认知负荷来源于学习者的特征及其与任务（环境）的交互作用,与学习过程和学习结果密切相关。不同的认知负荷类型对学习效果的影响有很大差异,不同学习者所能接受的认知负荷水平也不相同。准确有效测量学习者的认知负荷,对于优化教学设计、提高学习效果等方面具有重大意义,迫切需要深入研究。传统基于量表的认知负荷测量方法仅能提供认知负荷整体测量,较为主观且结果有一定的延时性。不同认知材料类别和任务难度以及注解水平的差异对学习者认知负荷的影响需要更多维度、精细化研究。眼动和皮肤电信号为认知负荷的研究提供了客观量化测量方法,但仍然需要对这些技术指标与认知负荷之间的关系进行更多研究,探讨形成多维度的认知负荷测量方法,从而深入理解学习者的认知负荷。本研究采用混合实验设计方案,通过控制材料类别和任务难度来改变认知负荷水平,以注解水平（无注解、有相关注解、有无关注解）为组间变量,采集学习者在实验过程中的眼动、皮肤电等客观数据以及任务完成后的主观量表信息,并对其量化分析,将量表测量和生理测量方法进行比较研究,深入分析学习者在不同认知任务中的眼动和皮肤电相关指标与认知负荷的关系。本文主要工作和贡献如下:（1）研究注解水平与学习者认知负荷之间的关系。研究结果表明,相关注解能有效降低学习者的认知负荷,这与其能辅助学习者理解学习材料有关,学习者的自评表现也较高。从眼动数据上看,相关注解组学习者对注解区域的访问次数显著多于无关注解组,对正文区域的访问次数和注视时间要低于其余两组。（2）研究材料类别和任务难度与认知负荷之间的关系。研究结果表明,从材料类型上看,受语言因素的影响较大。学习者在处理中文材料时认知负荷较低,表现为认为难度更低、兴趣度更高、测试成绩也显著高于英文材料。学习者处理内容量更大的英文材料时,努力程度更大,认知负荷更高;而处理内容量较小的英文材料时,对正文和注解区域的访问次数更少,测试成绩却更高。（3）探索眼动和皮肤电相关指标与认知负荷之间的相关性。研究结果表明,测试成绩与认知负荷得分有较高的负相关性,测试成绩越高,自评认知负荷得分越低。而在时间指标上,不论是注视类、访问类还是浏览类时间指标均表明,时间越长,认知负荷越高。眼跳平均峰值速度及幅度与认知负荷得分具有负相关性,速度及幅度越高,认知负荷越低。研究结果还表明,当认知负荷值达到一定程度时,认知负荷越大,瞳孔直径越小。皮肤电活动信号和皮肤电导反应与认知负荷得分都存在显著的正相关性,认知负荷随着皮肤电数据的增大而增加。研究结果还表明,当认知负荷超过一定阈值时,相关性就不那么显著了,通过皮肤电数据测量认知负荷的积极作用也随之降低。本研究的结果对教学设计及教学评价具有指导作用,有助于提高学习效果,并推进智能学伴和智能导学系统的发展,其中各指标与认知负荷的相关性结果可用于后期构建认知负荷模型,对自适应学习与精准教学具有积极意义。