现代教育理念要求注重学习者的主体地位,教育者应该关注学生的发展,从学生的认知水平出发设计教学。认知负荷理论认为,在学习过程中学习者的认知资源总量有限,不合理的教学设计容易导致超负荷,增加学习者的学业负担,有效地管理与优化认知负荷极为重要。初中地理知识涵盖面广、较为抽象,学生理解难度较大,学习兴趣不高,最终影响学习效果。教师在教学设计时应当考虑到初中生具有好奇心强、善于表现自己、注意力容易分散等特点,采取合适的教学策略,优化控制学习者的认知负荷总量,提高教学效果。随着现代教育技术的发展,增强现实开始在教育中应用,其虚实结合、三维呈现、实时交互的特点能够使知识可视化,给地理教学提供了新方式,学习者从中可以观察发现知识,更易于理解。本论文通过文献研究法梳理了认知负荷理论、增强现实在教育中的研究现状。对初中地理教学中影响学生认知负荷的因素加以分析,根据控制优化认知负荷的策略和原则,精心优化教学设计。通过利用增强现实呈现三维教学难点、改进教学课件的策略调控外在认知负荷;以激发学生学习动机、思维导图归纳的方式增加相关认知负荷,并应用于教学实验中。研究对象是淳化县官庄中学初一年级的两个普通班,前测表明两个班学生知识掌握程度无显著性差异。实验班使用基于认知负荷和增强现实优化后的教学设计实施教学,对照班则采用传统的“文字+图片”呈现教学难点、原先的教学课件、教师一味讲授知识等方式进行教学。实验结束后,两个班分别填写认知负荷自评量表、情绪状态量表和测试题,实验班附加填写使用增强现实软件学习的情绪体验问卷。通过对比发现:(1)两个班的认知负荷水平有显著差异,实验班认知负荷水平低于对照班,学习理解起来更容易;(2)实验班学习情绪高涨、参与性强,且对利用增强现实学习知识的接受和理解程度良好;(3)两个班在学习成绩上无显著性差异,但实验班成绩均值略高于对照班。说明基于认知负荷理论和增强现实优化后的初中地理教学设计具有一定成效,能够控制优化教学过程中学生的认知负荷,使知识理解起来更容易;学习情绪有明显提高,改善了学习体验;提高了教学效率。