相关认知负荷理论视角下高中生物教学策略探析

张晓琴

【摘 要】在认知负荷理论视角下，高中生物教师需帮助学生调整认知结构，优化知识的呈现方式，降低学生的认知负荷，提高学生的学习质量，使学生建立系统、科学的知识网络结构。

【关键词】认知负荷理论;生物教学;高中

认知负荷理论是指人们在理解较为复杂和抽象的概念时会消耗认知资源，形成一定的负荷，若认知负荷超过认知资源，则会对学习与工作效率产生负面影响。认知结构的组成主要包括工作记忆与长时记忆，工作记忆用于短期内储存与处理信息，其容量有限，若学生认知负荷过重，未能及时将工作记忆加工为长时记忆，则容易遗忘，降低学习效率。生物学是系统性较强的学科，要求学生具有良好的逻辑思维能力，但学生的认知资源有限，在学习和理解抽象概念时较为困难，易出现认知偏差，且知识容量大，容易超过工作记忆负荷，导致记忆时间较短，容易遗忘知识点或无法提取知识进行问题解答。在认知负荷理论视角下，教师应积极采取措施帮助学生调整认知结构，使其正确、快速地理解知识点，促进工作记忆的加工与转化，提高课堂效果，使学生正确理解和记忆生物学知识和概念，并形成系统的、科学的生物学知识网络结构。

一、帮助学生调整认知结构

在高中生物教学中，学生生物基础知识和思维能力方面的缺陷是产生认知负荷的重要原因。在学习与处理问题时，人类需要提取长时记忆中的相关知识，并转化为工作记忆进行处理和完成，若知识与问题过于复杂，且缺乏良好的整理和处理策略时，则会导致工作记忆的容量过大，引起认知负荷，降低效率。因此，教师在教学过程中应积极引导，帮助学生调整认知结构，可采用图表的形式对知识进行整合，简单明了地展现不同知识之间的相关性、交互性、差异性，将复杂、抽象的概念简单有序地表达出来，并印制成册发放给学生，帮助学生梳理脑中杂乱的知识点，形成良好的知识网络。也可将生物知识与实际生活相联系，使学生根据生活经验理解生物知识，并引导学生发现生物学与实际生活的联系，提高其学习兴趣。例如，在学习“细胞的生命历程”时，教师可将课本知识与实际生活相结合进行讲解，向学生解释细胞增殖、分化、衰老和凋亡在人类、动物及植物中代表什么，与人类的生老病死有何关系，并通过动画向学生展示细胞的生命历程与动植物的生命历程，使学生正确认识细胞。

二、采用任务式教学

不同的学生对知识掌握程度不同，其认知资源也有所不同。对此，教师应对学生的认知情况加以评估，并采用任务式教学帮助学生理解和梳理知识，在完成概念讲解后，依据学生不同的认知能力合理布置学习任务。任务难度可稍高于学生的自身认知，激发学生探索和学习的欲望，并使学生在实际操作和摸索过程中提升自身认知，但需注意的是，任务难度不能过度高于学生认知，否则会导致学生完全无法从自身认知中获得灵感，会影响任务完成效果，也会对学生的学习信心造成打击。例如，在学习“减数分裂和受精作用”时，教师初步讲解完知识概念后可为学生布置学习任务，如“简述减数分裂与有丝分裂之间的区别”“采用图表形式对减数分裂过程进行总结”等，通过任务提示与引导学生对旧知识进行回顾，并将新旧知识相融合，梳理知识结构，明确各知识之间的关联性与差异性，帮助学生掌握各知识内容，同时使其学会知识的迁移，加深学生的记忆。

三、設计优化概念呈现方式

在生物学知识中，部分概念较为复杂且抽象，对概念的理解给学生带来了严重的认知负荷。对此，教师可依据学生的知识水平，对概念的呈现方式进行设计和优化。对于复杂的概念，可从基础概念开始讲解，循序渐进地向复杂概念过渡，使学生在理解基础概念的前提下学习复杂概念，搭建立体的概念结构。在进行概念讲解时，教师也应充分利用现代信息技术，可通过网络收集相关概念的图解、动画、视频等资料，利用多媒体设备向学生展示，将抽象的理论具象化，从视觉、听觉甚至触觉等多方面给学生带来刺激，使其大脑获得足够的信息反馈，这样更便于学生理解和记忆。此外，教师也可借助挂图、模型等物品进行讲解，挂图中需整合关键文字信息，便于学生理解，保持图片信息和文字信息接收的一致性，以免文字与图片分离导致学生注意力分散，加重认知负荷。也可通过实验室实践操作，将生物信息生动、形象地展现出来，可通过显微镜观察细胞形态、细胞的运动和分裂情况，使学生将理论知识与实际情况相结合，提高记忆效果，提升学习趣味性，激发学生的探索激情。

四、采取渐进式与情境式教学

生物学知识量大且科学性强，内容复杂，枯燥、无趣的课堂讲解方式会严重影响学生的学习兴趣，也会影响学生的积极性与自我监控能力。而学习积极性与自我监控能力却是影响学生认知负荷的重要因素，学习兴趣低、自我监控能力差的学生通常知识基础相对较差，其精神上的烦躁与压力也会进一步加大学习负荷。因此，在高中生物教学中，教师应尽量避免枯燥的讲解方式，若学生精神疲惫，积极性低，则需采取循序渐进的教学方式，可先以内容简单、趣味性强、与实际生活联系紧密的知识开始，可利用多媒体播放与生物学内容相关的趣味短视频、笑话段子等，减轻学生的疲惫感，将学生的注意力集中于课堂，并围绕课堂内容提出简单的问题让学生进行思考。为提升课堂趣味性，教师还可采取情境教学的方式，以图片、声、光、道具等构建与生活相关的课堂情境或小游戏，让学生离开课桌，参与到情境与游戏中，活跃其精神。例如，在学习血液遗传的相关内容时，教师可让学生选择一个血型，将写着血型的纸张贴在身上，由教师在黑板上提出问题，如A型血与B型血结合的后代可形成哪些血型？属于答案范围的学生则迅速跑到一边集合，如此反复数次，直至全体学生均能正确解答相关问题，此举在提高学生记忆能力的同时也可增强趣味性，能够激发学生的学习热情。

五、给予学生信息支持

实践是高中生物教学中的重要环节，教师需依据学生的学习进度与知识储备量安排不同难度的实验教学，使学生可将理论知识应用于实践中，并在实践中巩固理论知识。此外，实验教学更具趣味性，可活跃课堂氛围，能有效提高学生的学习兴趣，使其发现生物学的乐趣。但生物学实验较为复杂，需要操作者具备良好的理论知识基础与实验操作技巧，而高中生实践机会较少，知识储备量相对不足，实验所需的知识通常超出学生的认知范围，在进行实验操作时存在一定困难，也容易出现错误。因此，教师需明确学生的知识结构，知晓学生已掌握和未掌握的知识，在不影响学生巩固与复习旧知识的同时，给予学生信息方面与技术方面的支持，减轻学生的认知负荷，使实验能够顺利完成。例如，进行有丝分裂的观察实验时，可以洋葱根尖为观察对象，教师可为学生提供一定的信息支持，如洋葱根尖的解剖结构、洋葱根尖培养步骤、洋葱根尖各细胞组织显微镜图等，使学生能对洋葱根尖的组成有初步了解，以便于对细胞的有丝分裂过程进行观察，给予试验技术方面的指导则可帮助学生正确完成实验，减少实验过程中的失误。

六、结束语

在认知负荷理论视野下，高中生物教学应重视对学生认知能力的评估，明确学生的认知负荷情况，在复杂、深奥的概念教学上需注意为学生提供适宜的理解和记忆方式，促进学生的理解，减轻认知负荷，并帮助学生调整认知结构，改变概念呈现方式，积极利用多媒体、计算机等设备进行教学，使概念展现更具体、更清晰，使学生正确理解和记忆知识，提高学习效率，构建良好的知识网络。

【参考文献】

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