學(xué)習(xí)者認(rèn)知負(fù)荷差異化測(cè)量量表開(kāi)發(fā)與驗(yàn)證

○高 潔 彭紹東

一、引言

現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展使在線教育孕育出巨大潛力，助力在線學(xué)習(xí)者隨時(shí)隨地獲得學(xué)習(xí)資源。但是，由于在線教育缺乏情境線索，教師和教學(xué)設(shè)計(jì)者很難監(jiān)控學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過(guò)程中的認(rèn)知狀態(tài)[1]。隨著在線教育的低參與度問(wèn)題越來(lái)越突出，急需找尋能夠反映學(xué)習(xí)者認(rèn)知變化的數(shù)據(jù)。認(rèn)知負(fù)荷理論作為教育研究中最強(qiáng)大、最具影響力的研究理論之一，被廣泛用于測(cè)量學(xué)習(xí)者的認(rèn)知活動(dòng)狀態(tài)或解釋實(shí)驗(yàn)研究[2]。但在已有研究中，大多數(shù)使用Paas主觀評(píng)定量表來(lái)測(cè)量學(xué)習(xí)者的投入狀態(tài)和心理努力[3]。還有研究使用客觀技術(shù)，如雙任務(wù)測(cè)量[4]或生理參數(shù)測(cè)量方法[5]。這些測(cè)量方式雖有一定的優(yōu)點(diǎn)，但不足之處在于均只能測(cè)量學(xué)習(xí)者總的認(rèn)知負(fù)荷水平，無(wú)法對(duì)認(rèn)知負(fù)荷的三種不同類(lèi)型進(jìn)行差異化測(cè)量。在線學(xué)習(xí)中區(qū)分不同類(lèi)型的認(rèn)知負(fù)荷有助于了解學(xué)習(xí)者不同方面的認(rèn)知狀態(tài)[6]，調(diào)整認(rèn)知資源的投入比例，從而深入了解學(xué)習(xí)過(guò)程，促進(jìn)學(xué)習(xí)績(jī)效的顯著提升。

二、認(rèn)知負(fù)荷理論

（一）基本觀點(diǎn)

認(rèn)知負(fù)荷理論起源于認(rèn)知心理學(xué)，最早開(kāi)展認(rèn)知負(fù)荷相關(guān)研究的是美國(guó)心理學(xué)家Miller（1956）。隨后，大量研究者對(duì)認(rèn)知負(fù)荷的含義、結(jié)構(gòu)和測(cè)量方法進(jìn)行了研究。認(rèn)知負(fù)荷理論的第一個(gè)主要假設(shè)是，每個(gè)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知資源都是有限的，也就是處理信息時(shí)的工作記憶容量是有限的（7±2個(gè)組塊），一旦某個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)所需要的總認(rèn)知資源超過(guò)了學(xué)習(xí)者的認(rèn)知資源限度，就會(huì)發(fā)生資源分配不足的狀況[7]。認(rèn)知負(fù)荷理論的第二個(gè)假設(shè)是，學(xué)習(xí)者的長(zhǎng)期記憶是無(wú)限的，任何學(xué)習(xí)者都有能力將以前所學(xué)的大量知識(shí)進(jìn)行歸類(lèi)，形成一個(gè)全面的體系。并且根據(jù)圖式理論，知識(shí)以圖式的形式組織和保留在學(xué)習(xí)者的長(zhǎng)期記憶中[8]。一直以來(lái)，認(rèn)知負(fù)荷被劃分為三種獨(dú)立類(lèi)型的記憶負(fù)荷，即內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷、外在認(rèn)知負(fù)荷和相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷[9]。

內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷由學(xué)習(xí)任務(wù)的內(nèi)在復(fù)雜性引起，取決于學(xué)習(xí)任務(wù)中元素的交互性和學(xué)習(xí)者的先驗(yàn)知識(shí)[10]。學(xué)習(xí)任務(wù)中元素的交互性是指學(xué)習(xí)者在處理任務(wù)時(shí)在其工作記憶中必須同時(shí)處理的元素?cái)?shù)量。因此，若元素交互性較低，意味著學(xué)習(xí)者可以按順序處理元素；元素交互性較高，意味著必須同時(shí)處理。學(xué)習(xí)者的先驗(yàn)知識(shí)起著基礎(chǔ)作用，因?yàn)樾轮R(shí)可以與學(xué)習(xí)者已有的圖式產(chǎn)生聯(lián)系。根據(jù)以上兩個(gè)因素，本研究認(rèn)為，若能夠具體測(cè)量出在線學(xué)習(xí)中學(xué)習(xí)者的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷量，將有助于重新設(shè)計(jì)教學(xué)任務(wù)，幫助學(xué)習(xí)者更好進(jìn)行學(xué)習(xí)。兩種減少內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷的方法如下。

1.分段原則：通過(guò)逐步呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的方式減少元素交互性，幫助先驗(yàn)知識(shí)不足的學(xué)習(xí)者接受學(xué)習(xí)內(nèi)容。在分段作用下，學(xué)習(xí)者每學(xué)一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，將會(huì)獲得更多的先驗(yàn)知識(shí)，幫助其更好地將已學(xué)知識(shí)與將要學(xué)習(xí)的知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，從而減少內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷[11]。2.預(yù)訓(xùn)練原則：通過(guò)在開(kāi)始進(jìn)行學(xué)習(xí)任務(wù)之前向?qū)W習(xí)者提供相關(guān)內(nèi)容來(lái)減少內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷，增加學(xué)習(xí)者的先驗(yàn)知識(shí)來(lái)支持新知識(shí)的整合。一般來(lái)講，若不改變學(xué)習(xí)目標(biāo)，預(yù)訓(xùn)練原則通常很難大幅度減少內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷，因?yàn)閷W(xué)習(xí)者的先驗(yàn)知識(shí)難以在短期內(nèi)得到提升，而新知識(shí)的元素交互性依舊極高[12]。

外在認(rèn)知負(fù)荷由不合理的教學(xué)設(shè)計(jì)產(chǎn)生，不與學(xué)習(xí)任務(wù)直接相關(guān)[13]。當(dāng)在線學(xué)習(xí)者必須在與學(xué)習(xí)任務(wù)本身無(wú)關(guān)的內(nèi)容中投入認(rèn)知資源時(shí)，就產(chǎn)生了外在認(rèn)知負(fù)荷，如對(duì)知識(shí)進(jìn)行搜索等。目前，許多研究者都在探討如何合理降低外在認(rèn)知負(fù)荷的問(wèn)題，同時(shí)也總結(jié)出大量相關(guān)的多媒體設(shè)計(jì)原則。1.多媒體原則：當(dāng)學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過(guò)程中使用文字與圖片相結(jié)合的形式進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，比只從文字中學(xué)習(xí)的表現(xiàn)效果更好[14]。2.模態(tài)原則：由于學(xué)習(xí)者工作記憶中的語(yǔ)音系統(tǒng)獨(dú)立于視覺(jué)系統(tǒng)，學(xué)習(xí)者可以同時(shí)處理聽(tīng)覺(jué)材料和視覺(jué)材料，因此，當(dāng)學(xué)習(xí)任務(wù)的一部分使用文字形式呈現(xiàn)后，另一部分可結(jié)合聽(tīng)覺(jué)形式呈現(xiàn)，而不是視覺(jué)。這有助于整合兩種知識(shí)來(lái)源，最大限度地利用工作記憶容量[15]。3.一致性原則：建議適當(dāng)省略對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)本身沒(méi)有幫助的修飾性信息。雖然修飾性信息可能激勵(lì)學(xué)習(xí)者，但它極具誘惑，容易分散學(xué)習(xí)者的注意力[16]。4.空間鄰近原則：當(dāng)學(xué)習(xí)者被迫整合形式上分離的學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)，注意力容易分散。如，當(dāng)知識(shí)點(diǎn)以文字形式出現(xiàn)后，圖片不在文字旁邊，而在幻燈片的下一頁(yè)。因此，伴隨著圖片或視頻的文本信息應(yīng)該同時(shí)出現(xiàn)。這也被稱(chēng)為時(shí)間連續(xù)原則[17]。

通過(guò)測(cè)量學(xué)習(xí)者的外在認(rèn)知負(fù)荷，運(yùn)用多媒體原則進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，能夠幫助學(xué)習(xí)者減少負(fù)荷，釋放工作記憶容量，使其將更多的必要認(rèn)知資源投入學(xué)習(xí)任務(wù)本身，從而促進(jìn)學(xué)習(xí)。

相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷來(lái)源于學(xué)習(xí)者在線學(xué)習(xí)過(guò)程中為構(gòu)建知識(shí)架構(gòu)所使用的學(xué)習(xí)手段，有助于幫助學(xué)習(xí)者建立正確的心理模型[18]。如，在閱讀文本時(shí)使用下劃線來(lái)幫助記憶學(xué)習(xí)內(nèi)容等。因此，相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷較高，表明學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)參與度較高。自解釋效應(yīng)能夠幫助改變學(xué)習(xí)者的相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷水平。效應(yīng)表明，對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行自我解釋的學(xué)習(xí)者由于將新知識(shí)與已有圖式進(jìn)行聯(lián)系和整合，投入更深層次的學(xué)習(xí)過(guò)程中，將獲得更高的績(jī)效水平。

上述研究表明，對(duì)認(rèn)知負(fù)荷的三種不同類(lèi)型進(jìn)行測(cè)量是必要的，只有成功區(qū)分在線學(xué)習(xí)者具體在哪種認(rèn)知負(fù)荷上存在較高或較低的負(fù)荷水平，才能制定針對(duì)性的解決策略。一方面，幫助教師或智能教學(xué)系統(tǒng)及時(shí)分析學(xué)習(xí)者的認(rèn)知狀態(tài)，調(diào)整教學(xué)；另一方面，也幫助學(xué)習(xí)者及時(shí)調(diào)整和分配認(rèn)知資源，從而滿足個(gè)性化的學(xué)習(xí)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者有意義的學(xué)習(xí)。

（二）認(rèn)知負(fù)荷測(cè)量技術(shù)

目前常用的認(rèn)知負(fù)荷測(cè)量技術(shù)包括：1.主觀評(píng)定測(cè)量；2.雙任務(wù)測(cè)量；3.生理參數(shù)測(cè)量。

主觀評(píng)定測(cè)量認(rèn)為學(xué)習(xí)者在完成任務(wù)的過(guò)程中，其認(rèn)知資源占用率與個(gè)人所付出的努力和任務(wù)難度密切相關(guān)，學(xué)習(xí)者可以通過(guò)回顧認(rèn)知過(guò)程，根據(jù)主觀感受來(lái)評(píng)估認(rèn)知負(fù)荷。最常用的主觀評(píng)定量表是Paas（1994）開(kāi)發(fā)的評(píng)定量表，它用來(lái)衡量任務(wù)難度和心理努力，學(xué)習(xí)者被要求使用李克特9點(diǎn)量表進(jìn)行回答。

雙任務(wù)測(cè)量要求在線學(xué)習(xí)者同時(shí)進(jìn)行兩項(xiàng)任務(wù)，它假設(shè)當(dāng)主要任務(wù)（即學(xué)習(xí)任務(wù)）的負(fù)荷水平增加時(shí)，次要任務(wù)的表現(xiàn)就會(huì)下降[19]。實(shí)現(xiàn)雙任務(wù)測(cè)量的方式有兩種，一是在進(jìn)行學(xué)習(xí)任務(wù)過(guò)程中測(cè)量主要任務(wù)的準(zhǔn)確率和反應(yīng)時(shí)間；二是測(cè)量次要任務(wù)的表現(xiàn)。

生理參數(shù)測(cè)量通過(guò)收集學(xué)習(xí)者在完成任務(wù)過(guò)程中的生理反應(yīng)來(lái)評(píng)估其認(rèn)知負(fù)荷水平。最常用的生理指標(biāo)有心率、瞳孔擴(kuò)張和腦電圖測(cè)量等[20]。

以上三種測(cè)量方式都有各自的優(yōu)點(diǎn)，主觀評(píng)定測(cè)量方便經(jīng)濟(jì)、容易實(shí)現(xiàn)；雙任務(wù)測(cè)量能夠反映整個(gè)在線學(xué)習(xí)過(guò)程；生理參數(shù)測(cè)量具有客觀性和實(shí)時(shí)性。但是，它們的主要缺點(diǎn)是，只評(píng)估了認(rèn)知負(fù)荷的總量，而不能單獨(dú)區(qū)分內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷、外在認(rèn)知負(fù)荷和相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷，這降低了在學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行使用的有效性。迄今為止，還沒(méi)有找到一種評(píng)估方法能夠從不同方面對(duì)三種認(rèn)知負(fù)荷類(lèi)型進(jìn)行差異化測(cè)量。為了克服這一難題，本研究開(kāi)發(fā)并驗(yàn)證了以差異化測(cè)量方式挖掘?qū)W習(xí)者認(rèn)知負(fù)荷不同類(lèi)型的測(cè)量量表。

三、研究設(shè)計(jì)

在對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行認(rèn)知負(fù)荷測(cè)量時(shí)，有兩種情況產(chǎn)生，一是研究對(duì)象知道并明確認(rèn)知負(fù)荷的概念，二是對(duì)概念模糊或從未聽(tīng)過(guò)認(rèn)知負(fù)荷。因此，本研究設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了兩種認(rèn)知負(fù)荷差異化測(cè)量量表，并將研究對(duì)象能夠理解并區(qū)分認(rèn)知負(fù)荷概念而編制的量表稱(chēng)為已知評(píng)估量表，研究對(duì)象不能夠理解或從未聽(tīng)過(guò)認(rèn)知負(fù)荷概念而編制的量表稱(chēng)為未知評(píng)估量表。已知評(píng)估量表不用轉(zhuǎn)述題項(xiàng)，可直接在量表中出現(xiàn)認(rèn)知負(fù)荷的相關(guān)字樣，未知評(píng)估量表需對(duì)題項(xiàng)進(jìn)行轉(zhuǎn)述，在轉(zhuǎn)述過(guò)程中可能出現(xiàn)一定的誤差。

（一）樣本選取

本研究的研究對(duì)象為某高校隨機(jī)抽取的80名學(xué)生，并將其隨機(jī)分配到已知評(píng)估組（n=40）和未知評(píng)估組（n=40），每名研究對(duì)象都認(rèn)真完成了學(xué)習(xí)任務(wù)并做好量表回答。未對(duì)研究對(duì)象的其他特征進(jìn)行評(píng)估。

（二）量表編制

在編制量表時(shí)，由于量表維度的抽象性，需將其轉(zhuǎn)化為具體可以觀察或測(cè)量的題項(xiàng)。為確保題項(xiàng)的科學(xué)性，本研究梳理了已有認(rèn)知負(fù)荷測(cè)量量表中使用率較高的相關(guān)量表，并將其作為參考依據(jù)，包括上述提及的Paas量表、Kalyuga等人開(kāi)發(fā)的量表[21]和 Tabbers 等人提出的評(píng)定量表等[22]。Paas量表中僅有一個(gè)題項(xiàng)，與學(xué)習(xí)者的心理努力程度相關(guān)，采用李克特9點(diǎn)量表形式進(jìn)行回答；Kalyuga的量表也只有一個(gè)題項(xiàng)，與學(xué)習(xí)任務(wù)的難度水平相關(guān)，采用李克特7點(diǎn)量表形式回答。因此，本研究結(jié)合認(rèn)知負(fù)荷的三種不同類(lèi)型負(fù)荷，將題項(xiàng)設(shè)置明確、簡(jiǎn)單，方便研究對(duì)象回答。

已知評(píng)估組中，由于研究對(duì)象明確認(rèn)知負(fù)荷理論的概念，制定了四個(gè)題項(xiàng)，前三個(gè)題項(xiàng)分別與內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷、外在認(rèn)知負(fù)荷和相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷相關(guān)，第四個(gè)題項(xiàng)包括了Paas關(guān)于學(xué)習(xí)任務(wù)中心理努力程度（即總體認(rèn)知負(fù)荷的問(wèn)題），具體如表1所示。

表1 已知評(píng)估量表題項(xiàng)

未知評(píng)估組需轉(zhuǎn)述題項(xiàng)內(nèi)容，將其設(shè)置了七個(gè)相關(guān)問(wèn)題，具體如表2所示。

表2 未知評(píng)估量表題項(xiàng)

兩種量表的題型均采用李克特7點(diǎn)量表形式設(shè)計(jì)，從“非常低”到“非常高”進(jìn)行評(píng)估。

（三）研究步驟

一開(kāi)始，所有的研究對(duì)象均被告知了實(shí)驗(yàn)過(guò)程并知曉可隨時(shí)撤回提交的數(shù)據(jù)。隨后，每名研究對(duì)象被隨機(jī)分配到已知評(píng)估組和未知評(píng)估組。已知評(píng)估組的研究對(duì)象收到了一份以PPT形式呈現(xiàn)的認(rèn)知負(fù)荷理論相關(guān)知識(shí)，包括認(rèn)知負(fù)荷理論及內(nèi)在、外在和相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷的概念；一份以問(wèn)卷星編制的已知評(píng)估量表鏈接；一份以Word形式呈現(xiàn)的學(xué)習(xí)材料，包括9個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，每3個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)僅在認(rèn)知負(fù)荷的一種類(lèi)型上有所改變，如前3個(gè)學(xué)習(xí)內(nèi)容的外在認(rèn)知負(fù)荷和相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷一致，將內(nèi)外認(rèn)知負(fù)荷（即學(xué)習(xí)任務(wù)的難度）分為高、中、低三個(gè)水平，因此將每3個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)歸為一組。這是以認(rèn)知負(fù)荷的理論解釋、認(rèn)知負(fù)荷的相關(guān)實(shí)證研究及上述多媒體原則為依據(jù)。未知評(píng)估組的研究對(duì)象收到一份未知評(píng)估量表鏈接；一份與已知評(píng)估組一致的學(xué)習(xí)材料；但未收到以PPT形式呈現(xiàn)的有關(guān)認(rèn)知負(fù)荷的概念解釋。由于研究對(duì)象需要消化認(rèn)知負(fù)荷理論，因此研究給予已知評(píng)估組40分鐘時(shí)間，給予未知評(píng)估組30分鐘時(shí)間。研究對(duì)象均以在線形式接收資源、完成任務(wù)，作答完畢后返還已完成的學(xué)習(xí)任務(wù)材料。

四、數(shù)據(jù)分析與討論

（一）信度與效度

為了保證量表的信度和效度，分別對(duì)兩種差異化測(cè)量量表進(jìn)行檢驗(yàn)。對(duì)于已知評(píng)估量表，由于每個(gè)維度只有一個(gè)題項(xiàng)，因此研究分析了題項(xiàng)之間是否互不干預(yù)，構(gòu)成單一的結(jié)構(gòu)形式。結(jié)果顯示，四個(gè)題項(xiàng)之間的Cronbach’s Alpha為0.210，表明各維度相互獨(dú)立，量表信度較高。對(duì)于未知評(píng)估量表，每個(gè)維度之間包含幾個(gè)題項(xiàng)，因此為每個(gè)維度計(jì)算其內(nèi)部一致性。結(jié)果顯示，在內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷維度中，Alpha=0.85；外在認(rèn)知負(fù)荷維度中，Alpha=0.83；相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷維度中，Alpha=0.80。這表明量表的信度較高。

量表的效度通過(guò)比較研究對(duì)象在已知評(píng)估量表和未知評(píng)估量表中的評(píng)分與理論設(shè)計(jì)中認(rèn)知負(fù)荷等級(jí)的相似性，即根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)的不同水平的學(xué)習(xí)任務(wù)，調(diào)查對(duì)象對(duì)其評(píng)估分?jǐn)?shù)是高還是低。因此，具有不同負(fù)荷水平的學(xué)習(xí)任務(wù)在評(píng)估分?jǐn)?shù)上應(yīng)該顯著不同。由本研究以下數(shù)據(jù)分析可知，已知評(píng)估量表的效度較高，而未知評(píng)估量表因?yàn)樵谙嚓P(guān)認(rèn)知負(fù)荷上沒(méi)有明顯的差異性，所以效度較低。

（二）數(shù)據(jù)分析

本研究使用SPSS22.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。將內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷作為自變量（如圖1A和表3所示），兩組研究對(duì)象的評(píng)估結(jié)果作為因變量，選擇任務(wù)1—3的數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析。在已知評(píng)估組中，結(jié)果顯示F=491.86，P＜0.001，在理論設(shè)計(jì)上內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷較低的學(xué)習(xí)任務(wù)中（M=1.78，SD=0.84），研究對(duì)象的評(píng)估分?jǐn)?shù)顯著低于理論設(shè)計(jì)上內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷適中的學(xué)習(xí)任務(wù)（M=3.47，SD=0.98），也顯著低于理論設(shè)計(jì)上內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷較高的學(xué)習(xí)任務(wù)（M=5.88，SD=1.05）。未知評(píng)估組中，結(jié)果顯示 F=472.23，P＜0.001，在理論設(shè)計(jì)上低內(nèi)在負(fù)荷的學(xué)習(xí)任務(wù)（M=1.63，SD=0.92），研究對(duì)象的評(píng)估分?jǐn)?shù)顯著低于中等內(nèi)在負(fù)荷的學(xué)習(xí)任務(wù)（M=3.13，SD=1.07），顯著低于高內(nèi)在負(fù)荷的學(xué)習(xí)任務(wù)（M=5.62，SD=0.78）。這表明在兩組實(shí)驗(yàn)研究中，隨著學(xué)習(xí)任務(wù)難度水平的改變，無(wú)論研究對(duì)象是否了解內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷的相關(guān)概念，其對(duì)于內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷的評(píng)估分?jǐn)?shù)都與任務(wù)難度水平呈顯著正相關(guān)。

圖1 已知評(píng)估組和未知評(píng)估組在內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷（A）、外在認(rèn)知負(fù)荷（B）、相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷（C）不同水平中的評(píng)估分?jǐn)?shù)

表3 已知評(píng)估組和未知評(píng)估組在不同類(lèi)型負(fù)荷中的數(shù)據(jù)分析結(jié)果

將外在認(rèn)知負(fù)荷作為自變量（如圖1B和表3所示），選擇任務(wù)4—6的數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析。在已知評(píng)估組中顯示F=255.39，P＜0.001，理論設(shè)計(jì)上低外在認(rèn)知負(fù)荷學(xué)習(xí)任務(wù)（M=1.96，SD=1.04），研究對(duì)象的評(píng)估分?jǐn)?shù)顯著低于理論設(shè)計(jì)上中等外在認(rèn)知負(fù)荷學(xué)習(xí)任務(wù)（M=3.84，SD=1.77），也顯著低于理論設(shè)計(jì)上高外在認(rèn)知負(fù)荷的學(xué)習(xí)任務(wù)（M=6.02，SD=1.32）。未知評(píng)估組中顯示F=362.72，P＜0.001，對(duì)比表明，得出一致結(jié)論，研究對(duì)象的評(píng)估分?jǐn)?shù)中，理論設(shè)計(jì)上低外在負(fù)荷學(xué)習(xí)任務(wù)的分?jǐn)?shù)（M=1.57，SD=0.82），低于中等外在負(fù)荷學(xué)習(xí)任務(wù)的分?jǐn)?shù)（M=4.01，SD=1.45.），低于高外在負(fù)荷學(xué)習(xí)任務(wù)的分?jǐn)?shù)（M=5.86，SD=1.41）。這表明在兩組實(shí)驗(yàn)研究中，隨著教學(xué)設(shè)計(jì)的差異化（即外在認(rèn)知負(fù)荷水平變化），無(wú)論研究對(duì)象是否了解外在認(rèn)知負(fù)荷的相關(guān)概念，其對(duì)于外在認(rèn)知負(fù)荷的評(píng)估分?jǐn)?shù)都與教學(xué)設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度呈顯著正相關(guān)。

將相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷作為自變量（如圖1C和表3所示），選擇任務(wù)7—9的數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析。在已知評(píng)估組中顯示F=253.52，P＜0.001，具體為理論設(shè)計(jì)上低相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷學(xué)習(xí)任務(wù)（M=2.76，SD=0.93），研究對(duì)象的評(píng)估分?jǐn)?shù)顯著低于理論設(shè)計(jì)上中等相關(guān)負(fù)荷學(xué)習(xí)任務(wù)（M=4.41，SD=1.03），也顯著低于理論設(shè)計(jì)上高相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷的學(xué)習(xí)任務(wù)（M=6.47，SD=1.25）。未知評(píng)估組顯示 F=3.16，P=0.74，在研究對(duì)象的評(píng)估分?jǐn)?shù)中，理論設(shè)計(jì)上低相關(guān)負(fù)荷學(xué)習(xí)任務(wù)為（M=4.88，SD=1.12），中等相關(guān)負(fù)荷學(xué)習(xí)任務(wù)為（M=4.65，SD=0.38），高相關(guān)負(fù)荷學(xué)習(xí)任務(wù)為（M=5.52，SD=1.43）。研究表明，在已知評(píng)估組中，研究對(duì)象對(duì)于相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷的評(píng)估分?jǐn)?shù)與相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷的變化水平呈顯著正相關(guān)。在未知評(píng)估組中，研究對(duì)象對(duì)于理論設(shè)計(jì)上低、中、高等相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷水平的學(xué)習(xí)任務(wù)之間評(píng)估分?jǐn)?shù)均沒(méi)有顯著差異。

實(shí)驗(yàn)表明，已知評(píng)估組與未知評(píng)估組在內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷和外在認(rèn)知負(fù)荷上，無(wú)論是否了解其相關(guān)概念，學(xué)習(xí)者對(duì)于學(xué)習(xí)任務(wù)復(fù)雜性和教學(xué)設(shè)計(jì)是否合理的感知能力均沒(méi)有較明顯的差別。對(duì)于相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷而言，已知評(píng)估組的研究對(duì)象因?yàn)榱私馄涓拍?，所以更容易區(qū)分學(xué)習(xí)任務(wù)的不同手段對(duì)自身已有知識(shí)的誘導(dǎo)程度，這與理論設(shè)計(jì)一致；但未知評(píng)估組的研究對(duì)象在三種不同相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷水平中的評(píng)估分?jǐn)?shù)接近，其無(wú)法區(qū)分隨著相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷水平的改變，自身的心理投入程度是否也發(fā)生了改變，并且，未知評(píng)估組在相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷不同水平中的評(píng)估分?jǐn)?shù)都非常高。本研究預(yù)測(cè)，這可能由兩種原因?qū)е拢阂皇茄芯繉?duì)象不了解相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷的概念；二是未知評(píng)估量表在相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷維度的題項(xiàng)轉(zhuǎn)述上出現(xiàn)了誤差。

因此，為了探析和驗(yàn)證具體原因，本研究對(duì)現(xiàn)有未知評(píng)估量表中相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷題項(xiàng)進(jìn)行修訂，以幫助學(xué)習(xí)者更好地區(qū)分，以此提升量表的效度。

（三）研究改進(jìn)

為了避免再次出現(xiàn)轉(zhuǎn)述歧義，本研究邀請(qǐng)了教育心理學(xué)領(lǐng)域的專(zhuān)家對(duì)新開(kāi)發(fā)的相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷維度題項(xiàng)進(jìn)行把關(guān)。在專(zhuān)家建議下，最終修訂后的未知評(píng)估量表題項(xiàng)如表4所示，題型均采用李克特7點(diǎn)量表形式設(shè)計(jì)，從“非常低”到“非常高”進(jìn)行評(píng)估。

表4 修訂后的未知評(píng)估量表題項(xiàng)

研究隨機(jī)選取了某高校未參與第一輪實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象共30名參與第二輪實(shí)驗(yàn)，第二輪實(shí)驗(yàn)主要目的是測(cè)量修訂后的未知評(píng)估量表中相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷維度題項(xiàng)對(duì)相關(guān)負(fù)荷水平變化的敏感性。實(shí)驗(yàn)中，研究對(duì)象將收到一份修訂后的未知評(píng)估量表鏈接；一份以Word形式呈現(xiàn)的學(xué)習(xí)材料，包括9個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，內(nèi)容與第一輪實(shí)驗(yàn)一致。每名研究對(duì)象都認(rèn)真完成了學(xué)習(xí)任務(wù)并做好量表回答。未對(duì)研究對(duì)象的其他特征進(jìn)行評(píng)估。

通過(guò)計(jì)算修訂后未知評(píng)估量表中每個(gè)維度的內(nèi)部一致性，結(jié)果顯示，在內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷維度中，Alpha=0.86；外在認(rèn)知負(fù)荷維度中，Alpha=0.88；相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷維度中，Alpha=0.83。這表明修訂后的量表信度較高。并且，由以下陳述可知，修訂后的未知評(píng)估量表，每個(gè)維度的題項(xiàng)都對(duì)特定的不同任務(wù)認(rèn)知負(fù)荷水平變化感到敏感，因此可以判斷修訂后的未知評(píng)估量表效度較高。

對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析發(fā)現(xiàn)，若將內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷作為自變量（如圖2和表5所示），結(jié)果顯示F=487.63，P＜0.001，在理論設(shè)計(jì)上低內(nèi)在負(fù)荷的學(xué)習(xí)任務(wù)（M=1.56，SD=0.97），研究對(duì)象的評(píng)估分?jǐn)?shù)顯著低于中等內(nèi)在負(fù)荷的學(xué)習(xí)任務(wù)（M=3.47，SD=0.86），顯著低于高內(nèi)在負(fù)荷的學(xué)習(xí)任務(wù)（M=5.93，SD=1.06）。表明在未知評(píng)估組中，隨著學(xué)習(xí)任務(wù)難度水平的改變，研究對(duì)象對(duì)于內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷的評(píng)估分?jǐn)?shù)與任務(wù)難度水平呈顯著正相關(guān)。

圖2 未知評(píng)估組在不同類(lèi)型認(rèn)知負(fù)荷水平中的評(píng)估分?jǐn)?shù)

表5 修訂后未知評(píng)估組在不同類(lèi)型負(fù)荷水平中的數(shù)據(jù)分析結(jié)果

若將外在認(rèn)知負(fù)荷作為自變量，結(jié)果顯示F=294.33，P＜0.001，在理論設(shè)計(jì)上低外在負(fù)荷的學(xué)習(xí)任務(wù)（M=1.74，SD=1.15），研究對(duì)象的評(píng)估分?jǐn)?shù)顯著低于中等外在負(fù)荷的學(xué)習(xí)任務(wù)（M=3.82，SD=1.01），顯著低于高外在負(fù)荷的學(xué)習(xí)任務(wù)（M=5.95，SD=1.22）。研究表明，隨著教學(xué)設(shè)計(jì)的差異化，研究對(duì)象對(duì)于外在認(rèn)知負(fù)荷的評(píng)估分?jǐn)?shù)與教學(xué)設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度呈顯著正相關(guān)。

若將相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷作為自變量，結(jié)果顯示F=365.25，P＜0.001，在理論設(shè)計(jì)上低相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷學(xué)習(xí)任務(wù)（M=1.98，SD=1.24），研究對(duì)象的評(píng)估分?jǐn)?shù)顯著低于理論設(shè)計(jì)上中等相關(guān)負(fù)荷學(xué)習(xí)任務(wù)（M=3.92，SD=0.63），也顯著低于理論設(shè)計(jì)上高相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷的學(xué)習(xí)任務(wù)（M=6.71，SD=0.58）。研究表明，隨著誘導(dǎo)學(xué)習(xí)者先驗(yàn)知識(shí)的教學(xué)手段不斷變化，研究對(duì)象對(duì)于相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷的評(píng)估分?jǐn)?shù)與教學(xué)手段的豐富程度呈顯著正相關(guān)。

另外，由于第二輪實(shí)驗(yàn)與第一輪實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象不是同一批，因此，從側(cè)面證實(shí)了量表測(cè)量結(jié)果不會(huì)因使用對(duì)象的不同而發(fā)生根本性變化，具有一定的穩(wěn)定性和可靠性。

（四）討論

根據(jù)第二輪實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果能夠有針對(duì)性地回答第一輪實(shí)驗(yàn)研究中的預(yù)測(cè)問(wèn)題：在未知評(píng)估組中，導(dǎo)致研究對(duì)象在相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷維度的評(píng)估分?jǐn)?shù)與理論設(shè)計(jì)上低、中、高等相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷水平的學(xué)習(xí)任務(wù)之間沒(méi)有顯著差異的原因并非研究對(duì)象不了解相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷的概念，而是先前的未知評(píng)估量表在相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷維度題項(xiàng)的轉(zhuǎn)述中出現(xiàn)了相關(guān)性差異。

因此，通過(guò)兩輪實(shí)驗(yàn)表明，本研究開(kāi)發(fā)的已知評(píng)估量表與修訂后的未知評(píng)估量表均具有較高的信度和效度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論設(shè)計(jì)一致，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)三種不同類(lèi)型認(rèn)知負(fù)荷水平的差異化測(cè)量。由于已知評(píng)估量表在測(cè)量時(shí)需花費(fèi)一定的時(shí)間使學(xué)習(xí)者掌握認(rèn)知負(fù)荷理論的相關(guān)概念，其不適用于較大規(guī)模的差異化認(rèn)知負(fù)荷水平測(cè)量研究中，因此本研究建議，在區(qū)分不同類(lèi)型認(rèn)知負(fù)荷水平的較小規(guī)模測(cè)量教學(xué)或?qū)嶒?yàn)中使用已知評(píng)估量表，而修訂后的未知評(píng)估量表能夠適用于不同場(chǎng)合中。

根據(jù)學(xué)習(xí)者對(duì)認(rèn)知負(fù)荷概念理解的特征，本研究開(kāi)發(fā)了兩種類(lèi)型認(rèn)知負(fù)荷量表，即已知評(píng)估量表與未知評(píng)估量表，包括內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷、外在認(rèn)知負(fù)荷、相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷和總認(rèn)知負(fù)荷維度。通過(guò)兩輪實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)了量表的可靠性與有效性，這為差異化測(cè)量認(rèn)知負(fù)荷的未來(lái)帶來(lái)了積極意義。一方面，當(dāng)不同學(xué)習(xí)者所擁有的先驗(yàn)知識(shí)、學(xué)習(xí)偏好、學(xué)習(xí)策略各不相同時(shí)，學(xué)習(xí)者在處理相同學(xué)習(xí)任務(wù)的過(guò)程中，會(huì)導(dǎo)致不同程度、不同類(lèi)型的認(rèn)知負(fù)荷水平，差異化測(cè)量量表能夠正確識(shí)別認(rèn)知負(fù)荷的不同來(lái)源，幫助學(xué)習(xí)者更好地理解認(rèn)知過(guò)程、調(diào)整資源投入比例。另一方面，差異化測(cè)量能帶來(lái)理論上的完善與豐富，例如，理論研究認(rèn)為學(xué)習(xí)者的成績(jī)較差一般因?yàn)槟撤N類(lèi)型的認(rèn)知負(fù)荷水平較高。而實(shí)際測(cè)量得知學(xué)習(xí)者認(rèn)知負(fù)荷水平較高也會(huì)在一定程度上增強(qiáng)學(xué)習(xí)，因此，差異化測(cè)量量表能夠帶來(lái)理論的改進(jìn)與完善，促進(jìn)認(rèn)知負(fù)荷理論的長(zhǎng)期發(fā)展。在未來(lái)研究中，將開(kāi)展更大規(guī)模的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，加大收集的數(shù)據(jù)量，進(jìn)一步證實(shí)測(cè)量量表的穩(wěn)定性與有效性。