網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中問題設(shè)計(jì)與認(rèn)知負(fù)荷的有效控制

鄭園園

（安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)文學(xué)院，安徽蚌埠233030）

21 世紀(jì)教育改革指向?qū)W生能力的提升，是終身教育理念、優(yōu)質(zhì)教育理念等在教育領(lǐng)域的延伸與回應(yīng)。與有效學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)、項(xiàng)目學(xué)習(xí)等學(xué)習(xí)理論相比，深度學(xué)習(xí)概念的提出，使得學(xué)習(xí)的目標(biāo)最終聚焦于高層次思維能力的培養(yǎng)，是教育回應(yīng)智能社會、培養(yǎng)具有高階能力學(xué)習(xí)者的一種表現(xiàn)。問題解決能力作為高階能力的重要部分，是學(xué)習(xí)者掌握核心知識、能力與情感態(tài)度的重要體現(xiàn)，其核心在于遷移這一經(jīng)典概念，是“信息化時代智慧教育發(fā)展所需要的核心支柱”[1]。因此，在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代隨著無線接入技術(shù)與移動智能終端的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，高校教學(xué)資源、教學(xué)媒介、教學(xué)方式等要素都在發(fā)生新的變革，在線學(xué)習(xí)平臺、智慧課堂、“線上+線下”混合式教學(xué)等建設(shè)成為高校教育教學(xué)改革的一大特點(diǎn)，通過拓展教學(xué)空間，采取新型教學(xué)方式引導(dǎo)學(xué)生對知識的遷移與運(yùn)用，以培養(yǎng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)與終身學(xué)習(xí)的能力與素養(yǎng)。

但是，隨著各式各樣網(wǎng)絡(luò)新型教學(xué)模式的提出，一系列問題也隨之出現(xiàn)，大致包括三類：一、以記憶與理解為主要認(rèn)知技能的理論概念類知識，學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)平臺中的學(xué)習(xí)投入及其學(xué)習(xí)效果較難監(jiān)測，學(xué)生理解此類知識的程度會直接影響后續(xù)知識的學(xué)習(xí)及其實(shí)踐應(yīng)用。二、如何有效控制在線學(xué)習(xí)環(huán)境中所產(chǎn)生的外界干擾，以保障學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)注意力的集中。除此之外，在學(xué)習(xí)投入、學(xué)習(xí)支持、學(xué)習(xí)評價、學(xué)習(xí)監(jiān)管等方面也存在網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)方面的一些問題。三、在問題解決學(xué)習(xí)活動中，需要學(xué)生綜合運(yùn)用記憶理解、應(yīng)用分析及其評價創(chuàng)造等認(rèn)知技能，通過知識的遷移解決新問題。在此過程中，問題類型、問題呈現(xiàn)及問題解決過程中產(chǎn)生的認(rèn)知負(fù)荷如果處理不當(dāng)，會直接影響學(xué)生問題解決學(xué)習(xí)的效果，在線學(xué)習(xí)更是如此，合理的問題設(shè)計(jì)需要教師控制任務(wù)的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷，盡可能減少外在認(rèn)知負(fù)荷與不相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷。若教學(xué)設(shè)計(jì)不當(dāng)，學(xué)習(xí)者一旦進(jìn)入超負(fù)荷狀態(tài)，學(xué)習(xí)心理產(chǎn)生畏難情緒，會遏制其學(xué)習(xí)行為的發(fā)生。因此，有必要深入解剖學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)平臺的問題解決過程中所產(chǎn)生的各種認(rèn)知負(fù)荷，并有針對性地提出減輕學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷的措施建議，以有效促進(jìn)高校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)建設(shè)。

一、學(xué)習(xí)的過程

要打開學(xué)生問題解決過程的黑箱，首先應(yīng)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)過程。國內(nèi)學(xué)者指出，“‘學(xué)習(xí)’不是單純的現(xiàn)成知識的積累，而是‘從已知世界到未知世界之旅’，是經(jīng)驗(yàn)重建和意義生成的過程?！盵2]梅耶（Richard E.Mayer）在十余年實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合Baddely的工作記憶模型、Pavio的雙重編碼理論、Sweller的認(rèn)知負(fù)荷理論等，提出了多媒體學(xué)習(xí)的認(rèn)知模型，認(rèn)為在“反映增強(qiáng)”“知識獲得”“知識建構(gòu)”三種學(xué)習(xí)隱喻中，知識建構(gòu)對改進(jìn)教育的潛力最大，也最符合教育心理學(xué)的性質(zhì)[3]。學(xué)習(xí)的過程就是知識不斷建構(gòu)的過程，學(xué)習(xí)通過感覺記憶、工作記憶和長時記憶三種記憶方式，對信息進(jìn)行選擇、組織和整合。教學(xué)的任務(wù)就是幫助學(xué)生選擇相關(guān)的信息，組織信息和整合信息，使學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)中進(jìn)行積極的認(rèn)知加工和建構(gòu)。意義學(xué)習(xí)成功的關(guān)鍵在于學(xué)生能否輕負(fù)高質(zhì)的提取、組織并整合信息。

理清學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程中所承載的認(rèn)知負(fù)荷之前，首先要明確學(xué)習(xí)者認(rèn)知加工與問題解決可能發(fā)生的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。羅米索斯基（Alexander Joseph Romiszowski）綜合了信息加工模型的優(yōu)點(diǎn)和知識建構(gòu)的理念，提出了一種對學(xué)習(xí)過程的新認(rèn)識，并構(gòu)建起關(guān)于學(xué)習(xí)過程的學(xué)習(xí)回路[4]225，對于不同類型的信息，學(xué)習(xí)者進(jìn)行認(rèn)知加工和解決問題的過程是不同的。羅米索斯基根據(jù)信息加工的不同過程，把學(xué)習(xí)過程具體分為五類：

第一類屬于反射性行為，由外界信息刺激直接產(chǎn)生反應(yīng)，并不進(jìn)行任何儲存與加工，比如已形成思維定勢的簡單問題，或流水線工作等；第二類屬于按部就班式解決問題類型，學(xué)習(xí)者接收信息后能夠迅速調(diào)取記憶中已有程式解決問題，比如簡單的數(shù)學(xué)運(yùn)算等；第三類屬于以已知求未知類型，學(xué)習(xí)者不僅需要在長時記憶中調(diào)取相關(guān)信息，還要根據(jù)問題要求設(shè)計(jì)解決思路與步驟，采取適宜的行為策略進(jìn)行問題解決，比如應(yīng)用文寫作、多重關(guān)系的代數(shù)問題解決等；第四類屬于復(fù)雜的內(nèi)部加工過程，學(xué)習(xí)者利用已有的概念、規(guī)則、原理等知識來學(xué)習(xí)與理解新的概念、規(guī)則、原理，實(shí)現(xiàn)知識內(nèi)化的過程；第五類屬于矯正性行為評價過程，學(xué)習(xí)者或教學(xué)者通過學(xué)習(xí)者行為表現(xiàn)判斷其學(xué)習(xí)效果，以進(jìn)一步進(jìn)行矯正與評價，比如學(xué)習(xí)策略調(diào)整、學(xué)習(xí)反思與評價等。

羅米索斯基從一種廣義的角度來談學(xué)習(xí)，但在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中，需要解決的問題主要集中于第二、第三、第四類，在解決這三類問題的過程中發(fā)展認(rèn)知，獲取經(jīng)驗(yàn)。一方面，第一、第五類學(xué)習(xí)均涉及學(xué)習(xí)者外在行為表現(xiàn)，這在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中較難實(shí)現(xiàn)；另一方面，第一類問題較少涉及學(xué)習(xí)的主要環(huán)節(jié)——儲存記憶與認(rèn)知加工，與問題解決過程相關(guān)較少，至于第五類學(xué)習(xí)過程，整個解決問題的過程均要涉及基于學(xué)習(xí)者認(rèn)知與元認(rèn)知水平的自我監(jiān)控，解決問題的難度越高，過程越復(fù)雜，與第五類學(xué)習(xí)回路的聯(lián)系就會越密切。不同類型的外界刺激，需要經(jīng)過不同的學(xué)習(xí)過程，對學(xué)習(xí)者的具體要求是不同的。由于信息的類型與信息呈現(xiàn)方式的不同，會影響感知方式，加工方式以及輸出路徑。

二、產(chǎn)生不同認(rèn)知負(fù)荷的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過程

美國心理學(xué)家Miller在20世紀(jì)50年代就注意到了認(rèn)知負(fù)荷的存在，直至20 世紀(jì)80 年代，認(rèn)知負(fù)荷理論才由澳大利亞新南威爾士大學(xué)的認(rèn)知心理學(xué)家約翰·斯維勒（John Sweller）作為一種教學(xué)設(shè)計(jì)理論正式提出來。該理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)者的認(rèn)知資源是有限的，學(xué)習(xí)者在解決問題過程中提取關(guān)鍵信息、進(jìn)行回憶、聯(lián)想、選擇、驗(yàn)證等認(rèn)知加工活動，都會消耗認(rèn)知資源，一旦超出學(xué)習(xí)者認(rèn)知資源總量，則會導(dǎo)致“認(rèn)知超載”現(xiàn)象，這時相關(guān)的新的刺激將得不到加工，導(dǎo)致圖式的不完整，進(jìn)而致使問題得不到解決，或者在問題解決過程中容易出現(xiàn)錯誤[5]。

盡管在認(rèn)知心理學(xué)領(lǐng)域，問題解決不再以信息加工理論為唯一依據(jù)，但信息加工理論仍然是解析問題解決過程的基礎(chǔ)理論，尤其是注重學(xué)習(xí)結(jié)果的良構(gòu)問題的解決。而非良構(gòu)問題，一般具有高度的現(xiàn)實(shí)性，能夠使學(xué)生在解決問題的過程中充分調(diào)動其分析、綜合與評價的能力，且存在多種問題解決方案，為學(xué)生探索未知提供空間。

（一）網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)特征

掌握學(xué)習(xí)者網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)特征是開發(fā)在線學(xué)習(xí)平臺、設(shè)計(jì)智能學(xué)習(xí)環(huán)境、評價自主學(xué)習(xí)效果的重要條件，因此，自遠(yuǎn)程教育或網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)發(fā)展以來，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)特征始終是學(xué)術(shù)界關(guān)注的要點(diǎn)。Hill.J.R和Hannafin M.J（1997）較早對學(xué)習(xí)者網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)認(rèn)知策略進(jìn)行探究，提出學(xué)習(xí)者舊有知識基礎(chǔ)、空間定位感及其元認(rèn)知等是影響網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的重要因素[6]。國內(nèi)學(xué)者劉儒德（2004）、吳戰(zhàn)杰（2004）、何克抗（2006）、張家華（2010）、傅鋼善（2018）等進(jìn)一步指出影響網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)效果的學(xué)習(xí)者要素主要包括：學(xué)習(xí)動力（動機(jī)、態(tài)度、情緒等）、信息素養(yǎng)、學(xué)習(xí)策略（認(rèn)知與元認(rèn)知策略、資源管理策略）及學(xué)習(xí)風(fēng)格等。就網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下問題解決的學(xué)習(xí)而言，問題的設(shè)計(jì)與呈現(xiàn)、問題解決過程中的資源支持以及問題解決結(jié)果的評價，都應(yīng)考慮學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)特征，認(rèn)知負(fù)荷理論為網(wǎng)絡(luò)平臺教學(xué)提供的設(shè)計(jì)視角在于，盡可能地在問題解決的三個維度上減輕外在認(rèn)知負(fù)荷和相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷，根據(jù)學(xué)生已有認(rèn)知水平控制內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷，使學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過程中獲得良好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

（二）基于認(rèn)知負(fù)荷理論的問題解決過程

在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中，學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)效果更容易受到認(rèn)知負(fù)荷的影響，所謂認(rèn)知負(fù)荷，是指“同時被要求施加在工作記憶上的智力活動的全部數(shù)量，即工作記憶必須注意和處理的內(nèi)容總和”[7]。學(xué)習(xí)者在工作記憶中處理信息并產(chǎn)生的認(rèn)知負(fù)荷，根據(jù)它們的功能分為內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷（in‐trinsic cognitive load）和外在認(rèn)知負(fù)荷（extraneous cognitive load）[8]。

首先，內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷是由信息的內(nèi)在屬性對工作記憶產(chǎn)生的負(fù)荷，學(xué)習(xí)者為達(dá)到學(xué)習(xí)目的需要獲得的信息的基本結(jié)構(gòu)，與教學(xué)程序的使用無關(guān)。內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷是指在工作記憶中對任務(wù)本身所包含的信息要素的數(shù)量及交互性進(jìn)行認(rèn)知加工所產(chǎn)生的負(fù)荷，負(fù)荷的輕重很大程度上受任務(wù)的復(fù)雜性、難度以及學(xué)習(xí)者個人的知識經(jīng)驗(yàn)的影響。任務(wù)越復(fù)雜，任務(wù)的難度越大，內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷越重；呈現(xiàn)的信息與學(xué)習(xí)者長時記憶中的圖式相關(guān)，工作記憶的負(fù)荷就輕，如果學(xué)習(xí)者長時記憶中不存在相關(guān)圖式，工作記憶所承擔(dān)的負(fù)荷則較重。外在認(rèn)知負(fù)荷是由信息呈現(xiàn)的方式以及學(xué)習(xí)者進(jìn)行的學(xué)習(xí)活動決定的，和教學(xué)材料的本質(zhì)一樣，用于呈現(xiàn)信息的教學(xué)設(shè)計(jì)方式在很多情況下會對工作記憶產(chǎn)生不必要的認(rèn)知負(fù)荷。

其次，內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷與外在認(rèn)知負(fù)荷具有相加性，認(rèn)知負(fù)荷之和決定了需要加工信息的工作記憶資源，這些資源都是來自相同的工作記憶庫（working memory pool）[9]。如果用來處理兩種認(rèn)知負(fù)荷的資源超過了工作記憶的可用資源，那么認(rèn)知系統(tǒng)將會失敗。如果學(xué)習(xí)資料所產(chǎn)生的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷過低，工作記憶也不能順利加工信息，從而產(chǎn)生的外在認(rèn)知負(fù)荷就會增加。因此應(yīng)當(dāng)盡量減少外在認(rèn)知負(fù)荷。

基于羅米索斯基的學(xué)習(xí)過程模型，以及對各種學(xué)習(xí)過程類型的分析，結(jié)合梅耶的多媒體認(rèn)知模型，嘗試建構(gòu)一種基于認(rèn)知負(fù)荷理論下的學(xué)習(xí)過程的模型，目的有二：一是盡可能明確地呈現(xiàn)信息加工的各個環(huán)節(jié)，確定在哪些類型的信息加工過程中會產(chǎn)生認(rèn)知負(fù)荷以及哪種認(rèn)知負(fù)荷；二是探討在認(rèn)知負(fù)荷理論視域下問題解決的回路與類型。

首先，學(xué)習(xí)者對網(wǎng)絡(luò)界面信息的接收過程。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下信息（刺激S）的呈現(xiàn)方式多種多樣，且各有優(yōu)勢。信息主要通過文本、圖片、圖表等方式呈現(xiàn)，文本信息比較詳細(xì)，而圖片則比較直觀，圖表“冗余”信息較少，能夠激活和利用學(xué)生大腦中的認(rèn)知圖式，幫助他們形成一定的認(rèn)知支架。然而在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中，信息的呈現(xiàn)并不是通過一種方式，而是通過兩種或兩種以上，比如超文本、視頻等。感覺記憶的編碼方式是以語音編碼和視覺編碼為主。當(dāng)信息以不同的呈現(xiàn)方式進(jìn)入感覺記憶時，就相應(yīng)地產(chǎn)生視覺和聽覺（1.接收器）。第二環(huán)節(jié)，工作記憶通過對這種感知的選擇與組織，結(jié)合長時記憶中儲存的舊有知識（2.儲存器），運(yùn)用認(rèn)知策略與元認(rèn)知策略，構(gòu)建出圖像模型和言語模型。第三環(huán)節(jié)，這些模型與長時記憶中的相關(guān)圖式通過整合，以全新的圖式狀態(tài)重新儲存于長時記憶中（3.加工器）。在問題解決過程中，長時記憶并不是終點(diǎn)，經(jīng)過整合的圖式對目標(biāo)狀態(tài)的反應(yīng)（反應(yīng)R），通過效應(yīng)器表現(xiàn)出來，以達(dá)到解決問題的目的（4.效應(yīng)器）。

根據(jù)圖式理論的觀點(diǎn)，圖式能夠?qū)⑿畔⑴c產(chǎn)生式規(guī)則進(jìn)行整合，將相關(guān)信息在工作記憶中加工成只需很少貯存空間的自動化加工單元，因而可以彌補(bǔ)個體工作記憶容量有限的缺點(diǎn)，降低個體的認(rèn)知負(fù)荷。但是，當(dāng)學(xué)習(xí)者在問題解決過程中的一系列認(rèn)知加工活動所占用的工作記憶資源超過它的有限容量時，就會產(chǎn)生過高的認(rèn)知負(fù)荷，從而導(dǎo)致問題無法解決[10]。斯維勒提出，儲存在長時記憶系統(tǒng)中的知識經(jīng)驗(yàn)有助于克服工作記憶容量有限的局限，但是對于尚無經(jīng)驗(yàn)或較少經(jīng)驗(yàn)的新手型學(xué)習(xí)者來講，外部條件如信息的篩選和呈現(xiàn)方式的改善會對其產(chǎn)生更大的影響。

（三）網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下問題解決過程中產(chǎn)生的認(rèn)知負(fù)荷

羅米索斯基多回路學(xué)習(xí)過程模型中，有四種涉及問題解決的學(xué)習(xí)過程，依據(jù)其主要產(chǎn)生認(rèn)知負(fù)荷的類型分為三類，分別是：

第一類，S‐1‐2‐4‐R，對工作記憶產(chǎn)生外在認(rèn)知負(fù)荷的學(xué)習(xí)過程。當(dāng)學(xué)習(xí)者已具備所需要的知識和技能時進(jìn)行較簡單的問題解決，一旦感知到刺激情境時，直接從儲存器中調(diào)出相應(yīng)的圖式（包括規(guī)則、系統(tǒng)、算法）進(jìn)行解決。這個過程屬于“再生性技能”的性質(zhì)，較少需要“計(jì)劃”這一階段。但是仍需要學(xué)習(xí)者首先理解題意，并回憶出需要的先決知識、程序或原理來完成任務(wù)。而回憶這些知識需要從兩個方面進(jìn)行：“①能夠解釋刺激信息以確定要求什么樣的知識；②哪種知識以可利用的方式貯存在記憶中。”[11]因此這類學(xué)習(xí)過程取決于學(xué)習(xí)者能否正確快速地從學(xué)習(xí)材料中提取有效信息，如果不能夠提取有效信息，即使學(xué)習(xí)者長時記憶中存在相關(guān)圖式，也不能夠加以利用。因此信息的呈現(xiàn)方式?jīng)Q定了信息加工所占用的加工記憶資源的多少。

第二類，S‐1‐2‐3‐4‐R，產(chǎn)生兩種認(rèn)知負(fù)荷的學(xué)習(xí)過程。學(xué)習(xí)者經(jīng)歷了學(xué)習(xí)過程的所有階段，具有羅米索斯基所謂的“創(chuàng)生性機(jī)能”的特征。學(xué)習(xí)者感知到刺激情境后，分辨出已知條件和待解決的問題，回憶需要的概念、程序和原理，在工作記憶中進(jìn)行元素交互，綜合運(yùn)用這些知識設(shè)計(jì)一個適宜的行為策略并對外界作出反應(yīng)，進(jìn)行問題解決。在這種問題解決過程中，由于工作記憶需要在具體信息中提取有效信息，這與問題設(shè)計(jì)、表述方式、呈現(xiàn)形式均有關(guān)聯(lián)，因此會產(chǎn)生外在認(rèn)知負(fù)荷；同時又需要在工作記憶中進(jìn)行信息元素的相互作用，這就涉及信息的內(nèi)在屬性、任務(wù)的難易、復(fù)雜程度，因此也會產(chǎn)生內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷。

第三類，S‐1‐2‐3‐2/S‐1‐2‐3‐4‐2/3‐4‐1‐2/3‐1‐2，產(chǎn)生內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷的學(xué)習(xí)過程。這些學(xué)習(xí)的環(huán)路都是用來構(gòu)建或存貯新知識，在新舊知識之間進(jìn)行內(nèi)部信息加工，創(chuàng)設(shè)新的聯(lián)系，構(gòu)建新的圖式，但并不對外界做出反應(yīng)，而是在長時記憶中貯存起來。這類學(xué)習(xí)過程與記憶的任務(wù)密切相關(guān)，在信息元素的交互活動方面較明顯，更多地依賴于信息的內(nèi)在屬性與學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，因此較容易產(chǎn)生內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷。

學(xué)習(xí)回路中的4‐1‐4/4‐R‐S‐1‐4，屬于學(xué)習(xí)策略維度，包括的認(rèn)知策略、元認(rèn)知策略的調(diào)整與使用，學(xué)習(xí)自主反思與自主評價，在以上三種問題解決過程中均有參與，且與三類問題解決所產(chǎn)生的認(rèn)知負(fù)荷水平有直接的聯(lián)系。

三、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下問題解決過程中認(rèn)知負(fù)荷的控制

問題解決不是千篇一律的活動，不同內(nèi)容、不同形式、不同過程的問題，形成的問題表征以及在解決問題所采取的策略上也不盡相同。專家與新手解決問題的區(qū)別就在于專家很清楚地認(rèn)識不同類型的問題，從而針對問題調(diào)用長時記憶中相關(guān)的圖式，進(jìn)而制定解決方案，而新手由于沒有完善的足夠的圖式儲備，難以識別問題的類型，因此只能采取一般的解決策略，如手段‐目的分析策略。探討問題的類型，對學(xué)習(xí)者形成清晰的問題表征，成功解決問題是有必要的，有助于控制問題解決過程中產(chǎn)生的認(rèn)知負(fù)荷。

（一）對三種問題解決類型所產(chǎn)生認(rèn)知負(fù)荷的控制

關(guān)于問題的分類，喬納森在良構(gòu)與非良構(gòu)兩大類的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步根據(jù)認(rèn)知任務(wù)區(qū)分問題的特征，把問題分為11 種，（1）邏輯問題，（2）算法問題，（3）故事情境問題，（4）運(yùn)用規(guī)則問題，（5）做出決策問題，（6）排除故障問題，（7）診斷‐解決問題，（8）運(yùn)用策略問題，（9）案例分析問題，（10）設(shè)計(jì)構(gòu)思問題，（11）兩難推論問題[12]。斯皮羅（Spiro al 1955）等人根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的深度，把學(xué)習(xí)分為初級學(xué)習(xí)和高級學(xué)習(xí)兩種[13]。其初級學(xué)習(xí)階段只要求學(xué)生掌握相關(guān)概念和事實(shí)，并在測驗(yàn)中按照原樣再現(xiàn)出來即可，基本上對應(yīng)斯維勒的主要產(chǎn)生外在認(rèn)知負(fù)荷的學(xué)習(xí)，解決的主要是喬納森區(qū)分的結(jié)構(gòu)良好問題。而高級學(xué)習(xí)則會使學(xué)生產(chǎn)生較重的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷，需要學(xué)生把握復(fù)雜的概念關(guān)系，并結(jié)合具體情境靈活運(yùn)用，來解決結(jié)構(gòu)不良問題。喬納森將知識獲得分為的三個階段：初級階段、高級階段以及專家知識學(xué)習(xí)階段，從產(chǎn)生認(rèn)知負(fù)荷類型上看，與問題解決的三種類型正相對應(yīng)。在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺問題設(shè)計(jì)時，應(yīng)有針對性地對各個階段問題進(jìn)行認(rèn)知負(fù)荷的控制。

第一，對初級階段的問題設(shè)計(jì)盡量簡潔清晰，減輕外在認(rèn)知負(fù)荷。比如算法問題，規(guī)則運(yùn)用問題，這些問題均屬于結(jié)構(gòu)良好問題，對學(xué)生的遷移和應(yīng)用能力的要求較低，主要通過提取推導(dǎo)公式并對解決步驟進(jìn)行概念性理解，因此對解決這類問題影響較大的是問題的呈現(xiàn)方式，是否能夠讓初學(xué)者在問題中提取到有效信息。

第二，高級階段問題的設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮雙重認(rèn)知負(fù)荷的總和。比如故事情節(jié)問題（應(yīng)用題）、排除故障問題、診斷‐解決問題、運(yùn)用策略問題、設(shè)計(jì)問題及案例分析問題。以故事情節(jié)問題為例，一個簡短的故事中，學(xué)習(xí)者需要在故事中提取有效信息，然后選擇最準(zhǔn)確的解決步驟。謝里爾（Sherrill）指出，當(dāng)更復(fù)雜的故事情節(jié)出現(xiàn)時，會干擾學(xué)習(xí)者提取關(guān)鍵詞與關(guān)鍵信息，進(jìn)而影響學(xué)習(xí)者問題解決技能的遷移與運(yùn)用[4]561。在這個過程中，外在認(rèn)知負(fù)荷增加，影響學(xué)習(xí)者對信息的加工。同時，解決這類問題還要求學(xué)習(xí)者能夠把握問題的深層結(jié)構(gòu)，結(jié)合已有圖式解決問題，當(dāng)問題的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，問題涉及面較廣時，內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷增加。

第三，專家知識學(xué)習(xí)階段的問題設(shè)計(jì)，盡量讓學(xué)習(xí)者以合作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)等形式完成，以減輕問題所承載的較重的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷。比如邏輯問題，決策問題以及兩難推理問題。這類問題不僅要求學(xué)習(xí)者頭腦中存在大量相關(guān)圖式，而且要在具體情境中靈活巧妙地加以運(yùn)用。以決策問題為例，馬倫和羅思（Mullen&Roth,1991）把制定決策的過程分為識別問題和分析價值，產(chǎn)生多重選擇，評價所作的選擇，堅(jiān)定意向和忽視隱性成本等幾個因素的過程[4]562。由此來看，決策問題的解決更多地是依賴于問題的復(fù)雜程度以及問題解決者本人的決策能力，合作學(xué)習(xí)有助于此類問題更高水平的完成。

總而言之，每一類問題如果因?yàn)樵趩栴}呈現(xiàn)方式不當(dāng)，都有可能使外在認(rèn)知負(fù)荷增加。由于內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷與外在認(rèn)知負(fù)荷具有相加性，因此當(dāng)內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷增加時，應(yīng)盡可能多地減少外在認(rèn)知負(fù)荷。由于外在認(rèn)知負(fù)荷可能存在于每一種問題當(dāng)中，基于認(rèn)知負(fù)荷理論，控制在問題解決過程中的外在認(rèn)知負(fù)荷的增加，應(yīng)注意問題的呈現(xiàn)原則。

（二）問題解決的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題呈現(xiàn)原則

Sweller 等總結(jié)他們十幾年來的實(shí)驗(yàn)研究，指出了有效降低外在認(rèn)知負(fù)荷的教學(xué)設(shè)計(jì)，需要考慮6 個教學(xué)效應(yīng)：自由目標(biāo)效應(yīng)（the Goal‐Free Ef‐fect）、樣例效應(yīng)（the Worked Example）、完成問題效應(yīng)（the Problem Completion Effect）、注意力分散效應(yīng)（the Split‐Attention Effect）、通道效應(yīng)（the Modality Effect）、冗余效應(yīng)（the Redundancy Ef‐fect）[14]。在這六種教學(xué)效應(yīng)中，針對信息的呈現(xiàn)進(jìn)行研究的有注意力分散效應(yīng)，模式效應(yīng)和冗余效應(yīng)。問題設(shè)計(jì)時應(yīng)遵循這三種信息呈現(xiàn)原則。

首先，防止注意力分散原則。在網(wǎng)絡(luò)信息接收環(huán)節(jié)應(yīng)遵循防止注意力分散原則，這意味著多種信息盡可能在時空范圍內(nèi)同步呈現(xiàn)，以降低學(xué)習(xí)者信息整合的難度，減輕工作記憶加工所需資源的負(fù)擔(dān)，以減輕外在認(rèn)知負(fù)荷。Mayer（1989）曾做過一個實(shí)驗(yàn)[15]，他將文本與注釋的位置進(jìn)行調(diào)整，一種是將注釋分別插入文本中對應(yīng)的詞語旁邊，一種將注釋集中放在文本的下面，實(shí)驗(yàn)表明，用第一種信息呈現(xiàn)的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)者成績明顯高于第二組。因此在處理文本、圖表、圖片等多種形式的信息時，應(yīng)盡可能防止學(xué)習(xí)者注意力分散，比如凸顯有效信息，盡量減少視覺的搜索。在問題呈現(xiàn)時，可以將有效的信息用不同顏色的字體標(biāo)出；如果篇幅較長，則可以分割成小部分；結(jié)構(gòu)性較強(qiáng)的問題可以插入或轉(zhuǎn)換成圖表。當(dāng)需要呈現(xiàn)的問題信息較多時，可以在界面上設(shè)置超鏈接，學(xué)習(xí)者可根據(jù)需求自行打開具體信息，這樣有助于學(xué)習(xí)者集中精力掌握問題的核心信息。

其次，通道原則。在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境下，信息的獲取途徑包括視覺、聽覺兩種渠道，當(dāng)所要呈現(xiàn)的問題比較復(fù)雜，包含的各種信息較多且需要高度整合，或者學(xué)習(xí)者初次接觸此類問題時，問題設(shè)計(jì)者就應(yīng)協(xié)調(diào)視覺與聽覺兩種通道的信息承載量，以避免使用單一通道加重其認(rèn)知負(fù)擔(dān)，從而導(dǎo)致外在認(rèn)知負(fù)荷增加的風(fēng)險(xiǎn)。兩種通道同時使用的益處在于，能夠使學(xué)習(xí)者更容易地獲取信息，并在加工記憶環(huán)節(jié)對多元表征的信息之間建立聯(lián)系，從而降低外在認(rèn)知負(fù)荷。

最后，控制冗余信息原則。冗余信息有兩種，一種是相同的信息以不同的模式同時出現(xiàn)時，另一種是信息雖然不同，但一部分信息對學(xué)習(xí)毫無用處，也出現(xiàn)在問題當(dāng)中，這些都屬于冗余信息。在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境下，冗余信息出現(xiàn)的可能性較大，會嚴(yán)重干擾學(xué)習(xí)者問題解決。根據(jù)Sweller 等人的研究，在問題設(shè)計(jì)中，控制冗余信息需要注意四點(diǎn)：一、確保信息的獨(dú)立性和唯一性；二、提前了解學(xué)習(xí)者知識儲備，確保學(xué)習(xí)者能夠進(jìn)行高水平信息交互學(xué)習(xí)；三、如果存在冗余信息，在解決問題時讓學(xué)習(xí)者按照自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度進(jìn)行；四、注意把握好問題篇幅的長度。

喬納森提出，問題解決至少在三個不同維度上發(fā)生變化：問題類型，問題表征和個體差異[12]。結(jié)合認(rèn)知負(fù)荷理論從問題類型維度對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下問題解決進(jìn)行探討，把問題分為三種產(chǎn)生不同認(rèn)知負(fù)荷的問題類型，以期對探討相應(yīng)的問題表征方式，解決每種問題時所要求的呈現(xiàn)策略，以及相應(yīng)的教學(xué)設(shè)計(jì)模式有所助益。