基于認知負荷理論的PPT課件設計原則*

楊麗勤，郭 峰

（1.山西師范大學教育技術與傳媒學院，山西臨汾 041000；2.山西師范大學實驗中學，山西臨汾 041000）

PowerPoint以其操作簡單、使用方便以及對多媒體信息的有效整合而深受一線教師的普遍歡迎，但在使用過程中卻經常出現一些問題，比如課件整體結構不清晰，圖片、動畫與教學內容關聯性不強，模板與色彩選擇不恰當，音樂、音效選用不適宜等。這不僅難以實現優化教學的目的，反而增加了學習者額外的認知負擔，造成學習障礙。導致這些問題的主要原因是制作者過于關注課件形式和技術的應用，而忽視了學習者信息加工的特點與認知規律。

美國當代著名教育心理學家 Richard E.Mayer曾指出：“當多媒體的教學設計符合人類大腦的工作特點時，多媒體設計才會促進學習。”所以，在設計與制作PPT課件時，如何組織和呈現信息，使之符合學習者的認知規律便顯得極其重要。影響信息有效組織與呈現的因素有很多，本文從認知負荷理論的角度對PPT課件的常見問題進行分析，并提出了幾點PPT課件設計應遵循的原則。

一、認知負荷理論

認知負荷理論(Cognitive Load Theory，以下簡稱 CLT)是由澳大利亞教育心理學家John Sweller等人在20世紀80年代提出的。認知負荷指學習者為了完成所給認知任務，在工作記憶上進行的心智活動所需的全部心智能量。Sweller將認知負荷分為三種類型：內在認知負荷、外在認知負荷和相關認知負荷。

內在認知負荷來源于學習材料本身的性質 （如難易程度），與學習材料要素之間交互的復雜程度有關，課件設計優劣對這種負荷的作用不明顯。外在認知負荷與學習材料的組織和呈現方式有關，多是由不良的教學設計引起的，通過教學設計進行干預，重新組織信息和對活動設計加以改善，可以有效降低外在認知負荷。相關認知負荷是指學習者在圖式建構和自動化過程中意欲投入的認知資源數量，它有利于實現學生認知結構的優化，把大量復雜無序的信息組合成簡單有序的知識體系，從而有效降低工作記憶的認知負荷。

教學設計的本質就是把外在認知負荷向相關認知負荷轉變。多媒體作品中適當的信息呈現方式在降低外在認知負荷的同時，還會提高學習者的注意力、興趣和動機，從而增加相關認知負荷。因此，筆者利用CLT理論致力于探索教學設計如何減少外在認知負荷這一問題，并提出了多媒體教學設計應遵循注意力分散原則、通道原則和冗余原則。本文則重點探討以減少外在認知負荷為目的的PPT課件設計原則。

二、PPT課件中外在認知負荷超載的常見表現

1.內容呈現不合理，導致視覺疲勞

PowerPoint一詞除了解釋為人們所熟知的 “演示文稿制作軟件”外，還有“要點”、“重點”之義。因此，教學中PPT應該通過演示“重點”信息來幫助學生快速抓住要點，進行信息加工。但具體運用時，多數教師卻僅將PPT作為提詞工具，猶如課本搬家一樣，進行不分重難點的大篇幅文字展示，該現象忽視學生的認知特點，增加了學生的外在認知負荷，長期下去易引起學生的視覺疲勞，進而失去利用PPT學習的興趣。

2.導航不清晰，產生信息迷航

PowerPoint軟件的超鏈接功能以其非線性、跳躍式的特點，在交互性課件中被廣泛應用。該類課件打破了傳統教學統一步調的方式，學習者擁有對學習內容與時間的自主選擇權，主體地位得到了充分體現。然而，由于PPT課件導航不清晰，鏈接不準確以及頻繁跳轉等問題的存在，“迷航”現象時有發生，學習者在享受自由的同時，卻總是在“在哪兒”、“去哪兒”、“怎么去”的問題上糾結，耗費過多的精力，增加認知負荷。

3.多媒體選用不當，令人眼花繚亂

PowerPoint軟件的多媒體整合功能在豐富信息呈現方式的同時，也易出現多媒體選用不當的問題，眼花繚亂的多媒體信息常增加學生額外的認知負荷，主要體現在以下方面：

（1）界面色彩變幻不定。同一PPT課件的不同幻燈片選用不同的顏色或不同風格的背景，學習者難以從中獲得有益于認知加工的信息，而且雜亂的色彩容易分散學習者的注意力，造成認知干擾。

（2）文本的字號、字體、顏色五花八門。一般來說同一級標題選用同樣的字體、字號和顏色，可以幫助學生從整體上把握課件的結構。但在應用中，常出現根據文字數量多少而隨意改變字號大小的現象，所謂“要裝上所有的字，就得把字變小”的觀點就是該類型的具體表現，殊不知達到了“裝上文字”的效果，卻偏離了“看清文字”的目的。同樣，字體、顏色的頻頻變化也許形式上 “好看了”、“豐富了”，卻使視覺 “雜亂了”、學習者“焦慮了”。

（3）課件整體格調與主題不一致。課件中每一個元素的使用都是為了表現主題，整體風格必須緊扣主題，而不應想當然、無原則地隨意選取，否則容易造成干擾，誤導學習者進行認知加工。比如主題為小學古詩的PPT課件，卻選用人物明星圖片作為背景，外加圣誕老人的動態圖片作按鈕。這種“創意”組合在具體運用中易導致學習者認知錯亂，產生學習焦慮，增加了認知負荷。

（4）音樂、音效選用不當。音樂和音效作為聲音素材在多媒體課件中的恰當應用，可以突出主題，渲染氣氛，創造良好的學習情境，增強課件的趣味性，加深學習者對所學知識的理解。PowerPoint軟件支持多種聲音格式，因此，PPT課件中，合理地添加聲音對象,可以使多媒體課件的功能更強大，更具感染力。但是目前PPT課件中由于音樂音效選用不當而適得其反的例子并不少見，主要表現在：①音樂的選取與主題無關，干擾主題的表達。比如在以“地震”為主題的PPT中，令人傷感的地震圖片卻配以輕松歡快的背景音樂，學習者視、聽覺接受到的刺激形成極度反差，造成認知混亂。②濫用切換效果聲。比如PPT課件中幻燈片的切換，時而鼓掌聲，時而剎車聲，時而又是風鈴聲，夾雜著背景音樂和課件解說，各種聲音充斥著整個課件的播放過程，易造成學習者煩躁、雜亂，進而增加認知負擔。

除此之外，許多教師為了吸引學習者的注意，無視視頻、音頻、動畫等素材與教學內容的相關性以及是否有助于學生理解與掌握知識，將之堆砌在課件中。這些冗余信息剝奪了學習者有限的認知資源，分散了注意力，對認知加工造成干擾，增加了認知負荷。比如在一個小學英語課件中，為了幫助學生更直觀地理解“up”和“down”的區別，課件中加入了跳上跳下的兔子動畫，跳上為 “up”，跳下為“down”，貌似形象生動，激發了學生的興趣，但學生感興趣的是那只活蹦亂跳的兔子，并非單詞的學習。這種無關信息剝奪有限的認知資源的現象，不但增加了學習者的認知負荷，而且易使課堂混亂，難以控制。

三、減小外在認知負荷的PPT課件設計原則

基于CLT理論，PPT課件的設計應減少外在認知負荷，使學生在輕松愉快無壓力的狀態下進行學習，在設計和制作時應遵循以下幾個原則。

1.簡潔明了

CLT理論的冗余原則認為，能用圖像和聲音表達清楚，沒有必要再加上書面文本，即應去除冗余信息。美國當代著名的教育心理學家Richard E.Mayer也認為，在教學材料中加入有趣但與學習內容無關的語詞或畫面會使學習者對學習內容的理解和記憶變差，即不適宜的冗余信息會分散學習者的注意力。因此PPT設計應力求簡潔明了，避免使用削弱主題的內容。具體而言：①避免冗余信息。一方面是刪除與學習無關的圖片、動畫、聲音等裝飾性信息；另一方面，當不同信息源提供完全重復的信息，而其中一種便可幫助理解內容時，為避免兩個信息源相互競爭，耗費認知資源，增加認知負荷，只需選擇一種信息源，而摒除其他來源的冗余信息。②盡量減少鏈接、按鈕、選擇框等交互形式。因為頻繁交互會分散學習者的注意力，增加認知負荷，操作應力求簡便、靈活，便于控制，必要時提供相應的操作指導。③一幅好圖勝千言。盡可能用可視化的圖片、圖形方式表達，增強視覺沖擊力。若文本必不可少，也應言簡意賅，采用提取關鍵詞的形式。④畫面中各元素的動畫效果的使用應力求統一，避免多、雜、亂。

2.相鄰呈現

“相鄰呈現”包括時間臨近和空間臨近。CLT理論的注意力分散原則認為，在有多種信息來源的情況下，學習者的注意力會分散到不同來源的多種信息上，因此，相互提及的信息資源在空間和時間上應當相互接近，才能達到好的教學效果，Mayer也通過試驗證明了這一點。

時間臨近是指言語講解與其相對應的文字或圖片同時呈現。因為相繼呈現時，學生需要在工作記憶中保存先前呈現的信息的表象表征，會使認知負荷增加。相比之下，同時呈現認知負荷較小，教學效果也相對較好。具體到PPT課件中，動畫、文字、圖片與其相應的言語解說能同時呈現，不要有過長的時間間隔。

空間臨近原則是指視覺材料與其相關的解釋性信息在空間上應相鄰呈現。當PPT課件中呈現圖片及其解釋性文本時，如若離得較遠，學生需消耗有限的認知資源去搜索相應的信息，從而增加認知負荷。因此，文本應該臨近圖片來呈現，即能同頁存放就不要分頁存放，同一頁面中，文字能嵌入到圖片中就不要上圖下文或上文下圖。

3.多管齊下

所謂 “多管齊下”，是指PPT課件應同時調動學習者的多個通道進行信息加工。CLT的通道原則認為，混合視聽模式比單一模式呈現信息更有可能增加有效工作記憶容量，降低認知負荷。也就是說，當僅采用一種通道加工信息時，如果需求超載，負擔過重，可以讓其他通道也參與進來，來共同分擔處理其中某些信息。

PPT課件中常采用文字和圖片來呈現信息，由于二者都作用于視覺通道，同時呈現易導致視覺通道認知超載。此時，如果將文本的視覺呈現轉變為言語講解的聽覺呈現，則可為視覺通道減負，使其在圖片加工中更好地發揮作用。“多管齊下”不但可以調動多感官參與，還有助于激發興趣，活躍思維，加深記憶，從而達到對知識的全面理解，有效地促進知識遷移。因此，PPT課件中應合理、精心、有機地選擇與組合多種媒體形式來呈現信息。

4.風格統一

交互性課件往往信息量大，信息之間關系復雜，使用的超媒體技術易使用戶“迷航”。因此，為了降低學習者的外在認知負荷，課件風格應遵循統一原則，主要表現為：界面結構應統一、清晰、簡潔；導航和交互圖標應使用約定俗成的，學習者根據外觀就能快速判斷其功能；不同界面中表示相同性質的圖標，其形態、位置、功能盡量保持一致。在PPT課件中，主要是交互性按鈕的設計，最好選用寓意明顯的圖標做按鈕，學習者看到圖標，很快領會其含義，或者采用超鏈接中的屏幕提示功能為每個按鈕添加表示其功能的文字提示，諸如“下一頁”、“上一頁”、“播放”、“暫停”、“停止”等，當鼠標移動到按鈕圖標上時，提示信息顯示出來，學習者不必耗費時間和精力去摸索按鈕的功能。每個頁面上按鈕的位置、外觀要一致，并且具有一致的交互行為。

5.賞心悅目

一個PPT課件要想取得好的教學效果，美的形式也很重要。優質的PPT是內容與形式的完美統一，既承載著知識，又要作為視覺藝術形式，令人賞心悅目。在設計時需同時遵循視覺規律和美學規律，表現形式要結構對稱，色彩柔和，搭配合理，使學習者在輕松、愉悅的狀態下進行學習，進而減小外在認知負荷，促進信息加工。具體設計時需要考慮畫面構圖、色彩搭配、多媒體組合等，即布局要合理，媒體元素搭配需和諧，避免使用過分的修飾和花哨的字體，構建符合學習者認知規律的視覺環境，使學習者把認知資源集中在學習任務上。

結束語

在利用PPT課件的多媒體教學中，如何設計才能有效減少認知負荷，合理利用認知資源，促進學習者的認知加工，是每個教學人員努力的方向。本文從認知負荷理論的角度，分別從“簡潔明了”、“相鄰呈現”、“多管齊下”、“風格統一”、“賞心悅目”等方面提出了PPT課件設計的原則，希望可以在提高教學效率、優化教學方面起到一定的促進作用。

[1]陳亮.呈現方式在多媒體學習中的作用[D].重慶：西南大學，2007.

[2]郝兆杰.認知負荷理論在中小學信息技術教學中的應用研究[J].中國教育信息化（基礎教育），2007，（12）.

[3][美]Richard E.Mayer等著，郭兆明、宋寶和、陳亮、張慶林編譯.在多媒體學習中減少認知負荷的9種方法[J].中國電化教育，2005，（8）.

[4][美]理查德·E·邁耶著，李曉明、冉恬譯，傅小蘭、嚴正審校.多媒體學習[M].北京：商務印書館，2006.

[5]常欣，王沛.認知負荷理論在教學設計中的應用及其啟示[J].心理科學，2005，（5）.

[6]周瑩，陳吉利.認知負荷理論在E-learning教學設計中的應用[J].軟件導刊·教育技術，2010，（7）.

[7]梁影.基于認知負荷理論的人工學習制品設計研究[D].揚州：揚州大學，2009.

[8]Sweller J.Implicationsof Cognitive Lode Theory for Multimedia learning[M]//Mayer RE.(ED.).The Cambridge Handbook of Multimedia learning.New York:Cambridge University Press,2005.