第二章 文獻探討
第五節 認知負荷與基模理論
認知負荷理論（cognitive load theory） (Sweller, 1988, 1994, Sweller et al., 1998; Paas, Renkl, & Sweller, 2003; Sweller, 2003, 2004; Sweller
& Sweller, 2006; Clark, Nguyen, & Sweller, 2006;) 中，強調認知的過程 和學習者的經驗，將對學習產生重要的影響。認知負荷是心理學的一種構念
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（construct），它是指個體從事特定工作時，加諸於個體認知系統（Sweller, van Merrienboer, & Paas, 1998），偵測對不同呈現類型的認知負荷與學習 成效學習特質的路徑分析。
Sweller 提出四個基本的原則：1)工作記憶的大小是受到有限的且受到 個人的認知經驗而有所不同； 2)長期記憶的大小基本上是無限資源；3)學習 是發生在工作記憶中的過程。認知活動中感知、理解、分析、推理、運用……
等複雜的工作，並提供資訊操作互動的暫存區後，進行編碼存入長期記憶區。
4)當工作記憶區的資源不足以處理認知活動時，這時便成為無效的認知活動。
在認知負荷理論中, 認知的負荷包括內部（intrinsic）、外部（extraneous）、
適切衍生（germane）型的認知負荷 。內部認知負荷（intrinsic cognitive load）指的是每一個教材物件或學習教材中內部的元素量與元素互動量，而 認知負荷大小，除了受元素量與元素互動量的影響外，將同時受個人的知識 和經驗所影響。外部認知負荷（extraneous cognitive load）就屬相關於教 學的設計(Sweller, 2007)、教學的邏輯、知識的呈現以及概念的連結。當教 材物件被設計成一種不利於的教學與學習的過程時，將會增加學習者在學習 歷程中的外在認知負荷。而適切的衍生型認知負荷（germane cognitive load）
是建立在基模的形成以及基模的自動化知上，換言之，學習效能可能被適切 的衍生型認知負荷所改善，在學習歷程增加適切的衍生型認知負荷，並降低 外部的認知負荷時，這時候學習效能將大為提升。
在認知負荷（Cognitive load theory）的理論下，提供在教材的切割、
設計、呈現與封裝上提供理論上的依據，細分出認知等價教材物件，在教材 呈 現 方 式 的 設 計 引 導 ， 藉 以 促 進 學 習 者 的 課 業 表 現(Sweller, van Merriënboer & Paas, 1998)。認知負荷理論關注在學習與教學歷程中，藉由 控制教材物件的負荷量，使學習者善用自身的認知資源_工作記憶區與認知 基模等，以達到學習效果。而學習者本身對認知概念的基模的建構與自動化，
是呈目標的先決條件（Paas, Renkl, & Sweller, 2004; Sweller, 1994）。教 學物件封裝是將教學概念切割較小的子物件，並將各子物件間的關連性盡量 降低，如此不僅可以降低物件間的依賴與關連關係，一方面降低教學物件的
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Pollock, Chandler 和 Sweller（2002）的研究，採分段式的教學，發現 對初學者相當有助益。本實驗的教材設計即是以認知負荷理論為依據，將國
（intention oriented design），亦即，教材的呈現是教材設計者所編纂。例 如，在一般的傳統教學中，教學的呈現多數由教師、教材與課本決定。相似
（Chang, 2015）。所以教學物件在以設計者的立意取向下，不一定達到設計
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2. 示例效應（worked example effect），提供解題步驟，引導學生建構出較 完整的解題基模；3. 完成問題效應（completion effect）；4. 分散注意力效 應（split-attention effect）引導學生能同時注意到不同的訊息；5. 冗餘效 應（redundancy effect）；6. 專家反轉效應（expertise reversal effect）；7.動態稍縱即逝，學習的效果沒有靜態設計來得好。.
鏡像神經元也是心智理論（Theory of mind）的基礎。對行為的了解是 鏡像神經系統的一個基本功能，鏡像神經元的效能即是被觀察的行為所激發。 察行為將激發行為的計劃與執行的一連串的反應（Meltzoff & Prinz, 2002）。
更進一步，使得個別的知識建構隱含著教學的建構、學習的理解、過程的有理 化、知識的詮釋與轉譯……等等，需要更多的知識對焦、認知驗證、個別的概 念化與內化 （Chang, 2014）。此外，在鏡像神經系統（Mirror Neuron System）
的理論中，鏡像神經元組儲存了特定行為模式的編碼。這特定行為編碼模式的 特性可以讓人不需太多地思考，就能理解或運用在認知行為上。工作記憶的特 質當處理不熟悉的訊息時，工作記憶中的每一個運作都嚴格受限於容量與所能
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持續的時間，而形成訊息傳遞與訊息處理的瓶頸（Baddeley, 1997; Miller, 1956;
Kalyuga, 2008）。由於在學習階段，基模建構的過程中訊息必須暫存並被操弄 於工作記憶中，而Miller （1965）、宋曜廷（2000）、陳密桃（2003）指出工 作記憶的空間又極為有限，當學習物件過於複雜或過多時將對工作記憶產生過 一個單一元素（single element）。如此，便能降低工作記憶的負擔，也就能釋 放出更多的工作記憶的空間，以利其他的訊息處理。基模，概念容器，亦為知