教學目的在于幫助學習者達成學習目標。具體來說，教學目標就是在學習過程中指導學生的認知加工并促進學習者的知識建構。這一過程發生在學習者的認知系統中，我們首先需要關注的一個事實就是認知加工的容量是有限的。

教學設計的主要挑戰是：既要保證學習者進行適當的認知加工，又要保證這種加工不會使得認知負荷超載。

教學設計有兩個相互矛盾的目標：①鼓勵學生進行適當的、有意義的認知加工；②加工過程中不出現認知負荷超載。

為了促成有意義的學習，除了避免出現認知負荷超載的問題，還需要關注學習過程中的認知加工水平。下文列出了學習過程中三種主要的認知加工要求——無關認知加工、基礎認知加工和生成認知加工，及其產生的原因。

無關認知加工

定義：與學習目標無關的認知加工。

原因：由不合理的教學設計或不良的學習策略引起。

舉例：文本內容在這一頁，而相應的圖示卻在另一頁，學習者需要來回翻看。

無關認知加工是由不合理的教學設計或不良的學習策略引起的，實際上這種加工浪費了寶貴的認知容量。

基礎認知加工

定義：初步認知加工——在學習中對呈現的材料進行心理表征。

原因：由材料的內在復雜性引起。

舉例：學習者需要較多的認知加工來呈現復雜的問題，比如閃電雷暴是怎樣形成的。

基礎認知加工要求學習者在工作記憶中表征所學的信息，比如選擇、初步組織相關信息。基礎認知加工是有材料的內在復雜性引起的，比如一次工作記憶容納的相關概念數量。

生成認知加工

定義：深層認知加工——在學習中理解所呈現的材料（包括組織、整合相關信息）。

原因：由學習者的學習意愿引起。

舉例：當教師用對話形式進行交流時，學習者更愿意積極投入，努力將材料與原有知識聯系起來。

生成認知加工要求學習者通過再組織和整合，深度理解進入工作記憶中的信息，它是由學習者的學習動機所引起的，也是學習中最有價值的認知加工過程。

意義學習要求學習者在學習中進行適當的認知加工，包括選擇相關信息以便進行進一步的加工、將選擇的知識組織成有序的心理表征，以及將新的學習內容與原有知識相互整合。

△ 表：三種認知加工與學習結果的關系

總之，意義學習要求學習者參與到基礎認知加工和生成認知加工中，而機械學習只要求學習者停留在基礎加工階段。因此，教學設計一方面應避免因為無關認知加工的任務浪費時間，另一方面應盡量采用對話交流的教學方式，充分激發學習者的學習動機，促成有意義的深度學習。

本文由英知（enrichist.com）根據 Richard E. Mayer 所著《應用學習科學》（Applying the Science of Learning）相關章節編寫，更多信息請參考原著或關注后續文章。英知（enrichist.com）團隊致力于傳播學習科學，促進信息技術與教學設計的融合，歡迎關注與轉發。