基于认知负荷理论的微课件设计探究

刘 蕾，戴心来

（辽宁师范大学 计算机与信息技术学院，辽宁 大连116081）

基于认知负荷理论的微课件设计探究

刘 蕾，戴心来

（辽宁师范大学 计算机与信息技术学院，辽宁 大连116081）

微课件作为微学习的主要载体，以其学习内容微型化、时间碎片化、资源多样化等特点深受人们欢迎。如何重视学习者的感受，合理地开展微课件的设计是当前重要的研究课题。本文以认知负荷理论为指导，从资源整合、通道和冗余等认知效应出发，提出了微课件设计模型，并以《论语》为例开展了微课件的设计开发，以期提高微课件的设计质量，促进我国微学习的开展。

认知负荷理论；微课件；设计模型

随着信息时代的到来，知识更新的速度越来越快，微学习成为了当前人们学习、生活、工作中的重要组成部分。微课件是微学习的重要载体,拥有学习内容微型化、学习时间碎片化、学习资源多样化等特点，受到越来越多学习者的青睐，它既可以作为正式学习的辅助教学资源也适合作为非正式学习的自主学习资源。然而目前一些微课件的设计更多地关注于资源形式的改变，却常常忽视学习者的学习感受，影响了学习者的知识建构过程，导致微课件学习效率较低。如何合理地开展微课件的设计是目前亟待研究的问题，认知负荷理论关注学习者的认知结构，能够根据学习者的认知水平对教学资源进行合理地设计，以有效控制学习者的认知负荷，提升其学习效果。本文即以认知负荷理论为指导，结合认知效应提出了微课件的设计模型，并以《论语》微课件为例开展深入探究，以期促进我国微课件的设计与发展。

一、微课件的含义及特点

在我们的学习中，课件作为一种辅助教学的工具起着重要的作用。随着科技的发展，人们逐渐把计算机技术应用到教学中，结合文字、图片、影像、声音等教学手段制作的多媒体课件，优化了教学方式，激发学生思维，并在教学中广泛使用。微课件作为多媒体课件的衍生物，二者之间有许多相似点。对于微课件的定义，许多人有不同看法。吴军其等人认为微课件能够提供多媒体表现方式和超文本结构，具有呈现教学内容，控制教学流程、评价学习结果、提高学习兴趣等功能[1]。随着微课件研究的深入，华南师范大学的况珊芸教授提出微课件与普通课件一样，是一类能与学习者进行互动的互动型多媒体学习资源[2]。从以上几人观点的比较与分析，我们可以看出微课件具有的五个特点：

一是学习内容微型化。微课件一般只展现某个知识单元，所以在微课件的设计中，为了突出其知识内容，要秉承着精简原则，加强知识的突出性，并能够将学习与实践紧密结合，让学习者高效地学习[3]。

二是学习时间碎片化。心理学的研究表明人的注意力集中有效时间只有六分钟，超过这个时间长度，易使学习者对学习内容产生厌烦感。所以微课件学习时间一般在三到八分钟以内，确保学习有效性。

三是学习资源多样化。微课件的资源容量不大，但形式多种多样，如有视频、图片、文字等等。学习者也可根据自身学习需求或学习情况可以选择多种学习形式，如移动学习、在线学习等等。

四是学习过程灵活化。由于微课件的内容是微小的、碎片化的，使学习者不受时间地点等外部条件的约束可以随时随地的学习，并且针对难以理解的内容进行反复学习，最终掌握该知识点。

五是学习主题针对化。微课件一定要针对某个知识点，让学习者能够进行针对性的学习。突出学习主题，明确学习的重难点，设计的内容和制作过程都要围绕该主题展开。

二、认知负荷理论及其对微课件设计的启示

认知负荷理论由澳大利亚心理学家John Sweller提出，目的是为学习者优化智力表现提供一些信息的指导[4]。认知负荷理论将人类的记忆分为工作记忆和长时记忆，且工作记忆空间只能容纳7个信息元素。该理论认为人类在进行认知活动时，如果在同一时间存储信息元素的数量超过工作记忆的限度，则会造成认知负荷。

John Sweller等研究者将认知负荷分成三类：内部认知负荷、外部认知负荷和关联认知负荷[5]。内部认知负荷是由学习内容本身的难易度决定的，并与学习者原有的学习经验息息相关。在微课件的设计过程中，一旦学习内容确定下来，其所带来的内部认知负荷则很难通过教学设计发生改变。与内部认知负荷不同的是，外部认知负荷主要是由教学设计决定的，学习材料呈现方式及学习活动的设计内容都会让外部认知负荷发生改变。如果认知活动的内部认知负荷较低且学习者有能力去进行新的认知，在学习过程中可以投入认知资源以促进学习者图示建构，这就是相关性认知负荷。认知负荷理论主要目的是减轻复杂的学习任务给学习者有限的工作记忆带来的压力。

在制作微课件过程中，需要考虑学习者的学习感受并适应学习者的学习步调，可将内部认知负荷调整适度，通过合理的教学设计降低外部认知负荷，增加关联认知负荷。根据认知负荷产生的认知负荷效应则可以进一步指导微课件的设计，根据资源整合效应，学习材料一般来自于多个信息源，在设计课件时，设计者在前期要将相同内容进行整合，减轻外部认知负荷。有学者指出在工作记忆中人类加工信息所用到的听觉通道和视觉通道是分开且互不干扰，微课件中应适当应用多种形式的信息，使工作记忆空间被合理利用，被称之为通道效应[6]。而冗余效应是指同一通道传输的相同信息以多种方式呈现会带来大量的外在认知负荷，减缓学习进程。所以在呈现学习内容时，要将材料进一步简化，删去冗余内容[7]。根据以上三种效应的指导，可以对微课件的学习资源进行合理选择与设计。

三、基于认知负荷理论的微课件设计模型

微课件应用到教学中并不只是为了让教学形式新颖，而是希望学习者通过微课件学习能够摆脱传统教学中学习者被动接受学习的弊端，让学习者的获得良好的学习体验，增强学习的有效性。设计微课件的过程中最主要的环节就是如何选择合适的教学内容以及设计最佳的教学方式。所以，本文以认知负荷理论为基础并结合微课件的特点，根据认知负荷效应，提出微课件设计制作模型，如图1所示。该模型主要包括分析教学目标、分析学习者特征、课件资源设计、课件信息呈现设计、以及课件效果评价设计五大部分。

1.分析教学目标

确定教学目标作为微课件制作的前提，对于整个设计过程起着重要的作用。根据教材设计的微课件，设计者可以根据教学大纲制定教学目标，分析其教学内容的重点与难点。如果微课件的教学内容与实践类活动有关，设计者则可以根据学习者的实践操作水平以及社会认证标准为依据制定教学目标。

图1 基于认知负荷理论微课件设计模型

2.分析学习者特征

认知负荷理论认为学习者和学习材料作为学习活动的主体与客体，二者之间的关系对于影响学习者的内在认知负荷起着关键作用，而内在认知负荷很难通过教学设计发生改变[8]。所以为了减少内在认知负荷，分析学习者特征显得尤为重要。对于相同的学习内容，不同的学习者接受能力各不相同。比较而言，认知学习水平高的学习者，学习内容所带来的内部认知负荷比较低。所以在设计之初，要根据学习者的认知水平选择难度适当的学习材料[9]。设计者除了要关注学习者的认知水平之外，调动学习者的学习兴趣、提高学习者积极性可以帮助学习者获得最佳的学习体验。

3.课件资源设计

微课件的教学内容具有针对性强的特点，设计者大多选择教材中某一节内容进行设计制作。而根据教材设计的微课件，学习材料难易度较为固定，很难改变学习者的内在认知负荷。设计者可以采用分模块设计方法，将学习内容分解成几个模块，按照先后顺序依次呈现，以此来降低学习者内部认知负荷。但要注意分解学习内容时要注意其关联性，且各模块的难度应分布较为均匀。

微课件所呈现的教学资源容量有限，且根据认知负荷理论的资源整合效应，学习者在整合多个信息源时会造成大量的外部认知负荷，影响学习者理解学习材料。所以在设计微课件时，设计者要把学习资源进行整合[10]。且在资源整合设计中要注意避免产生冗余信息，冗余信息并非是无关信息，而是指与学习内容相关的信息，但删掉这些信息也不会影响学习内容的完整性。学习者在加工这一部分信息时会产生不必要的认知负荷，造成额外的工作记忆负担。在设计时，设计者可以删掉不同信息源呈现的重复信息，让语言文字简明扼要。

微课件里可以添加多种类型的教学信息，让教学形式多样化。根据通道效应，为了能够充分利用学习者的工作记忆空间，设计者可以根据学习材料的特点及学习者的认知水平，在微课件中添加合适的多媒体信息，以视听结合的方式传递教学信息，加深学习者的理解。根据维果斯基的最近发展区，如果学习内容建立在学习者原有知识经验水平之上，通过一定教学指导，学习者能够较容易达到既定标准。为了让学习者迅速投入到学习中，设计者可以对微课件进行情景认知设计，为学习者创设一个学习情境与其的原有经验相连接，促进学习者学习。

4.课件信息呈现设计

开展微课件学习活动中学习者一般处于移动学习环境下，学习者的注意力易受到干扰，而繁琐花哨的界面将会导致观者心情烦躁，并且不能突出界面的主题，所以课件的界面设计要依据简洁原则。其色彩设计要柔和，一个页面里不要超过三种颜色；文字字体不要太花哨，大小适宜，主次分明，字体颜色要与图片或背景颜色产生鲜明对比；图片要符合学习内容，布局要合理；整个页面能够给学习者耳目一新的感觉，提供给学习者一个良好的学习情境，减少学习者的外部认知负荷。

微课件的学习者从事各行各业，年龄差异很大且学习能力参差不齐。因此在制作微课件时，为了让课件适合更多的学习者学习，微课件的操作设计中应该避免繁琐复杂的操作，避免分散学习者的注意力。微课件的操作设计要灵活简单，便于控制，必要时也可以增加一些操作指导，以便让信息技术水平较低的学习者也能够轻松地使用[11]。

5.课件效果评价设计

为了检测学习者学习效果，微课件设计应包含练习测试设计，根据测试结果让学习者对本身的学习过程进行反思，发现其学习的不足。设计者根据多数学习者共同出现的问题对微课件的设计进行修改，以便让微课件的制作更加完善。设计者可在微课件中添加一些与学习内容有关的趣味性信息，既能让学习者能够加深记忆且在学习中感受到乐趣，更加积极的投入之后的学习，又能促进其知识的内化。或是变换问题情境，让学习者把知识灵活运用，学会举一反三[12]。

四、基于认知负荷理论的《论语》微课件设计案例

《论语》作为我国传统文化的源头，在中华经典名著中占据着十分重要的地位，其中所提出的儒家思想仍然适用于现代人们的生活。关于《论语》的学习作为语文教学的重要内容在初中和高中的语文教材都有涉及，对于青少年的健康成长起着重要的作用。但是在实际教学中一直存在着一些问题，《论语》作为文言文，语言较为枯燥难懂，对于学习者理解其中内涵造成了一定阻碍。且教师一般受课时所限，只注重字与词的理解，并不能让学习者感受到儒家精神。微课件可以利用多种信息资源进行教学，改善学习者学习的枯燥，有助于理解学习内容；且微课件的学习时间短针对性强，能够让学习者在较短时间内进行高效学习，减轻教师教学任务。

1.分析教学目标

在社会生活中交友是十分重要的，好的朋友可以让人们更加努力的生活和学习，但有些朋友却会给生活带来消极的影响，走向人生的歧途。对于青少年而言，他们还不懂怎样才会有一位志同道合的朋友。在《论语》中孔子也提到许多关于交友方面的内容，本文选择其中的两则进行微课件设计制作，希望能够让学习者学习到如何正确交友。具体的教学目标为掌握这两则论语的含义，体会儒家所提倡的交友之道。教学重点是让学生能够把交友之道应用到实际生活，而教学难点是理解并掌握这两则论语。

2.分析学习者特征

该微课件的学习者为中学生，他们对于文言文类课文理解能力有些薄弱，缺乏系统的学习，并且多数人的学习受考试压力的影响学习兴趣不是很高，没有良好的学习习惯。如何调动学习者学习动机在微课件设计中则是尤为重要。

3.课件资源设计

根据教学内容及其重难点进行分模块设计，把微课件分成论语简介、交友原则、交友尺度、及时演练四个部分，如图2所示。其中交友原则和交友尺度分别是本课件的重点与难点；根据划分的四个模块，针对教学资源进行筛选，通过整合资源设计让微课件的教学内容更加精炼，减轻学习者学习任务。

图2 微课件分模块设计页面

交友原则和交友尺度模块中，采用了情境认知设计和双通道设计。教学过程除了设计传统的文字教学外，还增设了视频讲解和动画讲解。采用多媒体信息形式，让学习者的工作记忆空间被合理占用，增强学习效果。微课件设计中立足于学习的经验水平，并在交友尺度模块中利用Flash软件的动画功能，根据该则论语的含义联系生活实际为学习者进行绘制，动画讲述在现实世界哪种行为会导致朋友之间的矛盾，朋友之间应该如何相处，以此让学习者对论语的内容有更深层次的理解。

4.课件信息呈现设计

页面设计中不仅要追求简洁，还要符合人们的审美。采用古风诗意的设计风格进行设计，让其与主题相符。讲解部分的关键字、词标注清晰，能够吸引学习者注意。整个微课件中操作设计十分简单，学习者只需利用鼠标进行点选操作就可以学习。课件流程设计简单且灵活性强，学习者可以自由选择任意部分进行反复学习。

5.课件效果评价设计

练习测验设计部分，共设置了三种题型，充分激发学习者思维，且答完所有题目之后会自动跳转出测试结果，如图3所示。方便学习者对自我学习情况的了解，对还没有掌握的内容加强练习，以便提升自己的能力。

图3 微课件练习检测设计页面

五、结束语

相比传统课件而言，微课件具有学习地点和时间可自由支配等优势，学习者在短时间内可以方便有效地学习，改善学习的古板、枯燥，让学习变得移动化以及数字化。目前，微课件的学习已经成为当前最为流行的学习方式之一，设计开发一个优秀的微课件为我国建设学习型社会具有重要意义。基于认知负荷理论开展微课件的设计，能够让设计者合理设计安排教学资源，使学习者产生良好的学习感受，避免产生超负荷认知，增强学习有效性，以促进我国微学习的开展。

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1673-8454（2017）23-0029-04

（编辑：王晓明）