虚拟现实训练中简单、简短且自适应指令的影响：认知负荷理论的组成部分
人机交互
2025-07-29 v1
摘要
目标：本研究检验了在虚拟现实（VR）环境中进行形状装配任务时，变更认知负荷三个核心要素对学习效率的影响。背景：自适应训练系统旨在通过动态调整难度来提高学习效率和保持。然而，设计选择可能会影响对学习者施加的认知工作量。本实验检验了认知负荷的不同方面如何影响训练结果。方法：参与者在 VR 环境中学习逐步的形状装配。认知负荷在三个维度上被操控：内在负荷（形状复杂度）、外在负荷（指令冗长度）和语义负荷（自适应训练与固定训练）。在自适应训练（实验 1）中，难度根据个人表现增加。在固定训练（实验 2）中，难度遵循来自匹配参与者的预设计划。结果：更高的内在负荷显著增加了训练时间和主观工作量，但不影响保留测试准确率。外在负荷对训练时间有适度影响，但对工作量或保留影响不大。自适应训练缩短了总体训练时间，而不会增加工作量或损害保留。三个负荷类型之间未观察到相互作用。结论：内在负荷和外在负荷都增加了训练时间，但自适应训练在不损害保留的前提下提高了效率。缺乏元素之间的相互作用表明，在认知负荷的任何组件中都可以寻求训练益处。应用：这些发现支持在制造业和军事服务等领域使用 VR 自适应系统，因为高效的装配技能获取至关重要。实时调整难度可优化效率而不损害学习。
引用
@article{arxiv.2507.20943,
title = {The Impact of Simple, Brief, and Adaptive Instructions within Virtual Reality Training: Components of Cognitive Load Theory in an Assembly Task},
author = {Rebecca L. Pharmer and Christopher D. Wickens and Lucas Plabst and Benjamin A. Clegg and Leanne M. Hirshfield and Joanna E. Lewis and Jalynn B. Nicoly and Cara A. Spencer and Francisco R. Ortega},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.20943},
year = {2025}
}