认知负荷

摘要： 背景:行走过程中维持姿势稳定性对预防跌倒至关重要,认知双任务行走时动态稳定性如何变化还存在一定的争议。目的:通过对比4种不同认知负荷行走时人体动态稳定性的差异,探究认知负荷因素对双任务研究范式姿势控制性能的影响,为动态稳定康复训练等提供理论依据。方法:采用Motion三维运动捕捉系统采集16名普通男性大学生不同认知负荷行走时(零倍负荷、一倍负荷、二倍负荷和三倍负荷)的运动学数据,通过运动学数据间接计算得出动态稳定裕度值。其中认知单任务步行指行走+零倍认知负荷;认知双任务步行指行走+一、二、三倍认知负荷。使用单因素重复测量方差分析比较不同认知负荷行走时步态参数和动态稳定性的差异。结果与结论:(1)与零倍负荷相比,其他认知负荷行走时步速、动态稳定裕度均降低(P0.05);(4)提示随着认知负荷逐渐增加,青年人主要通过降低步速、减小步长,改变步态模式对认知任务介入做出回应;在双任务行走过程中,认知任务的介入不能影响步宽参数,在评价双任务康复训练方案的有效性时,不建议将步宽参数作为有效评价双任务姿势控制性能的指标;当认知负荷未超出人体总的注意力资源时,认知任务的介入会增加人体行走时左右方向的动态稳定性;对于青年人来说,不同认知负荷对姿势控制的影响差异较小,在实施双任务康复手段介入时,可以适当减少认知负荷的设置。

摘要： 在珠心算教学中,“满五加”是学生遇到的第一个难点。造成困难的原因主要有以下几点:一是前抑制影响兴趣,学生在学习了10以内加减法的前提下,再用算盘进行练习,口算的技能对珠算学习产生了前抑制,从而影响了学生学习的积极性;二是认知负荷影响认知,“满五加”口诀有4句,动作是“双下”,学生要记住口诀,并能灵活调用口诀,再根据口诀进行拨珠动作,大脑需要调用的信息量占用了大量工作记忆内存,造成了认知负荷,影响了学生对知识的理解与掌握;三是“假珠算”影响技能,学生直接用口算代替珠算,而非运用珠算的程序性知识——口诀进行活动,阻碍了学生珠算技能的形成。

摘要： 网络学习的迅速普及对网络学习理论研究提出了新的要求和挑战,从认知负荷的取向出发研讨网络学习平台的系统品质知觉、信息品质知觉、自我效能以及网络学习任务特性等交互作用下对网络学习所产生的认知负荷,及其对有用知觉(PU)和易用知觉(PEOU)的影响,确定认知负荷在技术接受模型中所扮演的前置角色,是网络学习基本学理研究的前端内容,对网络学习行为研究有着重要的指导作用。完成高职学生网络学习认知负荷框架的理论建构,将为后续的实证研究实现良好开端。

摘要： 总结国内外认知负荷理论在界面设计中的应用的研究脉络,了解该理论方向的进展与热点,并从中分析出未来的发展趋势。基于CiteSpace对相关文献数据进行运算,从发文量、国家、机构、作者、关键词等角度着手进行详细分析。认知负荷在界面设计中的应用研究发展整体向好,近五年尤其蓬勃。澳大利亚与美国学者发文、影响力较高。研究热点集中在理论、应用、评价指标与测量方法等方面。机构间合作不紧密、应用实践较少是现阶段研究的局限。本次研究对之前的研究历程进行分析总结并从学科交叉、通过前沿技术完善评价方法、拓宽研究范围三个角度对未来发展方向提出参考意见,对未来从事该方向研究的学者与机构有一定的启发。

摘要： 为揭示用户在与个性化推荐系统交互中受推荐规模影响产生选择过载效应的客观规律,基于SOR模型,引入因变量认知负荷,实施了包括推荐规模、用户认知需求、产品类型的多因素混合式情景实验,基于主观调查和行为学实验数据,针对不同推荐规模对认知负荷和决策过程、决策结果的影响以及产品类型、认知需求的调节作用进行实证研究。研究发现:(1)推荐规模太大会导致选择过载效应,表现为认知负荷、响应时间显著增加的同时,选择意向、决策努力、搜索深度、决策质量和决策自信显著降低。(2)认知负荷直接负向影响选择意向、决策努力和决策自信。(3)认知需求部分地调节推荐规模与认知负荷和决策之间的影响关系,低认知需求者推荐规模扩大时选择过载效应更严重。(4)产品类型显著调节推荐规模与决策努力之间的影响关系,推荐规模扩大时,享乐品比实用品推荐列表更容易导致选择过载。

摘要： 随着现代教育的改革,“还教于学”“还学于生”的呼声愈来愈高,课堂中学生的主体地位也愈来愈凸显。在此背景下,本研究以学生的认知结构为出发点,应用认知负荷理论来探索、优化物理课堂教学策略,以期降低学生的认知负荷,从而构建出一节高效的“生本”课堂。

摘要： 为了探究情绪设计对在线学习的影响,并探讨内部动机和认知负荷在其中发挥的作用,实验以认知负荷量表、情绪评定量表、内部动机量表以及后测成绩为指标,以鸭嘴兽知识为学习材料,对72名大学生进行考察。结果发现:听觉情绪设计对学习成绩有影响,使用积极情绪诱发和高音女声均有助于提升学习效果;对其作用机制分析后发现,情绪设计主要是通过提升相关认知负荷进而提升学习者的学习成绩。

摘要： 培养学生的语篇阅读能力,既是小学阶段英语教学关注的重点,又是提升学生英语素养的重要途径。英语教师可基于“认知负荷”理论,针对英语语篇教学中出现的“学生活跃度低”“学生知识掌握水平低”等情况,整合多种手段,通过设计课堂活动、拓展知识视野、引导学以致用等策略,优化英语语篇教学,实现培养学生语篇阅读能力的教学目标。

摘要： 认知负荷是在线学习及多媒体学习领域研究的焦点问题,如何科学、有效地测量学习者的认知负荷是相关研究开展的基础,更是减少学习者认知资源消耗、提升学习成效的关键。文章以国内外近20年来的301篇实证研究论文为基础,使用客观—因果二维四象限分类法对不同类型的认知负荷测量方法与技术进行分类,并对相关测量方法与技术的理论假设、优点及不足进行分类评述,并得出些许启示。通过分析发现,不同测量方法各有优劣并具有互补性,基于认知科学和信息科学的测量方法值得重点关注,深度学习技术会成为未来认知负荷测量的关键技术。

摘要： 虚拟现实技术以强交互、高沉浸和多感官刺激的特性,可以满足学习者从艺术家的视角开展艺术学习的需要。为了探究沉浸式虚拟环境对学习者艺术学习的影响,文章采用实验研究法,运用脑电波设备和问卷测量学习者艺术学习的相关数据。研究发现:在开展基于沉浸式虚拟环境的艺术学习后,学习者的艺术态度和对艺术作品的理解程度有显著提升;在艺术学习过程中,学习者的心流与认知负荷存在显著负相关;学习者在艺术学习过程中的冥想、认知负荷,均与其艺术作品涂色得分之间存在显著负相关。通过实验数据,文章揭示了沉浸式虚拟环境对艺术学习的价值,可为虚拟现实技术的后续学习场景应用提供新的设计思路与参考。

摘要： 网络课程的日益发展为学习者提供了海量的学习资源,海量的信息可能会造成学习者认知负荷超载,而知识可视化是在科学数据可视化、信息可视化的基础之上发展而来的,并且逐渐成为人们关注的焦点.基于此,本文以认知负荷理论为支撑,将学习风格和知识可视化结合在一起,试图对学习者在网络学习中的学习效果进行实验研究,进而探讨网络教学中学习风格的重要性，以期能帮助大学生进行更加高效的学习.实验结果表明,在网络学习中适当运用知识可视化工具设计学习资源,并依据不同的学习风格为学习者推荐相应的学习资源,在一定程度上能提高学习者的学习效率.

摘要： 本研究建置POQE(prediction-observation-quiz-explanation)探究式绿能课程,探讨认知情意因素之影响.根据本研究发现,智慧增能信念对于认知负荷具显着负相关,对动脑态度具显着正相关;认知负荷对心流体验具显着负相关;动脑态度对心流体验具显着正相关.

摘要： 本研究目的在于探讨象形字英语词汇的数位学习教材,对于学习者的认知负荷、集中注意力和持续注意力之影响.研究对象为108位以中文为母语的台湾大学生和研究生,全员均透过纯文字呈现、图文呈现、象形字呈现三种方式学习英语字汇.其中30人另配戴脑波仪,以蒐集持续注意力的相关资料.本研究结果显示,纯文字呈现方式的认知负荷最高,而象形字呈现方式的集中与持续注意力最高.本研究建议在教学上提供精致化图文联结的象形字英语字汇教材,能帮助学习者在字汇学习任务上更有效地运用注意力和心智资源.

摘要： 本研究使用SmartPLS软件探究线上学习者在使用智慧化即时回馈系统进行线上学习时增生认知负荷和外在认知负荷是否会受到影响.三十五位博硕士研究生参与本次施测,并完成学术伦理课程学习以及问卷.结果显示,目标设定在行为投入度和增生认知负荷之间起到完全中介作用,任务策略在行为投入度和外在认知负荷之间起到部分中介作用,任务策略在认知投入度和外在认知负荷之间起到完全中介作用.对高行为投入度学习者来说,目标建构能够帮助线上学习者提高增生认知负荷.但不适当的教学设计也会导致学习者外在认知负荷增加,无法进行有效学习.

摘要： 本研究探讨游戏式数位学习与非游戏式数位学习之学习成就、心流体验与认知负荷的差异.本研究以某大学选修通识教育的「生活与科技」课程之学生为实验样本.立意取样两个班级共103人,其中一班为实验组50人为游戏式数字学习,另外一班为对照组53人为非游戏式数位学习.研究结果显示游戏式数位学习的成就测验与心流体验显着高于非游戏式数位学习,游戏式数位学习的认知负荷显着低于非游戏式数字学习.成就测验与心流体验呈现显着正相关,而成就测验及心流体验与认知负荷皆呈显着负相关.上述结果符合心流理论、多媒体学习认知理论及与认知负荷理论.未来研究可聚焦于媒体的丰富性或游戏的某项单一特性来探讨(譬如拟真情境、趣味性、互动性、学习者控制、多媒体视觉性及三维动画等),而认知负荷可分为不同种类来探讨—内在、外在、及增生认知负荷.

摘要： 采用4×6的眼动追踪认知实验设计,通过测量反映安全管理人员认知负荷的6个指标,分析不同的展示方式对认知负荷的影响.研究通过建立基于眼动生理测量的认知负荷评价体系;并将安全信息分为生产过程中的实时信息和事后统计信息;展示方式方面,实时信息选择视频、虚拟现实、照片和漫画;统计信息选择折线图、饼图、思维导图和鱼刺图.结果表明,在展示实时信息时,视频的认知效果明显优于其他三种展示方式;在展示统计信息时,四类展示方式之间不存在显著性差异.

摘要： 本研究开发扩增实境科学小说《星河之途》,以对话形式与扩增实境技术讲述16与17世纪日心说与地心说理论竞争的过程.期望透过这两种形式的介入,期望降低学习者的外在认知负荷,以达到帮助学习者建立天文学的认知基模与提高科学学习成效的目的.因此,本研究从认知负荷观点来评估此系统,样本来自于台湾55位大学生与研究生.研究结果显示,小说形式与扩增实境技术有助于学习者了解文本内容,特别是扩增实境形式对于女性学习者较有帮助,且非理工科系的学习者较能从小说与扩增实境形式获益.

摘要： 本研究有鉴于3D多媒体的特性,将其融入折纸活动的学习,希望能激发出学童之兴趣,进而可以提升数学几何的敏锐度与学习力.本研究以五年级国小学童为施测对象,研究目的为了解使用3D多媒体学习系统辅助折纸教学之后,几何概念的提升状况.研究结果显示以3D多媒体学习折纸教材的实验组比传统折纸教学的控制组在实验教学后的数学几何概念总分提升程度较为显着.本研究针对认知负荷方面,结果显示实验组认知负荷小于控制组,表示在接受3D多媒体学习系统与传统方法来学习折纸,前者明显地的认知负荷较小学习成效亦较好.

摘要： 随着STEM科际整合教育逐渐受到重视,本研究将开发一套以以同侪互评策略融入STEM科际整合课程学习系统,利用概念构图让学生将科学问题具体化,并结合了同侪互评策略,期望学生反覆观察别人作品进行反思.并透过认知负荷问卷来探讨所开发系统是否对学生在教材难度上或者教材呈现造成学习上的负担.初步研究结果发现,透过同侪互评回馈不断反思与改进其概念图与STEM成品,让教材的呈现与解说方式有利於学生学习.

摘要： 本研究团队开发一款立体书数位解谜桌游-「禁制心灵」,开发这款桌游的动机是因为发现以往的解谜游戏大部分是一人游戏,希望加入桌游人与人互动的游戏元素,制作一款团队合作的解谜桌游,从玩家游戏的过程中,带给玩家二样事情,第一帮助玩家了解自己在团队中时常扮演的角色是什麽,而这个角色在团队中能够发挥什麽作用,第二对於常见的心理疾病有基本认识,引发玩家检视自己的行为,另外研究者也希望从观察的过程中发现,团队角色的扮演对解谜过程有什麽影响,为此,在这项研究中,们使用贝尔宾团队角色测验,来帮助玩家了解适合自己的角色,找寻适合和自己组成团队的成我员,而在後测的部分,使用故事测验及概念图来了解玩家对於六个疾病的认知程度,最后研究者透过录影分析团队角色对玩家在解谜过程中的影响.

摘要： 本发明公开了一种面向轻度认知功能障碍患者诊断的工作负荷评估方法。本发明包括如下步骤：步骤1：基于Oddball的工作负荷评估实验范式；步骤2：数据采集；步骤3：数据预处理；步骤4：基于MCI‑WI的MCI患者诊断方法。本发明参考控制类的工作负荷评估范式，设计了基于Oddball的工作负荷评估范式，使得MCI患者和健康老年人在认知方面的工作负荷区别更明显，进而减少误差，增加MCI患者诊断的准确率，优化了以往范式存在的效率低、准确率低的缺点。其次本发明考虑到MCI患者和健康老年人的认知差异，提出了面向MCI患者诊断的工作负荷评估指标，综合考虑脑电数据和行为学数据，将被试在任务不同阶段的工作负荷量化，直观地显示了被试的工作负荷变化情况。

摘要： 本发明提供了一种课堂认知负荷检测系统，属于教育信息化领域。包括：任务完成度特征采集模块，用于记录学生在完成任务时的答题反应时、答题正确率；认知负荷自评量采集模块，用于量化分析出学生的心理努力程度和任务主观难度；表情和注意力特征采集模块，用于采集学生课堂表现视频，根据视频分析结果统计学生笑脸时长和注视时长；特征融合模块，用于将上述六个指标融合为特征向量；认知负荷判定模块，用于将特征向量送入分类器识别学生的课堂认知负荷级别。应用本发明能够客观地、快速地、准确地对课堂上学生的认知负荷进行评级，帮助授课教师改善学习材料的组织和呈现方式，降低由此引起的外部认知负荷，从而提高教学效果。

摘要： 提供了对脑电图(EEG)信号进行预处理用于认知负荷测量的方法和系统。本申请提供了对用户的脑电图信号进行预处理用于认知负荷测量的方法和系统，包括：捕获来自用户头部的脑电图信号，在所捕获的脑电图信号中检测多个系统伪影，从所捕获的脑电图信号中检测并且去除噪声窗口，从所捕获的脑电图信号中检测眨眼区域并且滤出所述检测到的眨眼区域，利用滤波后的脑电图信号来测量用户的认知负荷，随后针对测量的认知负荷使用前额头皮EEG电极的空间分布变化计算用户的不同级别的脑力负荷。

摘要： 本发明公开了一种基于脑电和领域适配的跨任务认知负荷识别方法。属于脑电信号分析及脑‑机接口应用领域，具体步骤：设计跨任务认知负荷刺激范式；根据跨任务认知负荷刺激范式采集脑电数据，对采集到的脑电数据进行预处理；对预处理后的认知负荷脑电数据计算脑电特征，并将其作为跨任务认知负荷分类特征；将得到的跨任务认知负荷分类特征通过迁移联合匹配进行特征对齐；将对齐后的跨任务脑电特征作为支持向量机分类器的输入，进行模式识别，最终得到跨任务认知负荷识别结果。本发明通过跨任务刺激范式采集了多个任务的客观脑电数据，通过领域适配对齐多个任务数据的特征分布，从而减轻数据的分布差异，可以高效、准确、客观地得到跨任务认知负荷识别结果。

摘要： 公开了用于自主和半自主驾驶应用的乘员注意力和认知负荷监测。在各种示例中，所估计的用户的视野或注视信息可以被投影到车辆外部并且与对应于车辆外部环境的车辆感知信息进行比较。结果，车辆的驾驶员或乘员的内部监控可用于确定驾驶员或乘员是否已经处理或看到了某些对象类型、环境条件或车辆外部的其他信息。为了更全面地了解用户的状态，可以监控用户的注意力和/或认知负荷以确定是否应该采取一个或更多个动作。因此，通知、AEB系统激活和/或其他动作可以基于更完整的用户状态来确定，如基于认知负荷、注意力和/或车辆的外部感知与估计的用户感知之间的比较而确定的。

摘要： 本发明公开了一种基于面部视频生理指标提取的大脑认知负荷量化方法，在弹琴记奏场景下记录受试者的面部视频，通过面部视频提取脉搏变异性与血氧饱和度，同时记录复现音符时间，使用上述指标为认知负荷量化打分，克服了国际上通用的自我评估量表的主观性、接触式设备测量的不便性等问题。步骤如下：通过摄像头采集受试者记忆音符序列过程的面部视频，同时记录复现音符时间；从面部视频中还原脉搏波并进行去噪，提取多种生理指标；基于统计分析，使用生理指标与复现音符时间共同为认知负荷量化打分。本发明可以为量化认知负荷提供一种无感无创的手段。

摘要： 本发明公开了一种基于分布式雷达的非接触式大脑认知负荷客观检测方法，通过分布式雷达获取多通道雷达回波信号，筛选出呼吸信号信噪比最高的通道，对其滤波获取呼吸信号，基于呼吸信号建立支持向量机模型检测大脑认知负荷水平。步骤如下：将分布式雷达对准人体胸腔，分别采集静坐及执行认知任务期间的多通道雷达回波信号；从多通道雷达回波信号获取呼吸信号信噪比最高的通道，再通过滤波获取呼吸信号；从所得呼吸信号提取时域特征和频域特征，去除个体差异；基于去除个体差异后的时域特征和频域特征，进行特征选择，建立支持向量机模型对大脑认知负荷水平进行检测。本发明为大脑认知负荷的检测提供了一种非接触、鲁棒性强、客观的检测方法。

摘要： 本发明公开了一种基于脉搏波形态特征的大脑认知负荷客观量化评估方法，步骤如下：采集静坐及脑力任务期间的脉搏波信号；对脉搏波信号进行预处理；逐周期提取预处理后的脉搏波信号形态特征；提取脉搏波信号形态特征的时域指标，对时域指标进行去差异处理；使用序列后向选择算法筛选特征，通过最优特征组合训练SVM分类器；通过Sigmoid参数模型构建SVM概率输出模型；使用SVM概率输出模型对待测对象的脉搏波信号进行认知负荷量化评估。本发明避免了传统的主观量表检测所具有的主观局限性，对认知负荷进行客观评估；采用去差异处理后的最优特征组合综合评估，使评估结果更准确；对认知负荷水平进行了进一步客观量化。

摘要： 本发明公开了一种基于脑电信号特征融合的认知负荷评估方法，包括采集被试者不同认知负荷水平对应的脑电信号；对脑电信号进行预处理；对预处理后的脑电信号进行特征提取，分别提取得到功率谱密度、功能连接性和微状态特征；对功率谱密度、功能连接性和微状态特征进行特征融合，得到不同认知负荷水平下的融合后的特征，将不同认知负荷水平下的融合后的特征输入至训练好的分类模型后进行分类，得到分类评估结果。通过对脑电信号进行分析，对认知负荷进行准确识别，防止了过度的认知负荷导致的操作错误可能会导致严重的安全隐患以及认知负荷过低造成的认知资源浪费，有效提高人机交互系统的效率。

摘要： 本发明提供一种认知负荷评估方法及系统，方法包括：获取近红外光强信号和心电信号；第一设定算法将近红外光强信号转换为氧合血红蛋白浓度信号和脱氧血红蛋白浓度信号，计算脑氧饱和度；用莫莱小波对述氧合血红蛋白浓度信号进行小波变换，提取脑血氧相位信号；用莫莱小波对心电信号进行小波变换，提取心电相位信号；第二设定算法计算脑血氧相位信号和心电相位信号间的心脑耦合强度；频域分析提取心率变异性；对脑氧饱和度、心脑耦合强度和心率变异性加权求和得到认知负荷指数。系统包括：信息采集模块、信号处理分析模块、指标融合模块、认知负荷评级模块和交互模块。本发明能够将生理信号转化为认知负荷指数，直观地将训练的负荷强度反馈给用户。