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千亿体育官网入口:重审认知负荷测量——基于神经生理表征与主观报告

2024-12-31    点击:

教育和学习领域建构的很多概念具有内隐性,对这样的概念进行测量往往面临概念界定:蛘卟煌牟僮餍远ㄒ寤煊玫那榭,容易导致实证结果的系统性偏差,但又难以被发现或澄清。认知神经科学的实证证据有望为检验不同概念之间的异同提供新参考。近日,千亿体育官网入口张羽课题组在British Journal of Educational Psychology发文,检验认知负荷的操作性定义之间的差异。

认知负荷理论广泛应用于教育研究和教学设计领域,旨在描述学习任务对学习者工作记忆所产生的负荷。由于内隐的工作记忆难以被直接测量,因此认知负荷的评估通常依赖于其他相关概念,如心理负荷(mental load)、心理努力(mental effort)和任务表现(performance)。然而,这些概念本质上存在差异,因为它们分别指向认知加工过程中的不同环节。此外,真实学习情境远比简化的实验室条件复杂,简单假设这些变量会随着认知负荷单调变化可能并不合理。

图1. 认知负荷的测量框架(Paas & van Merri?nboer, 1994)

该研究采集了北京市部分高一学生在真实课堂中的数学学习(研究一)以及实验室范式数学任务(研究二)中的问卷数据和神经生理数据。问卷数据分析显示,虽然自我报告的难度评分与客观学习任务难度正相关,但学生的心理努力程度并没有呈现与客观任务难度的单调递增关系。此外,仅在适宜的负荷水平下,才能观察到自我报告的难度与心理努力之间的正相关关系。这些结果揭示了心理负荷与心理努力两个概念的显著差异。

为进一步探索两者的差异,研究团队通过神经生理分析深入研究其神经生理基础。如果两者分别与不同的神经生理特征值相关,则表明它们可能基于不同的神经生理机制。结果表明,客观任务难度(作为心理负荷的一个指标)显著关联于脑电的 theta、alpha 和 beta 频带能量、皮肤电 SCL 均值以及心率,而心理努力则在脑电 theta、alpha 频带能量和皮肤电 SCL 均值这些指标中呈现出相反方向的显著相关性。

图2. 研究设计与分析思路

该研究对认知负荷这一重要概念的测量方法进行了反思,强调在测量认知负荷时应综合考虑心理负荷和心理努力等多个维度的结果。此外,研究还提出了一种分析教育概念结构的新思路:通过对不同概念进行多模态神经生理表征,检验概念之间的异同,从而为理论构建提供更深入的实证证据支持。

该论文的一作为教研院博士生刘晓波。该研究得到了国家自然科学基金项目(62177030)和北京市教育科学规划课题(BGEA23019)的资助,特此致谢。

论文信息:Liu, X., & Zhang, Y. (2024). Re-examining cognitive load measures in real-world learning: Evidence from both subjective and neurophysiological data. British Journal of Educational Psychology, doi: https://doi.org/10.1111/bjep.12729

论文链接:https://bpspsychub.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/bjep.12729


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