認知負荷是表示處理具體任務時加在學習者認知系統上的負荷的多維結構。這個結構由反映任務與學習者特徵之間交互的原因維度和反映心理負荷、心理努力和績效等可測性概念的評估維度所組成。認知負荷中鑑定的任務特徵為任務形式、任務複雜度、多媒體的使用、時間壓力及教學步驟。相關的學習者特徵由專業知識水平、年齡、空間能力組成。心理負荷是認知負荷中源於任務和主體特徵交互的方面，它由我們當前關於任務的知識和主體特徵來決定，它是預期的認知空間需求指標，被看作是認知負荷的先驗估計。心理努力是指認知負荷中實際分配的用於容納任務所加需求的認知容量方面。心理努力在學習者學習時測量。績效可通過學習者的成績來說明，如測試中答對題的數量、答錯題的數量及所用的時間等。學習者所支付的努力的強度是獲得可靠認知負荷估計的要素。
認知負荷理論是由澳大利亞新南威爾斯大學的認知心理學家約翰·斯威勒(John Sweller)於1988年首先提出來的，它以Miller等人早期的研究為基礎。認知負荷理論自被提出以來，得到了世界各地研究者的諸多研究。
認知負荷理論人類的認知結構認知負荷理論假設人類的認知結構由工作記憶和長時記憶組成。其中工作記憶也可稱為短時記憶，它的容量有限，一次只能存儲5—9條基本信息或信息塊。當要求處理信息時，工作記憶一次只能處理兩到三條信息，因為存儲在其中的元素之間的交互也需要工作記憶空間，這就減少了能同時處理的信息數。工作記憶可分為「視覺空間緩衝器)」及「語音圈」。長時記憶於1995年由Ericsson和Kintsch等提出。長時記憶的容量幾乎是無限的。其中存儲的信息既可以是小的、零碎的一些事實，也可以是大的、複雜交互、序列化的信息。長時記憶是學習的中心。如果長時記憶中的內容沒有發生變化，則不可能發生持久意義上的學習。
認知負荷理論認為教學的主要功能是在長時記憶中存儲信息。知識以圖式的形式存儲於長時記憶中。圖式根據信息元素的使用方式來組織信息，它提供知識組織和存儲的機制，可以減少工作記憶負荷。圖式可以是任何所學的內容，不管大小，在記憶中都被當作一個實體來看待。子元素或者低級圖式可以被整合到高一級的圖式，不再需要工作記憶空間。圖式的構建，使得工作記憶儘管處理的元素數量有限，但是在處理的信息量上沒有明顯限制。因此，圖式構建能降低工作記憶的負荷。圖式構建後，經過大量的實踐能進一步將其自動化。圖式自動化可為其它活動釋放空間。因為有了自動化，熟悉的任務可以被準確流利地操作，而不熟悉任務的學習因為獲得大限度的工作記憶空間可以達到高效率。
為了構建圖式，信息必須在工作記憶中進行處理。在信息以圖式形式存儲到長時記憶中之前，信息的相關部分必須在工作記憶中提取出來並進行操作。工作記憶的負荷受來自材料的內在本質、材料的呈現形式及學生的活動的影響。
長時記憶中的圖式是一種知識框架，在學習新的材料時，具有中央執行官能。在學習新材料時，如果能從長時記憶中獲取這類知識框架，材料就可以通過知識框架所提供的方法來進行學習；如果不能獲得關於這些材料該如何組織的知識框架，則得採取隨機學習的方式。除了個體本身存於長時記憶中的圖式以外，其他人所習得的知識在個體的學習過程中可也充當中央執行者。
認知負荷理論CLT 認為有三種類型的認知負荷：內部認知負荷，外部認知負荷和相關認知負荷。由於元素間交互形成的負荷稱為內部認知負荷，它取決於所要學習的材料的本質與學習者的專業知識之間的交互，教學設計者不能對它產生直接的影響。外部認知負荷是超越內部認知負荷的額外負荷，它主要是由設計不當的教學引起的。相關認知負荷於1998年提出，是指與促進圖式構建和圖式自動化過程相關的負荷。外部認知負荷和關聯認知負荷都直接受控於教學設計者。三種類型的認知負荷是相互疊加的。為了促進有效學習的發生，在教學過程中應儘可能減少外部認知負荷，增加相關認知負荷，並且使總的認知負荷不超出學習者個體能承受的認知負荷。
認知負荷理論把人類的認知與生物的自然選擇進化過程相比擬，作了如下假設：
(1)教學的目的是在人類的長時記憶中建立知識；
(2)處理新信息時有限的工作記憶是確保存儲的大量信息發生微小但總是增加的變化的機制；
(3)因為不能獲得已經組織好的信息，變化是隨機的，大的隨機變化不可能生效；
(4)鑑於沒有確定變化本質的中央執行官能，
隨機而非預設的變化是不可避免的。認知負荷理論認為適當結構的教學應把這些內容都考慮在內，提供中央執行官能，刪除不必要的隨機變化，從而促進長時記憶的改變。教學允許其他人的長時記憶取代隨機發生的變化和有效性測試，即執行中央執行官能。認知負荷理論提供了促進教學中央執行官能使用的結構化教學效應。世界各地的研究者提出了大量的這類效應，這些效應可歸納如下：
教學效應及其描述
1.目標自由效應 用目標自由的題目來代替為學習者提供特定目標的傳統題目
2.樣例效應 用已經解決好的樣例代替傳統的問題，這些樣例必須認真學習
3.完成問題效應 用待完成的問題來代替傳統的問題，在問題中提供部分解決方案，其餘的由學習者來完成
4.分散注意力效應 用一個整合的信息源來代替多種信息源(經常是圖片並伴有文字)
5.形式效應 用口頭的解釋文本和視覺信息源(多種形式)代替書面文本和圖表等視覺信息源(單一形式)
6.想像效應 讓他們想像或心理練習材料來代替傳統的附加學習
7.獨立交互元素效應 在呈現元素高交互性的材料時，先給學習者呈現一些獨立的元素，然後再呈現完全的材料
8.元素交互效應 當使用低元素交互的材料時，想像效應等教學效應消失，而當使用高元素交互時，他們又重現
9.變式效應 在不同變量情況或增加可變性及任務呈現的方式、定義特徵的顯著性、任務操作的上下文情境等情況下
10.進行練習專業知識反效應 當對新學習者來說很有效的教學方法在學習者獲得更多的專業知識時無效甚至產生相反的效果
11.指導隱退效應 隨著基於知識的中央執行者的發展，基於教學的中央執行者逐步隱退(fade)隨著專業知識的增加，完整的樣例可由部分完成的樣例來代替：而隨著專業知識的進一步積累，部分完成的樣例可由問題來代替
12.冗餘效應 用一種信息源來代替多種自洽(即他們能被獨立理解)的信息源
其中，專業知識反效應、冗餘效應、想像效應是針對具有～定專業知識的學習者而言的；樣例效應、分散注意力效應、形式效應則是針對新手而言的。
心理負荷則指人做練習 時所承受的心理負擔量，它一般包括認識、情緒、意志三方面的負荷。 最大的瞬間心理努力和在一段時間內可進行的心理活動的量。心理負荷與能力、個性、任務、生理變量緊密相聯，也與社會變量，如社會壓力及期待等緊密相聯。對心理負荷的定義目前尚有爭論，關於心理負荷的測量也沒有完全一致的技術和方法。
簡介心理負荷的研究包括負荷預測，設備負荷評價和操作員負荷評價。評價和比較系統設備負荷的目的是使系統最佳化。負荷預測則是在一個系統進入生產以前就知道,它是否能令人滿意地充分完成任務,而不給操作員以過分要求。為此，就必須建立複雜系統的負荷標準。評價操作員負荷時，既要評價操作員的有效剩餘能力的差異，也要評價操作員達到的技術水平。其目的是為選擇操作員和對操作員提供進一步的訓練。
預測心理負荷的預測及評價技術有時間線分析、主要任務測量、第二任務測量、生理測量和主觀測量。
時間線分析是為預測負荷而設計的，它能給系統設計者描述一幅操作者在完成任務中負荷的草圖。這裡所指的負荷是有效總時間與用於完成任務的時間的比率。主要任務測量是描述任務的業績特點。任務困難度的增加通常引起負荷的增加。任務困難度參數包括刺激間隔、信息輸入量、信息源數量、控制複雜性或相容性等指標。在第二任務測量中，研究者以改革第二任務去推斷第一任務的要求。第二任務測量中所用的方法很多，如有節奏的敲擊、探究反應時記憶搜尋任務、時間估計和隨機數產生等。生理測量包括腦誘發電位、瞳孔直徑、心率變化等。生理測量的優點是它能提供一種相對連續的數據記錄，同時又不破壞主要任務業績。其缺點在於測量時要用電生理設備，並要求某種程度的身體固定，這往往是操作者不願意接受的。
從使用者的立場出發，任務困難度和主觀分類的測量可能是最可行的指標。有些研究者認為，這些測量更接近於心理負荷的本質。屬於這種測量的有：①庫珀－哈珀量表，這是最早的和最有效的用於飛行員的負荷主觀測量量表。②謝裡登維度量表，這是用於飛行駕駛員的三屬性量表。這3個因素是時間繁忙程度、心理努力的強度和情緒壓力的強度。
工程心理學研究心理負荷的目的，在於使人的活動的負荷保持在人的能力範圍之內，也就是探索工作活動的適宜水平，即既要取得良好的業績，又要保證操作員的安全、健康和滿足。
其它不同人群的心理負荷白領族的工作壓力
長期的高度精神緊張，會導致人體生理內分泌功能的失調，免疫力下降，從而產生各種生理疾病，甚至還會出現過勞死的危險。
離婚者的心靈創傷
一項社會學調查表明，目前我國離婚人群中，心理壓力過大的約佔70%。心理負荷沉重成為誘發心理疾病的主要因素。
貧困人的生活壓力
上個世紀80年代退休早的職工和部分下崗職工精神上一直處在憂慮自卑狀態。另外，有份民意測定，當前我國高校中貧困生約佔15%－20%，其中有心理問題和疾病的佔65%。
創業者的事業重擔
為了事業，創業者們拼命地工作，不斷自我加壓，導致心理失衡、健康透支而致病，甚至是猝死。
中學生的考試超負
現代的中學生肩負著沉重的精神壓力，極易誘發身心疾病，如憂鬱症、高血壓病等。嚴重的出現逃學、離家出走，甚至走上自殺的道路。
獨生子女的適應能力障礙
獨生子女的任性、自私、孤獨、不善於交際等弊端，是造成他們很難適應社會的最大障礙。有一項調查表明，我國約有30%的獨生子女有適應能力障礙。
股、彩民的心理失衡
從事投機的買彩、炒股等人群，如果長期得不到回報，必然會產生挫折、悲傷、壓抑等心理不平衡，極有可能導致身心疾病，甚至走上絕路。
心理超負荷人的心理承受能力有一定限度，如果所受的刺激超過了這個限度，即為心理超負荷。醫學研究證實，人體在心理超負荷狀態下，體內植物神經功能和內分泌系統會出現劇烈變化。若持續時間過長，不僅會嚴重損害人的心理健康，而且會造成人體的某些重要器官的功能會衰竭，引起疾病或原患疾病急劇惡化，甚至誘發猝死。?
那麼，如何知道自己心理是否超負荷呢？專家經大量研究發現，有5條標準可以判斷人的心理負荷：
一、近期（一兩周內）受過強烈的劣性精神刺激，或較長時間內連續反覆受到劣性刺激（如親人的傷亡、失業、恐怖事件等），精神一直持續在緊張狀態之中。
二、較長時間（兩周以上）內經常出現疲憊感，尤其是睡一夜覺，清晨起床後仍感到很疲倦，或出現原因不明的極度疲勞。
三、懶言、寡語、抑鬱、不願與他人交往、心慌意亂、煩悶不安、沒有明顯原因的嫉妒和妄想、好生氣等。
四、食慾下降、頭痛、失眠、便秘或腹瀉、血壓波動、心律不齊等。
五、工作和學習效率下降，注意力不集中，記憶力減退等。