高中生物教學中降低外在認知負荷水平的有效教學策略

沈露

【摘 要】當前國內的教育教學領域已經深入滲透了新課改理念，讓課堂教學邁入了全新的發展階段。新時期各學科教師都在積極探索創新的教學模式，構建高效的課堂，以實現課堂教學的全面優化。如今，在高中生物高效課堂的構建過程中，教師如何從降低學生外在認知負荷水平這一點入手展開教學，是一個重要的研究課題。

【關鍵詞】高中生物；認知負荷；高效課堂；教學策略

認知負荷理論是一項認知領域的重要理論，其主要包括內在認知負荷與外在認知負荷。其中，內在認知負荷主要源自于學習材料本身，它具有不易改變的特點。而外在認知負荷則與之相反，具有可變性，一般可通過改變學習材料的具體組織呈現方式來減少外在認知負荷。在高中生物教學中，教師要結合實際情況，在降低外在認知負荷水平的情況下進行有效的教學設計，從而保障學生可以輕松有效地學習生物知識。

一、降低外在認知負荷水平的重要性

在認知負荷理論中，內在認知負荷是由學習材料自身性質引起的，一般而言，它取決于教材內部要素之間的具體聯系。一旦教材中的學習材料出現了學生不能重復掌握的圖式，就會引起比較高水平的內在認知負荷。這一點是教師不能通過優化教學設計來降低的，因為這一內在認知負荷是比較基本的負荷。

但是外在認知負荷不同，若學生要對沒有經過教師優化設計的學習材料內容進行加工，則需要在學習過程中付出非常多的努力。一個人的信息加工容量是有限制的，在同一時間能夠接收的信息必須是有限數量的信息。但毫無疑問的是，教師所提供的學習材料如果沒有得到良好的設計，則會讓學生在學習過程中增加工作記憶負擔。由此可見，在實際教學過程中，教師要想讓學生高效掌握教學內容，提高其學習效率，就要對課堂上的教學內容與學習材料進行優化設計，以降低學生的外在認知負荷水平。這也是在認知負荷理論指導下提高課堂教學有效性的重要途徑。

二、高中生物教學降低外在認知負荷水平的策略

上文已經提及到在課堂教學中降低外在認知負荷水平的重要性，而且降低這一外在認知負荷水平的關鍵點在于教師的教學優化設計。高中生物教師要構建有效的生物課堂，則可在新課改背景下對生物教學過程進行優化設計。

（一）對學習材料進行合理的組織

外在認知負荷水平與學習材料組織方式之間存在著緊密的聯系，要降低外在認知負荷水平，則可合理地優化當前的學習材料組織方式。而在實際的優化過程中，要求教師能夠對學習材料進行科學的歸類，把握好整體與局部之間的關系，從而為學生呈現程序化的生物知識結構的界面。為此，高中生物教師可根據具體的學習材料，將其劃分為若干個小單元，然后將每個小單元的知識內容劃分到相適應的類別中，使學生能夠在學習的過程中，結合自己的學習需要，便捷地搜索相應的學習材料，這樣就會讓學生的工作記憶對信息進行串行加工，有利于降低學生的外在認知負荷水平。

比如在高中生物“細胞的分化”這一課的教學中，教師就可以合理地對相關學習材料進行歸類，讓學生可以對這一課的學習內容進行明確。其歸類可包括四個單元，即知識回顧、本課內容、課堂練習、課后作業。在每個單元中，都可納入相應的學習材料。比如“知識回顧”可以涵括細胞結構、細胞物質、細胞能量、細胞分子、細胞分裂等知識。“本課內容”這一單元可以涵括細胞分化的概念、細胞全能性的概念、細胞分化在個體發育中的意義等內容。“課堂練習”可包括教材中的實例、練習題。“課后作業”則可以是教師自己設計的鞏固練習。在這樣全面細化的學習材料組織方式之下，可以有效降低學生的外在認知負荷水平，提高學生的學習效率。

（二）優選學習材料的呈現方式

在高中生物教學中，學習材料的呈現方式也會影響學生的外在認知負荷水平。如果學習材料呈現方式具有合理性，那么所呈現的學習材料也會發揮良好的指導作用，讓學生可以在凝聚自身注意力的同時，又可以保證工作記憶不會超負荷。這主要是因為合理的學習材料呈現方式會盡可能地減少冗余信息，不會讓冗余信息過多地分散學生的注意力。學生的注意力本身的維持時間就不長，高中生物教師要注重這一特點，重視優選學習材料的呈現方式。而筆者的建議就是教師可以引入多媒體技術來實現這一目的。在多媒體技術輔助下，教師雖然要通過圖文整合的組織方式來呈現學習材料的相關信息，但若是合理地設計多媒體畫面中信息的呈現方式，就可以優化多媒體組合，既可以提升學生的認知能力，又可以建立起視覺與語詞表征之間的內在聯系，從而提高學生的學習成效。比如在高中生物“神經調節與體液調節的關系”一課的教學中，教師要降低學生的外在認知負荷水平，可以利用多媒體技術來制作課件。

教師需要注意的是，不可在增添圖像的同時又增加大量的文字，過多的冗余信息會阻礙學生的信息加工能力。因此，教師可用圖像與簡潔的文字建立起相應的圖式，并用多媒體信息設備呈放出來。例如圖式的中心詞是神經調節與體液調節，然后利用作用途徑、反應速度、作用范圍、作用時間等比較項目來構建起簡潔卻完整的圖式結構，使學生能夠根據關鍵又簡短的信息聯想到豐富的內容。例如在反應速度方面，神經調節是迅速，而體液調節是較緩慢，學生能夠對其中的對比關系一目了然，有利于降低學生的外在認知負荷水平，對提高學生的知識學習效率也有很大的幫助。

（三）對學習材料輔加合理的注釋

在學習材料中增加一些合理的注釋，可以幫助學生在新知識與舊知識之間建立起聯系，也就是根據原有的圖式，對新接收的信息進行加工，使其合理化。比如在高中生物“基因是有遺傳效應的DNA片段”一課的教學中，教師要讓學生聯系新舊知識，根據學生在學習“DNA的復制”這部分知識時已經建立起來的圖式，對新課的知識信息進行合理的加工，并且在這個新圖式上增加合理的注釋，注釋內容可包括生物的遺傳物質、DNA分子的結構、DNA的復制等等相關舊知識，讓新圖式更加豐富，形成知識的“因果鏈”。這既有利于降低學生的外在認知負荷水平，也提高了學生對知識內在聯系的梳理能力，還提高了學生對新舊知識的記憶能力。

結束語

綜上所述，高中生物教師引入了認知負荷理論來優化自身的教學模式，并且將著重點放在降低學生的外在認知

負荷水平上。為了提高高中生物教學效率，教師可以采取多種教學策略，切實降低學生的外在認知負荷水平，并促進學生其他能力的健康發展。

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