John Sweller 提出问题:是什么让某些问题比其他问题更难?是什么让某些材料比其他材料更难懂?他认为,认知负荷理论[1]能帮助我们理解这一点。
一个任务的认知负荷可以分为两部分:内在认知负荷——由任务本身决定,是学习材料固有的基本负荷;以及外在认知负荷——可以通过教学设计进行调控。他提出,内在认知负荷主要取决于元素交互性[2],即任务中的各个组成元素,在多大程度上必须被同时理解和处理才能完成学习。例如,学习外语词汇的元素交互性就相对较低。相比之下,复杂的代数问题则可能有很高的元素交互性:如果你要学习求解 (a + b)/c = d 中的 a,你就需要同时理解多个连续的步骤,而这些中间步骤可能无法脱离完整的解题序列被单独内化。
问:Sweller 认为「对任何学科的智力掌握,在极大程度上都依赖于」什么机制?
答:图式的获取,以及将所学程序从受控加工转变为自动化加工。
问:Sweller 推测,内在认知负荷的主要决定因素是……?
答:元素交互性[2]。
该理论表明,那些要求学生从事的活动,若其目的并非指向图式获取和自动化加工,那么这类教学方法常常会假设学生拥有超出我们认知极限的处理能力,因此很可能是存在缺陷的。
如果我们想要控制学习任务中的认知负荷,我们可以通过多种方式(如解题示例效应[3])来最小化外在认知负荷。但同时,我们也需要调控内在认知负荷。
问:为什么一个任务的元素交互性无法完全被先验地确定?
答:因为交互性的大小取决于学习者已有的知识水平。
Sweller 指出,「尽管外在认知负荷会严重影响教学效果,但这通常只发生在它与高内在认知负荷相结合时。」在本文发表时,所有相关的研究都涉及高元素交互性的问题。因此,作为一名教学设计者,如果你创建的是低交互性的任务,你或许不必太担心解题示例效应[3]这类问题。
然而,「手段-目的分析」式的问题解决「总是涉及高元素交互性,因为它要求解题者同时考虑目标、当前问题状态、二者差异等等……」。因此,即便一个任务本身的元素自然交互性较低,在传统的解题情境下,它也可能呈现出事实上的高交互性。
问:无特定目标问题与传统问题在元素交互性方面有何不同?
答:新手通常用「手段-目的」策略来解决传统问题,这种策略要求学习者同时考虑目标、当前状态、二者差异等多个元素,从而有效地增加了元素交互性。
最后,Sweller 提出,我们并不真正知道「理解」的本质是什么,但我们使用这个词(而非仅仅是「学习」)的语境,似乎与更高的元素交互性有关。对于高交互性的材料,「如果学生只成功内化了部分而非全部的元素及其关系,我们可能会说他们未能理解或只部分理解了该概念……相反,如果材料由交互性极低的元素构成,那么未能学会某些元素,则往往只被看作是单纯的学习失败。」
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Thoughts Memo 汉化组译制
感谢主要译者 gemini-2.5-pro,校对 Jarrett Ye
原文:Sweller, J. (1994). Cognitive load theory, learning difficulty, and instructional design. Learning and Instruction, 4(4), 295–312
参考
1. 认知负荷理论 ./1916570545358627430.html2. 元素交互性 ./1936722249064355382.html
3. 解题示例效应 ./1915475356250514194.html