優化組織材料，減少外在認知負荷，提高學習效果

【摘要】根據認知負荷理論，在進行教學設計時，教師應該考慮學習者在學習過程中所承受的認知負荷，要保證學習者承受的認知負荷不超過其所能承受的認知負荷總量。教師在組織材料時要考慮呈現方式、學習方法、媒體技術、組織形式等方面，盡可能地降低學生的外在認知負荷，提高其學習效果。

【關鍵詞】外在認知負荷;組織材料;學習效果

【中圖分類號】G623.5 【文獻標志碼】A 【文章編號】1005-6009（2015）41-0014-02

【作者簡介】嚴林妹，江蘇省蘇州工業園區新城花園小學（江蘇蘇州，215021）副校長，高級教師，蘇州市數學學科帶頭人。

認知負荷理論告訴我們，外在認知負荷一般與學習材料的組織和呈現方式有關，它是由刺激材料的呈現方式和外部要求個體所從事的活動引起的工作記憶負荷，可以通過教學設計進行調節。這就要求教師在組織教學材料時考慮學生的認知規律，想辦法降低學生的外在認知負荷。下面，筆者從設置教學坡度、簡化解題思路、運用多媒體技術、改變組織形式這四個方面，談談如何減少學生的外在認知負荷，提高學生的學習效果。

一、設置教學坡度，降低發現的外在認知負荷

教學是一項復雜的活動，需要教師課前做出周密的策劃。如果教師一味地放手讓學生自己探索，往往會出現課堂表面上熱熱鬧鬧，實質上沒有達到預期效果的現象。究其原因，是增加了學生的外在認知負荷，而人的認知負荷是有限的。教師應精心設置教學過程，把學生一步步引到自主學習、自己構建新知識的軌道上來。例如，一教師是這樣設計蘇教版六上《解決問題的策略：假設》一課的教學的：

出示：把720毫升的果汁倒入9個同樣的小杯（或3個同樣的大杯），正好倒滿，小杯（或大杯）的容量是多少毫升？

師：誰會列式計算？

生：720÷9=80（毫升）或720÷3=240（毫升）。

師：為什么用除法算？

生：這兩道題都可以用同一個數量關系“果汁總量÷相同杯子的個數=每杯的容量”來解決。

師：今天我們就要用這個數量關系來解決問題。

出示例1：小明把720毫升果汁倒入6個小杯和2個大杯，正好都倒滿。已知小杯的容量是大杯的■，小杯和大杯的容量各是多少毫升？

師：請大家讀題，說說題目中的已知條件和問題，并思考例題與剛才的復習題相比有什么不同，怎樣解決這個問題。

生：可以假設全是大杯或全是小杯，這樣就變成了同一種杯子，就可以用上面的數量關系來解決了。

師：你們的想法真是太好了！今天我們就來學習用“假設”的策略解決問題。（板書課題）

師：我們可以這樣來思考——“假設將720毫升果汁全部倒入小杯，需要幾個小杯？假設將720毫升果汁全部倒入大杯，需要幾個大杯？”同學們可以在作業紙上畫一畫、寫一寫。

教師精心設置好了學習的坡度，減少了學生發現的障礙，降低了他們的外在認知負荷，使他們在探究思考時方向明確，直奔主題，提高了教學效率。

二、簡化解題思路，降低學習的外在認知負荷

刺激材料的呈現方式符合學生的認知規律，有利于降低學生的外在認知負荷。解決問題需要一定的策略，蘇教版小學數學教材從三年級開始設置“解決問題的策略”方面的內容。不同的問題采用不同的方法來解決，解決問題的思路就暢通。筆者曾在微信朋友圈看到過這樣一則信息：一人沒讀過書，去朋友家玩，朋友兒子正在做作業，有道題不會，叫他們幫忙，題目是：雞和兔共15只，共有40只腳，雞和兔各幾只？朋友答：“設雞的數量為X只，兔的數量為Y只……”朋友還沒算出答案，那人已經給出了答案，他的算法是：假設雞和兔都訓練有素，吹一聲哨，抬起一只腳，40-15=25（只）;再吹哨，又抬起一只腳，25-15=10（只）。這時雞都一屁股坐地上了，兔子還兩只腳立著。所以，兔子有10÷2=5（只），雞有15-5=10（只）。由此例，筆者想到，優化、簡化思路是多么重要啊！將條件化繁為簡（當然也可以假設全是雞或兔子，將兩種量轉化為一種量后解決），有利于減輕學生的外在認知負荷，本來難以解決的問題解決起來就容易多了。

三、運用多媒體技術直觀呈現，有利于減少外在認知負荷

認知負荷理論實驗證明，言語信息和圖像信息在時間和空間上同時呈現時的學習效果優于二者相繼呈現時的學習效果。多媒體技術用得恰到好處，可以減少學生的外在認知負荷，提高他們的學習效果。例如：教學蘇教版六上《表面涂色的正方體》一課，意圖讓學生探索一個涂色的大正方體切成若干個小正方體后，1面、2面、3面涂色和沒有涂色的小正方體各有幾個。設計教學時應考慮到：因為學生動手操作的時間、器材、準確性等的限制，可以借助多媒體技術，將抽象的空間想象轉化為可視的三維圖形，再通過“變色”“閃爍”“移動”等手段來突破教學的重難點，化抽象為具體，以此刺激學生的注意，激發學生的興趣，幫助學生得出規律。

（1）將一個大正方體的表面涂色，再將它的每條棱都平均分成2份，能分割出多少個同樣大的小正方體？

（2）你覺得分割出來的小正方體有什么特點？（切成的每個小正方體都有3個面涂了顏色）

教師演示：把正方體木塊的棱2等分，然后沿等分線把正方體切開，得到8個小正方體。

提問：小正方體有涂色面，有沒涂色的面嗎？先看分解圖，然后自己填寫表格（表格略）。

師：同樣的正方體，如果將它的每條棱都平均分成3份呢？四人小組合作完成。

合作探究：

①能切成多少個小正方體？

②切成的小正方體中，3面、2面、1面涂色的各有多少個？分別在原正方體的什么位置？

③在小組內說說你是怎么得到的。

在此基礎上，學生自己研究把正方體每條棱4等分、5等分……n等分后，幾個面涂色的情況。

巧妙運用多媒體技術，可以減少學生的外在認知負荷，幫助學生形象而直觀地理解題目的意思，使他們從簡單問題入手，正確而深刻地理解新知、得出規律，發展空間觀念。

四、組織生生互相學習，有利于學生構建知識體系

教學組織形式也是減少外在認知負荷應考慮的一個方面。實踐證明，有效的小組合作學習，可以在小組成員間形成包容、開放的學習氛圍，使小組成員相互促進、相互激勵，提高學習效率。例如：在教學蘇教版五上《平行四邊形的面積》一課時，筆者讓學生組成四人小組，給每個小組提供了平行四邊形和剪刀等工具，幾分鐘之后，有學生叫起來：“我知道了，只要把左邊這塊移到右邊就可以得到一個長方形，長方形的面積是可以計算的?！逼渌麑W生有的馬上就明白了，有的皺著眉頭嘟囔著：“什么意思？”筆者讓這個學生上講臺講解，他邊剪邊比畫邊解釋：“要算平行四邊形的面積，只要把左邊的這一塊移到右邊，不就變成我們會算的長方形了嗎？”一開始不理解的學生頓時豁然開朗，興奮地說：“哦！我知道了！”也動手剪了起來。可能大家也有過這樣的經歷：苦口婆心輔導一個學生，他就是不開竅，讓另一個學生點撥兩句，他很快就懂了。學生之間的合作有時比教師的教學更有效，這是因為同伴的思維都處在相近的水平，同伴的講解更容易接受與理解。

要提高學科學習質量，教師的作用至關重要。研究學生的心理負荷，采取有效的措施降低他們學習時的外在認知負荷，能使他們的學習更加輕松、愉快！

【參考文獻】

[1]陳巧芬.認知負荷理論及其發展[J].現代教育技術，2009，17（9）：27-31.

[2]孫天義，許遠理.認知負荷的理論及主要模型[J].心理研究，2012，5（2）：93-96.