面对信息时代对高素质人才的培养需求,通过在线教育培养学生对高级知识的学习能力具有重要意义。先前的研究已经证实认知弹性理论在促进在线高级知识生成性发展方面的有效作用。然而,在线学习中认知弹性理论的相关研究大多集中在理论探索及应用上,较少关注学习者。本文围绕结构不良领域的知识学习,在认知弹性理论视角下以不同元认知水平的大学生为研究对象开展准实验研究,深入分析整个在线学习过程。研究依托《教学技术与媒体》课程,以低、中、高三种元认知水平的96名大学生作为被试,评估了在线学习环境中认知弹性设计对不同元认知水平的学习者学习成绩、认知负荷以及心智游移的影响。并且采用滞后序列分析对学习者学习过程的录屏数据进行探究,挖掘不同元认知水平大学生的在线学习行为差异,解读元认知水平、学习行为和学习成绩之间的关系。结果表明:第一,在线学习中的认知弹性设计对低元认知水平学习者的学习成绩有积极影响,且三种元认知水平的学习者在认知负荷和心智游移上无显著差异。第二,不同元认知水平学习者在认知弹性设计下的在线学习行为次数存在显著差异,在行为模式上,低元认知水平组更集中于完成知识的学习,习惯于浏览无关信息后再进行研讨和交流;中元认知水平组更加专注于知识的复习和回顾,且更加依赖于互联网来解决学习问题;高元认知水平组更加注重学习规划,研讨过程中具有较高的活跃度,能够主动帮助其他学习者解决问题。第三,元认知水平、在线学习行为与学习成绩两两之间显著相关,在元认知水平方面,元认知得分对总迁移成绩有显著负向预测作用;在在线学习行为方面,标记重点的次数对总保持成绩有显著负向预测作用,回答讨论主题的次数对总迁移成绩有显著正向预测作用。本研究得出以下结论:（1）在大学生群体中,认知弹性设计对在线学习效果存在一定的促进作用;高元认知水平的大学生可能不会获得更好的在线学习效果,但低元认知水平的大学生在这种在线学习环境中优势显著,学习成绩更好,认知负荷适中,心智游移发生次数较少。（2）认知弹性设计下,不同元认知水平的大学生表现出不同的在线学习行为模式。（3）认知弹性设计下,元认知水平、在线学习行为能显著预测学习成绩。研究结论丰富了认知弹性理论在在线学习环境中的运用,为教育实践者面向不同类型学习者开展高级知识学习与技能培养的学习活动提供了一定的参考。