杰倫J.G.范梅里恩伯爾,約翰·斯維勒鐘麗佳,盛群力,譯

(1.荷蘭馬斯特里赫大學；2.澳大利亞新南威爾士大學；3.浙江大學教育學院，浙江杭州 310028)

認知負荷理論：教學設計原則與策略
——兼談在健康專業(yè)教育中的應用

杰倫J.G.范梅里恩伯爾1,約翰·斯維勒2鐘麗佳3,盛群力3,譯

(1.荷蘭馬斯特里赫大學；2.澳大利亞新南威爾士大學；3.浙江大學教育學院，浙江杭州 310028)

首創(chuàng)于20世紀80年代并在不斷蓬勃發(fā)展的認知負荷理論，對人的認知架構(gòu)提出了新的假設。處理感覺記憶和長時記憶獲得的信息，工作記憶的容量限度是不一樣的。圖式建構(gòu)和圖式熟練是學習過程的兩種基本樣式，由此需要做到減輕外在認知負荷、調(diào)控內(nèi)在認知負荷和優(yōu)化相關認知負荷，這也是教學設計的總體要求。通過各種研究加以總結(jié)提煉的15條教學設計原則與策略，為提升健康教育乃至其他專業(yè)教育的教學效能提供了新的視野。這些原則與策略隨著學習者經(jīng)驗和專長的積累，會產(chǎn)生“反轉(zhuǎn)效應”。

認知負荷理論;綜合學習設計；教學設計原則；專業(yè)教育

一、引言

認知負荷理論(CLT)首創(chuàng)于20世紀80年代。[1]通過嚴格控制的實驗研究，該理論旨在基于一種人類認知架構(gòu)的模型提出教學設計的原則和策略。起初，很多一線教學工作者認為CLT提出的教學設計原則是違反直覺的。例如，向新手學習者提供大量工作樣例而非亟待解決的問題，這和當時盛行的觀念是相互矛盾的，那種觀念認為解決問題的實踐是學會解決問題最好的辦法。在20世紀80年代之后，這一理論又得到了進一步深化(參見作者相關的綜述)。[2][3]為了防止認知資源用于任務無關的層面，世界各地眾多的認知理論家提出了各種基本的教學設計策略，著手思考如何應對更復雜的學習任務，如何激發(fā)學習者真正利用可獲得的認知資源，以及如何在一個較長的學習過程中考慮學習者專門技能日漸成熟的因素。

CLT在醫(yī)學教學中的應用正在嶄露頭角。[4][5]此外，健康專業(yè)的教學方式越來越強調(diào)運用真實的任務，以期幫助學生整合知識、技能和態(tài)度,這是在專業(yè)生涯中有效地完成任務所必經(jīng)之路。[6]基于現(xiàn)實生活中的任務所設計的真實學習任務，實際上有多種不同的解決方案，通常難以在短時間內(nèi)一下子全部掌握的。鑒于CLT可能與掌握簡單的任務無關，這一理論在綜合學習任務中發(fā)揮了舉足輕重的作用，因為這類任務對學習者的認知系統(tǒng)施加了較重的負荷。[7][8]

所以，本文所討論的基于CLT的教學設計指南，是同諸如健康專業(yè)之類的綜合任務教學密切相關的，尤其當真實的學習任務是課程內(nèi)容中不可或缺之要務時更是如此。本文首先將討論CLT的認知架構(gòu)，然后具體說明基于這一架構(gòu)提出的主要教學設計原則和策略，并對相關的問題加以討論。

二、認知架構(gòu)

認知負荷理論假設人的大腦存在著一個認知架構(gòu)，這在認知心理學領域得到了廣泛的研究證實，并且能從進化論的角度予以解釋。[9]從記憶系統(tǒng)、相應的學習過程和相關的認知負荷類型來對認知負荷理論作一概述。

(一)記憶系統(tǒng)

認知負荷理論認為：在人類認知系統(tǒng)中，工作記憶容量很有限，只能存儲5-9個信息組塊(即著名的“7±2”公式)，[10]能夠同時加工的信息不超過2-4個組塊。人類有能力在幾秒鐘內(nèi)處理信息，但是除非通過復述來得以重現(xiàn)，否則所有的信息在20秒之后都會消失。該理論強調(diào)工作記憶容量和持續(xù)時長受限只能應用于通過感覺記憶獲取的新信息。當處理從長時記憶中提取的信息時，工作記憶的容量不受限制。實際上，正是長時記憶改變了工作記憶的特征。長時記憶中的認知圖式因復雜程度和熟練程度的不同而產(chǎn)生變化。人的專長來自于由這類圖式有機組織而成的知識，而不是重在對那些在長時記憶中并未得到有效組織的信息進行思考的能力。人類的工作記憶實在是沒有能力處理那么多信息。

當學習者有意把簡單的觀念同復雜的觀念相融合時，專長才隨之不斷增長。例如，一個醫(yī)學專業(yè)的學生，逐漸將有關患病后果、引發(fā)條件和病癥的簡單認識融入所謂的“病案腳本”(這是用來表征某種特定類型圖式的一種稱呼)，對幫助大家區(qū)分相似病癥很管用。在問題解決和推理的過程中，可以對“病案腳本”加以解釋，從而得出準確的診斷。這些圖式能夠?qū)⒅R組織起來，但同時又能大大減少工作記憶負荷，因為即便是非常復雜的圖式，在工作記憶中依然是作為單一要素處理的。

完全自動化的圖式發(fā)展是通過大量操練才得以實現(xiàn)的，也是作為一種十分有力的和有機結(jié)合的信息或知識發(fā)揮作用，這類知識需要在工作記憶中得以加工。在這種情況下，工作記憶容量是無限制的。例如，當患者出現(xiàn)“暖休克”病癥時，一位經(jīng)驗豐富的醫(yī)生一眼就可以看出是心臟輸出量的再次分配出了問題。相比之下，如果缺少基于圖式的核心處理能力，工作記憶的容量就會受到限制。因此，對于一個醫(yī)學專業(yè)初學者而言，一位暖休克患者僅僅只是表現(xiàn)了一些零散無序的癥狀而已。

(二)學習過程

面對全新的、未經(jīng)組織的信息，工作記憶容量顯然要受限。因為，隨著需要組織的信息成線性增長，就會有越來越多的信息結(jié)合需要在問題解決的過程中得到效果檢驗。出于組合激增的緣故，基于眾多信息不同的結(jié)合可能，其效果是無法通過隨機測試得以檢驗的。這一信息組合急劇增長所導致的問題，只有通過嚴格限制需要同時處理的信息單元數(shù)量來得以解決。這就是學習過程中的“圖式建構(gòu)”和“圖式熟練”，它們確保了在長時記憶中的信息得以有機組織。我們可以在問題解決過程中通過以下方式來完成圖式構(gòu)建：如把各種信息結(jié)合起來(即“組塊化”)， 將新信息融入長時記憶中已有的圖式中，以及更普遍的做法是獲取他人已經(jīng)圖式化的信息。因此，圖式能夠作為工作記憶中的單一要素，這樣就大大減輕了與完成后續(xù)任務相關的認知負荷。

已建構(gòu)的圖式如果不斷地加以應用并獲得預期的結(jié)果，那么就會實現(xiàn)自動化。就像圖式建構(gòu)一樣，圖式熟練也可以為其他活動騰出工作記憶容量。因為自動化的圖式具備了核心的處理能力，可以直接控制行為且無需在工作記憶中加工。由于自動化本身需要大量的操練，所以，自動化圖式只能針對那些在各種任務情境中都需要保持一致的業(yè)績表現(xiàn)，例如像操作醫(yī)療設備的程序和使用應用軟件的標準程序。因而，從教學設計角度來看，精心設計的教學不僅要鼓勵圖式建構(gòu)，還要能支持那些在各種任務情境中都需要保持一致的業(yè)績表現(xiàn)形成圖式熟練。[6][11]

(三)認知負荷類型

新信息必須在工作記憶中得以加工以便能在長時記憶中進行圖式建構(gòu)。如何能輕松地在工作記憶中加工信息是CLT關注的焦點。工作記憶負荷可能會受到下列因素的影響：學習任務的原生性質(zhì)(內(nèi)在負荷)、任務呈現(xiàn)的方式(外在負荷)和在處理內(nèi)在負荷時實際發(fā)生的學習行為(相關負荷)。

如果學習任務(如簡化版)和學習行為本身不發(fā)生變化，內(nèi)在認知負荷不會因為教學干預而改變。這取決于在工作記憶中需要同時加工的信息的數(shù)量，而這個數(shù)量又是取決于學習材料或任務的元素交互性。元素交互性指的是需要學習的要素在孤立的情境中是否能夠得以理解的程度。例如，在語言學習領域，習得詞匯就是元素交互性較低的一個實例。盡管需要掌握大量的詞匯，但是大多數(shù)人都可以很快地記住簡單的單詞，因為這些詞和其他單詞沒有交互聯(lián)系。相反，精通語法卻是元素交互性高的一個實例。大多數(shù)人很難寫出語法上完全正確的句子，盡管已經(jīng)認識了句子中用到的所有單詞。這是因為我們需要同時考慮很多要素，也就是說，要寫出一個語法完全正確的句子，我們必須要能用對句子中所有單詞，同時還要考慮句法、時態(tài)和動詞詞尾的變化。

元素交互性較高的任務理解起來不易，而且會產(chǎn)生較重的認知負荷，因為學習者必須同時處理較多要素。能夠促進理解并減輕內(nèi)在認知負荷的唯一方式是開發(fā)能綜合各種元素互動的圖式。當然，對一個人來說有大量的互動元素，對另一個更有經(jīng)驗的人來說則是一個單一元素，因為其已經(jīng)具備一個能融合上述元素的圖式。因此，通過考察具有特定等級專業(yè)水平的人所應對的互動元素量，能夠估算出元素交互性程度。

和內(nèi)在認知負荷相比，外在認知負荷是由教學過程施加的。例如，當學習者必須使用嘗試錯誤的方法或者其他“弱方法”來解決問題時，就會任憑他們?nèi)ピ囧e，并不提供必要的指導；[12]當學生面對在地點和時間上未整合的信息資源，或者需要通過檢索信息來完成任務時,就會加重外在認知負荷。組成工作記憶的任意一項加工器超負荷都會增加外在負荷。視覺和聽覺工作記憶有些部分是相互獨立的。如果在理解過程中所需的各種信息都以視覺的形式呈現(xiàn)(如文本和圖表)，這很有可能使視覺加工器超負荷；如果文本材料以口頭表達的形式呈現(xiàn)，那么就可以使部分認知負荷轉(zhuǎn)移到聽覺加工器上。[13]

最后，相關認知負荷指的是用于處理內(nèi)在認知負荷并能促進學習的工作記憶資源。例如，學習者通過完成一系列任務以及在歸納或者“合理抽象”過程中確認結(jié)構(gòu)特征和表面特征來完成抽象概括，并且進行圖式建構(gòu),以便應對與內(nèi)在認知負荷相關的互動性元素。當學習者將新信息與原有舊知相聯(lián)系時，也在進行圖式建構(gòu)，也就是說，是在精細加工過程中將新信息融入長時記憶中現(xiàn)存的圖式。這些處理內(nèi)在認知負荷的過程包括了與先前任務或者長時記憶中可獲得的知識相聯(lián)系的要素，因此需要與相關認知負荷(即與學習直接相關的要素)相一致的工作記憶資源。

認知負荷理論認為：內(nèi)在負荷和外在負荷兩者呈此消彼長的關系。一個問題是否會對學生造成外在負荷這一定程度上取決于他的內(nèi)在負荷現(xiàn)狀。如果內(nèi)在負荷本身較低，此時由于不恰當?shù)慕虒W設計產(chǎn)生的外在負荷也并非一定會成為不利因素，因為工作記憶中的認知負荷總量是限定的。事實上，研究表明為減輕外在負荷而進行的教學設計對于簡單任務(即“元素互動性較低的材料”)的學習效果微不足道。[14]此時，完全沒有必要去減輕外在負荷，因為可以獲得足夠的認知資源來應付較低的內(nèi)在負荷。但是，對于掌握綜合任務來說(即“元素互動性”較高的材料)，內(nèi)在負荷和外在負荷的總量很容易超過工作記憶容量而產(chǎn)生超負荷(圖1a)。另外，如果外在負荷的減量尚且不足，則必須減輕內(nèi)在負荷為必要的學習資源加工騰出空間(圖1b)。外在認知負荷減少的越多，就有更多的工作記憶資源可以投入內(nèi)在認知負荷，也更容易歸納出相關認知負荷(圖1c)。接下來，我們將討論調(diào)控認知負荷的設計原則。

圖1 內(nèi)在負荷和外在負荷兩者呈此消彼長的關系：(a)負荷超載；(b)減輕外在負荷，阻止負荷超載；(c)增加內(nèi)在負荷，優(yōu)化相關負荷

三、教學設計要義

基于CLT的設計原則和策略旨在阻止負荷超載、優(yōu)化相關負荷以促進學習。我們總結(jié)了有關減輕外在負荷、調(diào)控內(nèi)在負荷和優(yōu)化相關負荷的原則和策略，如表1所示。此外，這些也和“專長反轉(zhuǎn)效應”有關，這意味著對新手而言有效的原則對于富有經(jīng)驗的學習者可能并不奏效甚至起到相反作用。

(一)減輕外在負荷

Sweller等曾總結(jié)了針對新手學習者減輕外在負荷的六項原則。[2]

第一，自由達標原則。建議用自由達標任務取代常見任務，這是一種沒有明確規(guī)定求解目標的任務(例如,用“針對這些癥狀找出盡可能多的病原學解釋”取代“針對這些癥狀做出可能性最大的病原學解釋”)。如果向?qū)W習者規(guī)定具體目標，他們會從這個目標開始推理，并且盡力尋找具體解法來縮小給定狀態(tài)和目標狀態(tài)之間的差距。這種逆向探究過程產(chǎn)生了較重的外在負荷，如果解除這個具體目標，就可以避免逆向探究從而降低外在負荷。

第二，工作樣例原則。建議使用需要學習者精心學習的工作樣例來取代常見任務。因為學習者學習樣例而無需生成解決方案，這無疑減輕了由解決問題的“弱方法”產(chǎn)生的較高外在負荷。

第三，任務補全原則。建議用補全任務取代常見任務，這種任務給出了部分解決方案，尚未給出的部分則由學習者自己完成。和工作樣例一樣，補全任務可以減輕由解決問題的弱方法產(chǎn)生的外在負荷，給出部分解決方案縮小了問題空間的范圍。

第四，注意聚焦原則。建議用單一、整合的信息來源取代按時間或空間分散的信息來源(例如圖片與文本說明相配，或者設備呈現(xiàn)與操作說明一起呈現(xiàn)等，參見圖2)。整合的信息源減輕了外在負荷，因為學習者無需再花費力氣來整合各種來源的信息。

表1 CLT所建議的教學設計原則和策略

圖2 文本和圖片是否整合呈現(xiàn)

第五，多種通道原則。建議多采用口頭說明文本配合諸如圖表等視覺信息呈現(xiàn)的做法(多種通道)，以此來取代書面文本配合諸如圖表等視覺信息呈現(xiàn)(單一通道)的做法。多種通道呈現(xiàn)的信息減輕了外在負荷，因為其用到了工作記憶中視覺和聽覺兩個子系統(tǒng)，實際上也增加了可用的工作記憶容量。

第六，減少冗余原則。建議應用單一信息源來取代相對獨立(即自我解釋)的多樣化信息源。單一信息源減輕了由于對冗余信息進行的非必要性加工而產(chǎn)生的外在負荷。

(二)調(diào)控內(nèi)在負荷

對于非常復雜或者非良構(gòu)的任務，即便撤除了所有的外在負荷，材料的元素互動性依然很高以至于無法順利完成學習。在這種情況下有必要減輕內(nèi)在負荷。但是，因為內(nèi)在負荷是由學習材料的性質(zhì)和學習者專長之間的互動來決定的，如果不調(diào)整學習者的理解水平的話，這種負荷是無法改變的。為了讓學習者全面地理解材料，材料最終一定得呈現(xiàn)其完整的綜合程度。在依據(jù)元素互動性從低到高對任務進行排序時，分步漸進步驟策略比一步到位步驟策略更適用，因此最好在學習的后續(xù)階段再完整呈現(xiàn)任務的綜合全貌。

Pollock等人提出了從簡單到復雜的教學序列。[15]最初，先不要一次性呈現(xiàn)全部信息，以此來減輕內(nèi)在負荷。最好的做法是先呈現(xiàn)一些能夠得以連續(xù)加工的相對獨立的信息元素。但是到了后來，就要一次性呈現(xiàn)了全部信息，包括元素之間的互動因素。正如先前假設的那樣，盡管在最初的教學中，當信息以相對獨立的形式呈現(xiàn)時，學習者的理解層次較低，但是這種不足在后續(xù)教學中會得到彌補，因為此時全部的互動性元素均已到位。所以，如果一次性呈現(xiàn)全部的互動性元素，這樣做效果反而適得其反，抑制理解；遠不如先呈現(xiàn)相對獨立的元素，再呈現(xiàn)全部元素之間的互動因素，這樣倒是事半功倍，加深理解。

控制學習情境的逼真度是逐漸增加互動性元素數(shù)量的另一種做法，因為高逼真度環(huán)境比低逼真度環(huán)境包含更多的互動性元素。[6]例如，盡管醫(yī)學專業(yè)的學生可能要學習如何在第一時間診斷一些難以確診的病例(如慢性腰痛)，他們不應該一開始就從真實的患者那里問診。最好從低逼真度模擬教學開始試水(比如教材中的案例或者對潛在患者的病例描述)，然后進入中等逼真度的模擬(例如計算機模擬患者或者由同學扮演模擬患者)，再進入高逼真度模擬(例如由演員扮演模擬患者)，最后終結(jié)于某個真實的情境(例如在醫(yī)院實習時遇到的真實患者。參見文獻中的實例說明)[16]

(三)增加內(nèi)在負荷以優(yōu)化相關負荷

減輕認知內(nèi)在負荷確實阻止了認知超載現(xiàn)象，并且騰出了更多的加工資源以用于真正的學習過程。不過，有時候增加內(nèi)在負荷以提升相關認知負荷則是一種更理想的方式。

Paas和 van Merriёnboer率先將學習任務的變式度與相關負荷相聯(lián)系，這是第一個教學設計原則。[17]任務情境的變式度有利于學習者進行圖式建構(gòu)，因為這樣做促使了他們更容易識別相同特征，并區(qū)分相關特征和無關特征。例如，當學生學習有機體酸堿平衡時，在設計不同的學習任務時應該將此概念與如下信息相聯(lián)系：換氣過度或通氣不足，過量服用阿司匹林，不揮發(fā)酸在大量嘔吐中損失等等。這一系列變化頻繁的任務或者解決方案，能夠幫助學習者決定已經(jīng)構(gòu)建的圖式可在哪些范圍中得以應用。提升變式度增強了內(nèi)在認知負荷。學生必須學會如何將問題進行合理歸類，這是任務在變式度較低的情境中被忽略的一個重要層面。

第二個教學設計原則考慮了情境干擾和變式度之間的緊密聯(lián)系。如果相鄰的兩個學習任務要求學習者操練的是完全相同的技能，那么情境干擾度就低，如果相鄰的學習任務要求學習者操練的是不同的技能，那么情境干擾度就高。Merriёnboer等將帶有較高情境干擾度的隨機練習進度表(例如BCBAABCCA)與帶有較低情境干預度整組練習進度表(例如AAABBBCCC)進行比較。[18]正如我們所期望的那樣，高情境干擾度通過增加任務練習中的相關負荷(即包括那些和相鄰任務相關的元素)而加重了內(nèi)在負荷，由此改進了學業(yè)表現(xiàn)。

第三個教學設計原則是和所謂的自我解釋效應相關。自我解釋概念過程中產(chǎn)生的內(nèi)在負荷和相關負荷比簡單加工信息過程中產(chǎn)生的負荷要高得多。因為互動性元素的數(shù)量通過納入長時記憶中的先前舊知得到了大幅度增長。Stark等研究了工作樣例的學習。[19]他們發(fā)現(xiàn)對樣例進行有效的精細加工，確實和較高的相關負荷有關，由此改進了學業(yè)表現(xiàn)。

(四)專長反轉(zhuǎn)效應

當CLT應用到長期的課程內(nèi)容學習時，出現(xiàn)了一個特別相關的互動效應，這就是“專長反轉(zhuǎn)效應”(參見相關的文獻評述)。[20]這種效應是一些基本認知負荷影響和各種層次的專長水平之間的互動。當教學方式對于新手學習者有效而對于知識豐富的學習者無效甚至起反作用時，就可以看到這種專長反轉(zhuǎn)效應。因此，在對教學方式進行排序時要采取分步到位策略，這樣才能充分適應學習者專長水平增長帶來的變化。

Kalyuga 等證明，隨著專長提升，工作樣例效應起先并不起作用，而后則會起反作用。[21]對于先知豐富的學習者而言，工作樣例是多余的，這樣做只是強加了外在負荷。這些結(jié)論意味著理想的培訓計劃應始于搞懂工作樣例，然后逐漸地過渡到常見任務。Van Merriёnboer引進了“任務補全策略”來實現(xiàn)這一目標：培訓始于包括所有解決步驟的完整工作樣例，然后過渡到一組補全任務，逐漸提供越來越少的必要步驟，最終以常見任務結(jié)束培訓，要求學生自己得出所有的必要步驟。[22]新近研究表明第一階段可以進一步分為兩個子階段，第一子階段主要學習“過程導向型”工作樣例，第二子階段主要學習“產(chǎn)品導向型”工作樣例。[23]

Renkl and Atkinson和Atkinson等總結(jié)了有關運用任務補全策略的研究或者另一項稱之為運用“撤除指導程序”的研究，這都是指隨著學習者專長提升逐漸降低對其支持和指導的力度。[24][25]他們得出結(jié)論，在獲得技能的各個階段，任務補全策略和撤除指導策略對于控制認知負荷都是有效的，和傳統(tǒng)的例題——解題成對出現(xiàn)相比，這樣的策略能夠產(chǎn)生更好的學業(yè)結(jié)果。

專長反轉(zhuǎn)效應還體現(xiàn)在注意聚焦原則和多種通道原則中。Kalyuga 等證明了針對新手學習者的注意聚焦效應。[26]隨著專長提升，綜合性條件的優(yōu)勢起初消失了，當相互分離的條件優(yōu)于綜合性條件時，這種優(yōu)勢反而會被反轉(zhuǎn)。對于經(jīng)驗豐富的學習者而言，文本是多余的。Kalyuga等發(fā)現(xiàn)，對于新手學習者而言，雙通道、視覺和聽覺呈現(xiàn)要優(yōu)于純視覺呈現(xiàn)，由此表現(xiàn)出多種通道效應。[27]但是，隨著學習者經(jīng)驗逐漸豐富起來，聽覺通道就變得多余了，最好能夠及時撤除。

四、結(jié)語

以上我們討論了CLT倡導的認知架構(gòu)以及在近20年中得以提出的主要教學設計要義。因為在設計要義和認知架構(gòu)之間存在著密切聯(lián)系，我們也相信CLT的應用能夠產(chǎn)生與人類認知加工過程相協(xié)調(diào)的有效教學。重在可重復和可控制的實驗研究而進行的嚴格測試，這是CLT的特色所在。CLT的當前研究予以關注的各種問題有：認知負荷測量、[28][29]適應性教學[30]和自導學習等。[31]上述研究方向以及其他焦點是新的亮點，會推進CLT深入發(fā)展。

(Jeroen J G van Merriёnboer & John Sweller,Cognitive load theory in health professional education:design principles and strategies[J].Medical Education,2010(44):85-93,本文翻譯已經(jīng)作者授權。)

[1] Sweller,J.(1998).Cognitive load during problem solving:effects on learning[J].Cogn Sci ,12:257-85.

[2] Sweller,J.,van Merriёnboer,J.J.G.,& Paas F.(1998).Cognitive architecture and instructional design[J].Educ Psychol Rev,10:251-96.

[3] van Merriёnboer,J.J.G.,& Sweller,J.(2005).Cognitive load theoryand complex learning:recent developments and future directions[J].Educ Psychol Rev,17:147-77.

[4] Khalil,M.K.,Paas,F.,Johnson,T.E.,& Payer,A.F.(2005).Interactive and dynamic visualisations in teaching and learning of anatomy:a cognitive load perspective[J].Anat Rec B New Anat,286B:8-14.

[5] Khalil,M.K,Paas,F.,Johnson,T.E.,Su,Y.K.,& Payer,A.F.(2008).Effects of instructional strategies using cross-sections on the recognition of anatomical structures in correlated CT and MR images[J].Anat Sci Educ,1:75-83.

[6] van Merriёnboer,J.J.G.,& Kirschner,P.A.(2007).Ten Steps to Complex Learning:a Systematic Approach to Four-Component Instructional Design[M].Mahwah,NJ:Lawrence Erlbaum Associates.

[7] Kirschner,P.A.,Sweller,J.,& Clark,R.E.(2006).Why minimal guidance during instruction does not work:an analysis of the failure of constructivist,discovery,problem-based,experiential,and inquiry-based teaching[J].Educ Psychol,41:75-86.

[8] van Merriёnboer,J.J.G.,Kester,L.,& Paas,F.(2006).Teaching complex rather than simple tasks:balancing intrinsic and germane load to enhance transfer of learning[J].Appl Cogn Psychol,20:343-52.

[9] Sweller,J.(2008).Instructional implications of David C Geary’s evolutionary educational psychology[J].Educ Psychol,43:214-6.

[10] Miller,G.A.(1956).The magical number seven,plus or minus two:Some limits on our capacity for processing information[J].Psychol Rev,63:81-97.

[11] van Merriёnboer,J.J.G.,Kirschner,P.A.,& Kester,L.(2003).Taking the load off a learner’s mind:instructional design for complex learning[J].Educ Psychol,38:5-13.

[12] Anderson,J.R.(1987).Skill acquisition:the compilation of weak method problem solutions[J].Psychol Rev,94:192-210.

[13] Mousavi,S.,Low,R.,& Sweller,J.(1995).Reducing cognitive load by mixing auditory and visual presentation modes[J].J Educ Psychol,87:319-34.

[14] Carlson,R.,Chandler,P.,& Sweller,J.(2003).Learning and understanding science instructional material[J].J Educ Psychol,95:629-40.

[15] Pollock,E.,Chandler,P.,& Sweller J.(2002).Assimilating complex information[J].Learn Instruct,12:61-86.

[16] Maran,N.J.,& Glavin,R.J.(2003).Low- to high-fidelity simulation:a continuum of medical education?[J].Med Educ,37:22-8.

[17] Paas,F.,van Merriёnboer,J.J.G.(1994).Variability of worked examples and transfer of geometrical problem-solving skills:a cognitive load approach[J].J Educ Psychol,86:122-33.

[18] van Merriёnboer,J.J.G.,Schuurman,J.G.,de Croock,M.B.M.,& Paas,F.(2002).Redirecting learners’ attention during training:effects on cognitive load,transfer test performance,and training efficiency[J].Learn Instruct,12:11-37.

[19] Stark,R.,Mandl,H.,Gruber,H.,& Renkl,A.(2002).Conditions and effects of example elaboration[J].Learn Instruct,12:39-60.

[20] Kalyuga,S.,Ayres,P.,Chandler,P.,& Sweller,J.(2003).The expertise reversal effect[J].Educ Psychol,38:23-31.

[21] Kalyuga,S.,Chandler,P.,Sweller,J.,& Tuovinen,J.(2001).When problem solving is superior to studying worked examples[J].J Educ Psychol,93:579-83.

[22] van Merriёnboer,J.J.G.(1990).Strategies for programming instruction in high school:programme completion vs.programme generation[J].J Educ Comput Res,6:265-87.

[23] van Gog,T,Paas,F.,& van Merriёnboer,J.J.G.(2008).Effects of studying sequences of process-oriented and product-oriented worked examples on troubleshooting transfer efficiency[J].Learn Instruct,18:211-22.

[24] Renkl,A.,& Atkinson,R.K.(2003).Structuring the transition from example study to problem solving in cognitive skill acquisition:a cognitive load perspective[J].Educ Psychol,38:15-22.

[25] Atkinson,R.K.,Renkl,A.,& Merrill,M.M.(2003).Transitioning from studying examples to solving problems:effects of self explanation prompts and fading worked-out steps[J].J Educ Psychol,95:774-83.

[26] Kalyuga,S.,Chandler,P.,& Sweller,J.(1998).Levels of expertise and instructional design[J].Hum Factors,40:1-17.

[27] Kalyuga,S.,Chandler,P.,Sweller,J.(2000).Incorporating learner experience into the design of multimedia instruction[J].J Educ Psychol,92:126-36.

[28] DeLeeuw,K.,Mayer,R.E.(2008).Comparison of three measures of cognitive load:evidence for separable measures of intrinsic,extraneous,and germane load[J].J Educ Psychol,100:223-34.

[29] Paas,F.,Tuovinen,J.E.,Tabbers,H.,& van Gerven,P.,(2003).Cognitive load measurement as a means to advance cognitive load theory[J].Educ Psychol,38:63-71.

[30] Kalyuga,S.(2007).Expertise reversal effect and its implications for learner-tailored instruction[J].Educ Psychol Rev,19:509-39.

[31] van Merriёnboer,J.J.G,& Sluijsmans,D.A.(2008).Towards a synthesis of cognitive load theory,four-component instructional design,and self-directed learning[J].Educ Psychol Rev,21:55-66.

(責任編輯 陳育/校對 云月)

The Principles and Strategies of Cognitive Load Theoryand its Application in Health Professions Education

(Netherlands)Jeroen J．G．van Merrinboer1,John Sweller2,(Translator) ZHONG Li-jia3,SHENG Qun-li3

(1.Maastricht University,Netherlands;2.University of New South Wales,Australia;3.School of Education,Zhejiang University,Hangzhou,Zhejiang,310028,PRC)

Cognitive load theory,generated in the 1980s and now undergoing rapid development,puts forward new assumptions of the cognitive architecture of human beings.The capacity of working memory differs in processing the information gained through sensory memory and long term memory.As constructing schema and familiarizing schema are the two basic modes of learning,extraneous cognitive load should be reduced,and intrinsic cognitive load should be monitored.Meanwhile,the relevant cognitive load needs to be optimized.This is the overall rule for instructional design.The 15 principles and strategies for instructional design generated out of various studies open up a new horizon for education in general and health professions education in particular.With the accumulation of learners’ experience and expertise,these principles and strategies will produce“reversal effect”.

cognitive load theory;the design of complex learning;principles of instructional design;professional education

2015-10-20

杰倫·范梅里恩伯爾(Jeroen J.G.van Merriёnboer)，荷蘭馬斯特里赫大學教授，當代國際著名教學設計專家，綜合學習設計(四元教學設計)模式開創(chuàng)者；約翰·斯維勒(John Sweller)，澳大利亞新南威爾士大學教授，當代國際著名學習科學專家，認知負荷理論開創(chuàng)者

[譯者簡介]鐘麗佳，女，浙江大學教育學院博士研究生；盛群力(1957—)，男，上海崇明人，浙江大學教授，博士生導師，主要從事教學設計與教學技術研究

G 420;G 40-056

A

1674-5779(2015)06-0028-08