信息技術(shù)環(huán)境下學(xué)科教學(xué)認(rèn)知負(fù)荷超載與卸載研究

吳 華， 張嘉桐

(1.遼寧師范大學(xué) 數(shù)學(xué)學(xué)院，遼寧 大連 116029；2.北票市高級(jí)中學(xué)，遼寧 朝陽(yáng) 122100)

信息技術(shù)環(huán)境下學(xué)科教學(xué)認(rèn)知負(fù)荷超載與卸載研究

吳 華1， 張嘉桐2

(1.遼寧師范大學(xué) 數(shù)學(xué)學(xué)院，遼寧 大連 116029；2.北票市高級(jí)中學(xué)，遼寧 朝陽(yáng) 122100)

Mayer的認(rèn)知負(fù)荷理論對(duì)信息技術(shù)環(huán)境下的學(xué)科課堂教學(xué)產(chǎn)生了重要的影響。本研究以Mayer的認(rèn)知負(fù)荷理論為基礎(chǔ)，結(jié)合學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)了信息技術(shù)環(huán)境下學(xué)生的認(rèn)知加工模型；根據(jù)認(rèn)知負(fù)荷理論提出了學(xué)科教學(xué)認(rèn)知負(fù)荷三種超載形式；明確了學(xué)生在選擇、組織、整合三個(gè)信息加工環(huán)節(jié)中存在的不同超載類(lèi)型；針對(duì)不同環(huán)節(jié)中的信息超載現(xiàn)象，提出了導(dǎo)向性原則、雙通道原則、分割原則、操作性原則、結(jié)構(gòu)性原則等信息技術(shù)環(huán)境下的教學(xué)卸載原則；應(yīng)用卸載原則設(shè)計(jì)了學(xué)科教學(xué)中的具體實(shí)施方案，為信息技術(shù)環(huán)境下的教學(xué)改革提供新思路。

信息技術(shù)；教學(xué)；認(rèn)知負(fù)荷；超載；卸載

一、問(wèn)題的提出

知識(shí)是獨(dú)立于個(gè)體之外的客觀存在，學(xué)習(xí)即是學(xué)生有意識(shí)地對(duì)教師提供的外部信息進(jìn)行登記、選擇、組織、整合、貯存的過(guò)程。知識(shí)內(nèi)化不是學(xué)生單純地將知識(shí)放到長(zhǎng)時(shí)記憶中，而是將以碎片形式存在的外部信息經(jīng)過(guò)工作記憶并進(jìn)行加工整理，建立新舊觀念之間的有機(jī)聯(lián)系，構(gòu)造完整的個(gè)體認(rèn)知體系。客觀存在與個(gè)體主觀知識(shí)體系(長(zhǎng)時(shí)記憶)都具有無(wú)限性的特征，而信息加工體系受工作記憶有限性限制，成為個(gè)人完成學(xué)習(xí)任務(wù)的阻礙。

認(rèn)知負(fù)荷理論主要是針對(duì)信息加工過(guò)程中工作記憶有限性限制提出的，它最早由澳大利亞新南威爾士大學(xué)的Sweller在20世紀(jì)80年代提出，在20世紀(jì)90年代得到了比較好的發(fā)展，到21世紀(jì)初，逐漸形成了完整的理論體系。在對(duì)認(rèn)知負(fù)荷理論的諸多研究中，美國(guó)當(dāng)代倡導(dǎo)教育心理學(xué)與教育技術(shù)學(xué)結(jié)合的著名教育心理學(xué)家Mayer的研究尤為出色。

教育技術(shù)所關(guān)注的是媒體技術(shù)，但教學(xué)應(yīng)以學(xué)生為中心而非技術(shù)*MAYER R E. The cambridge handbook of multimedia learning [M]. Cambridge:Cambridge University Press，2005:135.，應(yīng)該以認(rèn)知負(fù)荷理論為基礎(chǔ)，在該理論的指導(dǎo)下逐步實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體的教學(xué)過(guò)程最優(yōu)化，有效整合信息技術(shù)與課堂教學(xué)。

Mayer提出，多媒體學(xué)習(xí)有三個(gè)基本假設(shè)——雙通道假設(shè)(人類(lèi)對(duì)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)信息的加工由兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的通道完成)、有限容量假設(shè)(在每個(gè)通道中，信息的加工量是有限的)、主動(dòng)加工假設(shè)(在學(xué)習(xí)過(guò)程中，人類(lèi)會(huì)主動(dòng)攝取知識(shí))。三個(gè)假設(shè)主要體現(xiàn)在Mayer提出的“多媒體學(xué)習(xí)的認(rèn)知理論模型”*MAYER R E. Multimedia learning [M]. Cambridge:Cambridge University Press，2001:10.中。Mayer進(jìn)一步指出如下三點(diǎn)：第一，雙通道具有彼此關(guān)聯(lián)的特性，學(xué)生可以將呈現(xiàn)給一個(gè)通道的信息轉(zhuǎn)移到另一通道獲得表征；第二，工作記憶容量的有限性促使學(xué)生產(chǎn)生必要加工、附帶必要加工以及表征保持三種認(rèn)知負(fù)荷；第三，主動(dòng)學(xué)習(xí)的三個(gè)基本加工過(guò)程是，選擇相關(guān)的認(rèn)知信息，組織工作記憶中的認(rèn)知信息，以及對(duì)已有認(rèn)知信息和新信息進(jìn)行整合*MCLAREN B M，DELEEUW K E，MAYER R E. A politeness effect in learning with web-based intelligent tutors[J]. International journal of human-computer studies，2010(1): 70-79.。

Mayer關(guān)于多媒體學(xué)習(xí)的論述揭示了信息技術(shù)環(huán)境下學(xué)生的信息加工過(guò)程，他同時(shí)指出了信息技術(shù)環(huán)境下信息加工的信息表征形式的互通性、信息容量的有限性和學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。信息技術(shù)的發(fā)展對(duì)教育理念、教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方式的變革產(chǎn)生了深刻的影響。新一輪的課程改革要求教師改變教育觀念，提倡教學(xué)方法、教學(xué)模式的創(chuàng)新*張景中，江春蓮，彭翕成.《動(dòng)態(tài)幾何》課程的開(kāi)設(shè)在數(shù)學(xué)教與學(xué)中的價(jià)值[J].數(shù)學(xué)教育學(xué)報(bào)，2007，16(3): 1-5.，作為新一輪課程改革的重要方面之一，信息技術(shù)為教學(xué)改革帶來(lái)了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。目前，技術(shù)改革教學(xué)實(shí)踐正在進(jìn)行，但缺少相關(guān)的教育理論指導(dǎo)，特別是信息技術(shù)環(huán)境下學(xué)生信息加工過(guò)程的理論研究嚴(yán)重缺失。本研究以Mayer的認(rèn)知負(fù)荷理論為基礎(chǔ)，結(jié)合學(xué)科教學(xué)實(shí)際，探索信息技術(shù)環(huán)境下學(xué)生信息加工過(guò)程中的認(rèn)知負(fù)荷超載問(wèn)題，并有針對(duì)性地提出認(rèn)知負(fù)荷的卸載原則，希望為信息技術(shù)與課堂教學(xué)有效整合提供理論支撐，促進(jìn)教育信息化。

二、認(rèn)知加工模型的建構(gòu)與分析

(一)認(rèn)知加工模型的建構(gòu)

Mayer的認(rèn)知負(fù)荷理論具有普遍性的特點(diǎn)，將其應(yīng)用到學(xué)科教學(xué)中，應(yīng)根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)科教學(xué)實(shí)際，對(duì)其進(jìn)一步細(xì)化和具體化，體現(xiàn)學(xué)科的特殊性。如在數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)中，外部信息主要以文字、數(shù)字、符號(hào)、圖像、圖形等形式存在，學(xué)生的數(shù)學(xué)認(rèn)知加工過(guò)程有一定的特殊性。在信息技術(shù)環(huán)境下，數(shù)學(xué)認(rèn)知加工模型如圖1所示。

圖1 數(shù)學(xué)認(rèn)知加工模型

由圖1可知，外部信息分別進(jìn)入學(xué)生視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)，形成雙通道的感覺(jué)記憶。工作記憶組織信息，轉(zhuǎn)變淺層編碼信息為深層編碼信息，進(jìn)而提取長(zhǎng)時(shí)記憶中的相關(guān)認(rèn)知，并與新的信息進(jìn)行認(rèn)知編碼整合，貯存到長(zhǎng)時(shí)記憶中。

不同的信息加工階段存在不同的信息超載類(lèi)型。信息選擇階段存在附帶加工信息認(rèn)知負(fù)荷超載，編碼組織階段存在必要加工信息認(rèn)知負(fù)荷超載，認(rèn)知整合階段存在表征保持認(rèn)知負(fù)荷超載，如圖2所示。

圖2 信息加工階段與超載類(lèi)型對(duì)應(yīng)圖

降低認(rèn)知負(fù)荷就是要重新分配必要加工、減少附帶加工, 或者減少表征保持*MAYER R E，郭兆明 ，宋寶和，等.在多媒體學(xué)習(xí)中減少認(rèn)知負(fù)荷的9種方法[J].中國(guó)電化教育，2005(8):91-93.。應(yīng)結(jié)合工作記憶過(guò)程，從選擇、組織、整合三個(gè)階段入手，基于信息技術(shù)環(huán)境，研究工作記憶認(rèn)知負(fù)荷的卸載問(wèn)題，探究學(xué)科教學(xué)中認(rèn)知負(fù)荷的卸載原則。

(二)認(rèn)知加工模型的分析

1.信息選擇階段的附帶加工信息認(rèn)知負(fù)荷超載

學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)，首先要通過(guò)感覺(jué)器官對(duì)外界信息進(jìn)行登記進(jìn)而形成感覺(jué)記憶，在此過(guò)程中，認(rèn)知以機(jī)械的復(fù)述形式存在，需要信息加工程序?qū)ζ溥M(jìn)行選擇，這一階段完成了認(rèn)知從機(jī)械描述向淺層編碼的轉(zhuǎn)變，信息通過(guò)選擇進(jìn)入工作記憶才算是真正意義上的信息加工的開(kāi)始。這一階段主要產(chǎn)生的是與學(xué)習(xí)材料自身意義關(guān)系不大、由信息呈現(xiàn)而引起的附帶加工信息的超載，具體表現(xiàn)為盲目揀選。

在信息選擇階段，神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)自發(fā)選擇有用信息納入短時(shí)工作記憶。然而，學(xué)生對(duì)有用信息的選取未必完全符合教師意愿，這樣就形成了學(xué)生對(duì)信息的盲目揀選。知識(shí)是一種具有抽象性、嚴(yán)謹(jǐn)性的邏輯體系, 是一個(gè)符號(hào)化的形式系統(tǒng)*曹一鳴，辛興云. 從數(shù)學(xué)本質(zhì)解讀數(shù)學(xué)課程改革[J]. 數(shù)學(xué)教育學(xué)報(bào)，2005，14(1):42-45.，對(duì)它的任何推理與證明都需要有充足而必要的條件作為支撐。依據(jù)心理學(xué)家Miller的“組塊理論”*MILLER G A. The magical number sever plus or minus two: some limits on our capacity for processing information[J].The psychology review，1956(2):81-97.，盲目揀選造成大量看似有用、實(shí)則無(wú)用的信息占據(jù)有限的工作記憶空間。在接下來(lái)的編碼組織階段，學(xué)生很難建立零碎知識(shí)之間的聯(lián)系，尤其在邏輯性較強(qiáng)的學(xué)科學(xué)習(xí)中，建立已知條件與求證結(jié)果之間的聯(lián)系已非易事，大量無(wú)用信息的存在造成附帶加工信息的超載現(xiàn)象，勢(shì)必降低學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

出現(xiàn)在信息選擇階段的超載現(xiàn)象其影響主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是大量附帶加工信息會(huì)擠占實(shí)際有用信息的存儲(chǔ)空間；二是在后繼的編碼組織與認(rèn)知整合過(guò)程中，附帶加工信息的出現(xiàn)會(huì)對(duì)信息組塊間的彼此關(guān)聯(lián)形成阻礙。

2.編碼組織階段的必要加工信息認(rèn)知負(fù)荷超載

認(rèn)知淺層編碼在信息選擇階段具有形象性、客觀性的特征，認(rèn)知深層編碼則是具有程序化特性的內(nèi)在表征，它與長(zhǎng)時(shí)記憶中的主觀認(rèn)知結(jié)構(gòu)體系中的信息存在形式還有較大區(qū)別，需要神經(jīng)系統(tǒng)在工作記憶中將其轉(zhuǎn)譯為具有程序化特性的內(nèi)在表征*MAYER R E. The promise of educational psychology:learning in the content areas[M]. N.J. Merrill:Upper Saddle River, 1999:11-12.，這一過(guò)程叫作組織。在編碼組織階段，以淺層編碼形式存在的工作記憶信息需要信息加工系統(tǒng)進(jìn)行組織加工，模糊視聽(tīng)邊界，完成信息由客觀物理表征向主觀心像表征的蛻變。

如果信息選擇階段的附帶加工信息認(rèn)知負(fù)荷得以成功卸載，在編碼組織階段，學(xué)生為弄清所要學(xué)習(xí)材料的本身意義而引起的必要加工信息認(rèn)知負(fù)荷超載就成為主要超載類(lèi)型，必要加工信息認(rèn)知負(fù)荷超載可分為絕對(duì)認(rèn)知負(fù)荷超載與相對(duì)認(rèn)知負(fù)荷超載兩種類(lèi)型。

絕對(duì)認(rèn)知負(fù)荷超載是指學(xué)生的工作記憶系統(tǒng)進(jìn)行編碼組織時(shí)，加工信息占用了信息的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)兩個(gè)通道，加工的信息量超過(guò)了信息加工通道可以承受的范圍，這一現(xiàn)象也被稱(chēng)為信息擁塞。

相對(duì)認(rèn)知負(fù)荷超載是指在進(jìn)行編碼組織的過(guò)程中，學(xué)生的工作記憶系統(tǒng)里，視覺(jué)或聽(tīng)覺(jué)加工通道出現(xiàn)某一通道信息過(guò)量而另一通道信息閑置的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象稱(chēng)為通道失調(diào)。這種超載現(xiàn)象并非是由被加工信息完全占據(jù)了工作記憶空間造成的，而是由信息呈現(xiàn)方式不合理引起的，這種超載現(xiàn)象被認(rèn)為是相對(duì)認(rèn)知負(fù)荷超載現(xiàn)象。

3.認(rèn)知整合階段的表征保持認(rèn)知負(fù)荷超載

依據(jù)Wittrock提出的生成學(xué)習(xí)理論*陳琦，劉儒德. 當(dāng)代教育心理學(xué)[M]. 北京:北京師范大學(xué)出版社，2007: 189-190.，經(jīng)過(guò)編碼組織的深層認(rèn)知信息與長(zhǎng)時(shí)記憶認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的信息具有共同之處，即它們都脫離了外在物理表征，以抽象表征形式存在；其區(qū)別在于，長(zhǎng)時(shí)記憶認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的信息是彼此關(guān)聯(lián)的有機(jī)整體，而深層認(rèn)知編碼信息以游離態(tài)存在于工作記憶中，需要深層心像表征中的語(yǔ)詞編碼、模型編碼和來(lái)自長(zhǎng)時(shí)記憶中的相關(guān)認(rèn)知共同整合，這三種認(rèn)知加工在工作記憶中的保持被稱(chēng)作表征保持。

亂序重組是表征保持認(rèn)知負(fù)荷超載的主要類(lèi)型，是指語(yǔ)詞編碼、模型編碼和已有相關(guān)認(rèn)知同時(shí)出現(xiàn)在工作記憶中，由于信息呈現(xiàn)方式多而復(fù)雜，需要工作記憶系統(tǒng)對(duì)三者的建構(gòu)進(jìn)行更多的操作，表征保持認(rèn)知負(fù)荷超載現(xiàn)象由此產(chǎn)生。在信息加工過(guò)程中的任一階段都可能出現(xiàn)表征保持認(rèn)知負(fù)荷的超載問(wèn)題，但一般來(lái)說(shuō)，在認(rèn)知整合階段更容易出現(xiàn)表征保持認(rèn)知負(fù)荷超載現(xiàn)象。

需要明確的是，在信息加工的每個(gè)階段，一般以存在某一種認(rèn)知負(fù)荷超載現(xiàn)象為主，而不是只存在唯一一種認(rèn)知負(fù)荷超載。也就是說(shuō)，在信息加工的每個(gè)階段都可能存在附帶加工信息、必要加工信息和表征保持的認(rèn)知負(fù)荷超載問(wèn)題，只是超載的表現(xiàn)程度不同而已。

三、信息技術(shù)環(huán)境下學(xué)科教學(xué)認(rèn)知負(fù)荷卸載原則

工作記憶中的三個(gè)不同階段會(huì)出現(xiàn)類(lèi)型各異的認(rèn)知負(fù)荷超載形式，筆者參考Mayer提出的多媒體認(rèn)知原則，根據(jù)教學(xué)認(rèn)知負(fù)荷超載的不同類(lèi)型，探索信息技術(shù)環(huán)境下相應(yīng)的認(rèn)知負(fù)荷卸載方式，提出認(rèn)知負(fù)荷卸載原則，如表1所示。

表1 信息技術(shù)環(huán)境下學(xué)科教學(xué)認(rèn)知負(fù)荷卸載原則

(一)導(dǎo)向性原則

導(dǎo)向性原則是指在學(xué)科教學(xué)中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生揀選新知識(shí)；在設(shè)計(jì)多媒體學(xué)習(xí)材料時(shí)，突出教學(xué)重點(diǎn)，為學(xué)生揀選有用信息創(chuàng)設(shè)有利條件。

在教學(xué)過(guò)程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生朝著有益于問(wèn)題解決的方向去分析問(wèn)題，積極干預(yù)學(xué)生對(duì)知識(shí)的揀選。對(duì)附帶加工信息認(rèn)知負(fù)荷的卸載，教師的積極干預(yù)和正確引導(dǎo)必不可少。因此，我們提倡遵循主動(dòng)加工假設(shè)*VERONIKAS S，SHAUGHNSSY M F. 教育心理學(xué)與教育技術(shù)學(xué)聯(lián)盟: 促進(jìn)學(xué)習(xí)者認(rèn)知變化——與理查德·邁耶教授訪談[J]. 盛群力,譯.遠(yuǎn)程教育雜志，2008 (1): 21-26.的導(dǎo)向性原則。這一原則主要是針對(duì)信息選擇階段的盲目揀選現(xiàn)象提出的。在信息選擇過(guò)程中，學(xué)生盲目揀選信息，會(huì)導(dǎo)致增加工作記憶空間的附帶加工信息量，從而減少必要加工信息量，阻礙信息加工的后續(xù)工作。

例如，在數(shù)學(xué)教學(xué)中，立體幾何圖形較為復(fù)雜，場(chǎng)依存型學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)生對(duì)幾何圖形的已知條件的提取較為困難，面對(duì)位置、大小、形狀等諸多信息，很難辨別哪些是有用信息，這就要求教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行有效引導(dǎo)，可借助課件設(shè)計(jì)幫助學(xué)生卸載無(wú)用信息，突出有用信息，找出點(diǎn)、線、面之間的關(guān)系，同時(shí)結(jié)合導(dǎo)向性講解，促進(jìn)信息選擇，把握數(shù)學(xué)本質(zhì)。

(二)雙通道原則

雙通道原則是指在學(xué)科教學(xué)中，作為教師應(yīng)該為學(xué)生呈現(xiàn)具有多種表征形式的信息，使學(xué)生的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)雙通道同時(shí)對(duì)信息進(jìn)行加工，特別是在信息時(shí)代，更應(yīng)充分發(fā)揮多媒體呈現(xiàn)信息的優(yōu)勢(shì)。

雙通道原則是針對(duì)認(rèn)知負(fù)荷超載中通道失調(diào)現(xiàn)象提出的，目的在于協(xié)調(diào)工作記憶空間的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)通道。在教學(xué)過(guò)程中，信息對(duì)象確定后，其信息量是固定的，如果以單一表征方式呈現(xiàn)信息，另一通道閑置，會(huì)造成信息加工通道不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致信息加工資源的浪費(fèi)。另外，以單一表征方式呈現(xiàn)信息，很可能造成信息加工通道的認(rèn)知負(fù)荷超載，降低信息加工的效率。

例如，在平面解析幾何教學(xué)中，教師一味地突出幾何圖形或只強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)表達(dá)式都會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生工作記憶中單一通道信息超載，而另一編碼組織通道閑置的問(wèn)題。教師應(yīng)考慮運(yùn)用動(dòng)態(tài)幾何演示軟件，協(xié)調(diào)圖文信息比例。這不僅有助于解決單通道信息超載問(wèn)題，同時(shí)還會(huì)推進(jìn)雙通道編碼信息交叉融合，模糊視聽(tīng)邊界，為后繼信息的認(rèn)知整合做好鋪墊。

(三)分割原則

分割原則是指在學(xué)科教學(xué)中，教師可將教學(xué)內(nèi)容分割為若干個(gè)相互關(guān)聯(lián)的小單元，經(jīng)過(guò)多個(gè)單元的多次教學(xué)來(lái)幫助學(xué)生完成新知識(shí)的學(xué)習(xí)。這一原則主要適用于知識(shí)點(diǎn)較多的教學(xué)內(nèi)容。針對(duì)這一類(lèi)型的教學(xué)內(nèi)容，考慮到學(xué)生的信息承載能力，可以對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行合理分割，分階段進(jìn)行教學(xué)。

分割原則主要是針對(duì)編碼組織階段信息擁塞現(xiàn)象提出的。由于工作記憶空間是有限的，大量待加工認(rèn)知信息在一段時(shí)間內(nèi)同時(shí)占據(jù)工作記憶空間,視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)雙通道由于信息擁堵造成工作記憶負(fù)擔(dān)過(guò)重，不利于信息加工的順利進(jìn)行。

例如，關(guān)于“瞬時(shí)速度與導(dǎo)數(shù)”的問(wèn)題，學(xué)生在學(xué)習(xí)此內(nèi)容之前應(yīng)對(duì)瞬時(shí)速度的相關(guān)內(nèi)容有所了解，為避免大量占用課堂時(shí)間，造成信息擁塞，這時(shí)應(yīng)堅(jiān)持分割原則，使用微課等信息技術(shù)教學(xué)方式幫助學(xué)生回顧瞬時(shí)速度相關(guān)知識(shí)，奠定學(xué)生接納新知識(shí)的理論基礎(chǔ)。

(四)操作性原則

操作性原則是指在學(xué)科教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)操作和活動(dòng)進(jìn)行學(xué)習(xí)。例如，學(xué)生利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，通過(guò)人機(jī)交互活動(dòng)，在操作過(guò)程中主動(dòng)完成學(xué)習(xí)。

操作性原則主要是針對(duì)編碼組織階段必要加工信息認(rèn)知負(fù)荷超載現(xiàn)象提出的。教學(xué)中依據(jù)操作性原則，可以為學(xué)生直接呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)信息，縮減靜態(tài)向動(dòng)態(tài)的轉(zhuǎn)化過(guò)程。如果學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)首先接收的是靜態(tài)信息，工作記憶中的靜態(tài)信息首先進(jìn)入工作記憶空間，然后靜態(tài)信息在工作記憶空間完成動(dòng)態(tài)組織，在這一過(guò)程中，由于學(xué)生在工作記憶中保持信息過(guò)多，由此產(chǎn)生表征保持超載現(xiàn)象。所以，依據(jù)操作性原則設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)，盡可能簡(jiǎn)化操作過(guò)程，強(qiáng)化操作與學(xué)習(xí)材料之間的關(guān)聯(lián)性。操作性原則可使學(xué)生優(yōu)先選擇動(dòng)態(tài)信息，降低工作記憶中的表征保持量，以實(shí)現(xiàn)認(rèn)知負(fù)荷的卸載。

從學(xué)習(xí)方式來(lái)看，學(xué)生通過(guò)操作性學(xué)習(xí)，以小組討論的形式，開(kāi)展小組合作學(xué)習(xí)，能夠進(jìn)一步凸顯教學(xué)中學(xué)生的主體地位。

例如，關(guān)于“函數(shù)變換”的問(wèn)題，如果以靜態(tài)形式呈現(xiàn)函數(shù)變換過(guò)程，那么納入學(xué)生工作記憶中的淺層表征就仍是靜態(tài)的圖文信息；但如果我們借助信息技術(shù)，就會(huì)使學(xué)生在編碼組織中迅速完成信息由靜態(tài)到動(dòng)態(tài)的轉(zhuǎn)換，卸載認(rèn)知負(fù)荷。采用人機(jī)交互活動(dòng)方式，可以讓學(xué)生在操作過(guò)程中觀察函數(shù)變換過(guò)程，在動(dòng)態(tài)的變化過(guò)程中找到不變的規(guī)律，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)信息直接進(jìn)入工作記憶，省略信息加工中零碎信息由靜態(tài)向動(dòng)態(tài)的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，避免信息擁塞。

(五)結(jié)構(gòu)性原則

結(jié)構(gòu)性原則是指在學(xué)科教學(xué)中，通過(guò)展現(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)圖的方式向?qū)W生呈現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)，構(gòu)建知識(shí)之間的聯(lián)系，促進(jìn)學(xué)生深入理解知識(shí)，幫助學(xué)生建立良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)*王光明. 高效數(shù)學(xué)教學(xué)行為的特征[J]. 數(shù)學(xué)教育學(xué)報(bào)，2011，20 (1): 35-38.。這一原則主要是針對(duì)認(rèn)知整合階段表征保持的亂序重組現(xiàn)象提出的。

例如，關(guān)于“三角函數(shù)”的問(wèn)題，這部分內(nèi)容較多，學(xué)好這部分知識(shí)的關(guān)鍵之一是明確各公式之間的內(nèi)在聯(lián)系，即建立知識(shí)結(jié)構(gòu)圖。教師的教學(xué)應(yīng)緊緊圍繞知識(shí)結(jié)構(gòu)圖，探明各部分之間的關(guān)系，建立知識(shí)點(diǎn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

四、結(jié) 語(yǔ)

Mayer的認(rèn)知負(fù)荷理論是非常重要的教育心理學(xué)理論，該理論契合了我國(guó)正在進(jìn)行的學(xué)科課程改革發(fā)展方向，符合教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃的精神。在信息技術(shù)背景下，教師應(yīng)充分發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)在學(xué)科課堂教學(xué)中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，并在認(rèn)知負(fù)荷理論指導(dǎo)下設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程，解決學(xué)生在信息加工過(guò)程中出現(xiàn)的認(rèn)知困境，卸載認(rèn)知負(fù)荷，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與合作學(xué)習(xí)的能力，不斷創(chuàng)新學(xué)科課堂教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)高效教學(xué)。

〔責(zé)任編輯：張秀紅〕

Research on overloading and unloading of subject teaching cognitive loadunder the environment of information technology

Wu Hua1, Zhang Jiatong2

(1.School of Mathematics, Liaoning Normal University, Dalian 116029, China, 2.Beipiao Senior High School, Chaoyang 122100, China)

The Theory of Cognitive Load，represented by Mayer，is affecting the subject classroom under the environment of information technology．This paper relies on the Theory of Cognitive Load and designed the cognitive processing model under the environment of information technology by subject teaching．According to cognitive load theory. This paper proposes three overload of subject teaching cognition，puts forward the different style of overloading in selecting，organizing and integrating,and puts forward the principle of unloading:the principle of leading,the principle of double tunnel，the principle of separating,the principle of operation and the principle of structure under the enviroment of information technology．Applying unloading principle to design specific implementation plan in the teaching provides the new idea of teaching reform under the information technology environment．

information technology；teaching；cognitive load；overloading；unloading

10.16216/j.cnki.lsxbwk.201705016

2017-03-15

：遼寧省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃立項(xiàng)課題“互聯(lián)網(wǎng)下整合技術(shù)與基礎(chǔ)學(xué)科教學(xué)的研究與實(shí)踐——以遼寧省數(shù)學(xué)學(xué)科為例”(JG17CB360);遼寧省高教學(xué)會(huì)“十三五”規(guī)劃高教研究課題“互聯(lián)網(wǎng)整合技術(shù)與大學(xué)課堂教學(xué)的理論與實(shí)踐研究”(GHYB160077)；遼寧師范大學(xué)教師教育研究中心項(xiàng)目“基于邁耶理論的數(shù)學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)研究與實(shí)踐”(LSJSJY201502)

吳 華(1964-)，女，遼寧沈陽(yáng)人，遼寧師范大學(xué)教授，主要從事學(xué)科教學(xué)論和教育信息化研究。

G447

：A

：1000-1751(2017)05-0016-06