基于认知负荷理论的微型移动学习资源设计

☆　李小刚

（江苏师范大学教育科学学院，江苏徐州　221116）

基于认知负荷理论的微型移动学习资源设计

☆李小刚

（江苏师范大学教育科学学院，江苏徐州221116）

移动通信技术和智能终端设备的普及促进了学习理念的变革，微型移动学习为学习者带来了全新的学习体验，然而，海量的知识信息以及碎片化的微内容都对学习者的认知负荷造成了巨大的挑战。文章在对认知负荷来源分析的基础上，提出了微型移动学习资源设计的五大原则，并从内容设计、媒体设计、通信设计、可用性设计四方面对微型移动学习材料的设计进行了探讨。

微型移动学习；认知负荷理论；设计原则；学习材料设计

随着信息时代的全面到来，借助智能手机或平板电脑等微型设备的移动阅读成为人们的日常习惯，数字化的非正式学习方式越来越成为学习者获取知识的重要途径。微型移动学习使得人们可以在无线网络技术的支持下随时随地进行非正式学习。然而，技术为学习带来便利的同时，海量的互联网信息资源也给移动学习带来了一些不利因素：信息超载和知识碎片化，导致学习者疲于处理大量碎片信息却较少对知识信息进行深入的意义建构。就微型移动终端而言，较小的显示屏幕和界面交互的局限性等因素也增加了学习者的外部认知负荷。由此，笔者提出应从认知负荷理论的角度对微型移动学习资源进行设计，以更符合“微时代”下学习者微型化的学习需求。

一、理论基础

（一）微型移动学习概述

微型学习（Microlearning）是2004年由奥地利学者林德纳教授提出的，用以描述“存在于新媒介生态中，基于微型内容和微型媒体的新型学习”。［1］新媒介环境是微型学习产生的时代背景，而微型内容和微型媒体是构成微型学习的两个核心要素。Theo Hug教授认为，微型学习是在较短的时间内聚焦短小知识片段的学习活动。近年来，随着个人终端技术和移动互联网络的发展，微型学习和移动学习的理念深入人心，二者也产生了一定的融合，演化为微型移动学习（Micro-Mobile learning），其特点包括学习内容碎片化、学习时间分散化、媒介形式多样化、学习形式个性化、即时通信便利性、学习环境干扰较多等。［2］

（二）认知负荷理论

认知负荷理论由澳大利亚心理学家斯威勒提出，该理论的前提假设是在人类的认知结构中，短时记忆的容量较小，一次只能记忆5-9个信息块；而长时记忆的容量可看做是无限的，是否在长时记忆中存储了信息被看做是学习的一个重要目标。认知负荷理论有两个重要的理论观点：资源有限理论和图式理论。资源有限理论认为，人的认知资源非常有限，在学习过程中，如果学习者面对的学习材料难度与总量超过其大脑固有的认知资源总量，便会造成认知负载。图式理论认为，图式根据信息元素的使用方式来组织信息，它提供知识组织和存储的机制，可以降低工作记忆负荷。图式构建后经过大量的实践即可实现图式的自动化。由于图式的建立，使得工作记忆尽管处理的元素数量有限，但是元素包含的信息量却可大幅增加。在此基础上，斯威勒提出了三种类型的认知负荷：内部认知负荷、外部认知负荷和关联认知负荷。内部认知负荷由知识材料的内在难易程度决定，教学设计无法对其产生直接影响；外部认知负荷指由设计不当的教学活动或刺激材料的呈现方式造成的冗余信息，会占用学习者的认知资源，因此需尽力减少；相关认知负荷指与促进图式建构和图式自动化过程相关的负荷，是由学习材料的组织和呈现形式引起的，可促进学习效果的认知负荷。

二、微型移动学习认知负荷来源分析

（一）内容材料引起的认知负荷

相比于在传统纸质媒体上学习，在微型终端电子屏幕上的阅读会让学习者增加更多的认知负荷。在进行传统阅读时，人们会对文字符号的空间位置创建特定的心理表征，生成有益于知识意义建构的认知地图（Cognitive map）。而数字化阅读研究表明，基于屏幕文本的阅读难以建立认知地图并进行有效导航［3］。纸质书籍的特定文本具有绝对位置，大脑在记忆时对此较为敏感，画线、标注、折页等手段也可以为信息检索提供一些记忆线索。然而，电子屏幕文本却很难形成类似的阅读体验，缺乏某些空间记忆线索，因此需要付出更多的外部认知负荷。

（二）微型媒体引起的认知负荷

微型移动终端设备的显示屏幕较小，手机屏幕通常为3-5英寸，平板电脑为8-10英寸。显示面积的大小在一定程度上影响了页面布局、信息结构、图文排版。信息材料的内部组成成分从显性的作用关系变为隐性，信息呈现方式的改变增加了读者的外部认知负荷［4］。在此情况下，学习者需要付出较多的认知资源整合工作记忆中的信息元素，与此同时，还需要不断地完成与外部硬件设备界面的交互操作。除此之外，在线互动过程中，信息输入也存在着一定的局限性（通常采用较小的虚拟键盘完成输入），这也为知识的意义建构增加了较多的外在认知负荷。

三、微型移动学习资源设计原则

（一）明确内容定位原则

设计微型移动学习首先要解决的问题就是对目标学习者的明确定位。由于内在认知负荷受学习材料本身的复杂性和学习者当前知识水平的影响，应该认真分析学习者特征、学习能力和学习风格。此外，对于不同类型的教学内容需采用与之匹配的设计策略，例如：认知负荷较低的良构性知识，可采取简单分割的方式设计教学。而对于组成元素较多，内在关系复杂的非良构性知识，就应该采用由浅入深、由易到难逐步进行的策略。

（二）微组块呈现原则

认知负荷理论表明，学习者一次加工处理的信息量是有限的，特别是在外界干扰因素较多的非正式环境中，因此单次处理信息过多会导致认知超载，造成学习障碍。因此，需要把学习内容细化分割成较小的、相对独立的学习单元，实现“高内聚、低耦合”的原则。知识点聚焦单一问题，学习时间控制在10分钟左右，通过较多的微组块的学习构建系统完整的知识结构。

（三）屏蔽无关信息原则

在传统的多媒体课件设计中，教师为了使内容生动有趣，吸引学生注意，常加入过度的图片、动画，材料篇幅也大大增加。但心理学表明，这只是激发了学生的情绪型兴趣而非认知兴趣，过多的无关信息容易分散学习者的注意力。因此，在屏幕界面设计时应聚焦要意，控制冗余信息，遵循简洁实用的原则，还需注意图文结构搭配合理，界面导航设计清晰直观。

（四）多通道原则

梅耶的多媒体学习理论认为，视觉处理器和听觉处理器分别占用独立的信息加工通道，由动画和解说呈现的学习材料比由动画和屏幕文本呈现的多媒体学习材料学习效果好。采用视听结合的方式可以明显降低工作记忆的认知负荷，因此，在微型学习资源的设计过程中应充分利用这一特点，如设计微视频时为画面提供必要的同步解说，从而有利于学习者认知加工，提高学习效率。

（五）关键信息醒目呈现原则

对学习材料中的重点信息给予醒目提示，可以有效避免视觉搜索和注意分散。认知负荷理论认为，工作记忆的容量是有限的，只能专注于处理有限数量的信息。因此，运用合适的提示手段帮助学习者迅速定位关键信息，可以降低认知负荷，将有限的认知资源投入有意义的信息加工中。实际操作中可以通过字体、字号、颜色、加粗、斜体、高亮等手段将学习者的注意力吸引到重要的部分。

四、微型移动学习核心要素设计

（一）微型移动学习资源内容设计

1.内容材料短小精炼，时间长短适当

在移动学习中，学习者的学习时间短，学习环境复杂，不可预测的干扰因素多。因此，知识模块应力求内容概括精炼，学习要点突出，重点难点明确。学习模块的设计应当保证学习者在较短的时间内完成学习。实验证明，5-10分钟左右的微型移动学习材料在时间上更为符合非正式状态下学习者的学习行为习惯。

2.知识粒度小，知识组块保持松散连接

单一的知识模块应当是相对完整的内容提炼，学习者可以在一段独立的时间内完成对知识模块的学习。学习材料组织应由易到难安排。知识内容之间通过“简要提示法”、“小结”等技巧建立模块间的联系，促进“松散”知识内容中知识结构体系的建立。

（二）微型移动学习资源媒体设计

1.图文媒体设计

文本表述信息精确、简练，图形图像表述信息形象直观。在微型移动学习资源设计时，通常会将图片与文本配合，以更好地呈现概念或事实性的学习内容。例如：可以利用信息图的形式将复杂的概念化繁为简，转化为可视化的视觉符号，减少了冗余信息。在图文编排制作时还应该考虑输出文件的体积以及尺幅的大小，保证终端屏幕可以流畅清晰地显示。

2.微视频媒体设计

微视频是将较大的学习单元分解为结构化的微型知识点，每个微视频讲解单一的知识主题，单个视频文件时长一般在5-10分钟之内。微视频分为内容演示型和课堂实录性两种，前者采用“屏幕录制软件+PPT”的制作组合，教师不出现在视频中。后者与传统教学视频类拍摄制作类似，可以较好地还原教学情境，要求语言准确凝练、字幕提示及时到位、镜头调度合理。为了有较好的缓冲速度和跨平台的显示效果，一般采用H.264编码、mp4格式封装的方式，分辨率可采用1280*720的标准。

3.通信设计

及时的交流互动是微型移动学习的一个重要环节。为了保持学习的流畅性，一般采用“学习后交互”的形式［6］。学习完一个微主题的内容后，学习者可以通过手机端的微信、易信等通讯类APP及时与同伴交流或向教师寻求帮助。教师可以通过申请微信公众平台向同主题的微学习小组发布测试题目，或发起讨论活动并获得反馈。

4.可用性设计

可用性设计是从优化学习者学习体验的角度提出的，目的是“更好地获取学习者的注意力，创设自由快乐的学习体验”［7］。导航设计方面，应制作简明统一的标题菜单，操作方式遵循一致性原则，尽量采用“广而浅”的菜单树，以避免因迷航而造成外在认知负荷过高的现象。图形界面设计方面，功能模块结构安排合理，保持图标指向意义的一致性，同一幅画面的颜色不超过3种。内容设计方面，遵循少即是多的原则，提炼学习材料的核心元素，保证认知资源获得最佳的分配，还要不断更新，构建系列化的微内容资源，确保微型移动学习能够可持续进行。交互设计方面，应采用最简按键操作原则，能采用选择式输入的就尽量避免键盘输入式操作。对错误操作应及时提示，对用户的某些特定操作给予声音或震动的反馈。

五、结束语

“微时代”的到来将会对教育理念、教育内容、教育方法和教育手段产生根本性变革。［8］随着移动互联网络的发展以及未来谷歌眼镜等可穿戴设备的普及，微型移动学习将成为一种重要的非正式学习方式，微学习资源建设应该走系列化、专业化发展道路。而对微型移动学习效果评价的实证研究则会成为下一步研究的重点。

［1］MartinLindner，PeterA.Bruck.Micromedia and CorporateLearning：Proceedings of the 3rd International Microlearning 2007 Conference［M］.Innsbruck：Innsbruck University Press，2007，（08）.

［2］沈海峰，贾礼远.远程开放教育微型移动学习设计［J］.湖北广播电视大学学报，2012，（03）：18-19.

［3］Li，L.Y，Chen，G.D&Yang，S.J.Construction of cognitive maps to improve E-book reading and navigation［J］.Computers &Education，2013，60：32-39.

［4］司国东，赵玉，宋鸿陟.认知负荷视角下的移动阅读研究［J］.中国远程教育，2012，（06）：51-55.

［5］程志，周铁.基于认知负荷理论的教学媒体设计［J］.现代教育技术，2008，（11）：50-52.

［6］穆肃，闫振中.微型学习理论指导下的移动学习材料设计的研究［J］.现代远距离教育，2010，（02）：14-18.

［7］祝智庭，张浩，顾小清.微型学习—非正式学习的实用模式［J］.中国电化教育，2008，（02）：10-13.

［8］朱琦，李兆君.大学英语课程微型学习的内容选择和活动设计［J］.现代教育技术，2012，（08）.

［编辑：郑方林］

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