认知负荷视角下的数字博物馆探究性学习研究

◆周孙煊

认知负荷视角下的数字博物馆探究性学习研究

◆周孙煊

目前，对学习活动的研究主要集中在学校这种正式学习的场景，而对于日益发展起来的数字博物馆的学习活动研究则不多，从认知负荷的角度，分析目前数字博物馆的探究性学习活动，并提出有效学习的策略。

数字博物馆；认知负荷；探究性学习策略

随着计算机技术的飞速发展，为适应信息时代发展的需要，博物馆领域也在充分利用信息技术手段进行数字博物馆建设。数字博物馆借助于互联网利用数字技术手段实现非可移动文物的实时展示，人们可以足不出户领略博物馆的巨大魅力，开展自主探究性学习。本文从认知负荷的角度，对数字博物馆中学习者的探究性学习的认知负荷情况进行分析，并提出相关对策，优化认识负荷，真正实现博物馆学习的有效开展。

1 认知负荷理论

认知负荷理论（Cognitive Load Theory，简称CLT），是新南威尔士大学的认知心理学家约翰·斯威勒（John Sweller）于1988年首先提出来的，是以资源有限理论和图式理论为基础的。Sweller等人将认知负荷定义为：学习者在完成任务时，其工作记忆需要加工和存储的信息总量[1]。认知负荷理论区分有三类认知负荷，即内在认知负荷、外在认知负荷和相关认知负荷。内在认知负荷是在学习者的先前学习经验与学习任务的复杂程度中产生的，也就是说先前学习经验越丰富，学习任务越简单，内在认知负荷越小，反之越大；外在认知负荷的产生与学习材料的呈现方式和内容组织相关；而相关认知负荷与学习者图式的建构以及自动化的过程中所花费的认知资源的数量有关[2]。内在认知负荷、外在认知负荷和相关认知负荷既相互联系又相互制约，只有三种认知负荷的总量不超过工作记忆所允许的范围，才不会造成认知负荷超载。只有内在认知负荷和外在认知负荷相对较小的情况下，才能有多余的资源用于相关加工。

2 从认知负荷的角度，对数字博物馆中学习者的探究性学习的认知负荷情况进行分析

为了更好地了解数字博物馆探究性学习情况，笔者以重庆红岩革命历史博物馆中网上探究性学习为研究对象，进一步分析网络探究性学习中出现的问题。

外在认知负荷与学习任务的组织和呈现有关，学习任务的组织越无序或者呈现的时候没有很好地告知学习者需要知道的内容都会引起外在认知负荷的超载，目前网上博物馆探究学习调查中，学习者出现外在认知负荷常表现在：学习者注意力分散，在网络世界里，网络可以提供给学习者丰富的资源，但是同时也很容易因为相关信息过于分散、冗余信息反复出现、再加上信息检索比较复杂，外在认知负荷强度相应加大。

内在认知负荷的产生与学习者先前学习经验以及学习任务的复杂程度有关，学习者与探究所需的先前学习经验越丰富，学习任务越简单所产生的内在认知负荷越小，反之则越大。通过网上博物馆探究学习调查来看，学习者常出现面对学习任务茫然不知所措，这与学习任务的复杂程度有关，学习者不能很好地理解学习任务，还有就是学习材料的难度大，不符合学生的认知水平，学习者无法很好地收集、整合、处理信息，从而引起认知超载。

相关认知负荷与学习者认知结构的图式以及图式的自动化程度有关。在调查中，我们发现有些学习者反应：“对探究学习不感兴趣”，其原因除了任务太难之外，还有一个重要的原因就是探究选取的内容与学习者的生活联系不紧密，除此之外，学习者在探究学习的过程中，还会出现陷入海量的信息中，迷失学习路径的现象。这些现象都是相关认知负荷超载的出现的问题。

3 合理处理三类认知负荷的关系，优化认知负荷的对策

针对调查中发现的学习者在网络探究学习过程中出现的问题，笔者从有助于减少外在认知负荷、降低内在认知负荷和提高相关认知负荷的角度提出相关的优化认知负荷的对策。

分析学习者的先前知识内在认知负荷与学习者先前学习经验有关，所以要对学习者的先前知识水平进行分析，一个有效的办法就是对学习者进行个人测试。个人测试可以更好地了解学习者的先前知识水平，对于知识水平不足以进行后续探究学习的学习者进行一定的辅助，以免影响后续探究学习的进行。

避免注意力分散网络环境中大量的信息，容易使得学习者被无关信息所吸引，引起注意力分散，避免注意力分散的一个很好的办法就是采用即时提示，即时提示有助于学习者集中注意力于目前要做的事情，同时在信息呈现时将关系密切的信息放在同一个页面中，以免学习者在不断的翻页和跳转链接中学习注意力发生漂移，忽视与学习有关的信息，甚至忘记自己的学习目标直至要经过刻意的思考后才回想起来。

提供学习资源导航学习资源导航就是把学习资源进行分门别类的整理，学习者可以根据需要进入到相应的资源库中搜索自己所需要信息，这样有利于相关知识的集中，不会出现资料分散的现象，使得学习者不需要再花费更多精力去整理各种知识之间的关系，对知识之间的关系一目了然，便于提取知识。

辅助信息呈现适时而行在进行复杂学习任务的探究学习中，适当的呈现知识有助于减少内在认知负荷，Kester等人提出了一个信息呈现的适时（Just-in-time）模型，即当学习者在问题解决中刚好需要某个信息时呈现该信息，信息应包括支持性信息和必备性信息两种[3]。支持性信息与问题情境高度相关的，而必备性知识是在不同的学习任务中都会重复出现的知识，为更加有效利用支持性信息，可以要求学习者在开始学习任务之前，首先分析支持性信息中的内容，在长时记忆中建立起一定的认知图示，在学习任务过程中只需重新激活这一图示即可，这样可以大大减少认知负荷总量，可以在问题情境导入阶段给予学习者一定的支持性信息；而必备性知识应该尽可能使其熟练达到自动化的程度，可以在学习者开始学习任务之前首先回忆这些知识以便于后续学习需要时从长时记忆中将其激活。激发学习者的学习动机激发学习者的学习动机有助于学习者将注意力集中在所要解决的问题上避免丰富的网络资源所带来的负面干扰，使得学习者愿意发挥自身主观能动性付出更多的认知努力。激发学习动机可以从以下几个方面着手：首先，创设一个与实际生活紧密联系的情境，将学习者要探究的问题与学生实际生活相联系；其次，呈现学习内容时，充分利用各种媒体资源，使得内容生动形象容易调动学生的无意注意；再次，及时反馈学生的学习情况，设置阶段测试，让学习者在探究的过程中及时把握自己的进度和方向；最后，在探究过程中给予一定的外部奖励，让学习者及时获得成功的体验。

[1]罗群英,陈仕品,张剑平.基于认知负荷理论的网络课程设计∶以国家精品课程“现代教育技术”的网络课程为例[J].开放教育研究,2009(2)∶61-66.

[2]Sweller J, van Merrienboer J, Paas F. Cognitive Architecture and Instructional Design[J].Educational Psychology Review,1998(10)∶251-296.

[3]Kester L, Lehnen C, et al. Just-in-time, schematic supportive information presentation during cognitive skill acquisition[J].Computers in Human Behavior,2006(1)∶93-112.

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1671-489X(2014)17-0015-02

10.3969/j.issn.1671-489X.2014.17.015

作者：周孙煊，助理馆员，重庆红岩革命历史博物馆专业技术人员，研究方向为多媒体与网络教育（400042）。