎不成立。因此，一些學者開始研究與圖式構建直接相關的第三種認知負荷，即關聯認知負荷。

1998年.Sweller J等在驗證一系列由CLT產生的教學設計原則時，對個人的認知結構進行了描述，并提出了關聯認知負荷的概念。關聯認知負荷是指學習者致力于構建圖式而投入的精力，它有助于而不是妨礙學習[9]。不同于內在認知負荷和外在認知負荷，關聯認知負荷不構成認知負荷的獨立來源，而是與個體投入學習的精力分配相關。關聯認知負荷的降低意味著學習者投入更多精力處理與學習無關的因素而不是學習材料，即更多的精力被用于與外部認知負荷相關的活動，因此學習效率會降低。適當的教學設計應當減少外在認知負荷，增加關聯認知負荷。

1.2.2 CLT的模型演化

Paas F G W C等在比較4種問題求解訓練策略時，提出了以因果維度（影響認知負荷的因素）和評價維度（受認知負荷影響的因素）構成的認知負荷二維結構測量模型（見圖1），用于代表執行特定任務對特定學習者的施加的認知負荷[IO]。

因果維度包括：學習者特征、任務（環境）特征、學習者與任務（環境）之間的交互作用;其中，學習者特征是相對穩定的因素，如受試者的認知能力、認知風格、知識經驗等;任務特征包括任務結構、任務新穎性、獎勵機制類型、時間壓力等因素;環境特征包括噪聲、溫度等;而學習者與任務（環境）之間的交互作用可以通過相對不穩定的因素影響認知負荷，如最佳表現的內部標準等。評價維度則包括心理負荷和心理努力，并通過學習行為表現出來;其中，心理負荷由任務（環境）需求所施加，對于給定的任務是不變的;心理努力指實際分配到滿足任務需求的精力;績效指的是學習任務完成的效果。

在模型中，因果維度的3個元素構成認知負荷的來源，評價維度的心理負荷、心智努力和績效構成認知負荷的結果。其中，心理負荷一部分通過自動化過程來處理學習者熟悉的方面：另一部分通過受控的認知過程作用于圖式的獲取并影響學習者的心智努力，心智努力和自動化過程最終共同影響學習者的績效。因此，認知負荷二維模型將任務和學習者作為認知負荷的根本來源，將心理負荷和績效作為認知負荷的最終結果。

認知負荷二維結構測量模型明確指出了認知負荷的來源和結果，優點是模型中的元素易于量化，然而該模型僅僅能夠通過個體和任務的特征測量某個時間段內個體的靜態認知負荷水平，而在一個連續的任務中，由于任務時間、任務難度變化等一系列不斷變化的因素影響，個體的認知負荷往往不是固定的，而是動態變化的。

因此.Neerincx M A以一段時間內的用戶進行任務的狀態為研究對象，開發了認知任務負荷三維結構模型[11]。該模型中包括了3種決定認知任務負荷的因素：占用時間、信息加工的水平和任務設置轉換（ Task - set Switching），3種決定因素值越高，認知負荷越大。其中，占用時間指的是工作時間在總可用時間中的占比，用于評估單位時間內人承受的工作量。信息加工的水平基于Rasmussen J的“技能一規則一知識框架”[12]分為3個級別：基本技能、基本規則、基本知識，在基本技能級別，信息被自動處理，幾乎不需要投入精力;在基本規則級別，輸入信息觸發基于規則的結果即可解決問題;在基本知識級別，基于輸入信息對問題進行分析并制定解決方案，這種類型的信息處理可能涉及對有限的工作的高認知負荷。復雜的任務情境由幾個具有不同目標的不同任務組成，這些任務涉及不同的知識、能力和環境，因此，“任務設置”表示具有瞬時狀態的任務狀態，切換需要在操作和環境級別更改適用的任務知識。

模型根據任務持續時間和3個決定維度把認知負荷狀態分為最優工作負荷、負荷超載（ Over-load，任務超過個體能承擔的精力上限）、負荷不足（Underload，個體投入的精力低于要求）、警戒（Vigilance，個體持續關注一項任務的狀態時，隨著時間的推移，效率會下降）和認知鎖定（ Cogni-tive Lockup，個體專注于執行一項任務而不愿意切換任務）5種狀態。表1展示了任務需求對某一任務周期不同階段的負面影響。圖2展示了一個三維的“負荷”空間，在這個空間中的區域指示了任務對操作者施加的認知負荷需求。

2 CLT在信息系統研究中的應用

2.1 CLT在信息檢索研究中的應用

信息檢索的過程是用戶與檢索系統不斷交互的過程，信息檢索的結果與系統設計、用戶經驗和任務特性息息相關，CLT在信息檢索研究中的應用能夠加深對信息檢索的過程及結果的理解，對改善信息檢索任務的設計、信息檢索系統的設計具有十分重要的意義。因此，部分學者將CLT用于研究信息檢索相關問題。

2.1.1 信息檢索中的認知負荷分布研究

從信息檢索系統設計的角度，Dennis S等將認知負荷引入信息檢索的研究中，用于更為精準地描述用戶的信息檢索過程，研究發現在使用全文檢索工具時，當用戶查看的候選查詢被從統計上、語言上或排序上細化時，用戶的認知負荷要比查看網頁摘要時低[13-14]。在此基礎上，Dennis S等從用戶經驗的角度比較了使用基于全文的搜索、基于目錄的搜索和基于短語的查詢重構輔助搜索時的搜索效率，發現對搜索工具的不熟悉會增加查詢過程中的認知負荷[15]。

從任務特性的角度，Peter S等從用戶完成信息檢索任務的整體過程出發，測量了被試者在使用網絡購物網站的檢索工具時的認知負荷和用戶滿意度，發現較高的認知負荷與任務完成時間較長、二次監測任務失敗較多、檢索偏好較高、對各自店鋪的總體滿意度較低有關，并據此提出了將瀏覽/搜索偏好作為一種啟發式認知負荷評估方法[16]。Gwizdka J等針對信息檢索任務的過程和階段，從主要和次要任務績效的角度討論認知負荷的評估，通過一個受控的信息檢索實驗，發現認知負荷強度的測量可能對任務需求的動態變化敏感，而對任務之間的差異不敏感[17]。Cwizdka J進一步探究了使用全文檢索工具時信息檢索任務各階段的認知負荷水平的差異，研究發現：搜索任務各階段的認知負荷存在差異，與檢查搜索結果和查看單個文檔相比，在相關文檔的查詢制定和用戶描述過程中，認知負荷更高[18]。李建華等在研究用戶使用中國知網數據庫檢索時得出了相似的結論，即信息檢索過程中用戶平均認知負荷是動態變化的，在形成查詢和標記文獻內容時，用戶的認知負荷水平更高[19]。劉萍等則進一步將數據庫檢索中的查詢行為細化為構建查詢和查詢重構，并驗證了查詢重構的認知負荷更高[20]。

從信息檢索的認知過程的角度，劉佳等通過整合認知負荷三維模型理論和信息檢索的認知理論，以學術數據庫檢索為例，建立了信息檢索認知過程中認知負荷結構模型（見圖3），描述了信息檢索過程中認知負荷的產生與結果，并提出了信息檢索認知負荷的評價框架，包括瞬時負荷（某個特定時刻的認知負荷）、頂峰負荷（在一個特定的時間內，瞬時負荷的最高值）、平均負荷（單位時間內測量的負荷）、累計負荷（整個檢索過程中經歷的負荷總量）和整體負荷（個體頭腦中的累積負荷）[21]。

除了從個人進行信息檢索行為的角度，也有學者從協作信息檢索行為研究認知負荷的分布。一種觀點認為，協作信息檢索中用戶的總認知負荷與個人的認知負荷沒有差異。Shah C在對使用帶有交流功能的檢索工具的檢索過程中協作團隊成員的認知負荷進行了測量，結果發現認知負荷并不比個人的認知負荷多[22]。使用相同的檢索工具，BrennanAA等探討了基于場景的任務中協作信息檢索和個體信息檢索之間的差異，發現除了NASA任務負荷指數中表現的部分外，參與者的認知負荷在合作檢索和個人檢索中沒有區別，即查詢行為與總認知負荷之間沒有顯著關系[23]。另一種觀點認為，協作信息檢索相比個人信息檢索表現出更復雜的認知負荷成因和更高的認知負荷水平。Conzalez-Ibanez R等以帶有交流功能的檢索工具為例，在研究等積極情感在協作信息搜索行為中的作用時，發現個人的認知負荷更低，并推測團隊用戶較高的認知負荷是由于溝通、協調、沖突解決等協作活動中涉及的額外因素造成的[24]。Yue Z等電子郵件搜索工具進行研究，通過對協作信息檢索的觀察和實驗后的訪談，發現在整個檢索過程中，合作者的認知負荷水平不僅表現為對系統的適應，包括搜索工具和協作工具，還表現為對其他合作者的熟悉，包括相互信任和貢獻[25]。總結以上研究，個人信息檢索與協作信息檢索之間是否存在差異，研究尚未得出較統一的結論。

2.1.2 認知負荷對信息檢索的影響研究

Kyoungsik以54名大學生為研究對象，探討了認知負荷對使用網頁全文檢索工具時的查詢重構行為的影響，發現那些被賦予任務需求、時間控制和挫敗感的被試者，即將認知負荷保持在較高水平下的被試者，他們的搜索請求比一般的被試搜索請求更少，即認知負荷會影響用戶的查詢重構行為[26]。

由前述可知，CLT在信息檢索研究中的應用主要在信息檢索中認知負荷的分布研究和認知負荷對信息檢索的影響研究兩部分。其中，信息檢索中認知負荷的分布研究集中于使用網頁全文檢索工具和學術數據庫檢索工具進行檢索，通過對用戶在信息檢索不同階段的認知負荷水平的測量，探索了用戶的認知負荷水平的影響因素和認知負荷水平對檢索結果的影響，并且協作信息檢索與個人信息檢索中認知負荷的水平是否存在差異還存在分歧;對認知負荷對信息檢索的影響研究的成果僅見1篇，研究了認知負荷對用戶的查詢重構行為的影響。在CLT在信息系統檢索中的研究存在以下問題：1）了解認知負荷對信息檢索的影響，能夠及時發現用戶是否處于困境并提供幫助，而大部分研究集中于信息檢索中認知負荷的分布研究，對認知負荷對信息檢索的影響研究較少，僅見1篇。2）不同種類的認知負荷對用戶進行信息檢索有不同的影響，如外在認知負荷會降低用戶的檢索效率，關聯認知負荷會促進用戶檢索行為，而上述研究都對用戶的整體認知負荷水平進行研究，未見對不同種類認知負荷的細化研究。3）新型檢索工具（如圖片檢索工具等）和移動端的檢索工具在使用步驟、界面設計、結果顯示等方面都與傳統PC端檢索工具有所差異，而上述大部分研究都以傳統的PC端檢索工具為研究對象，如網頁全文檢索工具、數據庫檢索工具和郵件檢索工具等，未見對新型檢索工具和移動端檢索工具中認知負荷的分布和結果的研究。

2.2 CLT在信息系統設計研究中的應用

在用戶與信息系統的交互中，信息系統的設計對于用戶能否正確理解信息系統的功能并高效地完成任務具有十分重要的影響。在與信息系統的交互過程中，認知負荷水平能夠反映用戶當前的工作狀態，在信息系統設計中應用CLT，對于深入了解用戶與信息系統交互的過程中的動態認知變化、把握信息系統的設計對用戶理解和操作的影響具有重要的意義。

2.2.1 信息系統設計中影響認知負荷的因素研究

部分學者從系統復雜度的角度出發，研究系統復雜度和用戶認知負荷的關系。王求真等通過眼動研究探討了網站復雜度和任務復雜度對用戶認知負荷的影響，發現網站復雜度和任務復雜度會影響用戶的認知負荷，并且任務復雜度會調節網站復雜度對用戶認知負荷的影響[27]。在此后的進一步研究中，王求真等又以在線購物網站為研究對象研究了由于認知負荷的不同，網站復雜度和任務復雜度如何共同影響用戶的視覺注意力和行為，研究表明：當用戶在中等復雜度的網站上進行復雜任務時，由于網站很好地匹配了用戶當前可付出的認知資源，用戶的任務完成時間和注意力都處于最優的水平[28]。張中奎根據CLT和認知負荷二維結構模型，探究并驗證了認知負荷在網站復雜度和購買意愿之間的中介效應，以及認知需求在網站復雜度與認知負荷之間的負向調節作用[29]。

部分學者從信息系統的界面設計出發.探究影響用戶認知負荷的因素。Hu J H等評估和比較了6種不同的界面設計的有效性，發現基于列表的界面的個人信息系統用戶的總體認知負荷與基于圖表的界面相當[30]。相似的，Raafat Ceorge Saade等通過對比試驗，發現在缺乏訓練的條件下，盡管用戶對基于圖標的界面的感知易用性更高，但基于菜單的界面和基于圖標的界面對于個人信息系統用戶具有相同水平的認知負荷[31]。Chevalier A等研究了具有不同的經驗水平的個人信息系統用戶在具有不同的人體工程學質量的網站上搜索信息時的認知資源，研究發現，對于新手和有經驗的用戶，在人體工程學網站進行信息搜索需要投入更多的認知資源，但對于專業設計師來說，兩種網站沒有區別，即專業設計師無法預測用戶的行為和策略[32]。Reis H M等討論了與完整的界面相比，簡化的界面是否對個人信息系統用戶的心智努力需求較少，他們發現，相比完整的界面，隱藏高級和無關特性的界面有助于新手用戶表現更好，具有更低的認知負荷，然而，經過適當的培訓后，完整的界面比簡化的界面更能提高個人信息系統用戶的工作效率[33]。

也有部分學者從微觀角度討論了信息系統界面元素設計對個人信息系統用戶的認知負荷的影響。MadridR I等探究了超鏈接對用戶閱讀網頁文本時的認知負荷的影響，實驗發現網頁鏈接的數量對認知負荷沒有影響，而認知負荷直接受到閱讀方式的影響[34]。Rose J M等研究了在計算機稅務決策輔助系統中放置解釋對個人信息系統用戶的圖式習得產生的影響，他們發現，當將決策輔助系統中的解釋融入到決策輔助系統的問題解決步驟中時，認知負荷會降低，用戶會從輔助的使用中獲得更多的知識[35]。

在以上兩種研究角度的基礎上，汪海波等綜合考慮了信息系統復雜性和信息系統界面設計，結合數字界面信息加工、認知理論、視覺搜索機制和眼動生理評估探討了數字界面認知負荷的生成機制和來源途徑，從3種認知負荷的角度提出了認知負荷來源途徑模型（見圖4）[36]。

2.2.2 利用CLT優化信息系統設計的研究

部分學者從信息系統的整體特征出發，認為信息系統應當更易于交互。Harper S等通過對視覺復雜性和一般認知復雜性之間的關系的研究，提出了視覺復雜性和認知復雜性之間的隱含聯系，并將視覺復雜性定義為認知負荷的一種隱式度量，通過分析Web頁面哪些部分應當在視覺上進行簡化，設計更易于個人用戶交互的Web頁面[37]。

在此基礎上，另一部分學者將用戶的任務特征考慮在內，認為信息系統的設計應當與用戶的認知負荷程度、任務復雜度相匹配。Wang Q等在發現中等復雜度的網站與用戶的認知負荷水平匹配能夠提高用戶任務完成的水平的基礎上提出，設計師應當設計能夠很好地匹配用戶認知負荷的中等復雜度的網站，使用戶的視覺注意力最大化[38]。MaschaMF等研究了任務復雜度和任務體驗兩個因素對輔助決策系統的質量的影響，發現決策輔助工具和使用者之間的不匹配可能導致對工具的依賴性不足，認知負荷領域的研究可以最小化這些有害影響，當決策任務不復雜時，反饋內容增加，當決策任務更復雜時，反饋內容減少，可以緩解依賴不足[39]。

值得一提的是，與上述結論不同，當用戶與信息系統交互的目的從工作轉向娛樂時，保留一定程度的認知負荷水平被認為對用戶是有益的。Ang CS等以大型多人在線角色扮演游戲為例，發現盡管游戲要求越來越高，但參與者似乎會制定策略來克服這些問題，在克服困難后認知負荷也不再成為游戲的障礙，而如果沒有認知負荷，參與者會認為游戲沒有挑戰而失去意義[40]。

由前述研究可知，CLT在信息系統設計研究中的應用主要在信息系統設計中影響認知負荷的因素研究和利用CLT優化信息系統設計的研究兩部分。其中，影響認知負荷的因素研究從信息系統復雜度、信息系統的界面設計和部分信息系統微觀功能展開，而優化信息系統設計的主要研究方向是通過控制認知負荷水平，提高用戶的信息系統使用效率。然而CLT在信息系統設計的研究中還存在一些問題：1）單用戶信息系統與協同信息系統在面向的用戶和功能上具有差異，用戶在使用面向團隊合作的協同信息系統是可能面對更多需要關注的內容，而上述多數研究僅考慮了單用戶信息系統，適用于單用戶信息系統中的結論是否也適用于協同信息系統沒有驗證，對于目前逐漸應用的云協作、云辦公等涉及協同信息系統也缺乏研究。2）在面對具體的任務時，除了任務本身具有的難度，個體的知識水平也是認知負荷的重要影響因素之一，但上述僅有一個研究對實驗參與者的知識水平和系統操作水平進行了控制。

2.3 CLT在信息系統效能評估研究中的應用

信息系統能否幫助用戶完成任務是評價一個信息系統是否成功的重要因素。用戶在與信息系統進行交互時，用戶的認知負荷水平反映了用戶付出的精力，一旦用戶的認知負荷水平過高，就會影響用戶的工作效率。應用CLT對信息系統的效能進行評估，有助于優化發現信息系統中存在的問題，優化信息系統的設計。

學者普遍從信息系統的功能設計出發，評估信息系統各種功能設計的效能。Huang W等使用認知負荷來測量圖形可視化的有效性，并引入了一種稱為心理努力的認知負荷測量方法，并將其與傳統的績效測量方法進一步結合，形成了一種多維度測量方法，稱為可視化效率[41]。Niculescu A I等在過往的研究發現壓力與認知負荷的相關性的基礎上，以24 - 30歲的4名男性為實驗對象，從壓力和認知負荷的角度評價多模態會話接口的質量，實驗發現，壓力和認知負荷盡管是相關的，但能夠獨立影響會話的質量，并受不同的任務難度、信息表達和時間壓力的影響[42]。Seufert T等分析了依賴于內在認知負荷的超鏈接的有效性，研究結果顯示超鏈接只對不太復雜的、低內在認知負荷的任務有效，并且內在認知負荷的程度隨專業水平的不同而不同，當專業水平越高，內在認知負荷水平越低，超鏈接對學習越有幫助[43]。汪海波等在探討了數字界面認知負荷的生成機制和來源途徑的基礎上，提出了基于搜索深度一搜索廣度、內斂度一發散度的數字界面眼動評價模型[36]。

由前述可知，在應用CLT進行信息系統效能評估研究時，大部分學者以用戶在與信息系統交互過程中的行為和心理狀態所反映的認知負荷為測量對象，對信息系統的設計如圖形可視化、會話接口、超鏈接等進行評價，現有的研究存在以下不足：1）用戶在使用信息系統時，對信息系統的熟練度隨時間推移而增加，因此影響用戶認知負荷的因素在使用信息系統的不同階段可能是動態的，而目前還未見對用戶的認知負荷是否隨用戶使用信息系統的時長而變化的研究。2）盡管不同的信息系統可能有眾多相異的功能設計，但相比測試特定信息系統的每個功能，一個對信息系統整體效能進行評估的標準能在一定程度上節省評估成本，而上述研究成果都是對信息系統的某個組成部分的效能評估，缺乏應用CLT建立信息系統整體效能評估標準的研究。

3 總結與展望

用戶的認知負荷水平是影響用戶完成工作效率的重要因素之一。在應用信息系統進行工作的早期，組織內部的培訓學習能夠降低用戶理解并掌握信息系統的功能的難度，從而削減不易理解或操作的信息系統為用戶帶來的高認知負荷，使組織內的用戶能夠順利工作。然而，隨著信息系統在各行各業的應用，一方面，信息系統服務的對象從組織內部員工逐漸擴展到開放互聯網中的用戶：另一方面，信息系統的功能設計的細分程度和個性化程度越來越高，因此，統一培訓的方式不再適用于所有的信息系統用戶，優化信息系統的功能和界面設計、調節用戶使用時認知負荷水平變得越來越重要。在信息系統研究中應用認知負荷理論，提升信息系統的用戶友好度，優化用戶在與信息系統交互時的所需要投入的精力水平，對于降低用戶學習信息系統使用的成本并提高用戶工作效率具有重要的意義。

由前述可知，目前對于CLT在信息系統領域內的應用主要集中于信息系統檢索、信息系統設計和信息系統效能評估3個方面。然而，現有的研究還存在以下問題：首先，用戶的信息系統使用包括信息檢索、數據處理、業務管理等，但在上述對用戶的信息系統使用行為研究中，CLT的應用僅局限于用戶的信息檢索行為，對其他信息系統使用缺乏研究;其次，上述的研究絕大部分都以個體的總體認知負荷水平為測量對象，對于CLT中的3類認知負荷少有更深入細化的研究;再次，研究樣本一般規模較小，對更大規模和更多樣化的群體的研究較少，年齡、職業和知識水平等因素是否存在對認知負荷的影響仍需要驗證。

為了完善和豐富CLT在信息系統領域內的研究和應用，未來可以從以下方面進行拓展：

1）研究更豐富的信息系統使用場景中CLT的應用。以往對認知負荷在信息系統中的應用研究大多探究個人與信息系統的交互中的認知負荷以及單任務條件下用戶的認知負荷。然而，在現實環境中，一方面，用戶與信息系統往往不是單獨進行交互，而是用戶、信息系統與環境進行三者的交互;另一方面，用戶往往同時有多個任務處于待完成狀態，且任務之間常常是并行的。例如，學生使用的E -learning系統，學生既可以在完全獨立的環境下使用學習，也能夠在課堂上跟隨教師的講解，與其他學生一同使用系統進行學習，并往往有多個并列或非并列的學習任務待完成。多角度全方位考慮用戶在各種場景下的認知負荷水平以及其對用戶在操作信息系統時產生的影響，能夠對現實生活中用戶的不同工作狀態進行更準確地模擬和探究，對優化信息系統的設計具有現實意義。

2）探究不同類型、不同平臺的檢索工具對于用戶的認知負荷是否具有不同的影響。當前的研究對象集中于網頁全文檢索工具和數據庫檢索工具，而各種功能不同、檢索方式不同的檢索工具正逐步進入人們的生活，從學術檢索工具到日常的信息檢索，從以文字構建檢索式到以圖像、聲音為檢索對象進行檢索，從電腦端搜索工具到移動端檢索工具，都在不同的應用場合為不同需求的用戶提供幫助，如“百度識圖”圖片檢索工具，“拍立淘”商品檢索工具等。研究用戶使用不同的檢索工具時認知負荷的差異，能夠進一步了解用戶在使用工具的過程和潛在的操作需求，為優化檢索工具的設計，尤其是日常生活中使用的檢索工具的設計，以及增強系統的用戶友好度提供幫助。

3）研究削減用戶的認知負荷的輔助工具。系統的迭代是一個較長并且需要付出一定成本的過程，因此，當系統造成認知負荷過載，而新系統無法立即代替舊系統投入使用時，通過輔助工具削減用戶過高的認知負荷、提高用戶的相關認知負荷，對于系統提供商來說，能夠節省時間和開發成本，同時在一定程度上避免系統倉促更換而失去一部分用戶;對于用戶來說，能夠避免立即學習新的系統操作，減少了學習負擔。因此，針對如何削減用戶過高認知負荷，弱化認知負荷對用戶帶來的負面影響進行研究，對系統的開發和迭代過程十分重要。

參考文獻

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收稿日期：2019-08-21

基金項目：江蘇省社會科學基金項目“學術虛擬社區知識交流的效果評價研究”（項目編號：17TQB003）。

作者簡介：譚腸（1995 -），女，碩士研究生，研究方向：信息管理。

通訊作者：袁勤儉（1969-），男，教授，博士，博士生導師，研究方向：電子商務。