高中生物教学中降低外在认知负荷水平的有效教学策略

沈露

【摘 要】当前国内的教育教学领域已经深入渗透了新课改理念，让课堂教学迈入了全新的发展阶段。新时期各学科教师都在积极探索创新的教学模式，构建高效的课堂，以实现课堂教学的全面优化。如今，在高中生物高效课堂的构建过程中，教师如何从降低学生外在认知负荷水平这一点入手展开教学，是一个重要的研究课题。

【关键词】高中生物；认知负荷；高效课堂；教学策略

认知负荷理论是一项认知领域的重要理论，其主要包括内在认知负荷与外在认知负荷。其中，内在认知负荷主要源自于学习材料本身，它具有不易改变的特点。而外在认知负荷则与之相反，具有可变性，一般可通过改变学习材料的具体组织呈现方式来减少外在认知负荷。在高中生物教学中，教师要结合实际情况，在降低外在认知负荷水平的情况下进行有效的教学设计，从而保障学生可以轻松有效地学习生物知识。

一、降低外在认知负荷水平的重要性

在认知负荷理论中，内在认知负荷是由学习材料自身性质引起的，一般而言，它取决于教材内部要素之间的具体联系。一旦教材中的学习材料出现了学生不能重复掌握的图式，就会引起比较高水平的内在认知负荷。这一点是教师不能通过优化教学设计来降低的，因为这一内在认知负荷是比较基本的负荷。

但是外在认知负荷不同，若学生要对没有经过教师优化设计的学习材料内容进行加工，则需要在学习过程中付出非常多的努力。一个人的信息加工容量是有限制的，在同一时间能够接收的信息必须是有限数量的信息。但毫无疑问的是，教师所提供的学习材料如果没有得到良好的设计，则会让学生在学习过程中增加工作记忆负担。由此可见，在实际教学过程中，教师要想让学生高效掌握教学内容，提高其学习效率，就要对课堂上的教学内容与学习材料进行优化设计，以降低学生的外在认知负荷水平。这也是在认知负荷理论指导下提高课堂教学有效性的重要途径。

二、高中生物教学降低外在认知负荷水平的策略

上文已经提及到在课堂教学中降低外在认知负荷水平的重要性，而且降低这一外在认知负荷水平的关键点在于教师的教学优化设计。高中生物教师要构建有效的生物课堂，则可在新课改背景下对生物教学过程进行优化设计。

（一）对学习材料进行合理的组织

外在认知负荷水平与学习材料组织方式之间存在着紧密的联系，要降低外在认知负荷水平，则可合理地优化当前的学习材料组织方式。而在实际的优化过程中，要求教师能够对学习材料进行科学的归类，把握好整体与局部之间的关系，从而为学生呈现程序化的生物知识结构的界面。为此，高中生物教师可根据具体的学习材料，将其划分为若干个小单元，然后将每个小单元的知识内容划分到相适应的类别中，使学生能够在学习的过程中，结合自己的学习需要，便捷地搜索相应的学习材料，这样就会让学生的工作记忆对信息进行串行加工，有利于降低学生的外在认知负荷水平。

比如在高中生物“细胞的分化”这一课的教学中，教师就可以合理地对相关学习材料进行归类，让学生可以对这一课的学习内容进行明确。其归类可包括四个单元，即知识回顾、本课内容、课堂练习、课后作业。在每个单元中，都可纳入相应的学习材料。比如“知识回顾”可以涵括细胞结构、细胞物质、细胞能量、细胞分子、细胞分裂等知识。“本课内容”这一单元可以涵括细胞分化的概念、细胞全能性的概念、细胞分化在个体发育中的意义等内容。“课堂练习”可包括教材中的实例、练习题。“课后作业”则可以是教师自己设计的巩固练习。在这样全面细化的学习材料组织方式之下，可以有效降低學生的外在认知负荷水平，提高学生的学习效率。

（二）优选学习材料的呈现方式

在高中生物教学中，学习材料的呈现方式也会影响学生的外在认知负荷水平。如果学习材料呈现方式具有合理性，那么所呈现的学习材料也会发挥良好的指导作用，让学生可以在凝聚自身注意力的同时，又可以保证工作记忆不会超负荷。这主要是因为合理的学习材料呈现方式会尽可能地减少冗余信息，不会让冗余信息过多地分散学生的注意力。学生的注意力本身的维持时间就不长，高中生物教师要注重这一特点，重视优选学习材料的呈现方式。而笔者的建议就是教师可以引入多媒体技术来实现这一目的。在多媒体技术辅助下，教师虽然要通过图文整合的组织方式来呈现学习材料的相关信息，但若是合理地设计多媒体画面中信息的呈现方式，就可以优化多媒体组合，既可以提升学生的认知能力，又可以建立起视觉与语词表征之间的内在联系，从而提高学生的学习成效。比如在高中生物“神经调节与体液调节的关系”一课的教学中，教师要降低学生的外在认知负荷水平，可以利用多媒体技术来制作课件。

教师需要注意的是，不可在增添图像的同时又增加大量的文字，过多的冗余信息会阻碍学生的信息加工能力。因此，教师可用图像与简洁的文字建立起相应的图式，并用多媒体信息设备呈放出来。例如图式的中心词是神经调节与体液调节，然后利用作用途径、反应速度、作用范围、作用时间等比较项目来构建起简洁却完整的图式结构，使学生能够根据关键又简短的信息联想到丰富的内容。例如在反应速度方面，神经调节是迅速，而体液调节是较缓慢，学生能够对其中的对比关系一目了然，有利于降低学生的外在认知负荷水平，对提高学生的知识学习效率也有很大的帮助。

（三）对学习材料辅加合理的注释

在学习材料中增加一些合理的注释，可以帮助学生在新知识与旧知识之间建立起联系，也就是根据原有的图式，对新接收的信息进行加工，使其合理化。比如在高中生物“基因是有遗传效应的DNA片段”一课的教学中，教师要让学生联系新旧知识，根据学生在学习“DNA的复制”这部分知识时已经建立起来的图式，对新课的知识信息进行合理的加工，并且在这个新图式上增加合理的注释，注释内容可包括生物的遗传物质、DNA分子的结构、DNA的复制等等相关旧知识，让新图式更加丰富，形成知识的“因果链”。这既有利于降低学生的外在认知负荷水平，也提高了学生对知识内在联系的梳理能力，还提高了学生对新旧知识的记忆能力。

结束语

综上所述，高中生物教师引入了认知负荷理论来优化自身的教学模式，并且将着重点放在降低学生的外在认知

负荷水平上。为了提高高中生物教学效率，教师可以采取多种教学策略，切实降低学生的外在认知负荷水平，并促进学生其他能力的健康发展。

【参考文献】

[1]张永芳.新课程理念下高中生物课堂有效提问的实践探讨[D].山东师范大学，2016

[2]交互型微课件在高中生物教学中的应用探讨[D].山东师范大学，2016

[3]方引泉.浅谈高中生物教学活动中存在的问题及解决措施[J].生物技术世界，2016（4）：277