认知负荷理论(cognitive load theory,CLT)由 Sweller于 1988年提出,该理论将认知负荷分为内在认知负荷(与任务本身复杂度相关)、外在认知负荷(与信息呈现方式相关)和关联认知负荷(与信息加工深度相关),核心干预逻辑为降低外在认知负荷、优化内在认知负荷、提升关联认知负荷,以匹配学习者的工作记忆容量。目前该理论已在医学教育、糖尿病肾病病人教育等领域证实有效性。

认知负荷理论主要是以资源有限理论(Limited Resource Theory)和图式理论(SchemaTheory)为基础,从资源分配的角度来考察学习和问题解决。资源有限理论认为:人的认知资源总量是一个不变的定值。如果个体同时从事几种活动,就存在认知资源如何分配的问题,其分配原则是“总量不变,此消彼长”。因而认知负荷理论认为问题解决以及学习过程中的各种认知活动同样遵循着这样的原则进行资源分配。如果所有活动的所需资源总量超过这一定值,则存在资源不足的问题,从而影响问题解决或学习的效率。第二个理论基础是图式理论。图式理论在现代记忆理论中占据了中心地位。图式理论认为图式是一种认知结构,使学习者能够根据信息将被使用的方式对信息进行归类(Bartlett, F. 1932; Koedinger, k. & Anderson, J. 1990; Low, R. & Over, R. 1990). I家和新手的差异在于专家能够在图式的帮助下,将当前所面临的问题或问题状态快速正确的归入某一范畴,而新手在面对问题时会因为缺乏必要的图式不得不采用比较弱的问题解决方法,导致两者在问题解决上的巨大差异。因此认知负荷理论认为图式获取和规则自动化是学习的两大机制。它们的作用都是利用长时记忆中的图式来弥补短时记忆容量不足的缺陷(Sweller,1993)。

陈慕林等采用国际通用的NASA任务负荷量表(NASA⁃TLX)进行评估,含6个维度(脑力需求、体力需求、时间压力、绩效水平、努力程度、挫折感)。经检验,该量表Cronbach's α系数为0.814。

任务负荷指数量表/NASA任务负荷量表(NASA-TLX)

版本一:
1.脑力需求:需要多少心智和感知活动(例如,思考、决策、计算、记忆、观察、搜索等)?任务是轻松的还是费力的,简单的还是复杂的,严格的还是宽容的?
2.体力需求:需要多少体力活动(例如,推、拉、转动、控制、激活等)?任务是轻松的还是费力的,缓慢的还是快速的,松散的还是紧张的,安逸的还是劳碌的?
3.时间需求:你是否因为任务或子任务的节奏或速度而感到时间压力?这种节奏是缓慢而悠闲的,还是快速而紧张的?
4.表现情况:你认为自己在完成实验者(或你自己)设定的任务目标方面有多成功?你对自己的表现有多满意?
5.努力程度:为了达到你的表现水平,你在精神上和体力上需要付出多大的努力?
6.受挫程度:在完成任务的过程中你感到多大程度的不安全、气馁、烦躁、压力大和恼怒,或安全、满足、安心、放松和平静?

版本二:
1.智力需求:该任务需要付出多少智力活动(如:思考、决定、计算、记忆、阅读、寻找等)?该任务是容易还是困难、简单还是复杂、吃力还是轻松?
2.体力需求:该任务需要付出多少体力活动(如:推、拉、旋转、控制、启动等)?该任务是容易还是困难、迅速还是缓慢、吃力还是轻松?
3.时间需求:在该任务中,你感到由完成该任务所导致的时间压力有多大?完成这一任务的节奏是缓慢、有富余的还是紧张、让人慌乱不安的?
4.业绩水平:在该任务中,你觉得自己完成该任务的成功程度有多大?你对自己在完成该任务过程中的表现有多满意?
5.努力程度:为了在该任务中尽可能的表现出自己应有的水平,你需要付出多少努力(包括智力上的和体力上的)?
6.受挫程度:在该任务中,你是更多感到不安全、气馁、烦躁、压力和恼怒,还是更多感到安全、满足、满意、放松和得意?

英文原版:
NASA-TLX.png