學習的發生過程其實涉及了人類的認知結構和記憶機制。沒有了解這些原理，教學可能事倍功半。以下是學習如何發生的核心概念，並從「認知負荷理論」的角度，解釋如何有效幫助記憶轉換成長期知識。
▌學習的基本原理
學習的目的是將新知識轉變成長期記憶（Long-Term Memory, LTM），如果資訊沒有進入長期記憶，就無法真正稱為「學習」。要達成這一點，我們需要了解人類的認知結構，包括環境、注意力、工作記憶和長期記憶之間的相互作用。
1. 環境 → 注意力
課堂環境會影響學生的專注力。好的學習環境應該簡潔有力，避免過多的訊息，幫助學生集中注意力。
2. 工作記憶（Working Memory, WM）
工作記憶是思考和意識的主要場所，但容量有限（約 4-5 個資訊塊），且容易過載。當工作記憶負荷過重時，會導致資訊遺失。因此，學習設計應減少工作記憶的負擔，讓資訊有機會進入長期記憶。
3. 長期記憶（Long-Term Memory, LTM）
長期記憶是知識的倉庫，容量無限，且資訊以「基模」（Schema）的形式儲存，方便隨時提取。基模是知識的網狀結構，越複雜的基模越有助於理解新資訊，並將其歸入既有的知識框架中。
▌基模（Schema）
基模是一個知識的連結網絡，它幫助我們將新資訊與既有知識聯繫在一起。基模越複雜和完整，我們越容易處理新的資訊，並讓學習更具意義。因此，教學設計中，應該著重於幫助學生建立和擴展基模，以便於新知識的吸收與轉化。
▌認知負荷的三種類型
根據認知負荷理論（Cognitive Load Theory），我們的工作記憶在學習過程中會面臨三種不同的負荷。有效學習的關鍵在於管理這些負荷：
1. 內在負荷（Intrinsic Load）
由學科本身的難度決定。例如，學習微積分比學加減法更具內在負荷。對於內在負荷，教學設計應該幫助學生逐步分解困難的內容，讓他們更易掌握核心概念。
2. 外在負荷（Extraneous Load）
指不必要的分心或額外的資訊，對學習沒有實質幫助。減少不相關的干擾，讓學生專注於重要內容，是減少外在負荷的關鍵。
3. 有效負荷（Germane Load）
這是與學習相關的負荷，有助於基模的形成和知識的深度理解。有效負荷能增加長期記憶的轉移，教學應當鼓勵學生深度思考，以最大化這種負荷。
▌學習的定義：長期記憶的改變
學習的本質在於長期記憶的改變。如果所學的內容不能夠進入長期記憶，那麼就不能稱之為真正的學習。因此，教學的設計和學習活動應該目標明確，專注於促進記憶轉換，使學習成果可以在未來持續使用。
有效的學習需要理解認知負荷，並在教學中做出調整，以促進知識在長期記憶中的穩定儲存。掌握這些學習理論，有助於設計更高效的學習流程，讓學習者在不過載的情況下，逐步建立基模，真正理解並掌握新知識。