基于认知负荷理论的PPT课件设计原则

方国盟

摘要：一线教学中，PPT课件在组织和呈现信息方面只有符合学生的认知规律，才能实现教学效果最优化。而在实际教学中，影响PPT信息有效组织和呈现的因素很多。从认知负荷理论的角度剖析实际教学中PPT课件经常出现的问题，并进行分析，进而提出设计PPT课件时需要注意的几个原则。

关键词：认知负荷理论；PowerPoint；PPT；设计原则

DOIDOI：10.11907/rjdk.143722

中图分类号：TP431

文献标识码：A 文章编号文章编号：16727800（2015）001019302

0 引言

PowerPoint简称PPT，是一款功能强大的演示文稿制作软件，简单易学，能方便地将文字、图形图像、动画、音频和视频等多媒体素材插入到演示文稿中，制作出集各种多媒体元素于一体的演示型课件。因此，PPT备受各级各类学校一线教师的欢迎，在一线教学中得到了普遍应用。目前，一线教师自制的课堂教学课件基本上都是PPT课件，且已经成为课堂中辅助教学的重要工具[1]。但目前应用的PowerPoint（简称PPT），其设计能充分体现多媒体技术的特点，却往往忽视了学习者有限的认知资源和过量信息加工的矛盾，这不仅难以实现优化教学的目的，反而给学生增加了额外的认知负担，造成学习障碍。因此，PPT课件在组织和呈现信息方面只有符合学生的认知规律，才能最大程度地优化教学。而在实际教学中，影响PPT信息有效组织和呈现的方式很多，本文拟从认知负荷理论的角度剖析实际教学中PPT课件经常出现的问题，并进行分析，进而提出设计PPT课件时需要注意的几个原则[2]。

1 认知负荷理论

认知负荷理论是1988年由澳大利亚新南威尔士大学的认知心理学家约翰·斯威勒（John Sweller）首先提出来的[3]，它以Miller等人早期的研究，即关于短时记忆受制于它所能同时容纳的成分的数量为基础[4]。认知负荷是指学生为了完成所给的认知任务，在工作记忆上进行的心智活动所需的全部心智能量。Sweller将认知负荷分为内在认知负荷、外在认知负荷和关联认知负荷3种类型。内部认知负荷是由于元素间交互形成的负荷，它取决于学习材料的本质与学习者的专业知识之间的交互，教学设计者不能对它产生直接影响；外部认知负荷是超越内部认知负荷的额外或附加负荷，它主要是由教学设计不当引起；关联认知负荷是指与促进图式构建和图式自动化过程相关的负荷。因此，内部认知负荷由学习内容本身引起，是教学设计者无法改变的，而外部认知负荷和关联认知负荷则不同，它们都直接受控于教学设计者。3种类型的认知负荷是相互叠加的[5]。

因此，在PPT课件设计过程中，为了促进学生的有效学习，教师应保证在总的认知负荷不超出学生个体所能承受的认知负荷的前提下，尽可能地减少外部认知负荷，增加关联认知负荷[6]。

2 PPT 课件常见问题

2.1 导航逻辑性不强

在设计和制作PPT课件时，尽量要求PPT课件可以在各页面或者章节之间链接跳转。这要求课件中应当有比较完整的能将课件中所有内容有机组织在一起的导航。实际教学中，为了不产生混乱，在每一个PPT课件中，每一部分是一个大模块，每一个子部分是一个小模块，制作时使得每一个部分之间的关系呈现出来，但又不能混乱[7]。这样，当需要进入某一部分或者某一子部分时，可以从当前所在页面快速进入，并在需要时快速退回。但是，一线教师在制作PPT时，很难做到将自己的思路清晰地用PPT演示文稿呈现出来。比如，有些教师在需要学习某一子部分内容时，往往要退出正在放映的演示文稿，在编辑状态下寻找目录页或者寻找到该子部分内容的位置，然后再进入放映状态进行讲解。这样做，不仅浪费了

宝贵的教学时间，也打乱了学生的思路，增加了学生的外在认知负荷，不利于关联认知负荷的建立。

2.2 幻灯片内容杂乱无章，画面拥挤

中小学PPT课件中文字过多的问题无疑是一个最普遍问题，甚至一些幻灯片的内容仅由文字构成[8]。在教学中，学生看到的PPT只是课本文字的复制品，很容易产生视觉疲劳，且把握不好内容重点而不能有效学习。还有一些教师为了能将与内容相关的问题集中在一起，将大段的文字、标注、图片等放在一张幻灯片上，甚至给字体设置过多的颜色等，这些都会增加学生的外在认知负荷，使得学生无所适丛，抓不住重点，理不清头绪[2]。内容是课件的灵魂，组织良好、动静相宜的教学内容能够充分调动学生的学习积极性，提高学习的效率和效果。

2.3 多种媒体资源组织不当

如今网络资源非常丰富，教师经常能在网络上快速搜索到大量与讲课内容相关的图片、动画、网站等多媒体资源。多媒体资源的使用使得教学内容图文声并茂，能激发学生的学习兴趣，提高学习效率和学习质量。然而，大多数教师不能将文字内容与多媒体素材有效融合，比如，很多教师需要播放动画或者视频时，退出PPT后再打开视频或者动画，这样不符合学习应从直观思维到抽象思维发展的规律，容易造成学生思维的脱节，不利于增强学生的关联认知负荷。

2.4 滥用技术

PPT功能强大，提供了多种动画效果，如幻灯片的切换效果以及文字、图片等的出现和退出动画。有些教师在制作PPT时过度追求PPT课件的花哨，在课件中加入许多动画效果，导致学生难以从中获得有益于认知加工的信息，而且来回跳动的动画和切换方式容易转移学生的注意力[9]，从而影响学生对学习内容的知识建构。

3 基于认知负荷理论的PPT课件设计原则

基于认知负荷理论的观点，PPT课件设计应减少外部负荷、增加关联认知负荷。因此，在PPT课件设计和制作时要提高并保持学生的注意力，激发学生的学习兴趣、学习动机，其设计布局应易于图式建构及其自动化等。研究者通过查阅相关资料并结合自身经验，对基于认知负荷理论的PPT课件设计作了深入分析，进而总结出基于认知负荷理论的PPT课件设计四大原则。

（1）图文并茂。“图文并茂”是指在PPT课件的设计与制作过程中，要充分结合高度概括、提纲挈领的文字和直观形象的图片、视频、动画等多媒体素材。在PPT设计和制作过程中，教师要呈现与教学内容紧密相关且可以激发学生强烈兴趣和求知欲的图片，并且配合简单的文字说明；然后呈现精彩的视频片段，帮助学生形成感性认识，促进学生的理解；最后用高度概括的文字呈现教学要点，从而使学生对内容形成完整的图式建构。同时应注重建立学习内容与生活的联系，使得学生在活跃的气氛中学习，减少学生的外在认知负荷，同时增加学生的关联认知负荷。

（2）条理清晰，层次分明。从有利于图示建构及其自动化的角度而言，在PPT课件的设计与制作中，要充分体现教学内容之间的逻辑关系，清晰地表达出课件中不同幻灯片之间以及同一张幻灯片中内容之间的逻辑关系[1011]。PPT设计中容易出现各种逻辑关系：

①并列关系。设计PPT时，经常要用到一些并列关系的内容，教师可以用序号或者项目符号标识，或插入SmartArt图形。如语文、数学、英语是中小学并列的主要课程，如图1所示；②层级关系。设计PPT时，经常会出现层级关系的内容，教师可以用缩进或用不同的项目符号进行标识，或插入SmartArt图形，或根据实际需求，配合适当的图片或图标进行标识。如Office软件主要包括Word、PowerPoint、Excel等，如图2所示；③因果关系。当教师在设计PPT时遇到因果关系的学习内容时，可以用一些箭头指示等方式标识，或插入SmartArt图形，如图3所示。

图1 并列关系 图2 层级关系

图3 因果关系

（3）动静结合。“动静结合”是指当同一幻灯片上的内容较多时，可以设置一些动画效果，循序渐近地呈现教学内容。根据George Miller关于人类工作以及容量的研究，每个人的工作记忆容量是7±2的规律，即每个人一次只能存储5～9条基本信息或信息块，逐步呈现使得工作记忆不会超载，从而使学习者有效地利用工作记忆，提取有效信息进行加工。当然，幻灯片上的动画设置也不宜花哨，因为过于花哨的效果会分散教学信息的注意力[1213]，从而影响学生的知识建构，不利于增加关联认知负荷。因此，一般情况下，用“出现”、“擦除”等基本型的动画效果即可。这样既不会增加学生的外部认知负荷，又增强了学生的关联认知负荷。

（4）链接设置合理。每一个PPT呈现的内容都是一个完整的知识块，也是一个完整的系统。在这个大的系统中，又会有很多小的系统，因此，在制作PPT课件时，既要让PPT的内容可以互相访问，又不会增加学生的外部认知负荷，且能对内容的联系有清晰的认识。因此，教师要认真考虑PPT课件的结构，设计出合理的框架，设置合理的超链接，使得PPT内容的链接既不会增加学生的外部认知负荷，又能增强学生对学习内容之间的关联认知负荷。

4 结语

在信息爆炸时代，教师传统的灌入式教学已不再适用，教师不仅要通过良好的PPT课件设计，提高并保持学生的注意力，激发学生的学习兴趣、学习动机以减少学生的外部认知负荷，增加学生的关联认知负荷，让学生积极主动地去获取知识，培养他们自主学习的意识和能力，提高他们及时辨别与处理相似问题情境的能力，更重要的是让学生学会学习，促进他们主动完成知识的意义建构。