Sweller 認知負荷理論（Cognitive Load Theory）

Sweller 認知負荷理論（Cognitive Load Theory）
在學習心理學與教育設計領域中，John Sweller 的認知負荷理論（CLT）提供了一個關鍵的框架，用以理解學習過程中信息處理的挑戰。該理論的核心理念是：人類的工作記憶有嚴格的容量限制，若超出負荷，學習效果將大打折扣。因此，教育設計需要有效地管理與分配學習者的認知資源，以達到最佳學習成果。

一、認知負荷的三種類型
Sweller 的理論指出，學習過程中認知負荷可分為以下三種類型，每種類型均對學習效果有著不同的影響：
1. 內在認知負荷（Intrinsic Cognitive Load）
內在認知負荷是由學習內容的內在屬性決定的，與任務的複雜性和學習者的背景知識密切相關。例如，學習代數中解方程式的難度取決於學習者是否掌握了基本的數學運算知識。
(1)特點：無法完全消除，但可透過任務分解來降低。
(2)策略：將複雜任務拆解成若干簡單步驟，幫助學習者逐步掌握核心內容。
2. 外在認知負荷（Extraneous Cognitive Load）
外在認知負荷來自於材料設計或教學方法的不當。例如，課堂投影片包含過多裝飾性圖片或與主題無關的動畫會分散學習者的注意力，導致學習效果下降。
(1)特點：通常是「多餘的負荷」，可以完全避免。
(2)策略：優化教學材料設計，確保資訊簡潔明瞭，避免不必要的裝飾性內容。

3. 增生認知負荷（Germane Cognitive Load）
增生認知負荷是一種有益的負荷，旨在促進深層學習與知識內化。這類負荷通過引導學習者進行意義建構或高階思考來提升學習效果，例如案例分析或問題導向學習（PBL）。
(1)特點：需要適度增加，過度則可能適得其反。
(2)策略：設計挑戰性但可控的學習任務，例如引導學習者進行批判性思考或跨學科知識整合。

二、影響認知負荷的因素
認知負荷的程度受到多種內外部因素的影響，以下為幾個關鍵因素：
1.學習任務的特性
高複雜度的任務通常會增加內在認知負荷。例如，學習微積分的偏微分運算比學習基本代數更具挑戰性。
解決方法：將複雜任務拆分，逐步引導學習者完成。

2.學習者的背景
學習者的先備知識、專注力和學習動機直接影響對認知負荷的承受能力。
解決方法：針對不同背景的學習者進行分層教學，提供個性化學習支持。

3.教學材料的設計
不良設計如冗長的文字描述或過於繁瑣的排版會增加外在認知負荷。
解決方法：優化材料的視覺呈現，例如使用簡潔的圖表和適當的多媒體輔助。

三、認知負荷理論在教育設計中的應用
1. 優化教學材料設計
認知負荷理論強調教學設計應針對內在與外在負荷進行精確控制。例如，在科學課程中，教師可以採用實驗模擬軟件，讓學生可視化抽象概念，同時避免無關資訊的干擾。

2. 增強學習者的參與
增生認知負荷需要通過設計挑戰性活動來實現。例如，教師可使用角色扮演或小組討論的方式，讓學習者參與到問題解決的過程中。

3. 結合技術輔助教學
技術如擴增實境（AR）或虛擬實境（VR）能有效降低外在負荷，同時增強學習者的理解。例如，AR 可以將人體解剖學的知識以三維模型呈現，幫助學生理解器官結構與功能之間的關係。

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By 國考小幫手Youtube頻道