基于認知負荷理論的小學(xué)數(shù)學(xué)

沈佳慧+張云飛

摘要：認知負荷理論認為高效的課堂教學(xué)需要考量學(xué)生工作記憶的容量閾值。在數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中，圖式學(xué)習(xí)使學(xué)生在模仿與領(lǐng)悟中探索出規(guī)律降低記憶加工中的無意義環(huán)節(jié)，從而降低認知負荷，使學(xué)生關(guān)注到問題的深層表征問題。根據(jù)學(xué)生的個體差異，采取不同能夠調(diào)節(jié)其認知負荷的策略可實現(xiàn)課堂效率最大程度發(fā)展。本文基于認知負荷理論，闡述在數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中如何減輕學(xué)生的認知負荷，實現(xiàn)小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)效益合理最大化。

關(guān)鍵詞：認知負荷；小學(xué)數(shù)學(xué)；課堂教學(xué)；策略

前言

隨著新課程改革的推進和深入，課堂的有效性教學(xué)日益受到關(guān)注。因課堂中學(xué)生學(xué)習(xí)效率低下，超出認知負荷范圍，教師重復(fù)作業(yè)的頻率居高不下，這種現(xiàn)象屢見不鮮。因此，建立課堂高效的教學(xué)策略對培養(yǎng)學(xué)生的全方面發(fā)展具有理論和現(xiàn)實意義。

一、 認知負荷理論簡介

（一） 認知負荷的來源

馬克斯、庫珀和斯威勒曾指出，面對已知既定的認知任務(wù)，個體產(chǎn)生的認知負荷主要來自以下三個方面：一是學(xué)習(xí)材料的性質(zhì)，二是學(xué)習(xí)材料的呈現(xiàn)方式，三則是學(xué)習(xí)者的已有經(jīng)驗。

（二） 三類認知負荷

根據(jù)其來源及是否有助于圖式的建構(gòu)，認知負荷理論者把認知負荷分為內(nèi)在認知負荷、外在認知負荷和關(guān)聯(lián)認知負荷三類。

1. 內(nèi)在認知負荷（Intrinsic cognitive load）指由學(xué)習(xí)材料的不同難度水平所帶來的負荷。

2. 外在認知負荷（Extraneouscognitive load）指干擾圖式的獲得和自動化時的不必要的認知負荷。

3. 關(guān)聯(lián)認知負荷（Germane cognitiveload）是指在建構(gòu)圖式時不是必須但投入之后又有利于圖式建構(gòu)的認知負荷。

（三） 認知負荷之間的關(guān)系

認知負荷理論者認為，上述的三種認知負荷可以相互累加。如果它們的總和超過了工作記憶的負載量，就會使學(xué)習(xí)陷入瓶頸。借助認知負荷調(diào)控來影響學(xué)生的學(xué)習(xí)，其重心應(yīng)該放在降低外在認知負荷或增加關(guān)聯(lián)認知負荷兩個方面，以確保學(xué)生有足夠認知資源來加工必要信息。

二、 課堂教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式

（一） 樣例學(xué)習(xí)

樣例又稱為范例或具體例子，是一種能夠例說抽象事物具體表征的一種實在性實體?，F(xiàn)行教材中“例題+（分析）+解答”實際上是一個原理方法型樣例或問題解決型樣例。由此可見，數(shù)學(xué)樣例學(xué)習(xí)是學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程中獲取認知技能，也是教師課堂教學(xué)所必要的手段，能有效地促進學(xué)生數(shù)學(xué)知識學(xué)習(xí)遷移。

（二） 圖式教學(xué)

康德曾說：“圖式是潛藏在人類心靈深處的一種技巧?！苯?gòu)不同的圖式有利于學(xué)生在腦中形成具體結(jié)構(gòu)和框架，有利于自動化水平地儲存和信息提取，這樣所占用的認知空間就會越少。

（三） 整合多種呈現(xiàn)方式（多媒體）

由于知識的串聯(lián)及復(fù)雜程度，再加上教學(xué)過程也存在較多的互動環(huán)節(jié)，單方向的呈現(xiàn)已無法滿足課堂教學(xué)的需求，對于認知負荷的降低也造成了較大的影響。因此，減少認知負荷的增加成為課堂教學(xué)策略的選擇之一。多種呈現(xiàn)方式相互交錯，利用圖片、文字、動畫、音頻等多種形式，增加工作記憶的閾值，從而降低認知負荷。

（四） 學(xué)生學(xué)習(xí)的個體差異

高效益的數(shù)學(xué)課堂教學(xué)，必須關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)的個體差異，強調(diào)他們學(xué)習(xí)的規(guī)律與特點。對于先前知識水平較高的學(xué)生，則可以提供一些內(nèi)容交互性大的復(fù)雜學(xué)習(xí)材料，幫助他們形成問題圖式，達到學(xué)習(xí)效益的最大化。這種根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)的個體差異采取具體措施調(diào)節(jié)其認知負荷的策略，使每位學(xué)生實現(xiàn)最大程度發(fā)展。

三、 認知負荷理論與小學(xué)數(shù)學(xué)教育

認知負荷理論正在逐漸成為現(xiàn)代教育教學(xué)的重要理論依據(jù)。毋庸置疑，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中或多或少會產(chǎn)生一定的認知負荷，再加上教師所運用的教學(xué)策略考慮不周或者教學(xué)方法使用不當(dāng)，那會使認知負荷干擾學(xué)生的學(xué)習(xí)，影響課堂學(xué)習(xí)效率。因此，在小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中，應(yīng)充分考慮認知負荷的降低措施，以便學(xué)生能運用有限的認知資源高效地學(xué)習(xí)。

（一） 優(yōu)化教學(xué)語言

在課堂教學(xué)中，教師的教學(xué)語言也是認知負荷的原因之一。尤其在數(shù)學(xué)課堂中，教師會運用一定的數(shù)字及符號表達，抽象思維的認知加工會耗費大量認知資源。因此，教師要精心設(shè)計教學(xué)語言，語言表達盡量做到生動形象、清晰準確，把枯燥抽象的數(shù)學(xué)知識化為活潑生動的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

（二） 注重數(shù)學(xué)樣例教學(xué)

樣例教學(xué)是一種較為典型有效的教學(xué)模式，有效的教學(xué)模式能夠降低學(xué)生的認知負荷，達到學(xué)習(xí)效率提高的目的，并在頭腦中建構(gòu)必要的知識結(jié)構(gòu)，分析應(yīng)該在何種時候運用規(guī)律、算理等方式，從而促進圖式的構(gòu)建和自動化獲得的能力。例如：引導(dǎo)學(xué)生認識“米”時，可以指導(dǎo)他們分小組測量跳繩的長度、大門的高度、桌椅的長寬等。

（三） 科學(xué)設(shè)計教學(xué)課件

《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標準（2011版）》中提到：教學(xué)中要注意教學(xué)手段多樣化與現(xiàn)代信息技術(shù)的關(guān)系?，F(xiàn)代教育技術(shù)作為新時期新興的教育模式技術(shù)，不能就此替代傳統(tǒng)教學(xué)模式。在應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)的同時，教師應(yīng)注重課堂教學(xué)的課件設(shè)計制作，這樣有利于實現(xiàn)思維與教學(xué)過程同步，幫助學(xué)生更好地把握教學(xué)內(nèi)容的知識脈絡(luò)。

四、 結(jié)語

本文根據(jù)認知負荷理論，從內(nèi)在認知負荷、外在認知負荷以及相關(guān)認知負荷三個方面，探討了數(shù)學(xué)課堂教學(xué)過程中如何基于認知負荷的閾值限下進行有效教學(xué)，并結(jié)合案例進行了詳細的說明。理論的梳理與實踐的統(tǒng)一說明：在教學(xué)實踐中，數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的設(shè)計合理化能夠在一定程度上減少認知超載，科學(xué)合理的課程教學(xué)才能提高學(xué)習(xí)的效率，實現(xiàn)課堂教學(xué)的有效性。

參考文獻：

[1] 唐劍嵐，喻平，周瑩.增加樣例學(xué)習(xí)中認知負荷的研究與思考[J].心理科學(xué)，2009，（3）：663-665.

[2] 張良，劉茜.新課程改革中簡單性思維的困頓及其超越[J].教育發(fā)展研究，2010，（24）：84-87.

[3] 龔德英，劉電芝，張大均.元認知監(jiān)控活動對認知負荷和多媒體學(xué)習(xí)的影響[J].心理科學(xué)，2008，（4）：880-882.endprint