基于认知负荷理论的小学数学

沈佳慧+张云飞

摘要：认知负荷理论认为高效的课堂教学需要考量学生工作记忆的容量阈值。在数学课堂教学中，图式学习使学生在模仿与领悟中探索出规律降低记忆加工中的无意义环节，从而降低认知负荷，使学生关注到问题的深层表征问题。根据学生的个体差异，采取不同能够调节其认知负荷的策略可实现课堂效率最大程度发展。本文基于认知负荷理论，阐述在数学课堂教学中如何减轻学生的认知负荷，实现小学数学课堂教学效益合理最大化。

关键词：认知负荷；小学数学；课堂教学；策略

前言

随着新课程改革的推进和深入，课堂的有效性教学日益受到关注。因课堂中学生学习效率低下，超出认知负荷范围，教师重复作业的频率居高不下，这种现象屡见不鲜。因此，建立课堂高效的教学策略对培养学生的全方面发展具有理论和现实意义。

一、 认知负荷理论简介

（一） 认知负荷的来源

马克斯、库珀和斯威勒曾指出，面对已知既定的认知任务，个体产生的认知负荷主要来自以下三个方面：一是学习材料的性质，二是学习材料的呈现方式，三则是学习者的已有经验。

（二） 三类认知负荷

根据其来源及是否有助于图式的建构，认知负荷理论者把认知负荷分为内在认知负荷、外在认知负荷和关联认知负荷三类。

1. 内在认知负荷（Intrinsic cognitive load）指由学习材料的不同难度水平所带来的负荷。

2. 外在认知负荷（Extraneouscognitive load）指干扰图式的获得和自动化时的不必要的认知负荷。

3. 关联认知负荷（Germane cognitiveload）是指在建构图式时不是必须但投入之后又有利于图式建构的认知负荷。

（三） 认知负荷之间的关系

认知负荷理论者认为，上述的三种认知负荷可以相互累加。如果它们的总和超过了工作记忆的负载量，就会使学习陷入瓶颈。借助认知负荷调控来影响学生的学习，其重心应该放在降低外在认知負荷或增加关联认知负荷两个方面，以确保学生有足够认知资源来加工必要信息。

二、 课堂教学内容的呈现方式

（一） 样例学习

样例又称为范例或具体例子，是一种能够例说抽象事物具体表征的一种实在性实体。现行教材中“例题+（分析）+解答”实际上是一个原理方法型样例或问题解决型样例。由此可见，数学样例学习是学生在数学学习过程中获取认知技能，也是教师课堂教学所必要的手段，能有效地促进学生数学知识学习迁移。

（二） 图式教学

康德曾说：“图式是潜藏在人类心灵深处的一种技巧。”建构不同的图式有利于学生在脑中形成具体结构和框架，有利于自动化水平地储存和信息提取，这样所占用的认知空间就会越少。

（三） 整合多种呈现方式（多媒体）

由于知识的串联及复杂程度，再加上教学过程也存在较多的互动环节，单方向的呈现已无法满足课堂教学的需求，对于认知负荷的降低也造成了较大的影响。因此，减少认知负荷的增加成为课堂教学策略的选择之一。多种呈现方式相互交错，利用图片、文字、动画、音频等多种形式，增加工作记忆的阈值，从而降低认知负荷。

（四） 学生学习的个体差异

高效益的数学课堂教学，必须关注学生学习的个体差异，强调他们学习的规律与特点。对于先前知识水平较高的学生，则可以提供一些内容交互性大的复杂学习材料，帮助他们形成问题图式，达到学习效益的最大化。这种根据学生学习的个体差异采取具体措施调节其认知负荷的策略，使每位学生实现最大程度发展。

三、 认知负荷理论与小学数学教育

认知负荷理论正在逐渐成为现代教育教学的重要理论依据。毋庸置疑，学生在学习过程中或多或少会产生一定的认知负荷，再加上教师所运用的教学策略考虑不周或者教学方法使用不当，那会使认知负荷干扰学生的学习，影响课堂学习效率。因此，在小学数学课堂教学中，应充分考虑认知负荷的降低措施，以便学生能运用有限的认知资源高效地学习。

（一） 优化教学语言

在课堂教学中，教师的教学语言也是认知负荷的原因之一。尤其在数学课堂中，教师会运用一定的数字及符号表达，抽象思维的认知加工会耗费大量认知资源。因此，教师要精心设计教学语言，语言表达尽量做到生动形象、清晰准确，把枯燥抽象的数学知识化为活泼生动的学习内容。

（二） 注重数学样例教学

样例教学是一种较为典型有效的教学模式，有效的教学模式能够降低学生的认知负荷，达到学习效率提高的目的，并在头脑中建构必要的知识结构，分析应该在何种时候运用规律、算理等方式，从而促进图式的构建和自动化获得的能力。例如：引导学生认识“米”时，可以指导他们分小组测量跳绳的长度、大门的高度、桌椅的长宽等。

（三） 科学设计教学课件

《义务教育数学课程标准（2011版）》中提到：教学中要注意教学手段多样化与现代信息技术的关系。现代教育技术作为新时期新兴的教育模式技术，不能就此替代传统教学模式。在应用现代教育技术的同时，教师应注重课堂教学的课件设计制作，这样有利于实现思维与教学过程同步，帮助学生更好地把握教学内容的知识脉络。

四、 结语

本文根据认知负荷理论，从内在认知负荷、外在认知负荷以及相关认知负荷三个方面，探讨了数学课堂教学过程中如何基于认知负荷的阈值限下进行有效教学，并结合案例进行了详细的说明。理论的梳理与实践的统一说明：在教学实践中，数学课堂教学的设计合理化能够在一定程度上减少认知超载，科学合理的课程教学才能提高学习的效率，实现课堂教学的有效性。

参考文献：

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