認(rèn)知負(fù)荷理論下高中生物教學(xué)策略探究

徐海（甘肅省張掖市臨澤縣第一中學(xué) 734000）

一、認(rèn)知負(fù)荷理論下的高中生物教學(xué)

1988 年，澳大利亞的認(rèn)知心理學(xué)家首先提出了認(rèn)知負(fù)荷理論，其假設(shè)人類的認(rèn)知是由長時記憶和短時記憶所組成，而長時記憶是學(xué)習(xí)的核心。將認(rèn)知負(fù)荷理論下的高中生物教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)方式相結(jié)合，取其精華，優(yōu)化生物教學(xué)。高中生物學(xué)科是探索生物科學(xué)的過程，傳統(tǒng)的教學(xué)方法具有一定局限性，因此在教育教學(xué)工作中應(yīng)探究更有效的教學(xué)方法，一方面提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另一方面使學(xué)生拓展學(xué)習(xí)思維。經(jīng)查閱大量文獻(xiàn)，探究到認(rèn)知負(fù)荷理論可分為內(nèi)部、外部和相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷，由多種元素相融合，是學(xué)者與學(xué)習(xí)內(nèi)容之間的交互。還有一些學(xué)者認(rèn)為認(rèn)知負(fù)荷理論是由長時記憶和短時記憶組成，短時記憶是快速獲取信息，但容量很小，而長時記憶則是學(xué)習(xí)的核心內(nèi)容，是長久學(xué)習(xí)的方法，可以構(gòu)建思維導(dǎo)圖幫助學(xué)者完成長時記憶。

我國著名教育家陶行知先生曾提出“生活即教育”“社會即學(xué)?！薄敖虒W(xué)做合一”等教育理論，這些理論與認(rèn)知負(fù)荷理論相結(jié)合是生物教學(xué)的創(chuàng)新，以多維度豐富教學(xué)、以生活深化教學(xué)，陶行知的教學(xué)思想明確指出教師的職責(zé)與學(xué)生的任務(wù)，其表示“先生不應(yīng)該專教書，他的責(zé)任是教人做人；學(xué)生不應(yīng)該專讀書，他的責(zé)任是學(xué)習(xí)人生之道”，教師的責(zé)任在于傳授知識，而傳授知識的方法是需要結(jié)合學(xué)生需求，因此教師與學(xué)生之間是相互關(guān)聯(lián)的。將認(rèn)知負(fù)荷理論與陶行知教育理論相結(jié)合可從以下兩個方面探索教學(xué)角度。

其一，整合教育資源、優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)，以緊湊的教學(xué)結(jié)構(gòu)抓住學(xué)生的注意力，有效利用課堂教學(xué)時間，不僅要讓學(xué)生掌握生物學(xué)習(xí)內(nèi)容，還能夠以思維導(dǎo)圖的方式梳理教學(xué)內(nèi)容，達(dá)到長時記憶。

其二，因材施教，陶行知先生曾提出“因材施教”這一教學(xué)理論，認(rèn)為“培養(yǎng)教育人和種花木一樣，首先要認(rèn)識花木的特點，區(qū)別不同情況給以施肥、澆水和培養(yǎng)教育，這叫因材施教”。對此，在生物教學(xué)中以教學(xué)內(nèi)容為核心，建立學(xué)生的長時記憶，通過思維的拓展提升學(xué)生的應(yīng)變能力，再結(jié)合學(xué)生的個性化表現(xiàn)，設(shè)置分層次、分梯度的教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化生物教學(xué)。

二、因材施教，降低內(nèi)在負(fù)荷

為提升學(xué)生的長時記憶，要結(jié)合科學(xué)的教學(xué)理論降低內(nèi)在負(fù)荷。高中教學(xué)既有基礎(chǔ)性內(nèi)容，也有拓展性內(nèi)容，且在素質(zhì)教育的深化下，教育教學(xué)中更注重育人價值，因此在生物教學(xué)中應(yīng)綜合考慮學(xué)生的個性化表現(xiàn)，依據(jù)學(xué)生的特點優(yōu)化教學(xué)，將學(xué)生作為教學(xué)主體，因材施教。在實際的生物教學(xué)中，教師要做好深入的調(diào)研工作，通過日常的教學(xué)發(fā)現(xiàn)每位學(xué)生的學(xué)習(xí)優(yōu)勢和學(xué)習(xí)短板，綜合所有學(xué)生的調(diào)研結(jié)果進(jìn)行分析，凝練為幾個層次的教學(xué)，同時兼顧不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。同時，以設(shè)問的方式作為不同層次教學(xué)的導(dǎo)學(xué)途徑，通過有效的問題引發(fā)學(xué)生的思考，培養(yǎng)學(xué)生的探究精神，進(jìn)而降低內(nèi)在負(fù)荷。

例如，在《細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)》教學(xué)中，將教學(xué)分為不同的層次，充分做到因材施教，在開展教學(xué)前要明確本節(jié)課的教學(xué)重點，一方面要以實驗的方式帶領(lǐng)學(xué)生認(rèn)識植物細(xì)胞和動物細(xì)胞在結(jié)構(gòu)上的特點，練習(xí)使用顯微鏡，另一方面通過教學(xué)的過程培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、求實的科學(xué)態(tài)度。本節(jié)課以小組合作的方式開展教學(xué)，既體現(xiàn)因材施教，也通過實踐的方式降低學(xué)生的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷，結(jié)合動手操作，加強(qiáng)長時記憶，各小組在教師的引導(dǎo)下開展自主探究，小組內(nèi)部成員發(fā)揮自身的學(xué)習(xí)優(yōu)勢，譬如實踐能力強(qiáng)者動手操作、思維能力強(qiáng)者探究教師問題、文字撰寫能力強(qiáng)者寫實驗報告等。

首先，各小組根據(jù)本節(jié)課的實驗要求準(zhǔn)備好材料和器具，包括洋蔥鱗片葉、生理鹽水、碘液、吸水紙、吸管、鑷子、載玻片蓋玻片等。教師將學(xué)生分為幾人一組，其中要注意各小組學(xué)生基礎(chǔ)要均衡，同時要維護(hù)生物實驗教學(xué)紀(jì)律，避免出現(xiàn)人員受傷、器材受損的問題。

其次，每小組根據(jù)教師的引導(dǎo)完成“準(zhǔn)備—制片—染色”過程，在觀察洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞時，先在潔凈的載玻片中央滴一滴蒸餾水，然后用刀片取下1cm×1cm 的洋蔥鱗片葉，用鑷子從鱗片葉的表面撕一小塊薄膜放置在載玻片水滴上，并蓋上蓋玻片，注意蓋玻片蓋下的時候不要產(chǎn)生氣泡，最后在蓋玻片的一側(cè)滴碘液進(jìn)行染色，當(dāng)?shù)庖簼B透到中間位置將玻片置于低倍顯微鏡下觀察植物表皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)。在觀察口腔上皮細(xì)胞時，保持口腔清潔，用棉簽輕輕刮口腔腮壁，提取棉簽上的碎屑，將其放在盛有一滴生理鹽水的載玻片上，蓋上蓋玻片，而后用碘液染色，放置低倍顯微鏡下觀察。

最后，教師以設(shè)問的方式，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，在教學(xué)中融入研究精神，提升長時記憶，如仔細(xì)觀察洋蔥表皮細(xì)胞與人口腔上皮細(xì)胞有什么區(qū)別，結(jié)構(gòu)上有哪些特點等。

三、構(gòu)建思維導(dǎo)圖，拓展思維能力

在高中生物教學(xué)中，應(yīng)以拓展思維的角度深化教學(xué)，提高學(xué)生的長時記憶、降低外在負(fù)荷，以多樣化的教學(xué)方式，營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，促使學(xué)生掌握長時記憶的方法，做到長時記憶，提升學(xué)習(xí)能力和思維能力。教師在教學(xué)改革創(chuàng)新中也不斷探索提高學(xué)生嘗試記憶的方法和路徑，目前很多理論課程都會應(yīng)用思維導(dǎo)圖提高學(xué)生的記憶能力。高中生物教學(xué)是理論結(jié)合實踐的課程，不僅需要學(xué)生掌握相關(guān)理論知識，更需要學(xué)生能夠?qū)⒗碚搼?yīng)用于實踐中，在教學(xué)中體現(xiàn)生物科學(xué)的探索精神。

例如，結(jié)合思維導(dǎo)圖的方式學(xué)習(xí)《基因的本質(zhì)》，梳理本章的學(xué)習(xí)內(nèi)容，明確教學(xué)目標(biāo)，在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建思維導(dǎo)圖，降低理解難度，如以DNA 為主干延伸相關(guān)枝干，包括DNA 分子結(jié)構(gòu)特點、DNA 分子的復(fù)制、基因和遺傳信息的關(guān)系、制作DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型、分析遺傳信息多樣性原因等，在基本枝干補(bǔ)充完畢后，拓展思維，通過課程學(xué)習(xí)感悟假說演繹和模型方法在探究基因本質(zhì)過程中的應(yīng)用等。另外，在生物教學(xué)中，可以通過小組合作探究的方式提高教學(xué)有效性，盡可能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)潛能。在此教學(xué)過程中，通過教學(xué)留白的方式引導(dǎo)學(xué)生自行研討和探究，自行探索問題的答案，增強(qiáng)學(xué)生自主思考能力，減少學(xué)習(xí)依賴性。教師通過實施深度不同的教學(xué)方法提高教學(xué)效率，把控知識傳授的深度和廣度，明確教學(xué)目標(biāo)、突出教學(xué)重點，控制好課堂教學(xué)的節(jié)奏，在學(xué)生掌握好基礎(chǔ)知識后，開展拓展訓(xùn)練，以聯(lián)系生活及實驗的方式拓展教學(xué)，體現(xiàn)教育的豐富性，讓學(xué)生感受生物學(xué)習(xí)的價值性。

四、明確教學(xué)目標(biāo)，使教學(xué)有的放矢

生物學(xué)科理解性內(nèi)容較多，機(jī)械性的學(xué)習(xí)方式會適得其反，因此在生物教學(xué)中應(yīng)采用科學(xué)的教學(xué)方法，為提升教學(xué)效率，要在教學(xué)前明確教學(xué)目標(biāo)，才能使生物教學(xué)有的放矢，如高中生物教學(xué)中的有絲分裂部分，這部分教學(xué)較為抽象，存在認(rèn)知負(fù)荷，為提升學(xué)生的長時記憶，要明確這部分內(nèi)容的教學(xué)重點是有絲分裂四個時期的特點，難點是區(qū)分不同時期染色體的變化，在學(xué)習(xí)的過程中能運用結(jié)構(gòu)和功能觀察掌握有絲分裂的過程，感悟生命的神秘。轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)模式和觀念，突出學(xué)生的興趣，以學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為出發(fā)點，優(yōu)化教學(xué)課程，豐富教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中感受到生物教學(xué)的魅力，提升學(xué)生的參與感，促使學(xué)生具備學(xué)習(xí)主動性。

明確的教學(xué)目標(biāo)能節(jié)省教學(xué)時間，提高教學(xué)效率。生物教學(xué)是基于客觀科學(xué)理論的課程，因此在教學(xué)中應(yīng)以科學(xué)性為原則，合理構(gòu)架課堂教學(xué)，以明確的目標(biāo)調(diào)整教學(xué)節(jié)奏，讓學(xué)生能夠很快進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，在良好的氛圍中汲取知識。以《從生物圈到細(xì)胞》教學(xué)為例，明確本節(jié)課的教學(xué)目的：讓學(xué)生通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)能夠概括細(xì)胞的基本特征；概括生命系統(tǒng)的概念，并且能夠舉例說明生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和層次，認(rèn)識知識與自然生命之間的聯(lián)系。

明確教學(xué)目標(biāo)制訂明確的教學(xué)計劃，并以“生活即教育”的思想開展生活化教學(xué)，讓學(xué)生在掌握生物知識后能靈活地應(yīng)用在生活中，同時也引導(dǎo)學(xué)生在生活中發(fā)現(xiàn)生物科學(xué)的現(xiàn)象，提升學(xué)生的觀察能力和探索能力，能夠在生活和學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，思考問題、解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)科素養(yǎng)，引發(fā)學(xué)生對于生物學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣。另外，在生物教學(xué)中也應(yīng)張弛有度，根據(jù)學(xué)生不同的基礎(chǔ)情況提出不同的學(xué)習(xí)要求，不以統(tǒng)一的教學(xué)目標(biāo)要求所有學(xué)生，充分做到以人為本，使教學(xué)有的放矢，不斷強(qiáng)化學(xué)生自身的知識技能，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。在教學(xué)中讓學(xué)生掌握細(xì)胞是基本的生命系統(tǒng)，概述生命系統(tǒng)的層次。

在多樣化的生物教學(xué)中以學(xué)生為教學(xué)主體，提升學(xué)生的主觀能動性，形成有效的自我管理，促使學(xué)生提升自我約束能力，以認(rèn)知負(fù)荷理論的角度減輕學(xué)生內(nèi)在、外在的認(rèn)知負(fù)荷，強(qiáng)化長時記憶，以教師的引導(dǎo)和輔助教學(xué)為主，提升學(xué)習(xí)自覺性。教師則需要結(jié)合科學(xué)的教育理論和教學(xué)方法優(yōu)化教學(xué)計劃，以最契合學(xué)生的教學(xué)方式開展生物教學(xué)，實現(xiàn)高效教學(xué)目的。

綜上所述，在教育改革的深化下，要著力提升學(xué)生生物核心素養(yǎng)，基于認(rèn)知負(fù)荷理論、陶行知教育理論等探索更符合學(xué)生發(fā)展的教學(xué)方法，進(jìn)而提升教學(xué)質(zhì)量，以學(xué)生為本深入分析教學(xué)中的問題并提出切實的解決方案，在生物教學(xué)工作中，豐富教學(xué)內(nèi)容、完善教學(xué)結(jié)構(gòu)，以多元化的教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，充分發(fā)揮生物教學(xué)的育人價值。