淺議認(rèn)知負(fù)荷理論在中職數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

王有偉

【摘 要】目前許多研究過(guò)分關(guān)注教師應(yīng)該如何“教得有效”，而忽視了從學(xué)習(xí)者的角度研究為什么“教得無(wú)效”。學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，大量的研究發(fā)現(xiàn)，有效教學(xué)的前提是教學(xué)所采取的一切措施和活動(dòng)都要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。根據(jù)中職學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀，以認(rèn)知負(fù)荷理論為基礎(chǔ)的“樣例效應(yīng)”教學(xué)設(shè)計(jì)原則為我們提供了進(jìn)行有效教學(xué)的方法，本文還提出了中職數(shù)學(xué)教學(xué)的6環(huán)節(jié)模式。

【關(guān)鍵詞】有效教學(xué);認(rèn)知負(fù)荷;樣例效應(yīng)

有效教學(xué)就是有效果、有效率的教學(xué)，其理想的狀態(tài)是教師少教，而學(xué)生卻能多學(xué)。目前許多研究過(guò)分關(guān)注教師應(yīng)該如何“教得有效”，而忽視了從學(xué)習(xí)者的角度研究為什么“教得無(wú)效”。學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，大量的研究發(fā)現(xiàn)，有效教學(xué)的前提是教學(xué)所采取的一切措施和活動(dòng)都要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。所以我們要從學(xué)生的特點(diǎn)出發(fā)，選擇符合我們學(xué)生的教學(xué)方法，提高我們的教學(xué)效果。

一、中職學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀

隨著“普高熱”現(xiàn)象持續(xù)升溫，中職學(xué)校的入學(xué)門(mén)檻逐漸降低，生源質(zhì)量越來(lái)越差，數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)困難，數(shù)學(xué)教學(xué)陷入困境。據(jù)對(duì)本校高一新生調(diào)查結(jié)果顯示，當(dāng)前中職學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)狀況是：

（1）入學(xué)水平測(cè)試中：僅有一半的學(xué)生達(dá)到初一的水平，達(dá)到初二水平的學(xué)生不到20%。

（2）有關(guān)視知覺(jué)能力：比較差的52%，很差的占21%。有關(guān)于思維能力：40%的學(xué)生認(rèn)為老師講的某些概念太抽象，理解有困難。

（3）學(xué)習(xí)方法的評(píng)價(jià)：一般的占33%，比較差的占54%，很差占13%。對(duì)學(xué)習(xí)習(xí)慣的評(píng)價(jià)為一般的占22%，比較差的占58%，很差占20%。

從以上的調(diào)查數(shù)據(jù)可知：大部分中職學(xué)生的視知覺(jué)能力不強(qiáng)，理解能力尤其是文字理解能力及分析能力較差，超過(guò)三分之二的學(xué)生沒(méi)有掌握恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)方法和養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，學(xué)習(xí)能力明顯低于正常的中學(xué)畢業(yè)生水平。中職學(xué)生的基本學(xué)習(xí)能力較差，相當(dāng)一部分學(xué)生存在學(xué)習(xí)心理障礙。

面對(duì)中職學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀，如果我們還采用與普高一樣的教學(xué)方法進(jìn)行知識(shí)和技能的教學(xué)，其效率低下可想而知。所以，我們要探索符合我們中職數(shù)學(xué)的有效教學(xué)模式。

二、認(rèn)知負(fù)荷理論及“樣例效應(yīng)”教學(xué)設(shè)計(jì)原則

所謂的認(rèn)知負(fù)荷是指同時(shí)被要求施加在工作記憶上的智力活動(dòng)的全部數(shù)量，即工作記憶必須注意和處理的內(nèi)容總和。認(rèn)知負(fù)荷理論提出了三種基本類(lèi)型的認(rèn)知負(fù)荷：內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷、外部認(rèn)知負(fù)荷和相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷。由于元素間交互形成的認(rèn)知負(fù)荷稱(chēng)為內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷，它取決于所要學(xué)習(xí)材料的本質(zhì)與學(xué)習(xí)者的專(zhuān)業(yè)知識(shí)之間的交互程度。外部認(rèn)知負(fù)荷是超越內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷的額外負(fù)荷，它主要是由設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)慕虒W(xué)引起。相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷是指與促進(jìn)圖式構(gòu)建和圖式自動(dòng)化過(guò)程相關(guān)的認(rèn)知負(fù)荷。

中職學(xué)生已有的數(shù)學(xué)知識(shí)和將要學(xué)習(xí)高中的數(shù)學(xué)知識(shí)決定了中職學(xué)生的內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷較高，所以在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)盡可能減少外部認(rèn)知負(fù)荷，就顯得尤為重要。從這點(diǎn)出發(fā)，我覺(jué)得“效應(yīng)樣例”教學(xué)設(shè)計(jì)原則是比較適合中職數(shù)學(xué)教學(xué)的。

樣例效應(yīng)是指從具有詳細(xì)解答步驟的實(shí)例中歸納出隱含的圖式規(guī)則有利于解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的心理學(xué)現(xiàn)象。樣例效應(yīng)的作用機(jī)制是阻止學(xué)習(xí)者在進(jìn)行復(fù)雜學(xué)習(xí)或解決復(fù)雜問(wèn)題的過(guò)程時(shí)對(duì)“手段-目的”分析策略的運(yùn)用，消除當(dāng)前狀態(tài)與目標(biāo)狀態(tài)之間的差異，包括學(xué)習(xí)過(guò)程中的試誤學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)者通過(guò)樣例與圖式直接獲得問(wèn)題解決辦法，在大大減輕認(rèn)知負(fù)荷的條件下，建立圖式并促進(jìn)規(guī)則的自動(dòng)化，是人類(lèi)自適應(yīng)學(xué)習(xí)的主要方式之一。

與傳統(tǒng)學(xué)習(xí)相比，樣例效應(yīng)更有助于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，提高他們的問(wèn)題解決技能。它具有以下優(yōu)點(diǎn)：①學(xué)生在解決問(wèn)題時(shí)更多地求助于樣例而不是規(guī)則，因而樣例效應(yīng)可以簡(jiǎn)化認(rèn)知技能的獲取;②樣例提供了問(wèn)題解決的正確范式，可以將學(xué)生的注意力引向與學(xué)習(xí)有關(guān)的部分，從而減輕了學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，提高了學(xué)習(xí)效率;③樣例明確表明了與學(xué)習(xí)有關(guān)的關(guān)鍵部分，如規(guī)則的功能、適用條件以及在具體情境中的操作，更有利于學(xué)生做出正確的歸納和分類(lèi);④樣例效應(yīng)改變了學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)的地位，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。從建構(gòu)主義的角度理解教學(xué)過(guò)程中通過(guò)對(duì)樣例的分析，進(jìn)行對(duì)樣例圖式規(guī)則和主題知識(shí)建構(gòu)的情境模擬，萃取抽象性知識(shí)，把握規(guī)律性認(rèn)識(shí)，實(shí)質(zhì)上也促使學(xué)習(xí)者經(jīng)歷了建構(gòu)主義的生成性體驗(yàn)。

三、樣例效應(yīng)實(shí)驗(yàn)

（1）被試：本校數(shù)學(xué)成績(jī)差不多的兩個(gè)班級(jí)的學(xué)生。

（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：①分為甲、乙兩組，其中一個(gè)班為甲組，另一個(gè)班為乙組。②提供A樣例和B樣例。③第一時(shí)段：甲組在樣例A情況下進(jìn)行測(cè)試，乙組無(wú)樣例測(cè)試;第二時(shí)段：乙組在樣例B情況下進(jìn)行測(cè)試，甲組無(wú)樣例測(cè)試。④完成實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行效果檢驗(yàn)，對(duì)被試做測(cè)試體驗(yàn)問(wèn)卷調(diào)查。

（3）實(shí)驗(yàn)材料：材料a：預(yù)習(xí)對(duì)數(shù)函數(shù)的定義和性質(zhì)：材料b：完成練習(xí)，證明：函數(shù)y=x2在（0，+∞）上是增函數(shù)。樣例A：指數(shù)函數(shù)的定義和性質(zhì)預(yù)習(xí)表格;樣例B：證明：函數(shù)y=x2在（-∞，0）上是減函數(shù)的詳細(xì)解答過(guò)程。

（4）實(shí)驗(yàn)要求：第一時(shí)段：甲組被試認(rèn)真參考“樣例A”及其提示，完成材料a。乙組在無(wú)樣例條件下完成a材料。第二時(shí)段：乙組被試認(rèn)真參考“樣例B”及其提示，完成材料b。甲組在無(wú)樣例條件下完成b材料。

（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析：實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，有無(wú)樣例情況下的預(yù)習(xí)效果和練習(xí)完成的情況差異明顯，有樣例條件下，甲組的預(yù)習(xí)和乙組的練習(xí)都完成得較好，無(wú)樣例條件下，乙組學(xué)生預(yù)習(xí)效果差，甲組大部分學(xué)生練習(xí)無(wú)法完成。同時(shí)收回的問(wèn)卷調(diào)查反映，在有樣例條件下，被試行為目標(biāo)明確、規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)清楚、認(rèn)知負(fù)荷較輕，知識(shí)能力的遷移效果明顯。

上述實(shí)驗(yàn)中的學(xué)習(xí)凸現(xiàn)了以下特點(diǎn)：首先學(xué)習(xí)者被置身于一個(gè)問(wèn)題情境中，解決問(wèn)題成為學(xué)習(xí)的焦點(diǎn)，即他需要解決“材料a”和“材料b”提出的問(wèn)題。其次，解決問(wèn)題只能在給出的樣例和提示中尋找條件，學(xué)習(xí)者自己解決問(wèn)題。第三，樣例提供了解決問(wèn)題的思路和范式，甚至陳述模式，樣例和提示充當(dāng)“教練”，被試作為“學(xué)徒”體會(huì)和模仿樣例，解決問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)緣于問(wèn)題的情境，突出了學(xué)習(xí)者主動(dòng)探究的學(xué)習(xí)特性，滿(mǎn)足了學(xué)習(xí)者調(diào)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)、參與問(wèn)題解決的積極性;對(duì)應(yīng)的樣例和關(guān)鍵的解釋減緩了學(xué)習(xí)者認(rèn)知負(fù)荷，學(xué)習(xí)者通過(guò)樣例獨(dú)立解決了問(wèn)題，獲得了成就感。當(dāng)然，樣例的典范性和提示的準(zhǔn)確性是產(chǎn)生積極效應(yīng)的基礎(chǔ)。

四、對(duì)認(rèn)知負(fù)荷理論在教學(xué)中應(yīng)用的反思

認(rèn)知負(fù)荷理論的核心是盡量降低因?qū)W習(xí)材料的組織和呈現(xiàn)所導(dǎo)致的與圖式獲得和規(guī)則自動(dòng)化無(wú)關(guān)的外部認(rèn)知負(fù)荷，主張教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)向?qū)W生提供建構(gòu)完好的學(xué)習(xí)材料（樣例）。而建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論卻認(rèn)為，學(xué)習(xí)是積極主動(dòng)的建構(gòu)過(guò)程，學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)材料的加工和建構(gòu)，諸如圖文整合、區(qū)分有用信息和冗余信息等，是有效學(xué)習(xí)發(fā)生的重要條件這樣，認(rèn)知負(fù)荷理論與建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論在教學(xué)設(shè)計(jì)的原則上存在矛盾。所以“樣例效應(yīng)”教學(xué)設(shè)計(jì)原則較適合于低認(rèn)知水平的學(xué)習(xí)者及在學(xué)習(xí)的初級(jí)階段指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，是適合現(xiàn)階段中職數(shù)學(xué)教學(xué)的一種有效的方法。

有效教學(xué)就是有效果、有效率的教學(xué)，其理想的狀態(tài)是教師少教，而學(xué)生卻能多學(xué)。目前許多研究過(guò)分關(guān)注教師應(yīng)該如何“教得有效”，而忽視了從學(xué)習(xí)者的角度研究為什么“教得無(wú)效”。學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，大量的研究發(fā)現(xiàn)，有效教學(xué)的前提是教學(xué)所采取的一切措施和活動(dòng)都要符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。所以我們要從學(xué)生的特點(diǎn)出發(fā)，選擇符合我們學(xué)生的教學(xué)方法，提高我們的教學(xué)效果。

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