基于認知負荷理論的高中生物有效教學策略

沈露

[摘? ?要]高中生物教學的有效性是高中生物教師在新時期的重要研究課題，如今高中生物教師緊跟新課改的步伐，對自身的教學策略進行了一定的優化，也取得了一些教學效果。而認知負荷理論的出現，為高中生物教師提供了新的教學思路。如何在認知負荷理論的指導下開展有效的生物教學，是文章主要探討的內容。

[關鍵詞]高中生物;認知負荷;教學策略

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）21-0066-02

生物學科具有一定的復雜性及抽象性，其教學難度比較大，學生也面臨著一定的學習困難。而在認知負荷被引入高中生物課堂教學中的當下，要求教師能夠采取有效的教學策略，優化教學過程，在降低學生認知負荷水平的基礎上，引導學生建立起積極的學習態度，形成正確的情感價值觀，促進學生的健康發展。

一、認知負荷理論的基本概述

認知負荷理論認為人的認知結構能夠由工作記憶（短時記憶）和長時記憶所組成，而在教學領域，認知負荷理論最主要發揮的功能就是長時記憶功能，即學生將知識以圖式的形式存儲在長時記憶之中。其中的圖式會結合信息元素的實際使用方式來對信息進行組織，在這個過程中，圖式可以提供合理的知識組織與存儲機制，有利于降低工作記憶負荷。而在真正構建起圖式之后，在大量的實踐經驗積累之下，圖式可以實現自動化。只要是熟悉的任務，都可以被準確又流利地操作，提高任務完成效率。而不熟悉的任務，可以讓工作記憶空間獲得最大限度的發展，也可以提高任務完成效率。

而在高中生物教學中，要提高課堂教學的有效性，歸根結底是要提高學生的學習效率。在認知負荷理論下，要提高學生對生物知識的學習效率，就需要讓學生構建自動化的圖式，讓學生能夠在圖式自動化的作用下，讓新知識和舊知識都可以聯系起來。在降低學生工作記憶負荷的情況下，可以發揮長時記憶的功能，幫助學生構建完善的知識結構，提高學生的知識信息處理能力、歸納能力、認知能力，切實提高學生的學習效率，保障生物課堂教學的質量。

二、認知負荷理論下的高中生物有效教學策略

如今教育改革與素質教育正在深化發展，其主要陣地始終是課堂。高中生物教師在新課改的背景下，要樹立起全新的理念，對教學內容、教學方式及自身的教學行為等進行優化，建立起新的教學模式。而認知負荷理論則為高中生物教師貫徹這一點提供了很好的思路，筆者主要基于認知負荷理論提出以下教學策略，以提高生物課堂的教學效果。

1.利用微課的方式構建起新的認知系統

微課是以教學視頻為載體的微型課程，它是新時期的新型教學方式。在認知負荷理論下開展高效的高中生物教學，教師可以充分利用微課來輔助教學，讓學生通過觀看教學小視頻，便捷又高效地梳理新課知識，建立起新的認知系統，而且可以保證這一認知系統的全面性、完整性。需要注意的是，教師所制定的微課中，其教學視頻呈現的內容必須突出重點，讓學生可以主動拓展自己的認知面。

比如在高中生物《生態系統的能量流動》一課的教學中，教師可將本課內容分為若干個部分，融入相應的小視頻之中。比如“生態系統的能量流動過程”可以歸納為一個小視頻，從能量的源頭到能量的流入方式，再到傳導渠道、流出途徑等，讓學生可以全面架構起新的小型認知系統。在這之后，“生態系統的能量流動特點”“能量金字塔”等也可以分別融入各自的小視頻中，幫助學生建立起另外的小型認知系統。這些認知系統具有較強的穩定性，將這些小型認知系統相互連接起來，形成一個整體的大型認知網絡，可以有效提高學生的認知能力。而且這些認知內容的信息量在各自的信息量限制范圍內，不會超過學生的記憶負荷。

2.通過任務型教學的方式優化認知結構

在認知負荷理論下，高中生物教師要提高課堂教學的實效性，就要注意不可讓課堂上傳授給學生的知識量超過學生自身認知范圍內的信息量，避免提高學生的外在認知負荷水平，限制學生的知識學習效率和學習效果。因此，教師要注意優化自身的教學設計，幫助學生優化其認知結構。而任務型教學方式則是可以達到這一目的的重要手段，它的原理就是讓學生在教學實踐活動中，增加一定量的外部認知，進而提高自身的認知能力。但是教師要注意把握好這個度，讓學生在這個過程中獲得良性的發展，避免出現學習興趣低下的情況。

比如在高中生物《能量之源──光與光合作用》這一課的教學中，教師就可以通過任務型教學方式，讓學生積極參與到教學實踐活動中。教師可為此設計以下的教學任務：聯系生活中蔬菜大棚的實際情況，菜農是如何保證大棚內蔬菜的光合作用的？根據這一任務，學生可積極自主地搜集資料，甚至是實地考察，了解生活中人們是如何在蔬菜大棚設施中保證蔬菜可以接受光合作用的，從而深刻地了解能源之源——光，進而更好地理解光合作用。在這個過程中，學生能夠建立起光與光合作用相關的認知結構，而且在這一實踐教學中充分發揮了主體性作用，對生物知識學習產生了更濃的興趣，在一定程度上擴展了自身的外部認知，達成認知負荷理論下的生物教學目標。

3.通過思維導圖的方式提高生物教學效率

在高中生物教學中，教師要在認知負荷理論下保證學生的學習效果，提高生物課的教學效率，可通過建立思維導圖的方式來達到這一目的。思維導圖是一種可以表達學生發散性思維的圖形思維工具，既簡單又有效，其實用性非常明顯。尤其是學生在建立思維導圖的過程中，通過圖文并重的方式來表現各級主題的關系，可以幫助其建立起生物知識的有效記憶連接。

比如在高中生物《細胞的衰老和凋亡》一課的教學中，教師可讓學生圍繞著“細胞的衰亡”這一中心來構建相應的思維導圖。其思維分支可以包括個體衰老的特征、細胞衰老的特征、細胞凋亡的概念、細胞死亡的主要形式，等等。根據思維導圖，學生可以深入探究個體衰老和細胞衰老之間的關系、細胞凋亡和細胞壞死之間的區別等等，有利于學生更好地理解這一課的知識。在提高學生學習效率的同時，基于思維導圖的生物教學策略還促進了學生的能力發展，包括高中生的思維能力、認知能力、知識理解能力，等等。在認知負荷理論下，這樣的教學效果是符合學生認知規律與認知需求的，高中生物教師可積極推廣運用這一教學方式，提高生物教學的有效性。

總而言之，認知負荷理論是新時期逐漸被推廣應用在課堂教學中的重要教學理論，它能夠為提高學生的認知能力、探尋符合學生認知規律的教學方式提供有效的指導與支持。因此，高中生物教師在認知負荷理論下，可通過微課、任務型教學、思維導圖的方式來優化當前的教學，切實提高生物教學的實效性，提高學生的綜合學習能力。

[? 參? ? 考? ? 文? ? 獻? ]

[1]? 宗海俊. 基于認知負荷理論的高中生物多媒體教學探索與實踐[J]. 文理導航， 2017（32）：92.

[2]? 高中生物微課教學實踐探索[D]. 濟南：山東師范大學， 2016.

[3]? 王佳. 三維模型及其動畫在生物教學設計中的應用[J]. 新課程（下）， 2017（11）：105-106.

（責任編輯? ? 諾? ?依）