引用格式：姚娟娟, 王后雄. 基于认知负荷理论的高考试题难度分析探讨[J]. 中国考试, 2025(4): 11-21.
作 者
姚娟娟，华中师范大学人工智能教育学部在读博士生。
王后雄，华中师范大学人工智能教育学部教授（通信作者）。
摘 要：科学设置试题难度对于实现高考科学性和公平性具有重要意义。基于认知负荷理论评估试题难度的理论依据主要包括三个方面，即以突出问题解决为逻辑起点、以强调主客统一为核心指向、以融合多维影响为关键内容。三种认知负荷共同影响试题难度，具体而言，内在认知负荷关涉试题难度的核心要素，外在认知负荷影响试题难度的表征方式，相关认知负荷影响面对试题难度的元认知能力。今后，应从学理研究、量化指标构建两个方面开展试题难度调控的可行性路径研究。
关键词：认知负荷；试题难度；高考；考试公平；影响因素
高考是一项大规模高利害考试，承载着为党育人、为国选才的职责使命。高考试题难度对实现“立德树人、服务选才、引导教学”核心功能具有重要作用，受到教师、学生、家长、社会人士等利益相关群体的高度关注。试题难度的预估和控制既是科学问题，也是社会问题[1]。2019年6月，国务院办公厅颁布的《关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》指出，要深化考试命题改革，科学设置试题难度，命题要符合相应学业质量标准，体现不同考试功能[2]。2019年12月，教育部考试中心制定的《中国高考评价体系》明确指出，高考考查要求涵盖基础性、综合性、应用性、创新性[3]，对试题的难度设置具有指导作用。有研究指出，试题难度影响试题质量，并与高考公平紧密联系，试题难度过大过小都会影响试题区分度，进而影响高考公平性[4]。试题难度与认知高度相关，认知负荷（cognitive load）是加工特定数量信息时需要的心理能量水平[5]，科学运用认知负荷理论能够丰富和拓展试题难度分析的内容与视角。 当前，我国对基于认知负荷理论调控试题难度的作用机制研究较少。如何基于我国国情构建认知负荷与考试评价理念适配的试题难度调控理论体系，如何形成基于认知负荷理论的高考试题难度量化分析框架，建立可操作、可测量的试题难度评估指标体系，是认知负荷视角下解决试题难度的难点。鉴于此，本文试从认知负荷视角探讨科学评估试题难度的基本样态，多维度分析理论依据，以期为试题难度的准确预测和科学调控提供参考建议。 一、认知负荷视角下的试题难度标定 （一）认知负荷及其测量研究 认知负荷理论由澳大利亚认知心理学家斯维勒（Sweller）于1988年提出，指在特定时间内施加于个体工作记忆的心理活动总量[6]，主要依托资源有限理论和图式理论。从资源有限理论看，认知负荷的基本观点是个体工作记忆中的认知资源有限，只有学习任务引起的认知资源需求低于工作记忆中的认知资源储存时，学习任务才能有效完成。个体在处理认知活动时所能承受的认知负荷总量是一定的，当认知活动中消耗的认知负荷高于个体认知负荷总量时，个体的认知活动会被限制或阻碍。从图式理论看，认知负荷的消耗会随着图式的构建和自动化而降低，这是因为作为知识结构的图式能够将零散的信息整合成信息单元。当个体处理学习任务时，图式能够更高效地处理信息并避免消耗过多认知资源，进而降低认知负荷。因此，个体具备的图式越丰富、越系统，其在处理认知任务中承受的负荷越小。 认知负荷有三个主要特点：一是有限性，个体所能承受的认知负荷总量是有限的，个体的学习效果或问题解决效率取决于任务是否超过个体认知负荷总量；二是多维性，根据引起负荷的来源不同，可以分为内在认知负荷（intrinsic cognitive load）、外在认知负荷（extraneous cognitiveload）和相关认知负荷（germane cognitive load）。这三类认知负荷具有可加性，其相加之和等于认知负荷总量；三是个体差异性，即不同个体的认知负荷总量不同。 为了保证学习或任务不使个体产生过重的工作记忆负担而影响学习效果或任务解决效率，开展认知负荷的测量至关重要。通过科学准确地测量认知负荷，可以诊断和辨别个体在何种学习任务上出现工作记忆过重的问题。在教育技术领域，认知负荷的测量研究较为丰富，主要的测量方法包括双任务法、自我报告法、生理信号测量法以及多模态方法。在课程与教学领域，研究者尝试构建了基于认知负荷的测量工具，对教科书认知负荷[7]、教材插图[8]、教学设计[9]等专题开展研究，并提出有关教材内容编排及课堂教学的建议。在考试与评价领域，尽管已有研究支持认知负荷与试题难度之间存在密切关系[10]，但如何利用认知负荷评估试题难度还有待进一步研究。 （二）认知负荷与试题难度的内在关联 认知负荷与试题难度之间具有紧密的内在关联，主要体现在两个方面。一是试题难度有赖于学生在认知活动中所能承受的认知负荷。试题解答过程属于认知加工过程，需要调动个体工作记忆中的认知资源并实施认知加工，因此该过程需要作答者承受认知负荷。在试题解答过程中，当学生承受的认知负荷低于其认知负荷总量时，即供大于求，学生会认为试题难度较低，能更好地解答试题；当学生在解答试题时承受的认知负荷高于其认知负荷总量时，即供不应求，学生会认为试题难度较高，且难以解答试题。简言之，个体在试题解答时需要的认知负荷越高，试题越难；需要的认知负荷越低，试题越容易。二是合理运用认知负荷理论，可以有效调控试题难度。在试题命制过程中，认知负荷理论可以为试题难度提供较为科学的标准和依据，通过综合考虑认知负荷对试题难度的影响，合理控制试题解答时所需的认知负荷，可以较好地把控试题难度。从认知负荷视角探讨试题难度，不仅要认识试题本身的固有难度，还要关注学生的感受，该视角下的试题难度包含测量难度与感受难度[11]。 （三）试题难度分析及其一般过程 所谓试题难度分析，是指对特定试题难易程度进行科学测量、收集信息、分析解释及报告反馈，旨在依据难度分析结果开展试题难度干预，并最终指导命题实践。基于认知负荷理论的试题难度分析包括五个基本步骤，见图1。
1.确定试题难度诊断指标
首先要明确考试性质。目前，主要有目标参照考试、常模参照考试两种考试形式，且这两类考试中的试题具有不同的测量目标、刺激情境和应答要求。其中，目标参照考试多为合格性水平考试，试卷难度较小（难度系数通常大于0.7），如初中学业水平考试、高中学业水平合格性考试等；常模参照考试多为选拔性考试，试卷难度通常较大，如中考、高考。其次，从认知负荷视角看，两种考试反映了学生在解决问题时的不同认知状态，该视角下试题难度诊断指标的确定需要统筹学生的认知操作、行为活动及情感投入等。
2.明确试题难度分析方法
试题难度标定主要包括事前标定和事后标定两种方法。事后标定法一般在考试后进行，基于统计测量学的得分率、通过率或难度值等表征试题难度，属于从学生问题解决结果的视角评定试题难度，相较而言更为简单和易操作。事前标定法是在试题设计阶段对难度进行评价，以认知心理学为基础，将试题解答过程看作一个复杂的认知加工过程，并将学生在试题解答过程中经历的认知努力作为评价标准，属于从学生问题解决过程的视角评定试题难度。这两种试题难度分析方法既有相同点，也有差异性。相同点是都立足于学生的问题解决过程。两者差异性主要表现为：事前标定强调过程，关涉人，事后标定强调结果，关涉物；事前标定需要深入表征学生的认知表现，进而实现难度分析，是建立在认知负荷视角下对试题难度开展分析的方法；事后标定的试题难度分析更加关注统计数值，而较少关注学生在解答试题过程中的认知操作、行为活动及情感投入等。
3.解读试题难度分析结果
准确解读试题难度分析结果，不仅有助于对试题难度做出合理的价值判断，而且可以指导并优化难度设计。该过程需要试题分析人员具备扎实的专业理论、娴熟的统计能力、良好的信息诊断能力、敏锐的问题洞察能力。借助教育学、心理学、测量与评价等学科知识开展试题难度分析结果的剖析与解释，有助于命题人员从中获取更有价值的信息。例如，通过分析试题难度、试卷难度分布、试卷总体难度，可以获得每道题的难度特点、试卷的难度分布比例及整体难度等信息。试题难度结果的呈现信息主要取决于试题难度诊断指标，该信息反映试题在各诊断指标上的难易程度，能明确试题究竟难在何处、易在哪里，从而探查影响试题难度的具体缘由[12]。总之，解读试题难度分析结果需要依托相关理论基础，借助量化研究、质性研究及混合研究等多种方法，强化难度结果信息呈现的精准化、直观化，从而提高试题难度分析结果的研究深度和指导意义。
4.呈现试题难度分析内容
试题难度分析内容，是指围绕试题分析核心考查内容、任务要求、情境素材、题型题量、试题结构、信息呈现方式等多方面的命题特点，并判断其难易程度，可以较为全面和客观地呈现影响试题难度的因素及各因素对学生问题解决过程的影响机制。例如，当聚焦情境素材对试题难度的影响时，呈现的分析内容应包括情境素材的文本长度、类型、熟悉度、复杂度以及情境素材与试题的关联度等信息，在此基础上深入剖析这些信息对学生问题解决过程的影响机制；当聚焦信息呈现方式对试题难度的影响时，分析内容包括纯文本、情节或故事文本、图表等非简单文本、故事与图表融合等呈现方式在试卷中的分布特点，及其对学生解答试题产生的认知负荷。
5.优化命题工作
优化命题工作是开展试题难度研究的目标导向和最终诉求。当下新课程改革提倡核心素养导向下的考试评价理念，若简单地基于得分率、通过率等调控试题考查内容、难度分布等，很难满足素养导向下的命题要求。以高中化学为例，新课标强调试题命制要以核心素养考查为宗旨，以真实情境为载体，测试任务要结构合理，控制试题难度[13]等。以上要求凸显了试题命制的两个核心原则，一是坚持素养立意，探索与素养考查匹配的试题难度设计，综合考虑基础性、综合性、应用性、创新性试题的分布比例；二是强调科学规范，合理选择情境素材，科学设置试题任务，丰富题目呈现形式等。可以看出，严格遵循试题设计理念和具体要求，把握试题难度调控原则，综合考虑多重因素，是改进试题难度的有效路径。
二、基于认知负荷评定试题难度的理论阐释 （一）突出问题解决是逻辑起点 问题由问题情境、问题目标和问题空间构成。问题解决是个体经由问题空间从问题情境到问题目标所采取的一系列行动的过程，是一种认知途径和思维探索步骤[14]。试题本质上属于问题，是问题的一种具体化、标准化的表现形式，因此可以将试题解答看作是个体对具体问题的解决。试题解答的本质是认知活动中的思维过程，个体要运用自身的知识、能力、素养等各种资源，历经认知活动中的一系列思维操作进行解答，并将该过程中存在的阻碍感知为试题难度。基于认知负荷评定试题难度，需要关注学生在解决具体问题时所需要的资源和能力。当个体具备的知识、能力、素养等资源可以解决思维操作中存在的阻碍时，即个体原有认知资源可以用来理解和分析试题情境中的各种因素及其关系时，个体感知到的试题难度相对较低；反之，则个体感知到的试题难度会相对较高。因此，个体在试题情境的问题解决过程中所需要的认知资源与其已有的认知资源之间的差距，构成了试题难度的逻辑起点。 （二）强调主客统一是核心指向 试题难度可以看作试题（客体）对学生实践主体造成阻碍的程度。从认知负荷理论来看，这种阻碍程度是学生在完成试题任务过程中所需付出的认知努力程度，与个体先验知识紧密相关。基于认知负荷理论，试题难度评定不仅取决于试题的固有难度，更受制于学生的学业水平。目前，多数研究中的试题难度主要指试题统计难度，是借助得分率、通过率等测量学变量计算得出的，但试题的统计难度并不能充分反映试题的实际难度。在主客统一视角下，试题难度分析凸显试题与学生间的互动关系，当学生的知识储备、能力水平、思维发展等与试题要求拟合度较高时，试题反映为难度适中；当学生实际情况与试题要求拟合度较低时，试题过于复杂或过于简单。因此，试题难度应结合学生主体面对试题时产生的认知、体验、心理、态度等多种信息进行综合评价。总之，基于认知负荷理论，主客统一是评定试题难度的核心要义，只有在主客统一的基础上，试题难度评价才能更加真实和准确。 （三）融合多维影响是关键内容 根据引起负荷的来源不同，认知负荷可以分为内在认知负荷、外在认知负荷和相关认知负荷三类[15]。这三类负荷既有独立性也相互制约，共同影响学生在问题解决中的难度感知，见图2。基于认知负荷理论，当试题引发的三类认知负荷之和与学生认知负荷总量相匹配时，试题难度适中，学生也更有信心成功解答试题。因此，在分析试题难度时，首先要厘清试题解答过程是否引发学生产生三类认知负荷；其次要对引起认知负荷的不同维度进行详细评估，这有助于识别造成试题难度增加的认知负荷具体来源。即由于三类认知负荷对试题难度产生影响的本质不同，在分析试题难度时需将三类负荷作为关键内容进行全面分析，明确不同负荷的影响程度。基于试题中三类认知负荷的程度，可以实现更加精准化的试题难度评价，进而更好地预测试题难度及不同特点学生在完成相同任务时的认知表现。所以，认知负荷理论强调分析试题难度时要综合考虑不同维度的负荷影响，以此实现更为详尽细致的试题难度评价。
三、认知负荷视角下试题难度的影响因素及例题分析
影响试题难度的因素众多。综合已有研究发现，试题考查内容、认知要求、试题情境、题型题量、呈现方式、考试时间、学生已有认知水平等因素，都是影响试题难度的主要因素，其根源是学生在问题解决过程中产生的认知负荷。例如，Pollitt等研究指出，数学、英语、化学、地理等学科的试题难度来源主要包括概念难度、过程难度及问题难度，并基于考生视角分析他们在理解问题、搜索知识、匹配知识与问题、产生答案、写出答案等过程中可能存在的难度因素[16]。Collier等认为，试题难度的影响因素主要有任务类型、图形表征、学术用语和题目类型四个维度[17]。 （一）内在认知负荷关涉试题难度的核心要素 内在认知负荷是认知任务的内在特征施加于个体认知系统的负荷，与学习或问题解决紧密相关，其大小主要取决于认知任务中的元素数量及交互性，受个体先验知识的影响。一方面，当处理认知任务所需的元素个数较少、元素交互性较低时，施加于个体认知系统的内在认知负荷较低；当处理认知任务所需的元素个数较多、元素交互性较高时，个体内在认知负荷较大[18]。另一方面，在面对同一认知任务时，先验知识较丰富的个体感受到的内在认知负荷较低，先验知识较薄弱的个体感受到的内在认知负荷较高。在命制试题时，无法避免试题的内在认知负荷，且给定试题的内在认知负荷大小基本已经确定。因此，学生要将知识作为解决问题（试题）不可或缺的工具，并运用所学知识解决实际问题，即每道试题都具有内容难度，内在认知负荷赋予了试题难度必然性。在影响试题难度的众多因素中，与内在认知负荷关联的因素主要包括考查内容与要求、个体先验知识、试题情境特征、题型题量等。 1.首要因素：考查内容与要求 试题考查的内容越多，其认知要求就越高，所需要的内在认知负荷就越高，因此试题难度就越大。例如，有两类化学试题，前者考查圆底烧瓶、酸式滴定管、容量瓶等实验仪器的名称，后者考查化学方程式、离子方程式，前者所引发的内在认知负荷低于后者。这是因为，实验仪器通常是简单的词汇或短语，涉及的信息量较少，且实验仪器名称之间的关联性较低，不需要复杂的逻辑关系，因此学生在解决问题时无须耗费过多的认知资源，试题难度较小；对化学方程式、离子方程式的考查较为复杂，不仅涉及单质与化合物、离子与离子之间复杂的相互作用及转化关系，还需要考虑反应原理在化学方程式书写中的应用等知识点，因此会消耗学生更多的认知资源，试题难度较大。此外，根据高考评价体系中的“四翼”考查要求，基础性试题强调知识基础，综合性试题强调融会贯通，应用性试题强调学以致用，创新性试题强调创新意识和思维[3]。 2.决定因素：个体先验知识 个体认知系统中所建构和形成的自动化图式数量越多、关联度越高，个体在问题解决中的负荷越低。简言之，不同学生的学业水平不同，其在完成同一试题时所感受到的内在认知负荷也不同。面对同一道试题，学业水平较高的学生感受到的认知负荷较低，认为试题难度较低；学业水平较低的学生感受到的认知负荷较高，认为试题难度较高。以前述两类化学试题为例，从考查内容与要求上看，虽然考查离子方程式书写所引起的内在认知负荷较高，但如果学生对该知识点已经形成自动化图式，则该项考查并不会引起过高的内在认知负荷；如果没有形成自动化图式，则学生需要考虑更多的问题解决要素，从而产生较高的内在认知负荷。 3.关键因素：试题情境特征 《高考评价体系》明确将情境作为试题考查载体[3]。高考试题以生活实践情境与学习探索情境为载体，多方面选材，创设贴近生产生活实际的典型情境，巧妙结合学科内容，在考查学生发现、分析、解决问题的基础上评价素养发展水平[19]。但也有研究指出，试题情境化会增加试题信息量，使试题难度增加[20]。例如，在考查FeCl3与Cu的反应时，一种考查方式是以覆铜板制作印刷电路板为背景，呈现情境信息后进行设问；另一种是直接提问FeCl3与Cu反应的化学方程式。由于第一种方法需要学生思考覆铜板材质、蚀刻液成分等关键信息后再进行符号表征，因此试题难度更大。其基本逻辑在于，情境试题通常表现为背景信息丰富、题干描述真实、考查应用能力与高阶思维等特点，学生解答试题时需要从背景描述中理解和提取关键信息；同时，情境试题还需将自然语言抽象为学科语言、将生活问题转化为学科问题，学生处理信息的复杂性更大。因此，遇到涉及情境理解、要素提取、信息转化、知识应用等多任务要求而耗费更多的认知资源的试题时，学生感知到的内在认知负荷增大，试题难度也明显提高。课程改革提倡情境化试题命制，但引入情境会影响试题难度，因此要科学设置情境化试题。 4.主要因素：题型题量 从题型角度看，由于选择题已经提供了答案选项，因此任务复杂性较低；对非选择题而言，一般需要学生自己构建和生成答案，因此任务复杂性较高，给学生造成的内在认知负荷也较高，难度普遍高于选择题。从题量角度看，认知负荷主要与考试时长有关。在限定的考试时间内，如果题量过大，多数学生需要较高的认知负荷，因此会更关注如何快速解题，而不是更好地解决问题；如果题量过小，多数学生在面对试题时都有足够的认知资源储备，因此感受到的认知负荷较低，作答也就更快。有研究指出，内在认知负荷依赖于在工作记忆中追踪和处理信息时的可用时间，用于维护和处理信息的时间越多，内在认知负荷越低；时间越少，内在认知负荷越高[21]。因此，题量对试题难度的影响可以表述为：作答时间减少，学生单位时间内处理的信息量加大，其内在认知负荷变高，试题变难；作答时间延长，学生单位时间内处理的信息量减少，其内在认知负荷变低，试题变容易；但当时间延长到一定程度后，由于试题存在知识内容引起固有难度而导致内在认知负荷变化不显著，见图3。
（二）外在认知负荷影响试题难度的表征方式
外在认知负荷是指因学习任务的组织与呈现方式不当而引发的认知负荷，属于无效认知负荷，因此要尽量降低或避免。有研究指出，外在认知负荷是将学生的思考活动从要解决的问题中抽离出来，不利于个体学习或问题解决效果，其主要来源于学生在完成任务中寻找有用信息或关注无效内容时分散的认知努力[7]。在试题设计中，外在认知负荷主要是由与测量目标无关的因素引发的，因此学生不应该将有限的认知资源投入到与解决任务无关的努力上。外在认知负荷过高，导致试题难度加大，进而影响试题质量。只有科学控制外在认知负荷，才能保证学生在试题解答过程中的反应是其真实水平。在影响试题难度的众多因素中，与外在认知负荷关联的因素主要有冗余效应、信息呈现方式、难度梯度等。
1.冗余效应干扰试题关键信息的获取
冗余效应是引发外在认知负荷的典型因素，主要表现为重复出现不同形式的相同信息。这会争夺有限的工作记忆资源，造成个体在处理相同信息时产生情境干扰，从而增大外在认知负荷。在试题中，信息以不同形式出现的基本原则是信息不可替代且互为补充，即单一信息无法被独立理解，并且是必要的、不可或缺的。当试题中存在冗余信息时，学生难以在关键信息上集中精力，甚至会忽略关键信息。例如，某题同时用文字和图像传达相同信息，造成的信息冗余将引发外在认知负荷，增加试题解答难度。
2.信息呈现方式是影响外在认知负荷的关键
信息呈现方式主要指信息传递给学生的具体方式和方法。当试题信息呈现方式为纯文本的叙述性表征时，文字信息越清晰、越准确，学生越不会产生疑惑或误解；如果信息表达模糊、不科学、不准确，学生就不得不把大量精力放在反复阅读题目上，从而引发外在认知负荷。当信息呈现方式为包含图表的形象表征时，要确保试题中文字与图表在空间上紧密联系，从而有助于学生整合解题信息；如果有跨页设计则会导致注意力分散，从而增加不必要的外在认知负荷。因此，试题设计强调注意集中原则，在视觉元素组织方面遵循一定的视觉搜索原则，使学习者能以最短的视觉搜索线路找到任务[22]。此外，如果试题在形象表征中存在不合时宜或偏离现实的插图与表格，或引入烦琐且不必要的装饰性元素，也会增加学生在解决任务中的外在认知负荷。
3.难度梯度要关注负荷衰减效应
难度梯度主要指试题按照难度递进或递减的顺序排列，是引起外在认知负荷的因素之一。由于每道题目都会给学生造成认知负荷，且试卷中的题目是连续的，解决各个题目所需的知识、技能、策略不一致，因此各个题目消耗的认知负荷是可以累积的。基于认知负荷资源总量有限的理论，学生在解决试题中受到负荷衰减效应的影响。利用量化数据可以解释为，假设一位学生的认知负荷资源总量为100个图式单位，当第1题消耗60个图式单位（题目较难）时，学生只剩余40个图式单位的资源可以分配给其他题目，因此会直接影响学生对后续试题的作答感受及准确率。因此，一般情况下应将试题按照从简单到复杂的顺序进行排列，避免学生一开始就面对高认知负荷试题而影响其真实水平的发挥。
（三）相关认知负荷影响学生对试题难度的元认知能力
相关认知负荷是个体在完成某一任务的过程中，把剩余的认知资源用于与解决任务直接相关的加工时所产生的认知负荷[23]。该认知负荷强调学生在信息加工过程中的心理努力程度，程度越强相关认知负荷越高，同时伴随情绪唤醒水平的提高[24]。值得说明的是，该认知负荷在问题解决过程中并非必须投入，但投入后有助于问题解决，可以帮助学生更快捕捉问题解决的策略和方法，从而驱动学生深入思考、加快信息加工效率、提升问题解决效果，因此属于有效认知负荷。该认知负荷主要来源于对认知活动的监控和认知策略的实施过程，表征学生调控自身以使其在认知活动中投入的认知资源，一定程度上反映了学生的元认知能力。对试题而言，当其引发的内在、外在认知负荷已经确定且尚未超负荷时，学生可以有意识地调节相关认知负荷以使有限的认知资源合理分配。相关认知负荷虽然有助于学生解决问题，但需要付出额外努力，这让学生感到试题作答的挑战性。在试题解答过程中，相关认知负荷的表现形式分为内隐和外显两个方面。
1.内隐相关认知负荷
相关认知负荷与学习者的动机有关，反映处理学习内容的投入程度[25]。内隐的相关认知负荷可以表现为学生处理问题任务时的积极心理、情绪管理及心理暗示等自我控制策略，具体如学生调动可用的认知资源以集中注意力、维持正面情绪、保持积极心态、进行积极心理暗示等。在试题作答过程中，积极的心理状态有助于学生集中注意力，帮助他们在问题解决活动中专注于整合和处理信息。情绪管理强调学生维持正面情绪，正面情绪有助于学生对问题解决产生内部动机，更愿意投入精力和努力解决问题，体现了学生的主动性。
2.外显相关认知负荷
相关认知负荷是与认知过程相关的有意识的策略运用[26]。外显的相关认知负荷反映学生在作答过程中对关键内容信息进行的勾画标注、题目推演、画图演绎等。在问题解决过程中，通过勾画标注与问题解决有关的关键信息，学生可以更好地组织、提取信息并进行信息筛选和分类，从而有助于构建问题解决图式；通过题目推演，学生主动将获取的信息与已有知识相联系，关涉信息处理与逻辑推理有关的认知资源；通过画图演绎，学生将复杂文字信息转化为更加直观和易于理解的图示信息，从而有助于信息优化处理和组织。总之，上述策略和方法有助于学生在面对陌生情境和问题时快速进行情境关联、问题归类，实现知识自主迁移，从而强化问题解决的准确性和速度，但明显提高了学生的相关认知负荷。
（四）例题分析
基于对三类认知负荷的研究分析，以一道高考题为例，说明认知负荷理论在试题难度分析中的实际应用。
一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。（血糖浓度以葡萄糖浓度计）
电池工作时，下列叙述错误的是()
A.电池总反应为：2C6H12O6+O2=2C6H12O7
B.b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
C.消耗18mg葡萄糖，理论上a电极有0.4mmol电子流入
D.两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a
从内在认知负荷角度分析，学生需要具备电化学知识，包括原电池总反应、电极方程式书写、电子流向、离子迁移方向以及氧化还原反应、化学计算等，涉及多个关联知识点，能力要求达到综合应用要求；试题以实际应用情境（微型电池控制血糖）为素材，增加了学生提取信息的资源消耗，内在认知负荷较高。从外在认知负荷角度分析，该题目包括文字与图像两种不同呈现方式，题干中描述的血糖浓度与电池启停关系影响学生对题目的理解，从而存在一定程度的外在认知负荷。从相关认知负荷角度分析，学生需要集中精力实现图像信息与化学用语间的转化，如勾画或标注以厘清电子流向、离子迁移方向等，这需要学生深度思考并由此产生相关认知负荷。
综上，通过定性判断学生在解决该题时需要进行的知识整合与抽象推理，可以推测该题目难度较高。
四、基于认知负荷理论调控试题难度的路径分析 试题难度是教育考试的一项重要指标，也是评价考生水平和试题质量的依据之一[27]。认知负荷理论对探讨高考试题难度问题具有重要价值，强调从认知资源分配角度考查问题解决过程，并关注从主客交互视角设计试题难度。基于认知负荷理论调控试题难度，有助于提高试题科学性、公平性。具体表现为：适切的内在认知负荷使试题难度与学生学业水平相匹配，从而保证试题区分度；恰当的外在认知负荷使试题尽可能降低不必要的复杂性，从而避免对学生问题解决过程的干扰；必要的相关认知负荷启发学生将认知资源聚焦于关键信息捕捉与处理，促进学生深度思考，从而有助于实现负荷合理、难度适中、质量提升的试题命制目标。 首先，参考国际研究成果中的经验范式，立足我国教情、学情、考情持续开展认知负荷与试题难度的相关研究，不断形成和丰富理论研究成果，以此指导我国高考试题难度的设计与评定。例如，借助学理研究论证试题难度调控为何要立足认知资源分配，突出不同认知负荷的协同作用；从学生认知资源储备与资源分配合理性视角深度剖析试题难度不稳定的根本原因，进一步明确如何基于我国学生学业质量水平进行试题难度调控；深入探讨三类认知负荷对试题难度影响的具体机制，解构三类认知负荷与认知资源消耗的关系，阐明三类认知负荷在影响试题难度中所具有的累加效应、主导效应及平衡效应，从理论层面诠释高考试题难度的应然样态。 其次，组建包括学科命题专家、教育测量专家、认知心理专家等在内的研究团队，为构建认知负荷理论下的试题难度量化指标体系提供强大的智力支撑。一方面，研究团队对三类认知负荷开展混合性研究，可通过综合使用德尔菲法、层次分析法等研究方法进行主观评估和客观量化，探索三类认知负荷及关联要素对试题难度定性、定量的影响。另一方面，研究团队可在大量实证研究基础上进行试题难度的探索性分析，为定量评估试题难度与三种认知负荷之间的关系提供数据支撑。 最后，要以新高考分省命题为契机，围绕高考试题难度命制的理论问题和技术问题开展科研攻关，在试题难度理论与技术、测量模型、应用系统等领域实现进一步创新和突破，强化认知负荷理论对高考试题难度评估的支撑作用，提升高考试题难度调控科学化水平。 参考文献略