20世纪80年代，澳大利亚认知心理学家Sweller提出认知负荷理论。认知负荷是指学习者在完成学习任务过程中（包括信息的获取、处理、加工等）所消耗工作记忆当中的全部心智能量。自认知负荷理论提出以来，研究者不断依托该理论指导各学科下的教学设计、多媒体/网络教学、多媒体教学资源的设计与开发等，经过多年来的不断拓展，该理论在当今认知设计领域具有相当的影响力。
（一）认知负荷理论的基本原理
认知负荷理论以资源有限理论和图式理论为基础，主要观点可以概括为[19]：（1）学习者在学习活动中需要耗费认知资源，由于个体工作记忆容量有限，只能即时处理7±2个信息组块，如果所耗费的认知资源超过个体可承受的范围，学习就会受到阻碍、消极，甚至是无效的。（2）长时记忆容量是无限的，长时记忆以图式形式存储知识，学习者通过图式的方法对信息进行加工，当长时记忆中构建的图式不断庞大、质量不断提高，图式便实现自动化，可以在工作记忆不参与的情况下处理信息，从而减轻了工作记忆的负荷，弥补了工作记忆容量有限的缺陷。
关于认知负荷的类型，基于认知负荷的不同来源，Sweller将之分为三大类，分别是内在认知负荷，外在认知负荷和相关认知负荷。[20]内在认知负荷体现了学习材料本身的难度、复杂程度，是由学习材料本身的属性和学习者自身的能力水平决定的；外在认知负荷与学习材料的呈现、组织方式有关，不良的材料组织方式与学习者已有图式不匹配或致使图式难以自动化都会增加外在认知负荷；相关认知负荷是由学习者在学习过程对图式建构和自动化中所投入的认知资源数量所决定的，相关认知负荷虽然会增加工作记忆中整体认知负荷，但由于学习者在长时记忆中能够进行深层次图式的构建和自动化，因此它是促进学习的。以上三类认知负荷之间是相加的关系，它们在学习过程中共同作用于学习者个体，如果三者相加之和超过工作记忆可承受的范围，则会造成认知超载从而降低学习效果。[21]因此，工作记忆中的认知负荷在一定程度上决定了教学效果的好坏，需要对之加以有效控制，把认知负荷总量控制在合理的范围内，其中外在认知负荷需要最大限度地降低、相关认知负荷需要加以优化促进，尽可能促使学习者合理地利用有限的认知资源。
（二）认知负荷理论对多媒体画面设计的启示
（1）多媒体画面设计应尽可能降低内在的认知负荷(www.xing528.com)
通常，内在认知负荷由学习材料的属性引起，与学习者的先前知识经验有关。从学习内容层面看，一旦所确定的学习内容较为复杂，包含多个知识点且知识点之间的作用非常复杂，那么在多媒体画面设计的应该解析各知识点元素之间的关系，尤其是对具有较高认知负荷的重点、难点的内容进行改进。一方面尽可能利用可视化把抽象的内容形象化、直观化，帮学习者突破思维上的障碍，另一方面采取知识渐进策略，利用切割的方法，小步骤、逐步地呈现画面内容，降低单个画面的信息容量。从学习者层面看，学习者自身的认知风格、偏好、理解能力、思维发展水平、知识经验都会影响到内在认知负荷的高低，因此画面的风格、媒体的选取应尽可能与学习者相匹配，尽可能建立学习者与知识内容之间的关联。
（2）多媒体画面设计应尽可能降低外在的认知负荷
外在的认知负荷主要是由学习材料的组织、呈现设计引起，与学习过程无关。在多媒体画面设计中，优化材料组织和呈现方式是降低外在认知负荷的重要途径。在降低外在认知负荷方面，要遵循多通道原则、冗余原则、时间空间接近原则、一致性原则、搜索导航简约原则等。除以上认知原则之外，多媒体画面的色彩、布局、字体字号、图形图像、声音、动画、交互等各媒体要素的组合需要尽可能符合艺术呈现规律。总的来讲，多媒体画面设计既要符合多媒体学习的认知规律，也要符合多媒体画面的艺术呈现规律，这二者的内在逻辑是一致的，是不可割裂的统一整体。
（3）多媒体画面设计应尽可能提高相关的认知负荷
相关的认知负荷涉及图式的构建与自动化，直接参与到学习当中，是学习真正发生过程，对学习有积极的促进作用。因此，多媒体画面设计应尽可能提高相关的认知负荷。已有研究表明，多媒体学习中变换问题的状态和情境、让学习者学会归纳与自我解释都是提高相关认知负荷的有效途径。在多媒体画面设计中，协助学习者如何完成图式的构建是关注的焦点，一是需要为学习者提供情境支持认知模拟，让学习者能够集中精力投入到高级的有意义的认知活动当中；二是在关键环节、细节之处设置提示，要求学习者能够思考提示中的问题、及时归纳总结或自我解释。
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