認知負荷理論

認知負荷理論是基於認類認知結構而形成的學習理論，人類自身的認知系統 是經由自然演化，以進化論的觀點考慮人類認知結構，並對認知結構理解分析認 知過程，是認知負荷理論的基本思想。Sweller(2010a)在 2010 年提出認知負荷理 論的新修正模型，把各種認知負荷的來源合而為一爲元素的互動性(element interactivity)。且重新修正了可感受到的認知負荷構成之模型，僅定義為內在與 外在負荷之總和，而將增生負荷排除在外(謝進泰，2013)。本研究即以此爲理論 依據，進行實驗設計。

一、認知結構的基本原則

(一)長期記憶與訊息儲存原則(Long-Term Memory and the Information Store Principle)

認知結構系統的中心架構是擁有大量訊息的長期記憶(long-term memory)。

日本圍棋棋聖與一般選手之間的關鍵差異在於對棋的套路跟棋譜的記憶量。圍棋 長久以來一直被認爲是需要相當複雜認知處理能力，落子與思考解題非常相近的 一種技藝，故從圍棋中找尋到的規律應可推論到人類進行解題與思考所產生的認 知過程。因此，長期記憶對認知處理過程有著關鍵的作用，而不單是認知處理結 果的儲存處而已。

(二)基模理論與借用及重組原則 (Schema Theory and the Borrowing and Re-organizing Principle)

認知負荷理論認爲訊息是以基模的形式儲存於長期記憶中。學習的過程就是

(三)解題與隨機嘗試原則 (Problem Solving and the Randomness as Genesis Principle) Narrow Limits of Change Principle)

正是由於認知系統可能採取隨機提取基模以及測試有效的方法，正因為工作 Environment Organizing and Linking Principle)

對於熟悉的問題，專家在較短的時間內即可從眾多方法中找到最合適的方法 去進行解題。而腦中已組織好的相關基亦即可迅速的被正確提取使用。而專家與

初學者之間的差別在於長期記憶中所儲存基模的數量，因此，在長期記憶中被儲

認知負荷；但如果學習目標是英語單字，則英語教學對任務而言就是內在認知負 較多認知資源(Sweller, 2010a)。

三、認知負荷理論的評量方法

根據外在及內在負荷的特性，認知負荷是個多向度決定，應該被學習者可以 感知，且可能隨著學習過程產生波動的量化改變。而增生負荷的概念則類似於描 繪學習意願、動機、注意力等層面。許多研究表明，由於認知負荷的特性，測量 認知負荷是個困難的任務。在目前已有的研究中，尚無明確的測量方法，大約可 分爲以下三類(Paas, & van Merriënboer, 1994；Pass, Tuovinen, Tabbers, & Van Gerven, 2003)。

(一)主觀衡量法(subjective techniques)

假設學習者能自我反省，並將自己感知的負荷進行量化將其記錄於量表中。

而將所花的心智努力化為「1」到「9」，其所對應的是學習者所花極少的心智努 力到極多的心智努力的量化，由學習者評定本身的負荷後，選取較適合自己的尺 度。

(二)生理衡量法(physiological techniques)

假設認知運作會反應於生理狀態，而造成生理上的改變，因此可以藉由觀察 表情，測量心跳、腦波以及血壓等方式，來測量學習者的認知負荷程度。

(三)任務與績效衡量法(task- and performance-based techniques)

由客觀的任務困難度及學習成效，來推估學習者的本身所花心智努力程度，

使用方法大多以試卷或問卷紀錄，如：學習者所花費的學習時間、學習者的學習 錯誤率…等。

其中主觀衡量法是大多數認知負荷理論研究所採取的方法。在主觀衡量法 中，對於不同專案的評估結果對認知負荷變化所產生的敏感度不同。眾多研究採 取學習者對付出的心智努力(mental effect)所採取的評估分數作爲認知負荷的測 量方法。DeLeeuw與Mayer(2008)的研究顯示學習者學習任務難度(difficulty)評 估的分數與學習成效較爲敏感，也就是有較高的信效度和關聯性。

以認知負荷理論的模型看，假設學習者學習的動機與意願大致相等，那就可 將學習者彼此之間增生負荷視為相同。當學習所給資料相同時，同樣水平的學習 者即會具有一致的內在負荷。而改變學習資料順序帶來的外在負荷將直接影響學 習者的學習成效；當外在負荷越高時，學習者的學習成效應會因此而會變得較差。

換句話說，在不同的衡量指標中，與學習成效較高負相關的衡量指標也可以說是 較好的測量認知負荷的方案。目前尚無研究以此觀點對主觀衡量法測量認知負荷 的各種指標進行評判。

從認知負荷的新模型出發，對學習者而言，學習內容會有其本身既有的內在 負荷，也會有因教學程序設計不佳因而導致的外在負荷，其兩者相互累加而構成 學習者可感受到的認知負荷。分數圖形與文字敘述的呈現方式對各組都是一致 的，而改變教學資料順序則構成學習者不同的外在負荷。由此，學習者在學習過 程中所感受的認知負荷在各組間的差異，就可視為教學資料順序改變的影響。