基于认知负荷理论的微课设计研究

朱世昕 王永花

摘  要 以认知负荷理论为基础，提出微课设计原则，从微课教学设计和微课媒体设计两个方面探讨其实施策略。

关键词 认知负荷理论;微课;微课教学设计;微课媒体设计

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2020）09-0004-03

1 引言

随着互联网技术的高速发展，移动终端的大规模使用，微课越来越受到学习者的青睐。微课的内涵与形式在教学实践中不断地完善与丰富。不同学者对微课的概念持不同的观点，但是仔细分析之后发现，他们所定义的微课有几个共同点：微课为自主学习和移动学习提供服务;微课教学设计是围绕某一主题或知识点展开的;微课展现形式既可以是视频，也可以是文档等其他教学资源;微课的时长一般在10分钟左右;微课可以融合多种可帮助学习者提升学习质量的学习媒体形式。

认知负荷理论是由认知心理学家约翰·斯威勒首先提出的，其基本观点可概括为：学习过程需要工作记忆的参

与，要求将工作记忆积极地用于理解和处理材料，并对即将习得的信息进行编码、储存在长时记忆中;如果学习者所要加工的信息容量超出工作记忆所能工作的信息容量，那么学习将变得无效。

按影響认知负荷的不同因素，可以把认知负荷分为外在认知负荷（Extraneous Cognitive Load）、内在认知负荷（Intrinsic Cognitive Load）及相关认知负荷（Germane Cognitive Load）三类：内在认知负荷与学习者所使用的学习材料相关，指当学习材料中的内容之间关联密切且复杂琐碎以及学习者现有的认知策略难以适应新的学习内容时增加的认知负荷;外在认知负荷是指课程讲授者在进行教学设计时没有关注到学习者本身的心理认知特点与学习内容本身的内在逻辑结构，会使学习者被迫要花更多的精力来平衡与学习本身没有关联的负荷;相关认知负荷与学习者自身的认知策略的运用程度以及自行总结归纳上升到规则的能力有关。

相关认知负荷被认为是一种有效的认知负荷。因此，教学设计要想产生高效的认知效率，应降低外在认知负荷、内在认知负荷并增加相关认知负荷，使三者之和不超过工作记忆的总负荷[1]。如何在有限的十分钟左右的微课时间内，降低学习者内在、外在认知负荷，合理设计相关认知负荷，是本课题研究的主题。

2 基于认知负荷理论的微课设计原则

微课面向的对象是学习者，微课设计遵循以人为本的设计原则，即以学习者为中心，以降低内在认知负荷、减少外在认知负荷、增加相关认知负荷为手段、提高学习效率为目的。微课设计包含微课教学设计和微课媒体设计两个重要内容。

微课教学设计原则  微课的教学设计是对微课课程内容如何传授给学习者的总体设计。在微课教学设计中要避免将微课上成一堂缩短和精简之后的传统课堂教学，实际进行微课的教学设计应当以减少内在认知负荷为原则。微课的教学目标要可观察、可测量、可执行性强。微课的作用是帮助学习者获得知识或者习得技能，它的最终目标是要服务于学习者，所以必须要设计出让学习者能够检验自己学习结果的目标要求。既能激发学习者参与其中的兴趣，激发学习者主动学习，还能提高他们的学习效率。

微课受教学条件制约，授课时间短，难以完成传统课堂的教学任务。因此，微课设计者需要将原先的教学任务拆分成可以完成的微小模块，要将任务大小控制在学习者认知负荷之内。在微课的编排上同样要考虑学习者的认知程度和认知规律，以及知识内容的逻辑顺序，使得学习者在学习时能够逐步深入，建立知识框架，获得良好的学习效果。

微课媒体设计原则  微课媒体设计是对知识呈现方式的设计[2]。微课媒体设计遵循视觉美学原则，减少外在认知负荷、合理安排相关认知负荷是微课媒体设计的重要原则。

从学习者角度来看，优质的微课应具备三个要素：吸引力、易懂性、难忘性。吸引力即要求微课能够激发学习者听讲和思考该知识点的兴趣，愿意投入其中学习相关的知识点;易懂性是教学本身的内在要求，所以微课教学也要以此为原则进行设计;难忘性是指微课教学要达到一定的教学效果，要让学习者在学习完该微课之后将某个知识点内化于己，提高自己的认知水平，达到教学目的。

3 基于认知负荷理论的微课教学设计策略

随着信息时代的到来，教育信息化也日益融入广大教师的日常教学工作中。目前，大部分教师能够运用现代教育技术制作出微课，但这些微课往往是传统课堂的浓缩版本，并没有考虑到微课时间短、内容精等实际特点，也忽略了微课本身所具有的独特性质，造成微课资源众多，但缺乏真正有价值、精品级的微课资源。要想摆脱这种局面，要求每一位微课设计者掌握微课的设计策略，即要将注意力从制作技术炫酷的微课转移到微课设计的理论依据和思想上来，努力制作有实用价值的微课。

微课并不是机械地把微课设计者的思想百分之百地输入微课使用者的大脑中，而是作为微课设计者和微课使用者之间沟通的桥梁。因此，微课的设计过程必须要将微课使用者考虑进来，即以学习者为中心来进行设计。只有这样，才能够真正提高微课的质量，从而有效促进学习者的学习 [3]。

给学习者提供合适的知识内容以缓解内在认知负荷压力  依据有关认知负荷的理论，微课设计者不能直接改变学习者目前的认识图式与结构，但可以提供与其内在的认知程度相契合的知识内容，以达到减缓学习者的内在认知负荷，防止由于内在负荷超载而引起的学习者学习效果不佳的情况发生。因此，微课内容应该尽量选取对于微课使用者来说具有较大教育教学价值、学习者在自学的方式下无法理解或难以理解透彻的、相对而言简短完整的知识内容。这样就充分利用了微课通过多媒体呈现和多种样式展示知识内容的优势，又满足了微课视频对时间和知识内容的特殊要求。

合理的安排和设计缓解学习者学习的外在认知负荷  对微课的内容进行合理安排，符合学习者的认知规律。微课设计者对教学内容的组织应当在学科知识内在的逻辑关系和学习者长期以来形成的认知规律之间找到一个合适的平衡点，使二者能够有机统一起来，一起为学习者认知结构的建构提供有力的保障，促进学习者有意义的学习。

运用身边案例分析使得学习者获取知识更加容易  微课中理论性知识的讲解要深入学习者的日常生活，运用所学知识对生活中常见的现象进行分析，同时配以相应的多媒体形式，使得微课的讲解更有吸引力、更具体，更能促进学习者的理解，以便学习者在深入理解的基础上同化新知识，建构自己的认知图式，从而缓解相关认知负荷带给学习者的压力。

具有启发性的微课使学习者更难忘  每一个微课视频都是微课的设计者与课程的学习者之间进行交流的过程，所以微课的设计与呈现应当尽可能地呈现微课设计者对于该知识点的理解与见解，力求避免所讲授的知识点在微课视频画面中简单排列，不能把微课设计成视频版的书籍、不翻页的“课本”。这样不仅浪费学习者的时间，不利于学习者学习任务的完成和学习质量的提高，而且会抑制学习者的学习主动性。启发性原则应用到微课的设计中，可以为学习者的思考铺设一个可以深入分析和钻研的学习方向，引导其深入学习。

4 基于认知负荷理论的微课媒体设计策略

微课媒体设计是微课设计中的重要组成部分，针对上述提到的微课媒体设计要素提出相应的策略。

满足学习者视觉与听觉层次的本能需求，减少其对微课的排斥性  微课作为一种课程形式，受到其本身特征的限制。微课是通过手机端或PC端播放的，其画面效果和音质效果要满足学习者的基本要求，即要达到一定的画面美感与音质的纯净感。人本能对杂乱的视觉效果、刺耳嘈杂的声音有一种天然的排斥感，因此，在微课媒体设计环节首先要满足的便是人的本能需求[4]。

可视化的界面使学习者更容易理解教学内容，增强微课易懂性  微课通常通过视频的形式把知识传递给学习者。视频的优势在于它可以通过生动形象的图文、动画将复杂的知识内容简洁地传递给学习者，可以将冗长的过程内容精炼地展示给学习者，可以将抽象的学习内容具体地呈现给学习者，帮助学习者准确、深刻地理解讲授者想要传递的知识内容。尤其是在要求时间较短，并且适应于碎片化学习的微课设计中，可视化的特点大大降低了讲授者讲解知识点的难度。所以，微课设计者在进行微课设计时，要尽量使复杂的知识简单化、冗长的知识精炼化、抽象的知识具体化，尽可能地发挥视频可视化这一特性的长处，提升微课视频使用者的学习效率。

遵循多媒体设计的原则，优化学习资料的呈现效果

1）要遵守临近原则，力求避免由于为微课使用者呈现的材料没有集中在同一视野范围而造成学习者注意力分散，从而导致学习者学习效率下降 [5]。微课视频的一大亮点是可以对同一个知识点进行多元表征，为学习者提供多通道知识传递，提高学习效率。但同时，多元表征带来的问题是在进行同一个知识点讲解的过程中需要展现多个元素，此时要遵循临近原则，优化学习材料的呈现效果。

2）要遵守微课视频的多通道原则，能够运用多种媒体对所讲授的知识内容进行呈现，增加其相关负荷。工作记忆对视觉信息和听觉信息的加工是分离的，这两种通道互不干涉，当有多种通道可以使用时，将其余的通道闲置下来，仅仅使用其中的一种通道，这是不明智的选择。同样的知识点用不同的通道方式进行授课，学习效果要优于单一通道方式的学习效果。这同样要求微课视频设计者充分发挥微课视频独特的优势，不仅能够帮助所有的学习者把多种学习交流通道活动起来，而且能够照顾到擅长不同种交流通道的学习者，很好地满足当代学习者对个性化服务的需求，最大限度地引起学习者强烈的求知欲，促进其对知识点内容的掌握和应用。

3）要避免微课中内容的冗余，尽量减少其外在认知负荷。微课向来以短小精悍著称，课堂中本来就不应该有多余的文字、图片等出现，微课本身的特性在这一方面对它提出更为严格的要求。冗余信息会浪费学习者的工作记忆资源，增加外在认知负荷。

5 结语

微课为学习者的自主学习与终身学习提供了便利的条件，其内容与形式也在不断完善与改进。每一个微课设计者都应以学习者为中心，在合理安排认知负荷的原则下进行设计，如此才能开发出有实际价值的微课。

参考文献

[1]申辉，王玮.基于认知负荷理论的设计史论微课设计[J].大众文艺，2018（19）：100-101.

[2]王琳，劉晓欣.碎片化学习视域下的微课程设计探究[J].河北广播电视大学学报，2019，24（2）：68-71.

[3]王珏，刘蓉芳，唐建军，等.微课制作：不积跬步，无以至千里：有关微课媒体设计的交流[J].中国信息技术教育，2019（6）：4-8.

[4]诺曼.设计心理学[M].3版.小柯，译.北京：中信出版社，2015：54-57.

[5]王玉鑫，谢和平，等.多媒体学习的图文整合：空间邻近效应的元分析[J].心理发展与教育，2016，32（5）：565-578.