相關認知負荷理論視角下高中生物教學策略探析

張曉琴

【摘 要】在認知負荷理論視角下，高中生物教師需幫助學生調整認知結構，優化知識的呈現方式，降低學生的認知負荷，提高學生的學習質量，使學生建立系統、科學的知識網絡結構。

【關鍵詞】認知負荷理論;生物教學;高中

認知負荷理論是指人們在理解較為復雜和抽象的概念時會消耗認知資源，形成一定的負荷，若認知負荷超過認知資源，則會對學習與工作效率產生負面影響。認知結構的組成主要包括工作記憶與長時記憶，工作記憶用于短期內儲存與處理信息，其容量有限，若學生認知負荷過重，未能及時將工作記憶加工為長時記憶，則容易遺忘，降低學習效率。生物學是系統性較強的學科，要求學生具有良好的邏輯思維能力，但學生的認知資源有限，在學習和理解抽象概念時較為困難，易出現認知偏差，且知識容量大，容易超過工作記憶負荷，導致記憶時間較短，容易遺忘知識點或無法提取知識進行問題解答。在認知負荷理論視角下，教師應積極采取措施幫助學生調整認知結構，使其正確、快速地理解知識點，促進工作記憶的加工與轉化，提高課堂效果，使學生正確理解和記憶生物學知識和概念，并形成系統的、科學的生物學知識網絡結構。

一、幫助學生調整認知結構

在高中生物教學中，學生生物基礎知識和思維能力方面的缺陷是產生認知負荷的重要原因。在學習與處理問題時，人類需要提取長時記憶中的相關知識，并轉化為工作記憶進行處理和完成，若知識與問題過于復雜，且缺乏良好的整理和處理策略時，則會導致工作記憶的容量過大，引起認知負荷，降低效率。因此，教師在教學過程中應積極引導，幫助學生調整認知結構，可采用圖表的形式對知識進行整合，簡單明了地展現不同知識之間的相關性、交互性、差異性，將復雜、抽象的概念簡單有序地表達出來，并印制成冊發放給學生，幫助學生梳理腦中雜亂的知識點，形成良好的知識網絡。也可將生物知識與實際生活相聯系，使學生根據生活經驗理解生物知識，并引導學生發現生物學與實際生活的聯系，提高其學習興趣。例如，在學習“細胞的生命歷程”時，教師可將課本知識與實際生活相結合進行講解，向學生解釋細胞增殖、分化、衰老和凋亡在人類、動物及植物中代表什么，與人類的生老病死有何關系，并通過動畫向學生展示細胞的生命歷程與動植物的生命歷程，使學生正確認識細胞。

二、采用任務式教學

不同的學生對知識掌握程度不同，其認知資源也有所不同。對此，教師應對學生的認知情況加以評估，并采用任務式教學幫助學生理解和梳理知識，在完成概念講解后，依據學生不同的認知能力合理布置學習任務。任務難度可稍高于學生的自身認知，激發學生探索和學習的欲望，并使學生在實際操作和摸索過程中提升自身認知，但需注意的是，任務難度不能過度高于學生認知，否則會導致學生完全無法從自身認知中獲得靈感，會影響任務完成效果，也會對學生的學習信心造成打擊。例如，在學習“減數分裂和受精作用”時，教師初步講解完知識概念后可為學生布置學習任務，如“簡述減數分裂與有絲分裂之間的區別”“采用圖表形式對減數分裂過程進行總結”等，通過任務提示與引導學生對舊知識進行回顧，并將新舊知識相融合，梳理知識結構，明確各知識之間的關聯性與差異性，幫助學生掌握各知識內容，同時使其學會知識的遷移，加深學生的記憶。

三、設計優化概念呈現方式

在生物學知識中，部分概念較為復雜且抽象，對概念的理解給學生帶來了嚴重的認知負荷。對此，教師可依據學生的知識水平，對概念的呈現方式進行設計和優化。對于復雜的概念，可從基礎概念開始講解，循序漸進地向復雜概念過渡，使學生在理解基礎概念的前提下學習復雜概念，搭建立體的概念結構。在進行概念講解時，教師也應充分利用現代信息技術，可通過網絡收集相關概念的圖解、動畫、視頻等資料，利用多媒體設備向學生展示，將抽象的理論具象化，從視覺、聽覺甚至觸覺等多方面給學生帶來刺激，使其大腦獲得足夠的信息反饋，這樣更便于學生理解和記憶。此外，教師也可借助掛圖、模型等物品進行講解，掛圖中需整合關鍵文字信息，便于學生理解，保持圖片信息和文字信息接收的一致性，以免文字與圖片分離導致學生注意力分散，加重認知負荷。也可通過實驗室實踐操作，將生物信息生動、形象地展現出來，可通過顯微鏡觀察細胞形態、細胞的運動和分裂情況，使學生將理論知識與實際情況相結合，提高記憶效果，提升學習趣味性，激發學生的探索激情。

四、采取漸進式與情境式教學

生物學知識量大且科學性強，內容復雜，枯燥、無趣的課堂講解方式會嚴重影響學生的學習興趣，也會影響學生的積極性與自我監控能力。而學習積極性與自我監控能力卻是影響學生認知負荷的重要因素，學習興趣低、自我監控能力差的學生通常知識基礎相對較差，其精神上的煩躁與壓力也會進一步加大學習負荷。因此，在高中生物教學中，教師應盡量避免枯燥的講解方式，若學生精神疲憊，積極性低，則需采取循序漸進的教學方式，可先以內容簡單、趣味性強、與實際生活聯系緊密的知識開始，可利用多媒體播放與生物學內容相關的趣味短視頻、笑話段子等，減輕學生的疲憊感，將學生的注意力集中于課堂，并圍繞課堂內容提出簡單的問題讓學生進行思考。為提升課堂趣味性，教師還可采取情境教學的方式，以圖片、聲、光、道具等構建與生活相關的課堂情境或小游戲，讓學生離開課桌，參與到情境與游戲中，活躍其精神。例如，在學習血液遺傳的相關內容時，教師可讓學生選擇一個血型，將寫著血型的紙張貼在身上，由教師在黑板上提出問題，如A型血與B型血結合的后代可形成哪些血型？屬于答案范圍的學生則迅速跑到一邊集合，如此反復數次，直至全體學生均能正確解答相關問題，此舉在提高學生記憶能力的同時也可增強趣味性，能夠激發學生的學習熱情。

五、給予學生信息支持

實踐是高中生物教學中的重要環節，教師需依據學生的學習進度與知識儲備量安排不同難度的實驗教學，使學生可將理論知識應用于實踐中，并在實踐中鞏固理論知識。此外，實驗教學更具趣味性，可活躍課堂氛圍，能有效提高學生的學習興趣，使其發現生物學的樂趣。但生物學實驗較為復雜，需要操作者具備良好的理論知識基礎與實驗操作技巧，而高中生實踐機會較少，知識儲備量相對不足，實驗所需的知識通常超出學生的認知范圍，在進行實驗操作時存在一定困難，也容易出現錯誤。因此，教師需明確學生的知識結構，知曉學生已掌握和未掌握的知識，在不影響學生鞏固與復習舊知識的同時，給予學生信息方面與技術方面的支持，減輕學生的認知負荷，使實驗能夠順利完成。例如，進行有絲分裂的觀察實驗時，可以洋蔥根尖為觀察對象，教師可為學生提供一定的信息支持，如洋蔥根尖的解剖結構、洋蔥根尖培養步驟、洋蔥根尖各細胞組織顯微鏡圖等，使學生能對洋蔥根尖的組成有初步了解，以便于對細胞的有絲分裂過程進行觀察，給予試驗技術方面的指導則可幫助學生正確完成實驗，減少實驗過程中的失誤。

六、結束語

在認知負荷理論視野下，高中生物教學應重視對學生認知能力的評估，明確學生的認知負荷情況，在復雜、深奧的概念教學上需注意為學生提供適宜的理解和記憶方式，促進學生的理解，減輕認知負荷，并幫助學生調整認知結構，改變概念呈現方式，積極利用多媒體、計算機等設備進行教學，使概念展現更具體、更清晰，使學生正確理解和記憶知識，提高學習效率，構建良好的知識網絡。

【參考文獻】

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