認知負荷

根據 Paas 與 van Merriënboer（1994）的定義，認知負荷（cognitive load）

是將一特定工作加諸於學習者的認知系統時所產生的負荷，也是工作記憶 區負荷。Sweller 與 Paas 及 van Merriënboer（1998）認為認知負荷受下列三 個要素的影響：（一）教材本身內容的困難度與複雜程度，屬於內在的認知 負荷（intrinsic cognitive load）；（二）教材內容的編排、呈現方式的不同，

會對學習者產生不同的負荷，屬於外在認知負荷（extraneous cognitive load）；

（三）藉由改良後的教學設計與教材呈現，吸引學習者專注在學習時所產 生的增生認知負荷（germane cognitive load），也稱為有效的認知負荷

（effective cognitive load）。增生認知負荷為外在認知負荷的一種，雖然會 增加學習者的負荷，但能協助基模的建構，只有在總認知負荷量（內在認 知負荷與外在認知負荷之總和）未超出學習者的可承受範圍時，才能有效 提升學習。

認知負荷理論是基於記憶、基模發展以及自動化訊息處理的概念，提 供探討認知歷程及促進教學設計的主要理論架構。依據訊息處理模式的認 知理論，人類工作記憶（短期記憶）的容量是有限的；而長期記憶則沒有 容量限制，學習內容主要以基模的型態存在；透過基模運作自動化是基模 建構的重要過程（Baddeley, 1999; Ellis & Hunt, 2005）。因此，「認知負荷」

是個體在學習歷程時，所感受到的心智努力與心智負荷加諸於工作記憶的 心智活動總量（Cooper, 1998）。由於認知負荷理論的核心主張是提昇教學 設計的品質，而這需要教學者在設計課程時考慮到工作記憶的角色及限制 等因素，而經由學者研究後，彙整出十一種因教學設計而產生的效應，其 中與多媒體呈現相關的有：分散注意力效應、形式效應、多餘效應，簡述 如下（Cooper, 1998; Sweller, 2003, 2004）：

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一、分散注意力效應（split-attention effect）

分散注意力效應是指學習的過程中，學習者因教材呈現方式過於分散，

以致於需要將他們的注意力分開，以獲得不同資訊呈現的來源，並且花費 心力透過不同來源的資訊整合起來，致使產生較高的認知負荷，而影響學 習效果。例如，以文字來說明一張圖片，可視為資訊的整合。圖片和文字 整合在一起解說，比圖片和文字解說分開好，學習者可以免去因注意力分 散於圖片及文字間，以搜尋相關訊息，而耗費工作記憶容量，且能同時專 注於圖片和文字，將能有效整合資訊的呈現方式，省去圖、文之間的搜尋，

可提高學習成效。

二、形式效應（modality effect）

形式效應意指學習者同時藉由視覺型式和聽覺型式不同的感官刺激，

分別處理不同型態、不同性質的訊息來呈現資訊，以避免過多的視覺訊息 量在有限容量的工作記憶中相互競爭認知資源，將可增加有效工作記憶區 的空間而降低認知負荷程度，進而提升學習成效。李勝富、房思平（1996）

指出相關研究顯示：人類知識的來源經由聽覺的部分較少，但保存在記憶 中的比例較高；而有 80％是經由視覺而來，但僅能保存 11％，兩者綜合應 用之時，則保存率可提高至 50％。因此，同時利用視覺、聽覺通道來呈現 教材內容，所得到的效果會比利用單一通道的效果要好。

三、多餘效應（redundancy effect）

多餘效應是指如果資訊可藉由單一的呈現方式即可完整的傳達資訊的 意義，若藉由多種方式來呈現，便是多餘且會增加認知負荷、干擾學習，

對學習成效產生負面影響。亦即多餘的呈現方式應該被排除，以免產生多 餘效應。

由以上文獻可知，不當的多媒體教材呈現方式，會導致「分散注意力 效應」及重複或多餘訊息的「多餘效應」，而增加訊息處理的工作負荷。

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Sweller（2003）及 Mayer（2001）指出，多媒體教材的呈現方式會產生形 式效應，可同時藉由視覺與聽覺不同的感官刺激，來接收影像、文字與聲 音的訊息，將可增加有效記憶區的空間而降低認知負荷。但若同時呈現的 教材皆屬單一通道的處理訊息系統時，由於訊息同時透過有限容量的記憶 區塊，容易造成訊息相互競爭有限資源而產生認知超荷（cognitive overload），

反而不利學習。多媒體影片之字幕呈現，大部份使用完整的翻譯字幕，可 能會造成視覺通道有更大量的訊息要處理，容易造成視覺通道的認知超過 負荷。因此，本研究欲探討何種情境與字幕的呈現內容組合，可防止分散 注意力效應，並避免不必要的多餘效應，最能降低視覺通道的認知負荷。

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