認知負荷理論

在過去20 年內，認知負荷理論（Cognitive Load Theory，簡稱 CLT）成為在運用心 理學與教育領域之教學設計中具有影響力的理論(Pass, Van Gog, & Sweller, 2010 )。

根據Pass 和 Van Merrienboer, (1994a)提出的定義，CL 是指個體在執行某工作、作 業或任務時，所感受到的心智負荷（mental load）和心智努力（mental effect）的負載狀 況。若是個體對學習內容所知覺的困難度越大，在心智上越需要努力，則認知負荷就會 越大。因此工作任務太困難，或是需要投注極大的心智努力，都會造成認知負荷過重。

一、認知負荷構念圖

Pass 和 Van Merrienboer, (1994b)認為認知負荷是一個多向度的構念，其構念包括因 果要素（causal factors）和評估要素（assessment factors）。

圖 3 認知負荷構念圖

資料來源：Pass 和 Van Merrienboer (1994b)

(一) 因果要素：造成認知負荷的來源。

時間壓力…等，屬易變動的因子。

2. 學習者（learner）：包括學習者的認知能力、認知型態、先備知識…等，屬較 穩定的因子。

3. 任務與學習者的交互作用（interactions）：例如績效、動機、激勵等，也會影 響認知負荷。

(二) 評估要素：認知負荷導致的結果。（陳彙芳，1999）

1. 心理負荷（mental load）：以任務為核心層面，由任務或環境需求所造成。

2. 心智努力（mental effort）：以人為核心，是個體為了順應任務需求而付出的 能力或資源。

3. 工作成效（performance）：結合上述三個因果要素所呈現的反應。

二、認知負荷的類型

Sweller（1988）指出在教學過程中，學習者面臨的認知負荷來源有三種：

(一) 內在認知負荷（intrinsic cognitive load）：

來自教材的組成之間具有高度的交互作用，也就是教材的性質很複雜時，容易 造成認知負荷。

以本教學單元為例，國中七年級時已學過一次函數，因此在直角坐標平面上繪 製一次函數圖形，對國中八年級學生而言很容易，但要在直角坐標平面上繪製簡易 二次函數圖形，圖形本身已不如一次函數圖形容易聯想為直線，要將直角坐標平面 上看似隨意對應的點連成二次函數圖形就很困難。

(二) 外在認知負荷（extraneous cognitive load）：

來自於教學概念知識呈現的方式，相同的教材，可以隨教學者心像而有許多不 同的呈現方式，而在呈現的設計方式會影響學習者的認知負荷。因此為了降低學生 的認知負荷，教學者應該設計適當的教材。

本研究的教材設計以注意力引導為大原則，搭配AMA 的動態呈現設計，希望 在吸引學生注意力的同時，引導學生能夠主動且快速地搜尋到教學重點，幫助學生 組織訊息，幫助整合新訊息與舊知識，降低學生的認知負荷，達到良好的學習成效。

(三) 增生認知負荷（germane cognitive load）：

學者們根據各學科研究成果，提出了降低認知負荷的教學設計原則（Sweller, Van Merrierboer, & Pass, 1998；陳密桃，2003），整理如下表 1：

表 1 認知負荷教學設計原則及教材設計應用 (goal-free effect)

當問題非唯一解時，採 (worked example

effect)

老師給予學生問題時， (completion problem effect)

給予學生示例時，只給 (split-attention

effect)

時間接近原則與空間接

形式效應 (modality effect)

依據雙通道原則，可以 (redundancy

effect)

依據雙通道假設，書寫 (variability effect)

在進行解題練習時，變

AMA（Activate Mind Attention）原名數學簡報系統（MathPS），是由交通大學陳 明璋教授從2002 年起帶領 Informath 團隊研發，以較普及的微軟 PowerPoint 簡報系統為