优化组织材料，减少外在认知负荷，提高学习效果

【摘要】根据认知负荷理论，在进行教学设计时，教师应该考虑学习者在学习过程中所承受的认知负荷，要保证学习者承受的认知负荷不超过其所能承受的认知负荷总量。教师在组织材料时要考虑呈现方式、学习方法、媒体技术、组织形式等方面，尽可能地降低学生的外在认知负荷，提高其学习效果。

【关键词】外在认知负荷;组织材料;学习效果

【中图分类号】G623.5 【文献标志码】A 【文章编号】1005-6009（2015）41-0014-02

【作者简介】严林妹，江苏省苏州工业园区新城花园小学（江苏苏州，215021）副校长，高级教师，苏州市数学学科带头人。

认知负荷理论告诉我们，外在认知负荷一般与学习材料的组织和呈现方式有关，它是由刺激材料的呈现方式和外部要求个体所从事的活动引起的工作记忆负荷，可以通过教学设计进行调节。这就要求教师在组织教学材料时考虑学生的认知规律，想办法降低学生的外在认知负荷。下面，笔者从设置教学坡度、简化解题思路、运用多媒体技术、改变组织形式这四个方面，谈谈如何减少学生的外在认知负荷，提高学生的学习效果。

一、设置教学坡度，降低发现的外在认知负荷

教学是一项复杂的活动，需要教师课前做出周密的策划。如果教师一味地放手让学生自己探索，往往会出现课堂表面上热热闹闹，实质上没有达到预期效果的现象。究其原因，是增加了学生的外在认知负荷，而人的认知负荷是有限的。教师应精心设置教学过程，把学生一步步引到自主学习、自己构建新知识的轨道上来。例如，一教师是这样设计苏教版六上《解决问题的策略：假设》一课的教学的：

出示：把720毫升的果汁倒入9个同样的小杯（或3个同样的大杯），正好倒满，小杯（或大杯）的容量是多少毫升？

师：谁会列式计算？

生：720÷9=80（毫升）或720÷3=240（毫升）。

师：为什么用除法算？

生：这两道题都可以用同一个数量关系“果汁总量÷相同杯子的个数=每杯的容量”来解决。

师：今天我们就要用这个数量关系来解决问题。

出示例1：小明把720毫升果汁倒入6个小杯和2个大杯，正好都倒满。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？

师：请大家读题，说说题目中的已知条件和问题，并思考例题与刚才的复习题相比有什么不同，怎样解决这个问题。

生：可以假设全是大杯或全是小杯，这样就变成了同一种杯子，就可以用上面的数量关系来解决了。

师：你们的想法真是太好了！今天我们就来学习用“假设”的策略解决问题。（板书课题）

师：我们可以这样来思考——“假设将720毫升果汁全部倒入小杯，需要几个小杯？假设将720毫升果汁全部倒入大杯，需要几个大杯？”同学们可以在作业纸上画一画、写一写。

教师精心设置好了学习的坡度，减少了学生发现的障碍，降低了他们的外在认知负荷，使他们在探究思考时方向明确，直奔主题，提高了教学效率。

二、简化解题思路，降低学习的外在认知负荷

刺激材料的呈现方式符合学生的认知规律，有利于降低学生的外在认知负荷。解决问题需要一定的策略，苏教版小学数学教材从三年级开始设置“解决问题的策略”方面的内容。不同的问题采用不同的方法来解决，解决问题的思路就畅通。笔者曾在微信朋友圈看到过这样一则信息：一人没读过书，去朋友家玩，朋友儿子正在做作业，有道题不会，叫他们帮忙，题目是：鸡和兔共15只，共有40只脚，鸡和兔各几只？朋友答：“设鸡的数量为X只，兔的数量为Y只……”朋友还没算出答案，那人已经给出了答案，他的算法是：假设鸡和兔都训练有素，吹一声哨，抬起一只脚，40-15=25（只）;再吹哨，又抬起一只脚，25-15=10（只）。这时鸡都一屁股坐地上了，兔子还两只脚立着。所以，兔子有10÷2=5（只），鸡有15-5=10（只）。由此例，笔者想到，优化、简化思路是多么重要啊！将条件化繁为简（当然也可以假设全是鸡或兔子，将两种量转化为一种量后解决），有利于减轻学生的外在认知负荷，本来难以解决的问题解决起来就容易多了。

三、运用多媒体技术直观呈现，有利于减少外在认知负荷

认知负荷理论实验证明，言语信息和图像信息在时间和空间上同时呈现时的学习效果优于二者相继呈现时的学习效果。多媒体技术用得恰到好处，可以减少学生的外在认知负荷，提高他们的学习效果。例如：教学苏教版六上《表面涂色的正方体》一课，意图让学生探索一个涂色的大正方体切成若干个小正方体后，1面、2面、3面涂色和没有涂色的小正方体各有几个。设计教学时应考虑到：因为学生动手操作的时间、器材、准确性等的限制，可以借助多媒体技术，将抽象的空间想象转化为可视的三维图形，再通过“变色”“闪烁”“移动”等手段来突破教学的重难点，化抽象为具体，以此刺激学生的注意，激发学生的兴趣，帮助学生得出规律。

（1）将一个大正方体的表面涂色，再将它的每条棱都平均分成2份，能分割出多少个同样大的小正方体？

（2）你觉得分割出来的小正方体有什么特点？（切成的每个小正方体都有3个面涂了颜色）

教师演示：把正方体木块的棱2等分，然后沿等分线把正方体切开，得到8个小正方体。

提问：小正方体有涂色面，有没涂色的面吗？先看分解图，然后自己填写表格（表格略）。

师：同样的正方体，如果将它的每条棱都平均分成3份呢？四人小组合作完成。

合作探究：

①能切成多少个小正方体？

②切成的小正方体中，3面、2面、1面涂色的各有多少个？分别在原正方体的什么位置？

③在小组内说说你是怎么得到的。

在此基础上，学生自己研究把正方体每条棱4等分、5等分……n等分后，几个面涂色的情况。

巧妙运用多媒体技术，可以减少学生的外在认知负荷，帮助学生形象而直观地理解题目的意思，使他们从简单问题入手，正确而深刻地理解新知、得出规律，发展空间观念。

四、组织生生互相学习，有利于学生构建知识体系

教学组织形式也是减少外在认知负荷应考虑的一个方面。实践证明，有效的小组合作学习，可以在小组成员间形成包容、开放的学习氛围，使小组成员相互促进、相互激励，提高学习效率。例如：在教学苏教版五上《平行四边形的面积》一课时，笔者让学生组成四人小组，给每个小组提供了平行四边形和剪刀等工具，几分钟之后，有学生叫起来：“我知道了，只要把左边这块移到右边就可以得到一个长方形，长方形的面积是可以计算的。”其他学生有的马上就明白了，有的皱着眉头嘟囔着：“什么意思？”笔者让这个学生上讲台讲解，他边剪边比画边解释：“要算平行四边形的面积，只要把左边的这一块移到右边，不就变成我们会算的长方形了吗？”一开始不理解的学生顿时豁然开朗，兴奋地说：“哦！我知道了！”也动手剪了起来。可能大家也有过这样的经历：苦口婆心辅导一个学生，他就是不开窍，让另一个学生点拨两句，他很快就懂了。学生之间的合作有时比教师的教学更有效，这是因为同伴的思维都处在相近的水平，同伴的讲解更容易接受与理解。

要提高学科学习质量，教师的作用至关重要。研究学生的心理负荷，采取有效的措施降低他们学习时的外在认知负荷，能使他们的学习更加轻松、愉快！

【参考文献】

[1]陈巧芬.认知负荷理论及其发展[J].现代教育技术，2009，17（9）：27-31.

[2]孙天义，许远理.认知负荷的理论及主要模型[J].心理研究，2012，5（2）：93-96.