认知负荷（共11篇）
认知负荷 篇1
一、前言
职业教育是专门培养社会需要的、具备良好职业素养和职业技能而开展的一种教育活动。职业教育有别于普通的学历教育, 职业教育能否提供大批优秀的技术型人才, 是决定我国能否成功实现产业转型升级的关键因素。目前大多数职业院校毕业生就业形势良好, 尤其是专业技术人才, 在企业中更是一才难求。但社会上不少政府人士、工程技术专家至今仍认为职业教育是普通教育的补充和附属, 并误导学生以及学生家长等也产生相应的认识。导致职业院校在招生、生源、办公经费、硬软件投入等方面远远低于普通高校。最终导致部分学生认知负荷大, 学习比较困难, 需要研究降低或调控学生认知负荷的教学策略。
二、认知负荷理论的主要观点
1 9 9 8年澳大利亚的认知心理学家John•Sweller首先提出了认知负荷理论。主要观点是将人类的认知结构假设分为工作记忆和长时记忆。其中工作记忆是获取知识并进行加工的部分, 但是信息容量较小, 大约为5-9个单位。而长时记忆则是信息储存的部分, 其信息容量可视为无限大。但是在长时记忆部分的信息, 需要通过工作记忆提取和加工之后, 才能被储存。认知加工分为控制加工和自动加工。控制加工是一个有意识的加工过程, 速度较慢, 需要占用认知资源;自动加工是一个快速并且自动加工过程, 可不经意识的控制而发生, 几乎不占用认知资源。贮存在长时记忆中的信息是以图式为基本单位进行存储的, 图式可把多个元素组织成一个整体, 从而减少工作记忆中信息加工单元的数量。
三、降低内在认知负荷的教学策略
内在认知负荷是由学生的经验水平和学校资料的性质决定的, 能够反映获取图式过程中, 所需要加工的信息元素量。内在认知负荷是一种基本负荷, 不易减少。
根据调查研究, 高职生形象思维能力更强, 在内省、空间、运动和观察智能方面具有优势, 动手能力强, 爱实习实训课;抽象思维、逻辑思维能力弱, 不爱理论课。据此, 先教学生做, 学基本技能;后教学生懂, 学理论知识, 对高职生是较好的教学策略。技能习得的成功体验, 激发学生学习理论的兴趣;技能提升的需求, 促进学生学习高深理论。
理论学习以必需、够用、适用为原则, 但不应否定知识系统化、理论基础扎实对学生解决高难工业技术问题、培养高级技术技能人才的作用, 让学生准确掌握上位技术概念、技术原理是必要的。
对于初学者, 把学习性任务分解为子任务, 学生先完成子任务再完成总任务, 从局部到整体学习, 能有效降低内在认知负荷。
虚拟仿真可以有效地改善实验实训课的教学效果, 在实训的过程中, 学生可以更多的关注与实训相关的理论知识, 而不是去关注实训过程中的操作细节。因此通过虚拟仿真技术, 可以将各种信息整和成图式, 这十分有助于降低学生的认知负荷。
四、降低外部认知负荷的教学策略
外部认知负荷主要是由学习材料、教学设计等因素引起的, 如果信息的呈现方式不科学, 就易给学习带来更多的外在负荷, 影响学习效果。
对于初学者, 提供技术问题解决样例、作业例题和操作示范, 学生模仿后可迅速入门。
对于企业现场项目任务, 利用视频、图片、声音和文字合一的课件进行教学, 由于同时调动学生视觉、听觉等多种感觉器官, 能提高学习效率。但课件应精炼、简洁, 删除无关内容, 避免信息冗余、学生注意分散、加重学生认知负荷。
教材内容以图表代替文字, 因图表更加简洁、明了, 而已能够包含更多的信息。因此在学生学习过程中产生的“冗余信息”较少, 从而降低学生认知负荷。
五、增加关联认知负荷的教学策略
关联认知负荷有助于信息和知识的学习, 因此要通过调控认知负荷, 提高教学质量, 首先要注意内在认知负荷、外在认知负荷以及关联认知负荷, 三者的累加不能出现认知超负荷的现象。其次在总体认知负荷不超载的情况下, 降低内外在认知负荷, 适度增加关联认知负荷。
设置不同的问题情境, 让学生寻找不同的解决方法;教师引导学生想象概念或问题解决步骤;教师听取学生对工厂视频、图片, 问题解决思路、方案的讲解, 并纠正其中的错误。这些策略都能促进学生图式建构和图式应用的自动化, 学生遇到此类问题时工作记忆被释放了。
参考文献
[1]庞维国, 认知负荷理论及其教学涵义[J].当代教育科学, 2011 (12) , 23-27.
[2]蒋满英汤百智, 基于学生智能特点的高职课程设计研究[J].教育与职业, 2007 (12) 23-24.
[3]吴先强韦斯林, 国外认知负荷理论与有效教学的研究进展及启示[J].中国电化教育, 2009 (2) , 29.
认知负荷 篇2
认知性警戒作业绩效与刺激率、记忆负荷的关系
研究采用2种刺激率和3种记忆负荷条件,以击中率作为绩效测量指标,要求12名被试在不同条件下对CRT显示的数字奇偶性做出判断,考察了认知性警戒作业绩效与刺激率、记忆负荷的.关系.实验结果表明:①刺激率是影响认知性警戒作业绩效的一个重要因素,低刺激率条件下的作业绩效显著地优于高刺激率条件下的作业绩效;②认知性警戒任务绩效也与记忆负荷有关,随着记忆负荷的增加,警戒水平呈下降趋势;③在高刺激率和单/双记忆负荷条件下,认知性警戒下降趋势更明显.
作 者：罗园园 许百华 作者单位：浙江大学,心理与行为科学系,杭州,310028 刊 名：人类工效学 ISTIC英文刊名：CHINESE JOURNAL OF ERGONOMICS 年，卷(期)： 12(1) 分类号：B849 TB18 关键词：认知性警戒 记忆负荷 刺激率认知负荷 篇3
那为什么会出现这样的现象呢？笔者认为，原因有很多，最为核心的一个则是教师组织的课堂教学超出了学生原有的认知负荷。
认知负荷理论是澳大利亚新南威尔士大学的认知心理学家约翰·斯威勒于1988年首先提出的。认知负荷由内在认知负荷、外在认知负荷和相关认知负荷组成。内在认知负荷是教学内容本身的难易程度造成的，是相对固定的；外在认知负荷是由于不当的教学设计造成的；而相关认知负荷与学生的认知努力有关，是学习过程中促进学习者进行更深层次的认知加工时所承受的负荷，如组合、推理等。
认知负荷理论告诉我们，人类的认知结构由工作记忆和长时记忆组成，工作记忆的容量是有限的，而长时记忆的容量几乎是无限的。所有的信息在进入长时记忆之前，必须在工作记忆中进行信息加工，如果学习者所要加工的信息容量超出了学习者的工作记忆所能加工的信息容量，那么学习将变得无效，可将其形象地称之为认知超载。
因此，教师要真正提高课堂教学效率，让更多的学生不再畏惧数学课，更轻松地理解数学、掌握数学，就要从抱怨、压力中解脱出来，基于认知负荷理论，把数学课上得简单些。
一、设计核心问题
课堂提问是每堂课的关键行动，我们经常在一堂课中能够听到教师的很多提问，以至于最后，学生也搞不清楚最终要搞明白的是什么问题。而这些大量琐碎的问题对学生而言就是不必要的认知负荷。
因此，教师要在一堂课中提炼出一两个核心问题，核心问题是达成教学目标的关键问题，它能改变课堂冗长、烦琐、低效的情况。而一堂课其他所有的问题都是由这个核心问题派生出来的，或与这个核心问题息息相关。教师一旦找准了一堂课的核心问题，那么一堂课的教学就能围绕这个核心问题来展开，学生的思维就有了聚焦点，学习的主线就非常清晰。
那么，教师如何来对这些琐碎的小问题进行高度整合，从而设计出核心问题呢？笔者认为最关键的一点就是：直击数学的本质。
例如，人教版四年级上册数学广角的“烙饼问题”和“田忌赛马”这两堂公开课。其最本质的东西就是让学生学会主动分析资源，根据资源的特点采取有效的策略解决问题。
“烙饼问题”一课有以下几个主要问题：
1.每次只能烙2张饼，两面都要烙，每面3分钟。烙1张饼最快要多少时间？
2.烙2张饼最快需要多少时间？
3.烙3张饼最快需要多少时间？
4.烙4张饼最快需要多少时间？烙5张、6张……10张饼呢？
5.你有什么发现呢？
这些问题都是本课需要研究的问题，但如果就这样一个一个研究下去，就会增加学生的认知负荷，学生会觉得没完没了，而且课堂40分钟一定无法全部解决。
回归本源，从数学本质出发，以“分析资源”为关键点，笔者设计了一个核心问题：以3张饼为例，想一想采用怎样的方式烙饼所用的时间最少？让学生通过自学课文后集中探究这个问题。在课堂反馈时，学生讨论的着眼点都集中到对资源的分析上，最终发现只要有资源闲置，就有节省时间的可能性，所以，要想费时最少，就要充分利用资源。
在教学“田忌赛马”一课时，笔者创设了用3张扑克牌比大小的游戏情境，然后抛出了以下核心问题：
老师和同学们的牌完全相同，我怎么会赢了呢？那如果老师的牌再小点，还会赢吗？
这样就把学生的思维聚焦到比赛双方资源完全相同，按道理应该是平局，为什么会有胜负之分呢？继而思考获胜的原因和策略。当学生理解了“以弱牵强”的策略后，就会进一步思考：在实力弱的情况下，利用这样的策略是否依然能有获胜的机会，什么情况下会获胜，什么情况下不可能获胜，等等，这一系列相关的小问题都会由此派生出来。
像这样直击数学本质的核心问题的设计使课堂探究变得目标非常集中，课堂因此变得主线清晰，简单明了。更为重要的是，减少了外在认知负荷，学生就有了足够的空间去凭借自己的知识经验，设计解决问题的路径，在一个宽松的环境里自由地展开思维，寻求突破。
二、重组教材内容
要把数学课上得简单，就要让知识点之间有密切的联系。如果每个知识点之间的逻辑联系不够紧密，会造成学生头脑中的知识都是散点状的，各不相关，且容易遗忘。
为此，教师可以通过重组教材，让知识点之间的联系更紧密。这样事实上就是将复杂的学习任务进行了链接，当知识点之间有密切联系时，就帮助学生卸载了内在认知负荷。
例如，人教版四年级上册“三角形”单元的教学，这一单元的教材编排顺序首先是三角形的认识（包括三角形的概念、三角形的高、三角形的特性），然后是三边关系、三角形的分类，最后是三角形的内角和。为了让每个知识点之间的逻辑联系更加紧密，笔者把单元教材进行了重组，把三角形按角分类放入“三角形的认识”一节课中，这样“三角形的认识”这节课的各个知识点间就更具有逻辑性。可以从三角形的共同特征推断出三角形的描述性定义，从分类中感受到三角形的不同特征，并通过画高加深对不同类别三角形特征的理解和把握。
所以，在教学时只需围绕两个核心问题就能把所有的知识点厘清并且串成一条线。
问题一：三角形有什么共同特征？（三条边、三个角、三条线段，三角形是由三条线段围成的图形）
问题二：同样是三角形，它们又有什么不同呢？（角的大小不同、边的长短不同）
然后就请学生根据边或角的不同给7个三角形分类。像这样安排其实是以三角形的特征为核心点，串起知识链。使学生对三角形的特征有了深刻、系统、透彻的认识，也为今后学习三角形的面积以及初中一系列关于三角形的内容奠定了坚实的基础。
三、注重图式直观
众所周知，数学知识本身具有较高的抽象性与复杂性，这也是很多学生会对数学有畏惧感的主要原因。所以，教师在教学时要变抽象为形象，注重图式直观的有效策略。从认知负荷理论可以知道，知识是以图示的形式存储于长时记忆中，图式的构建能将长时记忆中原有的知识和新知识建立联系，促进知识的迁移和巩固。
图表为学生提供了可视化的理解方法。所以，教师要注重图示直观，简化思维的负担，要通过数形结合帮助学生进行直观形象的思考，通过有意义的知识结构图促进学生解决问题，这样不仅能降低学习过程中的认知负荷，同时能够促进学习者的图式构建。而这些图示将与学生大脑中已有的认知图示串接，通过实践进一步自动化，从而降低工作记忆的负荷，最终实现高效学习，把大量复杂无序的信息组合成简单有序的知识体系。
例如，教学人教版二年级上册“乘法的初步认识”，笔者出示下题：
一共用了几根小棒？
所呈现的图示直观：
在教学人教版二年级上册“毫米的认识”一课时，为了帮助学生建立毫米的概念，也采用了图示直观的方法。
借助物体直直的边在纸上估计着画一条长1毫米的线段，和尺上的1毫米比一比，相差多少？再从3毫米、6毫米、4毫米、8毫米中选择其中两个长度估计着画一画，用尺量一量，是不是画得正好，如果不是，请调整一下。
在教学人教版六年级上册“异分母分数加减法”时，为了让学生体会单位相同才能直接相加减，呈现了如下的图示直观：
在教学“用连乘解决问题”时，教师就可以出示以下图示，每一步所蕴含的意义清晰地展露出来。
先算1大行的人数：5×3=15（人）
再算4大行的人数：15×4=60（人）
综上所述，当教师基于认知负荷理论，把数学课上得简单时，就能够降低学生的外部认知负荷，在此基础上，适当引导学生投入更多的心理努力，激发学生的学习动机，就可以提高其相关认知负荷，促进其更好地理解学习材料，从而提升思维水平，提高学习效率。
（浙江省湖州市凤凰小学 313000）endprint
在平时的教学中，教师经常会碰到这样的现象：一是感觉一堂课的教学内容很多，一节课40分钟根本不够用。二是对于有些知识，教师虽然讲了一遍又一遍，可还是有部分学生无法掌握，有些题目已经教过了，学生还是照错不误。
那为什么会出现这样的现象呢？笔者认为，原因有很多，最为核心的一个则是教师组织的课堂教学超出了学生原有的认知负荷。
认知负荷理论是澳大利亚新南威尔士大学的认知心理学家约翰·斯威勒于1988年首先提出的。认知负荷由内在认知负荷、外在认知负荷和相关认知负荷组成。内在认知负荷是教学内容本身的难易程度造成的，是相对固定的；外在认知负荷是由于不当的教学设计造成的；而相关认知负荷与学生的认知努力有关，是学习过程中促进学习者进行更深层次的认知加工时所承受的负荷，如组合、推理等。
认知负荷理论告诉我们，人类的认知结构由工作记忆和长时记忆组成，工作记忆的容量是有限的，而长时记忆的容量几乎是无限的。所有的信息在进入长时记忆之前，必须在工作记忆中进行信息加工，如果学习者所要加工的信息容量超出了学习者的工作记忆所能加工的信息容量，那么学习将变得无效，可将其形象地称之为认知超载。
因此，教师要真正提高课堂教学效率，让更多的学生不再畏惧数学课，更轻松地理解数学、掌握数学，就要从抱怨、压力中解脱出来，基于认知负荷理论，把数学课上得简单些。
一、设计核心问题
课堂提问是每堂课的关键行动，我们经常在一堂课中能够听到教师的很多提问，以至于最后，学生也搞不清楚最终要搞明白的是什么问题。而这些大量琐碎的问题对学生而言就是不必要的认知负荷。
因此，教师要在一堂课中提炼出一两个核心问题，核心问题是达成教学目标的关键问题，它能改变课堂冗长、烦琐、低效的情况。而一堂课其他所有的问题都是由这个核心问题派生出来的，或与这个核心问题息息相关。教师一旦找准了一堂课的核心问题，那么一堂课的教学就能围绕这个核心问题来展开，学生的思维就有了聚焦点，学习的主线就非常清晰。
那么，教师如何来对这些琐碎的小问题进行高度整合，从而设计出核心问题呢？笔者认为最关键的一点就是：直击数学的本质。
例如，人教版四年级上册数学广角的“烙饼问题”和“田忌赛马”这两堂公开课。其最本质的东西就是让学生学会主动分析资源，根据资源的特点采取有效的策略解决问题。
“烙饼问题”一课有以下几个主要问题：
1.每次只能烙2张饼，两面都要烙，每面3分钟。烙1张饼最快要多少时间？
2.烙2张饼最快需要多少时间？
3.烙3张饼最快需要多少时间？
4.烙4张饼最快需要多少时间？烙5张、6张……10张饼呢？
5.你有什么发现呢？
这些问题都是本课需要研究的问题，但如果就这样一个一个研究下去，就会增加学生的认知负荷，学生会觉得没完没了，而且课堂40分钟一定无法全部解决。
回归本源，从数学本质出发，以“分析资源”为关键点，笔者设计了一个核心问题：以3张饼为例，想一想采用怎样的方式烙饼所用的时间最少？让学生通过自学课文后集中探究这个问题。在课堂反馈时，学生讨论的着眼点都集中到对资源的分析上，最终发现只要有资源闲置，就有节省时间的可能性，所以，要想费时最少，就要充分利用资源。
在教学“田忌赛马”一课时，笔者创设了用3张扑克牌比大小的游戏情境，然后抛出了以下核心问题：
老师和同学们的牌完全相同，我怎么会赢了呢？那如果老师的牌再小点，还会赢吗？
这样就把学生的思维聚焦到比赛双方资源完全相同，按道理应该是平局，为什么会有胜负之分呢？继而思考获胜的原因和策略。当学生理解了“以弱牵强”的策略后，就会进一步思考：在实力弱的情况下，利用这样的策略是否依然能有获胜的机会，什么情况下会获胜，什么情况下不可能获胜，等等，这一系列相关的小问题都会由此派生出来。
像这样直击数学本质的核心问题的设计使课堂探究变得目标非常集中，课堂因此变得主线清晰，简单明了。更为重要的是，减少了外在认知负荷，学生就有了足够的空间去凭借自己的知识经验，设计解决问题的路径，在一个宽松的环境里自由地展开思维，寻求突破。
二、重组教材内容
要把数学课上得简单，就要让知识点之间有密切的联系。如果每个知识点之间的逻辑联系不够紧密，会造成学生头脑中的知识都是散点状的，各不相关，且容易遗忘。
为此，教师可以通过重组教材，让知识点之间的联系更紧密。这样事实上就是将复杂的学习任务进行了链接，当知识点之间有密切联系时，就帮助学生卸载了内在认知负荷。
例如，人教版四年级上册“三角形”单元的教学，这一单元的教材编排顺序首先是三角形的认识（包括三角形的概念、三角形的高、三角形的特性），然后是三边关系、三角形的分类，最后是三角形的内角和。为了让每个知识点之间的逻辑联系更加紧密，笔者把单元教材进行了重组，把三角形按角分类放入“三角形的认识”一节课中，这样“三角形的认识”这节课的各个知识点间就更具有逻辑性。可以从三角形的共同特征推断出三角形的描述性定义，从分类中感受到三角形的不同特征，并通过画高加深对不同类别三角形特征的理解和把握。
所以，在教学时只需围绕两个核心问题就能把所有的知识点厘清并且串成一条线。
问题一：三角形有什么共同特征？（三条边、三个角、三条线段，三角形是由三条线段围成的图形）
问题二：同样是三角形，它们又有什么不同呢？（角的大小不同、边的长短不同）
然后就请学生根据边或角的不同给7个三角形分类。像这样安排其实是以三角形的特征为核心点，串起知识链。使学生对三角形的特征有了深刻、系统、透彻的认识，也为今后学习三角形的面积以及初中一系列关于三角形的内容奠定了坚实的基础。
三、注重图式直观
众所周知，数学知识本身具有较高的抽象性与复杂性，这也是很多学生会对数学有畏惧感的主要原因。所以，教师在教学时要变抽象为形象，注重图式直观的有效策略。从认知负荷理论可以知道，知识是以图示的形式存储于长时记忆中，图式的构建能将长时记忆中原有的知识和新知识建立联系，促进知识的迁移和巩固。
图表为学生提供了可视化的理解方法。所以，教师要注重图示直观，简化思维的负担，要通过数形结合帮助学生进行直观形象的思考，通过有意义的知识结构图促进学生解决问题，这样不仅能降低学习过程中的认知负荷，同时能够促进学习者的图式构建。而这些图示将与学生大脑中已有的认知图示串接，通过实践进一步自动化，从而降低工作记忆的负荷，最终实现高效学习，把大量复杂无序的信息组合成简单有序的知识体系。
例如，教学人教版二年级上册“乘法的初步认识”，笔者出示下题：
一共用了几根小棒？
所呈现的图示直观：
在教学人教版二年级上册“毫米的认识”一课时，为了帮助学生建立毫米的概念，也采用了图示直观的方法。
借助物体直直的边在纸上估计着画一条长1毫米的线段，和尺上的1毫米比一比，相差多少？再从3毫米、6毫米、4毫米、8毫米中选择其中两个长度估计着画一画，用尺量一量，是不是画得正好，如果不是，请调整一下。
在教学人教版六年级上册“异分母分数加减法”时，为了让学生体会单位相同才能直接相加减，呈现了如下的图示直观：
在教学“用连乘解决问题”时，教师就可以出示以下图示，每一步所蕴含的意义清晰地展露出来。
先算1大行的人数：5×3=15（人）
再算4大行的人数：15×4=60（人）
综上所述，当教师基于认知负荷理论，把数学课上得简单时，就能够降低学生的外部认知负荷，在此基础上，适当引导学生投入更多的心理努力，激发学生的学习动机，就可以提高其相关认知负荷，促进其更好地理解学习材料，从而提升思维水平，提高学习效率。
（浙江省湖州市凤凰小学 313000）endprint
在平时的教学中，教师经常会碰到这样的现象：一是感觉一堂课的教学内容很多，一节课40分钟根本不够用。二是对于有些知识，教师虽然讲了一遍又一遍，可还是有部分学生无法掌握，有些题目已经教过了，学生还是照错不误。
那为什么会出现这样的现象呢？笔者认为，原因有很多，最为核心的一个则是教师组织的课堂教学超出了学生原有的认知负荷。
认知负荷理论是澳大利亚新南威尔士大学的认知心理学家约翰·斯威勒于1988年首先提出的。认知负荷由内在认知负荷、外在认知负荷和相关认知负荷组成。内在认知负荷是教学内容本身的难易程度造成的，是相对固定的；外在认知负荷是由于不当的教学设计造成的；而相关认知负荷与学生的认知努力有关，是学习过程中促进学习者进行更深层次的认知加工时所承受的负荷，如组合、推理等。
认知负荷理论告诉我们，人类的认知结构由工作记忆和长时记忆组成，工作记忆的容量是有限的，而长时记忆的容量几乎是无限的。所有的信息在进入长时记忆之前，必须在工作记忆中进行信息加工，如果学习者所要加工的信息容量超出了学习者的工作记忆所能加工的信息容量，那么学习将变得无效，可将其形象地称之为认知超载。
因此，教师要真正提高课堂教学效率，让更多的学生不再畏惧数学课，更轻松地理解数学、掌握数学，就要从抱怨、压力中解脱出来，基于认知负荷理论，把数学课上得简单些。
一、设计核心问题
课堂提问是每堂课的关键行动，我们经常在一堂课中能够听到教师的很多提问，以至于最后，学生也搞不清楚最终要搞明白的是什么问题。而这些大量琐碎的问题对学生而言就是不必要的认知负荷。
因此，教师要在一堂课中提炼出一两个核心问题，核心问题是达成教学目标的关键问题，它能改变课堂冗长、烦琐、低效的情况。而一堂课其他所有的问题都是由这个核心问题派生出来的，或与这个核心问题息息相关。教师一旦找准了一堂课的核心问题，那么一堂课的教学就能围绕这个核心问题来展开，学生的思维就有了聚焦点，学习的主线就非常清晰。
那么，教师如何来对这些琐碎的小问题进行高度整合，从而设计出核心问题呢？笔者认为最关键的一点就是：直击数学的本质。
例如，人教版四年级上册数学广角的“烙饼问题”和“田忌赛马”这两堂公开课。其最本质的东西就是让学生学会主动分析资源，根据资源的特点采取有效的策略解决问题。
“烙饼问题”一课有以下几个主要问题：
1.每次只能烙2张饼，两面都要烙，每面3分钟。烙1张饼最快要多少时间？
2.烙2张饼最快需要多少时间？
3.烙3张饼最快需要多少时间？
4.烙4张饼最快需要多少时间？烙5张、6张……10张饼呢？
5.你有什么发现呢？
这些问题都是本课需要研究的问题，但如果就这样一个一个研究下去，就会增加学生的认知负荷，学生会觉得没完没了，而且课堂40分钟一定无法全部解决。
回归本源，从数学本质出发，以“分析资源”为关键点，笔者设计了一个核心问题：以3张饼为例，想一想采用怎样的方式烙饼所用的时间最少？让学生通过自学课文后集中探究这个问题。在课堂反馈时，学生讨论的着眼点都集中到对资源的分析上，最终发现只要有资源闲置，就有节省时间的可能性，所以，要想费时最少，就要充分利用资源。
在教学“田忌赛马”一课时，笔者创设了用3张扑克牌比大小的游戏情境，然后抛出了以下核心问题：
老师和同学们的牌完全相同，我怎么会赢了呢？那如果老师的牌再小点，还会赢吗？
这样就把学生的思维聚焦到比赛双方资源完全相同，按道理应该是平局，为什么会有胜负之分呢？继而思考获胜的原因和策略。当学生理解了“以弱牵强”的策略后，就会进一步思考：在实力弱的情况下，利用这样的策略是否依然能有获胜的机会，什么情况下会获胜，什么情况下不可能获胜，等等，这一系列相关的小问题都会由此派生出来。
像这样直击数学本质的核心问题的设计使课堂探究变得目标非常集中，课堂因此变得主线清晰，简单明了。更为重要的是，减少了外在认知负荷，学生就有了足够的空间去凭借自己的知识经验，设计解决问题的路径，在一个宽松的环境里自由地展开思维，寻求突破。
二、重组教材内容
要把数学课上得简单，就要让知识点之间有密切的联系。如果每个知识点之间的逻辑联系不够紧密，会造成学生头脑中的知识都是散点状的，各不相关，且容易遗忘。
为此，教师可以通过重组教材，让知识点之间的联系更紧密。这样事实上就是将复杂的学习任务进行了链接，当知识点之间有密切联系时，就帮助学生卸载了内在认知负荷。
例如，人教版四年级上册“三角形”单元的教学，这一单元的教材编排顺序首先是三角形的认识（包括三角形的概念、三角形的高、三角形的特性），然后是三边关系、三角形的分类，最后是三角形的内角和。为了让每个知识点之间的逻辑联系更加紧密，笔者把单元教材进行了重组，把三角形按角分类放入“三角形的认识”一节课中，这样“三角形的认识”这节课的各个知识点间就更具有逻辑性。可以从三角形的共同特征推断出三角形的描述性定义，从分类中感受到三角形的不同特征，并通过画高加深对不同类别三角形特征的理解和把握。
所以，在教学时只需围绕两个核心问题就能把所有的知识点厘清并且串成一条线。
问题一：三角形有什么共同特征？（三条边、三个角、三条线段，三角形是由三条线段围成的图形）
问题二：同样是三角形，它们又有什么不同呢？（角的大小不同、边的长短不同）
然后就请学生根据边或角的不同给7个三角形分类。像这样安排其实是以三角形的特征为核心点，串起知识链。使学生对三角形的特征有了深刻、系统、透彻的认识，也为今后学习三角形的面积以及初中一系列关于三角形的内容奠定了坚实的基础。
三、注重图式直观
众所周知，数学知识本身具有较高的抽象性与复杂性，这也是很多学生会对数学有畏惧感的主要原因。所以，教师在教学时要变抽象为形象，注重图式直观的有效策略。从认知负荷理论可以知道，知识是以图示的形式存储于长时记忆中，图式的构建能将长时记忆中原有的知识和新知识建立联系，促进知识的迁移和巩固。
图表为学生提供了可视化的理解方法。所以，教师要注重图示直观，简化思维的负担，要通过数形结合帮助学生进行直观形象的思考，通过有意义的知识结构图促进学生解决问题，这样不仅能降低学习过程中的认知负荷，同时能够促进学习者的图式构建。而这些图示将与学生大脑中已有的认知图示串接，通过实践进一步自动化，从而降低工作记忆的负荷，最终实现高效学习，把大量复杂无序的信息组合成简单有序的知识体系。
例如，教学人教版二年级上册“乘法的初步认识”，笔者出示下题：
一共用了几根小棒？
所呈现的图示直观：
在教学人教版二年级上册“毫米的认识”一课时，为了帮助学生建立毫米的概念，也采用了图示直观的方法。
借助物体直直的边在纸上估计着画一条长1毫米的线段，和尺上的1毫米比一比，相差多少？再从3毫米、6毫米、4毫米、8毫米中选择其中两个长度估计着画一画，用尺量一量，是不是画得正好，如果不是，请调整一下。
在教学人教版六年级上册“异分母分数加减法”时，为了让学生体会单位相同才能直接相加减，呈现了如下的图示直观：
在教学“用连乘解决问题”时，教师就可以出示以下图示，每一步所蕴含的意义清晰地展露出来。
先算1大行的人数：5×3=15（人）
再算4大行的人数：15×4=60（人）
综上所述，当教师基于认知负荷理论，把数学课上得简单时，就能够降低学生的外部认知负荷，在此基础上，适当引导学生投入更多的心理努力，激发学生的学习动机，就可以提高其相关认知负荷，促进其更好地理解学习材料，从而提升思维水平，提高学习效率。
认知负荷 篇4
一、准备精良的硬件设施,利用信息技术满足教学
让所有教师在每一节课都能用多媒体课件授课,或者都配备一台电脑在很多学校是很难实现的,甚至有的学校无法提供教师用途广泛的计算器. 要想在高中数学课堂中巧妙融入多媒体技术,首先就要准备好足够精良的硬件设施. 如果硬件跟不上,信息技术将很难与教学整合. 现在是互联网的时代,教师可以利用网络资源的丰富性和快捷性,将高中数学内容集合起来,形成科学、完整的课件系统. 当然值得注意的是,网络是把双刃剑,对网络资源和内容的选取需要慎重,应充分考虑到学生的接受能力和课程安排进程. 硬件的准备是形成现代化技术和教学课件结合的必要条件. 尽管当今仍然很难突破某些信息技术的进展,但我们可以在现有条件的基础上寻找更好的硬件设施. 首先,学校和教师应量力而行,对硬件设备的选择和建设不能只顾追求高价,要具备较高的可行度和实用性. 其次,学校还要尝试与外界沟通,争取赢得相关机构的支持. 比如当准备购买某一公司的电脑时,不要只考虑短期利益,可以和该公司进行进一步协定,如一次性购买多台电脑并让该公司给出折扣,长期来往,达成共同利益.
二、以内在认知负荷为基点,创设柔和数学“信息”课堂
我们知道,并不是所有的数学知识内容都适用于与信息技术相互融合,因此将两者结合的首要步骤就是搭配合适的数学知识,也就是重新准备适当的课件. 教师在进行高中数学教学中,要以知识的本质和内在为基础,让知识与知识之间产生相应的认知负荷. 信息技术和教学内容相互作用需要准备相关的教学材料. 教师在进行新的数学知识教学时,要适当地结合学生已掌握的一些相关知识进行教授,引导学生归纳总结新知识,这样便于学生更快、更有效地接受. 比如: 在教学“抛物线”时,这时便可与已学过的初中知识二次函数相比较. 二次函数也是一条抛物线,但是与所学新知识不同的是,高中数学要求学生了解抛物线的焦点和准线. 教师可以通过多媒体的形式,向学生形象展示抛物线的特点,同时也可以将新旧知识交替学习. 还有很多知识点都可通过信息技术的帮助使得学生更加容易理解. 教师在教学新知识时可适当结合现代化教学设施,鼓励学生从已有的知识出发,以旧的知识为基础学习新的知识是一种很有效的教学方法,同时创设一种具有吸引力的“和谐”的信息化高中数学课堂.
三、以外在认知负荷为基点,创设融洽数学“技术”课堂
与传统的教学形式不同,如今高中数学教学加入信息技术使得课堂原本的知识结构出现变化,学生对新知识的接触增加了信息技术这一媒介,这在一定程度上加大了认知负荷. 认知负荷同样受到外部条件影响,信息技术的应用使得高中数学课堂变得更具吸引力,学生学习新知识的方式也在不断更新,教师同时也应该思考如何减少高中数学课堂的认知负荷,信息技术在高中课堂应用时要考虑其是否符合相应的教学内容,是否能被学生广泛接受. 一方面,教师在课堂上教授新知识时,应当避免一次性将所有知识呈现给学生; 另一方面,要注意对教学素材的选取和对课堂结构的安排,降低无效的教学行为. 以“集合”这一知识点的教学为例,教师在一开始讲授时,要从其重难点入手,注意语言的简练,不可一直用举例来说明,以增加学生接受新知识的负担. 与此同时,充分挖掘信息技术的优势所在,全面提高课堂参与度. 多媒体教学可以使知识以视频或动画的形式出现,学生的注意力会很容易被集中,对数学学习的兴趣也会大大提高. 不过信息技术只是一种教学的辅助手段,只有真正提高教学效益才是根本.
四、以相关认知负荷为基点,创设联结的数学“信息技术”课堂
不容置疑,要想判断课堂教学是否成功,首要条件就是分析学生是否已经完全接受和理解新知识. 对学生的学习要求不能仅仅局限于表面,学生应当全面、深层次地学习知识. 教师在进行高中数学教学时,可引导学生将所学知识编织成完整系统,使其图式化. 要知道,用图形的方式记忆可加深学生对知识的理解. 而将知识图形化并非一种毫无效率的认知负荷,反之,是对学生的学习有很大帮助的,因此教师在课堂上可对图形方式的记忆手段进行拓宽. 信息技术是衔接知识与知识的一种辅助媒介,可以有效将知识之间的图式效应发挥出来. 例如: 在教学“指数函数”时,可利用多媒体技术向学生展示其特点,发现无论哪一条指数函数的图像都经过定点( 0,1) ,相对应地,学生的脑海里会立即呈现这一图像. 同样地,对数函数都经过定点( 1,0) ,因此,在用展示这一点时,可利用多媒体技术将其形象、生动地表示出来,激起学生的学习热情. 当然,学生也应该自行学会如何利用信息技术使所学知识用图形的方式记忆,独立分析,形成自己对知识的深层理解,进一步提高对数学知识的认知能力.
认知负荷 篇5
【关 键 词】高校教学；认知负荷；信息加工
信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势，以网络技术和多媒体技术为核心的信息技术已成为拓展人类能力的创造性工具，正以惊人的速度改变着人们的生存方式和学习方式。作为新型的教学媒体，多媒体网络化教学，不仅为创新教育的实施提供了良好的教学环境，而且对开发学生智力提供了很大的空间。所以，多媒体教学已成为现代教学的重要组成部分，多媒体环境下的教学理论、途径与方法已成为现代教育的一种理念，引起了广大教育者与研究者的关注。
尽管多媒体网络系统的交互性和广域性特征，为学生独立、自由获取知识奠定了基础，过多使用多媒体教学不仅能增加学生的认知负荷，而且还会引起学生心理负担过重。因此，研究高校多媒体教学中学生认知负荷问题不仅能及时了解学生的认知负荷状况，提高其学习的积极性，还能有效防止心理负担过重引起的心理问题，为高校学生心理健康问题的防御起到良好的作用。
一、多媒体教学对学生认知负荷影响的原因
“认知负荷”这一术语最早出现于20世纪70年代，John Sweller（1988）将其作为一种理论应用于教育领域，认为认知负荷是处理被给信息所需要的心智能量的水平。[1]多媒体教学能增加学生的认知负荷主要原因在于人的认知资源的有限性。人的认知资源是有限的，个体的工作记忆容量只有7±2个组块。人类的信息加工系统具有不变性，具体表现在注意的分配机制、记忆系统的限制性、记忆信息的组织方式、思维中的非逻辑性等方面。人的注意资源有限，分配具有选择性，如果大量信息同时呈现，就不会得到有效加工。[2]教学环境下学生学习过程中，听说读写各种认知活动均需消耗认知资源，若加工某种信息所需要的认知资源超过了学生所具有的认知资源的总量，就存在资源分配不足的问题，出现认知超负荷现象，从而影响学习或问题解决的效率。（1）多媒体教学中文字、图像、声音等各种材料均会引起学生的注意，学生不仅要对所接收的信息进行筛选，而且还要对教学内容的合理性、有效性进行选择与分辨，占用学生大量的认知资源；另外多媒体界面设计的不合理性、多媒体呈现不清晰或者学生对多媒体不适应导致的眼部疲劳，也会影响部分学生对知识的掌握，均会增加学生的外部认知负荷。（2）多媒体的使用容易导致师生间交流减少，老师不能很好地了解学生对知识的掌握，从而增加学生的关联认知负荷。（3）多媒体呈现信息的多元性及复杂性不仅容易使学生远离自己学习的初衷，而且声图并茂的信息阻碍了学生自由思考的余地，限制了学生的想象力，分散学生注意力的同时，增加了其内部认知负荷。
二、多媒体教学中学生认知负荷的相关研究
近六年，关于多媒体教学中学生认知负荷的研究主要集中于认知负荷的影响因素、认知负荷理论在多媒体教学中的应用、认知负荷在人机界面设计中的应用等方面。
1. 多媒体教学中认知负荷的影响因素。多媒体教学中认知负荷的影响因素主要有环境、任务特征、个体特征等。Adrian R L Travis（2008）研究了多感官虚拟装配环境对学习者认知负荷的影响，表明这种环境能增强使用者的注意力，增加其信息接收和加工的数量，从而减少其认知负荷。[3]Schwamborn， Annett（2011）研究了多媒体教学中不同概括程度的图片对九、十年级学生认知负荷和理解力的影响。结果表明概括化程度高的图片能减少学生的外在认知负荷。[4]Christensen等（2005）认为，动机因素与认知负荷相关，其中自我效能感最影响认知负荷。[5]
2. 认知负荷在多媒体教学中的应用。认知负荷理论对多媒体教学效应的研究表现在两方面：一是从实验研究中得出新的教学效应，如变式效应、指导隐退效应；二是对已提出的教学效应进行进一步研究——从短期的实验室试验研究转向长期的培训项目以确定其适用性。
教学和学科方面认知负荷的研究主要有学生数学、英语、化学等科目学习中的认知负荷理论应用的教学效应，[6]网络环境、多媒体环境对认知负荷的影响，[7]个体差异与认知负荷的关系在教学设计中的应用[8]以及认知负荷对工作记忆的影响等。Barbara 等（2007）探讨了对话设置与认知负荷对指称词语的咬字与运用的影响，认为对于需要合作的问题解决任务，认知负荷影响谈判者之间的合作方式。[9]Jaan（2008）研究了在短文理解中句子长度对认知负荷反转效应的影响，表明50～130个字母的句子对中学生的认知负荷最小。[10]张皖（2010）等探讨了基于认知负荷的数学学优生教学，说明了教师应如何根据认知负荷理论因材施教。[11]李金波（2009）发现网络环境中的任务复杂性、时间压力和个体特征中的作业自我效能、状态元认知对认知负荷均有显著影响。[12]赵立影（2010）从认知负荷理论的基本观点出发，具体分析如何在复杂学习中根据不同个体性格差异来设计各种降低学生认知负荷的教学策略和教学方式。[13]Amadieu， Franck（2011）探讨了教学设计中提示线索对认知负荷和理解力的影响。结果表明，提示线索减少了学生外在认知负荷。[14]郭兆明等（2005）提出了多媒体学习中减少认知负荷以提高工作记忆的9种方法。[15]
3. 认知负荷在人机界面设计中的应用。近年来，基于样例学习的认知负荷理论在人机交互领域中的应用及认知负荷理论对人机界面设计的影响[16]得到了关注。李金波等（2010）建立了人机交互中认知负荷的预测模型。Hollender等（2010）认为，认知负荷在该领域的界定尚不明确。目前主要存在两种模型：第一种是将外在认知负荷与界面设计和软件使用带来的认知负荷区分开。这种模型关注的焦点与传统的认知负荷理论一致。第二种模型将认知负荷理论与以使用者为中心的界面设计的基本元素结合起来。
三、降低多媒体教学中学生认知负荷的对策
鉴于认知负荷对学习效率的负面影响，学校工作人员应采取措施降低学生学习过程中的认知负荷。认知负荷的影响因素众多，应从环境、任务特征、个体特征等大的方面来降低学生的认知负荷，即从降低外在和内在负荷入手，从而有效降低其关联负荷来减轻学生的认知负荷。（1）在学校教学过程中，教育工作者要根据教学目的和内容适当选择教学策略，做到板书与多媒体交互使用。在需要使用多媒体的课堂上要注意合理选题，加强课件建设，使得不容易用板书讲清楚的内容得以精炼和高密度集的呈现，充分体现多媒体的优势的同时降低学生的外部负荷。（2）适当使用多媒体，促进师生之间的交流。在使用多媒体过程中腰注意恰当设置问题情境，激发学生学习的动机和兴趣，进一步创设情境，使学生获得亲身体验，发表自己的感受与观点，从而揭示事物的规律，达到帮助学生理解的目的。因此，在使用多媒体过程中要避免学生的“被灌”心理，让学生充分参与多媒体教学，增加师生之间的互动，降低学生的关联认知负荷。（3）充分利用多媒体的优势，降低学生内部负荷。教师要合理使用多媒体，采用资源共享、仿真模拟、变换时空、演示说明等方式，将抽象的知识直观化、具体化，降低学生学习的难度，减少学生学习过程中的恐惧心理，降低其内部负荷。
总之，尽管多媒体教学中认知负荷的研究已得到了广泛关注，但仍有很多不足。理论研究方面，随着多媒体教学环境变得越来越复杂，认知负荷的界定过于单一，对认知负荷的解释和测量都基于先前的认知负荷理论，这在一定程度上导致理论与实际的脱节。有必要根据不同学习者的特征，使认知负荷界定多元化、本土化、通俗化。实证研究方面，自2005年以来，国内外对认知负荷的研究以实验为主，结果缺乏外部效度。原因可能有以下两点：（1）关于认知负荷的测量需要生理指标、客观、主观等多方面配合，不方便进行大样本操作；（2）心理学中“认知负荷”这个概念在教育领域的推广度不够高。20世纪70年代末期以来，已经有很多研究者研究过人机系统中学习者的心理负荷问题，并将心理负荷的测量作为职业适应性的核心内容。还有研究人员关注网络工作人员的心理负荷、心理压力等。这些在一定程度上证明，研究人员已经意识到了认知负荷对工作效率的影响，只是还没有上升到“认知负荷”的理论高度。因此，有必要开发出一套信效度较高的认知负荷模型，并将其推广学校等其它领域进行实证研究，及时了解认知负荷现状的同时，引入神经网络工具，实现认知负荷的动态模拟，增强学习者认知负荷的预测性，在一定程度上能及早采取措施，避免更多心理健康问题的发生。
参考文献：
[1]Sweller J. Cognitive load during Problem solving： Ef-
fects on learning [J].Cognitive Science， 1988，12： 257-285.
[2]许志毅.基于认知负荷理论的小学数学应用题教学研究[D].华东师范大学出版社.2010.
[3]李金波等.人机交互中任务特征和个体特征对认知负荷的综合影响[J].心理科学，2010（04）：972-975.
[4]S.，Annett. Cognitive load and instructionally supported learning with provided and learner-generated visualizations[J].Computer in Human Behavior. 2011.27（1）：89-93.
[5]Christensen W R. The effective of cognitive load co-
nditions upon performance， anxiety， and self-efficacy in co-
mputer based learning environments[J].Unpublished Doctorial Dissertation， Norman， Oklahoma， 2005.
[6]陈燕，罗增儒，赵建斌.从认知负荷理论看数学错误[J].数学教育学报.2009，18（4）：19-22.
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[8]宋苗苗.个体差异与认知负荷的本质关系及其在教学设计中的应用[J].文学界（理论版）. 2010. （09）：256.
[9]Barbara H.； Anne H. Anderson. Introducing objects in spoken dialogue： The influence of conversational setting and cognitive load on the articulation and use of referring expre-
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[11]张皖，辛自强.基于认知负荷理论的数学学优生教学[J].教育学报.2010，6（3）：59-65.
[12]李金波.网络学习环境中印象学习者认知负荷的因素[J].2009（09）：37-41.
[13]赵立影，吴庆麟.基于认知负荷理论的复杂学习教学设计[J].电化教育研究.2010（04）：44-48.
[14]A.， Franck， Marin.， Claudette，Laimay， Carole. The a-
ttention-guiding effect and cognitive load in the comprehen-
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[15]郭兆明，宋宝和，陈亮等.在多媒体学习中减少认知负荷的9种方法[J].中国电化教育.2005（08）：91-93.
认知负荷 篇6
关键词：复合模式,听辨部分,言语生成部分
根据吉尔的认知负荷模式理论, 口译过程是涉及听辨、言语生成、短期记忆和协调各项任务对译员有限注意力资源的争夺与消遣, 而其中前三种注意力为核心注意力。吉尔认为译员在同传中总是接近认知极限, 更是将这种极限形象地比喻为“走钢丝”。也就是说如果一种注意力没有处理好并花费了过多的时间和精力都会造成认知负荷并影响其他两种注意力。比如听辨部分没有完成好消耗了过多的注意力, 那么在言语生成和短期记忆部分势必会注意力或精力不足, 从而会影响整个传译的效果。此外, 在同传过程中, 这三种注意力不仅是相互竞争的关系也是相互合作的关系, 比如听辨部分没有做好就会影响到后面的言语生成以及记忆, 因为听辨是言语生成和记忆的基础。口译是一项复杂的脑部高强度活动, 译员在从事口译时, 需要面对重重困难和压力。口译具有不可预测性, 现场气氛和口译员当天的状态都会对口译质量造成影响。同时, 口译也是一项考察译员本身综合素质的语言操作活动, 包括译员的语言基本功更重要的是译员的心理素质。这也就要求译员必须具备扎实的语言功底, 渊博的知识储备 (各个方面的知识) , 良好的表达能力, 过硬的心理素质等。无论是学生译员还是专业译员传译中都会面临大脑涌入信息饱和, 从而导致大脑思维停顿、紊乱、不知该如如何进行下去的艰难场景。
无论是交传还是同传, 其过程都是接受、解码、记录、编码、表达, 这一系列过程是高度内化的, 存在于人脑的思维活动中。认知心理学的研究表明, 人类的脑力资源是有限的, 当同时处理多个任务时, 就需要注意的均衡分配。如果注意力饱和了, 或是注意的分配有所失衡, 都可能导致认知超负荷, 影响任务的执行。Gile提出了认知负荷模式的中重要假说, 并认为口译过程涉及听辨、言语生成、短期记忆和协调各项任务对译员有限注意力资源的争夺与消费。也就是说人脑的注意力的是有限的, 而译员又必须在有限的注意力中完成听辨、言语生成、记忆三项主要任务, 而这也涉及到了如何分配的问题, 如果局部注意力不足, 则很有可能发生“错译”“漏译”等现象。对此吉尔也在文章中用了形象的比喻——走钢丝假说, 形象地说明了这一现象。
同传复合模式的步骤如下:
Simultaneous Interpreting:
SI=L+M+P+C
Consecutive interpreting:
a.Listening phase:
Listening=L+M+P+C
b.Reformulation phase:
Reformation=Read+Remembering+P+C
这是吉尔的负荷模式假说中交传的模式, 其中在a阶段, L指的是听辨部分, 而P主要指的是记笔记的部分, 而这两部分必须要同时进行, 两种注意力相互竞争又相互合作, 如何才能平衡好?我们所要的结果是能有好的译语输出, 需在听懂理解的基础上记笔记, 而记笔记只是手段, 一些初学者在同传中过多纠结于如何“P”, 而影响了“L”的部分。而这也会是初学者在一段时间内需要跨越的一个瓶颈, 这里所讨论的主要只是“L”与“P”, 但在实际的同传中还有“M”的部分, 所以其实译员的注意力是非常紧张的, 要想做好难度是非常大的。首先, 我认为就是要做到“一脑多用”, 要真正做到边听边记, 两个注意力要分别同时进行和合作, 这既考察译员的基本功还考验的是其心理素质。其次, 在遇到困难的时候如何调节自己的注意力分配, 例如在“听辨部分”遇到了问题, 需要更多的注意力, 但同时不可以因为“L”的部分多了就一点也顾“P”的部分了, 因此这时候需要“C”来合理调节分配注意力。最后, 过硬的心理素质, 在“走钢丝”途中无论哪一边出现了问题, 最后都能回到平衡点。
Gile的复合模式奠定了口译研究的理论基础, 这一理论框架也为我们研究同传中的各个方面问题搭好了理论框架, 不仅有助于理论研究, 也为一些专业译员在实践过后总结自身的经验时找到了理论依托。而学生译员在学习的过程中也从该认知负荷模式理论中找到了在学习口译中遇到难题的原因和解决方式。本人认为在口译中做到“听”与“记”的平衡几点策略, 首先是要锻炼译员或学生译员要有过硬的心理素质也就是一个人的综合素质, 不要因为在口译中因为没有“听”好而惊慌失措影响了“记”, 其次是要在平时的训练中多注重练习两者之间的平衡方面的实践练习。最后一点是通过认知负荷理论了解到了在口译中注意力资源的有限, 因此在口译训练和学习中要注重各个方面的技巧练习。
参考文献
[1]董燕萍 (Dong Yan) . (2013) .口译过程的两阶段解读——以一般语言理解和产出参照.中国翻译, 第一期.
[2]黄锐 (Huang Rui) . (2011) .口译听辨理论在听力教改中的应用研究.武夷学院学报, 第三期.
认知负荷 篇7
一、 意蕴解读: 认知负荷的内涵诠释及价值探寻
1. 认知负荷的内涵诠释
通常认知负荷被分为三类: 内在、 外在和关联认知负荷。 内在认知负荷是由学习内容的难度水平导致的负荷。学习内容的难易程度, 反映在它包含的信息数量及这些信息间的关联度。 如 “3+3=” 和 “3×3+2÷3=” 的认知难度就不同。
外在认知负荷并不是学生学习过程中所必须经历的过程, 很多时候是一种无效认知负荷, 主要是由教学设计不当与材料呈现缺乏结构化造成的。 比如, 单纯的文字叙述比 “文字+图片” 的形式带来更高的认知负荷。 所以, 形式的变化与结构的变换可以实现外在认知负荷的调节。
关联认知负荷会给学生认知带来一定的负担, 它是自我调节、 监控和分配认知资源完成相应认知任务的过程, 不会阻碍学生的学习, 反而能促进学生的学习进程。 如简单的乘法意义模型建立 “3×4”, 教材呈现了3 个4 相加和4 个3 相加, 将连加模型与乘法模型沟通, 学生头脑中的乘法模型并不完整。 这时可以增加呈现矩阵模型与数轴模型, 学生图式的建构就更为完美。
2. 认知负荷的价值探寻
基于这样的理论研究基础, 在小学数学数量关系的教学中认知负荷理论有怎样的独特价值呢?
首先, 重组学习材料, 优化内在认知负荷。 学习材料的数量、 质量及其相互间的交互、 融合程度是学习材料的固有属性, 而学习者已有的知识储备是学习者个体所独有的既存事实, 这二者都不会轻易地发生改变, 所以, 对学习内容进行重新组织可以从一定程度上优化内在认知负荷。
其次, 改变呈现方式, 减弱外在认知负荷。 呈现方式越合理, 越符合学习者的认知与心智发展水平, 学习者需要分配的注意就越少, 产生的外在认知负荷越低, 越有利于学习。
再次, 促进图式构建, 增加相关认知负荷。 图式有助于解释为什么背景知识和它在记忆中组织的方式对我们学习新知识特别重要, 它能构建信息之间的联系, 为学习新知提供更大的空间。
二、 课堂审视: 数量关系教学中的现实扫描及理性剖析
教材对数量关系的教学是以一个知识点、 一个例题、一组练习方式进行编排, 我们也习惯以这样的 “匀速运动”方式进行教学。 有的学生 “不识庐山真面目”, 屡屡挫败;有的学生 “中了设计的埋伏”, 掉入陷阱; 当然, 也有学生能够 “柳暗花明又一村”, 只可惜能达到这样境界的太少。从认知负荷的角度来讲, 造成类似情况的原因主要有以下两点。
1. 类型多样 — ——儿童相见不相识
小学数学量关系包括简单数量关系、 复合数量关系及特殊数量关系。 简单数量关系是以加、 减、 乘、 除四则运算应用到实际问题中形成的四种数量关系, 即部总关系、相差关系、 倍数关系和份总关系。 所谓复合数量关系是四种基本数量关系经过交错组合而成的复杂数量关系, 它是一个从简单到复杂的变化过程。 多样的类型加上不同的言语表述方式, 给有限的认知容量带来冲击, 学生没有相应的认知资源分配策略, 造成认知负荷的极大负担。
2. 结构复杂 — ——乱花渐欲迷人眼
数量关系的表述依赖于文字的呈现与组织, 文字组织的多样性就使数量关系呈现复杂的结构。 以下面两种表述为例, 第一种: 足球有100 只, 篮球是足球的3 倍多13只, 篮球有多少只? 第二种: 足球有100 只, 足球是篮球的3 倍多13 只, 篮球有多少只? 两种表述看似差别不大, 但对智力的挑战截然不同。 第二种呈现方式是对第一种的逆向变换, 学生需要借助正确的认知策略分析数量关系。另外, 表述形式中出现的关键性词语, 如: 增加、 增加到等词语意义的辨别给识别数量关系人为增加了不必要的认知负荷, 造成认知负荷的超载。
三、 路径探寻: 遵循认知负荷规律, 催生教学有效策略
认知负荷理论被引入数量关系的教学中最为核心的是把握认知负荷的分类, 可以从学习材料的结构性、 教学设计的优化等方面有针对性的减少内在、 外在认知负荷。 发展和完善图式的构建, 增加有关的认知负荷。
1. 重组形式, 重构教学, 化 “负” 为 “正”
内在认知负荷就其内在固有本质属性而言, 确是难以改变。 但是, 可以围绕学生原有知识经验对其内容进行形式重组, 结构重构。 最终, 确定更为合理的内容与方式进行教学。
(1) 以“形变”为思维路径, 识别“序”的架构。 数量关系内容的表述形式是认知负荷产生的主要来源。 改变或重组语言文字的表达方式, 就可以减轻内在认知负荷。学生根据大量的具体情景通过归纳提炼和概括抽象出数量关系, 教学中为了体现情境描述的完整性, 内容的表述往往出现专业术语或过多的无关信息。 殊不知, 对这些专业术语的意义解读和无关信息的分析都需要占用一定的认知资源, 从而导致认知负荷的增加。
“国家游泳中心又称为 “ 水立方” , 设计中运用了泡沫理论, 外墙建筑部分有3000 个不规则的泡泡气枕, 整个外墙表面覆盖面积达到11 万平方米, 比德国世界杯安联球场的外墙表面覆盖面积还要大。“水立方” 总用钢量达6900吨, 每平方米用钢量仅120 千克) 、 最大跨度有130 米。 相邻的鸟巢用钢量达到了20000 吨。 相比之下, “水立方”显然更加节省能源。 ⑴ “水立方” 的总用钢量比 “鸟巢”的总用钢量少几分之几? ⑵ “水立方” 比安联球场外墙表面覆盖面积多多少万平方米?”
这是一道关于倍数和相差数量关系的习题教学, 学生普遍反映反复阅读多遍后才找准数量关系, 造成困难的原因是信息量大、 对专业术语缺乏感性认识, 要求有很高的自我认知监控能力, 作为一般了解的信息需要调用部分认知资源, 影响了对数量之间关系的把握和提炼。 题干的表述可以作如下调整:
国家游泳中心又被称为 “水立方”, 建筑外墙表面覆盖面积达到11 万平方米, 比德国安联球场的外墙表面覆盖面积还要大。 “水立方” 建筑的用钢量为6900 吨, 相邻的鸟巢用钢量达到了20000 吨。
这里的数量关系并不复杂, “水立方” “鸟巢” “安联球场” 都是一般了解的背景知识, 属于相互干扰的信息源。我们可以运用信息临近原则, 重新调整和筛选, 使信息的表述符合学生的思维顺序, 让认知资源集中在建立数量关系。
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很显然, 后面一道的信息排列要求先求出总量, 再解决每份数, 属于典型的归总关系结构。 前两个信息满足“ 每份数 × 份数= 总数” 的基本结构, 后两个信息是 “ 较小量+相差量=较大量” 的结构, 学生可以依据信息顺序探寻解决路径。
(2) 以“联系”为思维路径, 洞察“联”的因果。 学生的原有知识储备具有普遍性和特殊性。 在相同年龄、 相同年级和一定区域的学生有着较为相似的心理特征与知识储备; 而对于学生个体而言, 各自又有着独特的心理规律与知识背景。 教师对这些应该了如指掌。
在神奇的计算机世界里用min (a, b) 表示a、 b两数中的较小者, 而用max (a, b) 来表示a、 b两数中的较大者, 例如min (4, 5) =4, max (3, 7) =7。 (这两个新符号的其他运算规则与我们小学所学四则混合运算规则相同) , 请计算: min (2015, 10) ×max (20.15, 8) 。
这道题将简单的倍数关系与定义新运算相结合, 教师可以让学生通过自我解释, 暴露知识经验, 进而找到解决的策略。
2. 优化样例, 优活媒介, 化 “难” 为 “易”
教学设计是造成学生外在认知负荷的主要原因, 学习材料的呈现、 媒体的运用、 典型样例等越符合学生的认知和心理水平, 学生需要分配的注意就越少, 外在认知负荷就会相应降低。
(1) 依托内容, “改一点”削弱外在认知负荷。 依托原有问题, 更换其中的单个条件, 以系列化的方式将同一问题情景以题组形式呈现, 这样可以帮助学生降低因加工不同问题情境而调动的认知资源, 就可以将更多的认知资源集中指向数量关系的分析。 以部总关系的教学为例, 简单问题是 “工人种松树40 棵, 种柏树80 棵, 种柏树多少棵?” 如果按照相差关系进行变换, 可以把松树这个条件变换为较小量, 即 “工人种柏树80 棵, 种松树比柏树少40棵, 种松树多少棵?” 可以通过 “较大量-相差量=较小量”获得结果; 也可以把柏树这个条件变换为较大量 “工人种松树40 棵, 柏树比松树多种40 棵, 种柏树多少棵?” 可以通过 “较小量+相差量=较大量” 获得结果。 这样多角度的变换过程可以让学生很好地同化数量关系间的结构, 在同一情境中数量关系的表达以题组的方式出现, 跳出情景本身, 在比较、 分析的过程中迅速捕捉条件之间的关系。
(2) 巧借媒介, “添一点”减少外在认知负荷。 心理学家研究表明: 思维过程中视觉信息和听觉信息的获得与加工是分离的, 两种信息获取的方式对内容的理解形成相互补偿。 小学生以具象思维为主, 单纯依靠语言或符号的抽象特征, 会使部分认知处于闲置状态。 如行程问题数量关系非常复杂, 学生在解决过程中困惑较多, 在日常经验中 “同时、 相向和相遇” 并不具备典型性, 但他们之间又有万变不离其宗的内在关系。 理解出发地点、 运动方向、运动时间和运动结果四大要素是理顺数量关系的关键所在。
钓鱼岛是我国的固有领土, 中国海监船51 号和66 号在钓鱼岛海域例行维权巡航。 某日, 海监船51 号和海监船66 号同时从东西两海域相向而行, 海监51 号每小时行36海里, 海监66 号每小时行45 海里。 两船在距中点27 海里处相遇。 两船出发地之间相距多少海里?
通过媒体设计动态直观的演示理解四个要素的发生、发展过程, 或借助实物辅以操作、 体验, 形成丰富的图像联系来弥补生活经验的缺失, 这样会大大减轻外在认知负荷, 腾出更多的认知资源帮助学生建构数量关系。
(3) 精选样例, “换一点”化解外在认知负荷。 典型样例能清晰呈现解决问题的一般程序, 使得只能会意不能言传的 “缄默” 知识在自我解释获得, 有助于学生对数量关系学习的迁移。 以部总关系的两步复合数量关系问题为例, 首先呈现问题:“一年级有学生100 人, 二年级有学生150 人, 两个年级共有学生多少人?” 这个问题中的数量关系是简单的部总关系。 按照部总关系把二年级学生人数变化成为两个部分量, 即一年级有学生100 人, 二年级男生70 人, 女生有80 人, 两个年级共有学生多少人? 这个问题就由两个部总关系复合而成。 学生在先前已经掌握了简单的部总关系, 能有这样的样例示范过程, 模仿解决问题的方法与结构。 对于更为复杂的相差关系与部总关系复合而成的数量关系:“二年级有150 人, 一年级比二年级少50 人, 两个年级一共多少人?” 也能在自我解释、 教师解释的过程中逐渐澄明。
3. 整合内容, 统合结构, 化 “零” 为 “整”
总体认知负荷不超载的情况下, 增加关联认知负荷有助于学生提升数量关系建构与迁移的能力。 也就是将简单的数量关系信息以网状形式组成, 形成关联不断丰富的图式, 以模块形式储存, 有效克服认知负荷的限制。
(1) 归纳类型, 搭建框架———化“点状”为“网状”。随着学生对数量关系的不断体验和累积, 概括和抽象出数量关系是学生感性认识上升到理性认识的必然选择。 数量关系的类型化能帮学生激活原有图式, 进一步理解上位的数量关系。 如通过 “表内乘、 除法” 的学习后, 学生已经能够正确识别份总关系的表达:“总量÷份数=每份数、 总量÷每份数=份数、 每份数×份数=总量”, 借助这三者间的关系, 举一反三地抽象出一些常见的数量关系, 如 “单价、数量与总价; 工作时间、 工作效率与工作总量” 等, 而这些数量关系的获得必须经历归纳、 提炼的过程, 这样的数量关系以多元表征的方式储存于认知空间, 遇到差异性关系表达, 就能更为主动、 灵活地选择。
(2) 构建图式, 类比简化———化“粗疏”为“精细”。康德曾说, “图式是潜藏在人类心灵深处” 的一种技术, 一种技巧”。 具体数量关系纷繁多变, 不宜储存, 不宜提取。 不同图式的建立有助于把问题的基本结构存储于大脑, 并在不同的情境中加以识别、 迁移, 结构化程度越高, 储存和提取的效果越接近自动化水平, 这样在形成数量关系时就不需要占用太多的认知空间。
如, 幼儿园购进12 箱迷你南瓜, 每箱24 个, 一共多少个? 数量关系很简单, 在算12×24 时也只需要激活两位数乘一位数的图式。 如果引导学生借助两位数乘一位数的知识经验进行解答, 学生就能根据数量关系的意义激活连乘 (12×4×6) 、 乘加混合 (24×10+24×2) 和连加的图式, 得出不同的计算方法。 在基本图式的指引下, 缩减了识记的数量单位, 减轻了记忆负担。
(3) 认知监控, 通达未知———化“被动”为“主动”。元认知是个体对自身认知加工过程的意识和控制。学生自我认知监控意识过程势必会占据一定的认知资源。但是, 良好的认知策略一旦达到自动化水平, 就会在类似问题中空出大量的认知资源。元认知监控不能进行独立教学, 它渗透在学习的每个过程, 只要把握好恰当的时机, 学生就能充分体验“回头看”即分析、计划、执行、反思在寻找和理解数量关系过程中的重要性。如, 在2个同样的大盒和5个同样的小盒里装满球, 正好是100个。每个大盒比每个小盒多装8个, 每个大盒和小盒各装多少个?很显然, 两种不同的假设过程比较呈现, 能更好地帮助学生理解相差关系问题的结构特征。虽然假设的方法不同, 但是盒子的数量不变, 总和发生改变, 这与倍数关系的问题结构不同。这样的呈现方式和辨析过程, 能让学生更好地体悟认知监控的优点。
综上所述, 由于认知容量有限, 思维过程中很容易因负担过重而成为进一步加工信息的瓶颈。在教学中, 我们可以分析认知负荷的来源及构成, 发现学生学习过程中的认知障碍, 给出相应的策略, 进行更为有效的教学与设计。
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认知负荷 篇8
1吉尔认知负荷模型
20世纪70年代, 著名的学者吉尔根据自己的翻译实践经验, 提出了著名的认知负荷模式。在口译领域, 吉尔的认知负荷模式享有盛誉。吉尔的交替传译和同声传译认知负荷模型分别如下:
(1) 交替传译 (第一阶段) =听力与分析+笔记+短时记忆+协调;交替传译 (第二阶段) =记忆+读笔记+表达。
(2) 同声传译=听力与分析+笔记+短时记忆+言语表达+协调。
2认知负荷模式指导下口译员能力训练
(一) 听力能力训练
口译时最重要的是要先听懂发言人所说的内容。要想听力有所提高, 首先, 译员必须每日进行大量的听力训练。精听与泛听相结合是听力训练中常用到的方法。精听时译员需要听清每个词, 弄懂每句话的意思。进行精听训练时最好辅以听写训练, 这样有助于弄懂每一个细节。在进行泛听训练时, 译员要学会抓住所听内容的中心思想。
其次, 训练材料必须涉及不同领域、不同话题, 这样不仅有助于译员熟悉各种类型的话题, 还可以提升译员预测能力。
(二) 短时记忆能力训练
大脑所接收到的干扰信息越多, 遗忘的程度也就越大。通过一系列的训练, 译员的记忆能力会得到提升。常用的记忆方法有组块法和形象记忆法。
组块法是一种信息加工的活动。在这一过程中, 要将小的信息模块整合成更大的信息模块。组块法就是信息重新组织或编辑的过程, 在这一过程中, 我们通过由长时记忆储存下来的信息对短时记忆储存的信息进行重组, 以形成为我们所熟知的信息。形象记忆法, 顾名思义就是将发言人所讲的内容在大脑中进行形象化处理。如果译员将接收到的信息进行形象化处理, 而不是进行单纯的机械性记忆, 那么他的记忆能力就会得到大幅度的提升。
目前, 各大高校或是翻译培训学校经常使用的记忆训练方法有原语复述、目标语复数以及影子练习。原语复述就是培训者读一段文章或是播放一段音频, 字数控制在200-300之间 (也可根据受培训者的能力自主设定) , 之后受培训者在没有笔记帮助的情况下, 用原语概括所听到的内容。目标语复述与原语复述的前几个步骤相似, 只是受培训者需要在没有笔记帮助的情况下, 用目标语进行内容概括。影子练习常常被用来训练口译员的同传技能, 以达到提高口译员听说同步能力以及短时记忆能力。这种方法就是用原语几乎同步地跟读发言人的讲话。影子练习不仅可以训练译员的同步跟读能力, 而且可以提高译员的精力分配能力。
(三) 笔记能力训练
笔记是帮助译员记忆的有效工具, 使用正确的记笔记的方法将减少译员在记忆上所消耗的精力。在口译现场, 由于时间和精力的限制, 译员不可能将发言人所说的全部内容都一字不漏记下。所以译员的笔记必须简洁、清晰且形象化。记笔记时, 译员必须在脑海中快速反应和分析自己所听到的内容, 并用简洁的笔记符号记下所听到的内容。
既然由于种种因素的限制译员不能记下听到的全部内容, 那么译员的笔记内容就必须有所侧重。译员需要着重记一些信息, 如:数词、专有名词、时间等。对于译员来说, 数字翻译既是难题又是挑战。尤其是在商务口译中, 在进行数字翻译时, 译员的一个小小的失误将会带来巨大的损失。也许有人会问, 到底存不存在标准的口译笔记, 答案当然是否定的。近年来, 尽管专家学者们研究出了一些口译笔记的符号系统、缩略语以及格式等相关内容, 不同的译员在经过长时间的训练和实战之后会形成一套属于自己的口译笔记技巧与方法。正如俗语所说"黑白白猫抓到老鼠就是好猫", 笔记只要能够有效帮助译员记忆就应该是好的口译笔记。
翻译的过程中, 译员应该平衡好"手记"与"脑记", 不应该顾此失彼。无论在笔记上记下哪些内容, 译员们都应该时刻铭记, 记笔记的目的是为了帮助译员记忆, 而不应该成为译员的负担。
(四) 注意力分配能力训练
对于初学者, 口译最大的挑战就是要学会分配注意力, 一心多用。目前学术界总结出的训练注意力分配的方法有很多, 但他们都有一个共同的特点, 就是在同一时间内完成多项任务。例如:可以让译员一边听音频, 一边在纸上写从一千到零之间的基数。听完录音后, 译员再复述刚刚听到过的材料。由于译员们在记忆、语言表达和逻辑思维等方面存在着个体差异, 所以很难量化译员在完成不同任务时的注意力分配量。但是在注意力分配方面翻译界有一个基本原则, 尽量依靠脑记, 减少对笔记的依赖。
3结语
认知负荷模式的理论和概念为译员素质的培养提供了指导和理论支撑。笔者建议译员在认知负荷模式的理论指导下进行相关能力的培养, 做到理论与实践相结合, 以达到更好地完成口译任务的目的。
参考文献
[1]鲍刚.口译理论概述[M].北京:中国对外翻译出版社, 2005.
认知负荷 篇9
认知负荷(cognitive load)是指人在信息加工过程中所需要的心理资源的总量。Sweller等人在20世纪80年代提出了认知负荷理论(cognitive load theory)[1]。该理论认为,人进行信息加工的容量有限,只能同时对有限数量的信息进行加工。如果需要同时从事多种活动,认知资源就需要在不同任务间进行分配,如果所有活动需要的资源总量超过了个体的资源总量,就会出现资源不足,从而影响任务完成的效率,这就是认知超载(cognitive overload)。一些研究发现,认知负荷通过影响信息加工过程来影响人们的作业效率。
随着社会经济的发展和国人生活消费水平的提高,汽车的数量在急剧攀升。汽车在给人们带来方便的同时,其危险性也是与之相随的。据统计,2009年国内的交通事故造成7万人死亡,27万人受伤,直接经济损失达到9.1亿元。
驾驶是一项重要而特殊的多重任务作业,需要占用大量的心理资源。虽然驾驶人员知道在驾驶过程中需要集中注意,但通常还是因为各种活动而分心。造成驾驶人员分心的原因有很多,比如:与乘客说话、吃东西、抽烟、听收音机等[3]。尤其是近年来大量涌现的电子产品,吸引力更强,操作需时更长,更容易引起驾驶人员的分心。
已有研究表明,驾驶过程中使用导航仪、手机、收音机、DVD影音等设备会严重影响驾驶行为,具体表现为驾驶操作速度降低、反应时间变长、视线偏离路面、漏看信号灯等。这些外部干扰设备的出现,增加了个体驾驶过程中的认知负荷,从而影响了个体的驾驶行为表现。
目前普遍认为,司机出现的各种分心是造成交通事故的重要原因之一,一些研究探讨了这一现象,如:Klauer等人采用在汽车内安装传感器和摄像头的方式对此问题进行了真实情景研究,结果发现78%的碰撞都与司机对关键信息的注意不足有关。该研究还发现,驾驶过程中最主要的分心物是手机和掌上电脑[4]。
一些研究考察了认知负荷对驾驶行为的影响。Gugerty使用驾驶模拟器,探讨了工作记忆负荷对被试觉知车辆位置过程的影响。结果发现,在高密度的交通条件下(路上车辆多时),被试不能准确追踪较多的车辆[5]。另外,Nocera等人让被试完成模拟驾驶游戏任务,结果发现不同的认知负荷水平下被试的注视点分布模式存在显著差异,随着认知负荷的增大,注视点的分布趋于集中[6]。Lee等人使用中度保真驾驶模拟器探讨了认知负荷对驾驶过程中视觉注意的影响。实验要求被试在进行言语听觉任务的同时完成视觉搜索任务。结果发现,双任务条件下被试对车辆变化的敏感性降低,而且对自己判断的信心也降低[7]。此外,Recarte等人探讨了真实驾驶情境下认知负荷对驾驶行为的影响。结果表明,驾驶时打电话显著地干扰了驾驶行为[8]。综上可以看出,认知负荷的增加会导致个体的注意分散,不能对驾驶情境中的重要信息进行充分觉知,从而损害了司机的驾驶行为。
基于上述研究,本研究在前人研究的基础上继续探讨认知负荷对驾驶行为的影响。与已有研究相比,本研究在以下几个方面进行了改进:第一,本研究采用眼动记录技术,可以对驾驶员的眼睛运动情况进行实时分析,进而了解驾驶员驾驶过程中的心理特征[9]。第二,本研究以高仿真驾驶情景视频为材料,严格控制了实验中的一些无关影响因素,在一定程度上克服了已有研究材料上的缺陷。第三,本研究对认知负荷进行了进一步的操作,将其分为听觉负荷和视觉负荷2种形式,克服了已有研究没有将二者区分的缺陷。
本研究假设为:(1)听觉负荷会影响驾驶行为表现,听觉负荷越高,驾驶表现越差;(2)视觉负荷会影响驾驶行为表现,视觉负荷越高,驾驶表现越差;(3)听觉负荷和视觉负荷对驾驶行为的影响存在交互作用。
1 方法
1.1 被试
选取30名青年人作为被试,其中男性10名,女性20名,平均年龄为24.1岁。所有被试裸视或矫正视力正常,色觉正常,实验结束后获得一份礼品。
1.2 实验设计
研究为2(视觉负荷:高、低)×2(听觉负荷:有、无)两因素混合设计。视觉负荷为被试内变量,由驾驶情境视频中的车辆数目确定,7辆车为高负荷,4辆车为低负荷。听觉负荷为被试间变量,采用被试是否需要完成听觉任务来操纵,有负荷组为计算听到的算术题,无负荷组没有听觉任务。
1.3 实验仪器
实验仪器是Tobii T120型眼动议,采样率120Hz,48cm(19in)液晶显示器,分辨率为1 024×768,刷新率为60Hz。记录与分析软件为Tobii Studio 1.5。被试眼睛距离屏幕65~70cm。主机为DELL D620笔记本电脑,酷睿双核2.16G,2G内存,256 M显存,(14.1in),分辨率为1 280×800,刷新率为60Hz。
1.4 实验材料
1.4.1 视觉材料
在Tobii T120 48cm显示器上,向被试呈现13段关于车辆行驶的动态视频,每段视频的持续时间为10s。
第1段为练习视频,其余12段为正式实验视频。其中6段视频中是4辆车在路上行驶,另外6段视频中是7辆车在路上行驶。每段视频中有一个意外事件发生(如翻车、掉轮胎、兔子横穿马路、抛锚)。场景示例见图1。
每段视频结束后,要求被试回答2个关于视频内容的问题,每个问题分屏呈现,呈现时间固定。为了防止被试猜出实验目的,其中一些问题与意外事件无关(如:这段视频中,迎面开来了几辆车?A 2辆;B 3辆)。另一些问题与意外事件有关(如:这段视频中,你看见白色兔子了吗?A看见了;B没看见)。
1.4.2 听觉材料
听觉材料为根据相关文献自编的算术题,难度适当。例如,7+10=17。
1.5 实验程序
本实验是在安静匀光的实验室内采用个别施测。被试进入实验室后,先熟悉实验环境,要求其坐在眼动仪前65~70cm的地方。主试说明实验要求,同时进行眼动仪校准。采用五点校准成功以后,呈现指导语,开始实验。
正式实验中,12段视频随机呈现,每段视频仅向同一被试呈现1次。在每段视频结束后,接着呈现给被试两个问题。
算术计算组被试需要完成观看视频和算术计算双任务,对于每段视频结束后屏幕上呈现的2个问题,要求其通过眼睛长时注视选项的方式做出选择。而对于算术计算中的问题,要求其口头报告,以避免被试作答方式的冲突。不计算组被试仅需完成观看视频单任务,也采用眼睛长时注视选项的方式回答视频后的问题。
1.6 数据分析
利用Tobii Studio1.5.4对眼动数据进行分析,导出后采用SPSS13.0对数据进行管理和分析。
1.6.1 因变量
1)行为反应数据。被试回答视频中问题的正确率。
2)眼动指标。总注视时间、平均注视比率。总注视时间指落在兴趣区的所有注视点的持续时间的总和;平均注视比率指单位时间内落入兴趣区内注视次数与整个场景中注视次数的比值。
1.6.2 兴趣区的划分
兴趣区是指研究者在实验材料中所要考察的区域。由于实验材料是动态视频,划分兴趣区时,需要使用Tobii眼动仪自带软件Tobii Studio1.5将动态视频转化为多帧静态场景后再划分兴趣区。首先,本实验想要考查被试对驾驶视频中所发生的意外事件的关注情况,因此,划分出1个事故区域兴趣区(比如,当视频中出现兔子横穿马路时,在兔子周围形成兴趣区,该兴趣区随着兔子的运动而移动)。再次,本实验还想考察被试对视频前方区域的关注情况,所以又划分出一个前方区域兴趣区,此区域无事故发生。被试对兴趣区的总注视时间、平均注视比率以及对视频后问题的回答情况参与评价。
2 结果分析
根据相关研究的处理方法,删除单个注视的注视时间小于80ms的数据以及3个标准差之外的数据。回答问题的正确率、总注视时间、以及平均注视比率的分析结果如下。
2.1 回答问题的正确率
%
注:括号中的数字为标准差,以下同。
重复测量方差分析发现,视觉负荷主效应显著,F(1,28)=12.330,p<0.05,高视觉负荷条件下回答问题的正确率(52.78%)显著小于低视觉负荷条件(66.11%)。听觉负荷主效应显著,F(1,28)=21.918,p<0.01,有听觉负荷条件下回答问题的正确率(48.3%)显著低于无听觉负荷条件(70.6%)。听觉负荷与视觉负荷的交互作用不显著,F(1,28)=0.771,p>0.05。
2.2 事故区域眼动指标
2.2.1 总注视时间
ms
重复测量方差分析发现,视觉负荷主效应显著,F(1,28)=7.882,p<0.05,高视觉负荷条件下对事故区域的总注视时间(442ms)显著短于低视觉负荷条件(578ms)。听觉负荷主效应显著,F(1,28)=7.068,p<0.05,有听觉负荷条件下对事故区域的总注视时间(438ms)显著短于无听觉负荷条件(582ms)。听觉负荷与视觉负荷的交互作用不显著,F(1,28)=0.987,p>0.05。
2.2.2 平均注视比率
%
重复测量方差分析发现,视觉负荷主效应显著,F(1,28)=13.562,p<0.05,高视觉负荷条件下对事故区域的平均注视率(26.63%)显著低于低视觉负荷条件(35.16%)。听觉负荷主效应显著,F(1,28)=5.807,p<0.05,有听觉负荷条件下对事故区域的平均注视率(26.8%)显著低于无听觉负荷条件(35.0%)。听觉负荷与视觉负荷的交互作用显著,F(1,28)=5.345,p<0.05。进一步简单效应分析发现,在有听觉负荷条件下,不同视觉负荷条件下的注视比率差异不显著,F(1,28)=0.863,p>0.05;在无听觉负荷条件下,不同视觉负荷条件下的注视比率差异显著,F(1,28)=8.604,p<0.01,低视觉负荷条件下的注视率显著大于高视觉负荷条件。在低视觉负荷条件下,不同听觉负荷条件下的注视率差异显著,F(1,28)=8.924,p<0.01,无听觉负荷条件下的注视率显著大于有听觉负荷条件;在高视觉负荷条件下,不同听觉负荷条件下的注视率差异不显著,F(1,28)=0.620,p>0.05。
2.3 前方区域
2.3.1 总注视时间
重复测量方差分析发现,视觉负荷主效应不显著,F(1,28)=0.513,p>0.05,说明不同视觉负荷条件下前方区域的总注视时间没有显著差异;听觉负荷主效应不显著,F(1,28)=0.001,p>0.05,说明不同听觉负荷条件下前方区域的总注视时间也没有显著差异。听觉负荷与视觉负荷的交互作用不显著,F(1,28)=0.240,p>0.05。
2.3.2 平均注视率
%
重复测量方差分析发现,视觉负荷主效应显著,F(1,28)=11.929,p<0.05,高视觉负荷条件下的平均注视率(60.30%)显著低于低视觉负荷条件下的平均注视率(66.87%)。听觉负荷条件主效应不显著,F(1,28)=2.809,p>0.05,说明不同听觉负荷条件下前方区域的平均注视率没有显著差异。听觉负荷与视觉负荷的交互作用不显著,F(1,28)=0.170,p>0.05。
3 讨论
本研究采用眼动分析法,考察了认知负荷对驾驶行为的影响。无论是问题回答正确率还是眼动指标,结果都较为一致地表明认知负荷会对驾驶行为产生消极影响,尤其损害驾驶人员对驾驶情境中危险区域的觉知。
3.1 视觉负荷对驾驶行为的影响
在驾驶过程中,驾驶员需要及时感知各种驾驶环境信息,对于驾驶员而言,主要依靠视觉获取信息。本研究假设,视觉负荷越重,驾驶表现越差。实验结果发现,在回答问题正确率上,高视觉负荷条件下回答问题的正确率显著低于低视觉负荷条件,说明随着视觉负荷的增加,被试对驾驶情境中关键信息的感知能力下降,表现为对有关驾驶情境的问题的回答正确率显著降低。
根据Falkmer等人的观点,在交通心理学研究中,总注视时间是处理危险信息策略的度量标准[180〗。对事故区域的眼动数据分析发现,高视觉负荷条件下的总注视时间显著短于低视觉负荷条件,这说明被试在高视觉负荷条件下,觉知和处理外界信息的能力显著下降。如果此时出现危险事件,就很容易导致交通事故。实验结果还发现,高视觉负荷条件下对事故区域的平均注视率也显著低于低负荷条件,这进一步说明当视觉负荷增加时,被试对外界关键信息区域的注意分配减少。这与已有研究结论一致。Gugerty等人的研究发现,当驾驶过程中的认知负荷增加时,驾驶员的情境觉知能力就会降低,这种降低会损害驾驶任务的完成[11]。
另外,本研究中的前方区域的眼动数据结果表明,不同视觉负荷条件下的总注视时间没有显著差异,表明无论驾驶环境中的交通密度的大小,被试在驾驶过程中基本上都是对前方区域保持较为一致的注意。说明绝大部分司机在驾驶过程中,比较一致的关注前方区域,这与Chapman和Underwood的研究发现相似,在不太拥挤的路面上,新手驾驶员和有经验驾驶员的视线都主要保持注意正前方[12]。
3.2 听觉负荷对驾驶行为的影响
听觉也是提供外界信息的主要通道之一。本研究发现,有听觉负荷条件下的问题回答正确率显著低于无听觉负荷条件,表明听觉负荷的增加会显著降低驾驶人员对驾驶情境信息的觉知。对事故区域的眼动数据分析发现,有听觉负荷条件下对事故区域的总注视时间显著短于无听觉负荷条件。同时,平均注视率也出现相同的趋势,即有听觉负荷条件下平均注视率显著低于无听觉负荷条件。2个指标一致表明,有听觉负荷条件下,被试对事故区域的注意分配显著降低。另外,前方区域的眼动数据结果发现,无论有无听觉负荷,总注视时间和平均注视率均未没有表现出显著差异,说明听觉负荷不影响被试对驾驶前方区域的注意分配。
3.3 认知负荷对驾驶行为的影响机制
本研究发现,无论是视觉负荷还是听觉负荷,低认知负荷时,被试能对意外事件区域分配一定的注视时间,并保持较高的注视比率;但高认知负荷时,被试就不能够分配足够的资源去关注危险事件的发生。另外,还对意外事件区域各交通事故进行了分类探讨,以进一步考察高认知负荷条件下被试对不同类型交通事件的加工情况。结果发现,被试对一些与个人安全高相关的意外事件(如前车翻车)的注视时间和平均注视比率要高于那些与个人安全低相关的意外事件(如兔子横穿马路)。说明高认知负荷条件下,被试还能将有限的资源优先分配给危害性更大的事件,但即便如此对交通危害的缓冲作用也是很小的。根据认知负荷理论,驾驶员的驾驶作业需要占用一定的资源,而视觉负荷和听觉负荷的加重也要占用一定的资源,这样就会对有效的资源进行竞争,引起认知超载,导致对事故区域资源分配不足,使驾驶员不能很好地对驾驶情境中的有效信息进行注意和觉察,最终破坏驾驶表现。也在一定程度上反映出认知负荷加重时,驾驶员的视觉搜索区域变小,搜索策略不灵活。
4 结论
在本实验条件下得到如下结论:(1)无论是视觉负荷还是听觉负荷,高认知负荷条件下的问题回答正确率显著小于低认知负荷条件;(2)视觉负荷影响驾驶行为,视觉负荷越高,驾驶行为的表现越差;(3)听觉负荷影响也驾驶行为,听觉负荷越大,驾驶行为的表现就越差。整个研究表明,认知负荷影响驾驶行为,特别是影响了对驾驶情境中危险事件的觉知。
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认知负荷 篇10
关键词：认知负荷理论 数学翻转课堂 教学模式
一、认知负荷理论
认知（cognition）是个体获得知识和解决问题的操作和能力，即信息加工的过程和能力，而认知负荷是指进行信息加工时，认知资源被占用的比例。认知资源（cognition capacity）有限理论认为对学习内容的识别需要占用认知资源，当学习内容越复杂时，占用的认知资源就越多，而我们的认知资源是有限的，当认知资源完全被占用时，其他学习内容将得不到注意而不被加工，即认知负荷超载。1981年John Sweller将认知负荷的概念引入到教学领域，并提出认知负荷理论（Cognitive Load Theory，CLT），该理论基于资源有限理论和图式理论，探讨信息加工过程中工作记忆和长时记忆的关系以及对复杂学习和问题解决的影响，同时也成为多媒体教学设计的理论基础，并为其提供理论框架[1]。
1.认知负荷理论的理论基础
认知负荷理论结合人类认知结构特点，以认知资源有限理论和图式理论为理论基础，提出学习的过程就是图式的获得与图式自动化的过程。
认知资源有限理论认为，工作记忆和长时记忆共同构成人类认知结构，其中工作记忆容量有限，在4～60秒的时间内只能对7±2个单位的信息进行加工，通过复述可以让信息保持在工作记忆阶段或进入长时记忆，如果要让短时记忆的信息能够进入长时记忆且更长久地保持在长时记忆中，需要使工作记忆的信息与长时记忆中的认知结构（图式）产生意义上的联系，使已有的认知结构起到稳固新知识点的作用。存储于长时记忆的知识结构以图式或系统化的方式存在，当需要使用时，可从长时记忆中提取到短时记忆阶段并进行信息加工[2][3]。
图式理论认为图式是一种有组织的知识结构，它反映某类知识的基本特征和规律，凭这一类知识可以对一事物进行分析和归类。使用图式可以简化人对事物的识别与分类，从而降低工作记忆的认知负荷。在数学学习过程中，学生通过大量的练习，可将图式按照性质进行归类、重新组织，建构出新的图式，当遇到新的问题时，只需要根据问题特征，从长时记忆中“寻找——匹配”相关图式，即可将新的问题置于已有图式中进行归类——选择解决策略——解决问题，问题解决次数越多，图式结构越精致化，最终在信息提取时达到自动化，从而节省认知资源空间，减轻工作记忆的认知负荷。
2.认知负荷理论的分类
Sweller从教学设计的角度将认知负荷分为三类，即内在认知负荷、外在认知负荷和相关认知负荷[4]。
内在认知负荷与学习内容的特征及学习者已有的知识经验有关，学习内容的构成元素越少，则元素间的交互作用越小，内在认知负荷就越低；从学习者的内在知识结构来看，学习者长时记忆中存储的与当前学习内容相联系的知识经验或图式越丰富、越系统、越稳固，则内在认知负荷就越低。根据认知资源有限理论，工作记忆的容量是7±2个单位，即5～9个单位，看似很难突破，但是如果把每个单位看成是一个组块（chunk），想办法去增加每个组块的容量，在有限的认知资源空间中，工作记忆的容量会数倍增大。例如，在数学学习中，一个数字可以作为一个组块，一个公式也可以作为一个组块，还可以将若干个公式根据其逻辑关系形成一个组块。当然，学习者对每一个组块单位要非常熟悉且信息提取达到高度自动化，而组块内部的熟练化和自动化是在平时学习过程中逐步积累、训练、巩固而成的，因此，在问题解决过程中不需要占用更多认知资源空间，当要处理相关信息时，从长时记忆中提取到工作记忆，进行信息加工，从而降低认知负荷。
外在认知负荷与学习材料的呈现形式有关。呈现形式越合理，越符合学习者的认知水平，学习者信息加工的干扰因素越少，外在认知负荷就越低，越有利于学习。台湾学者陈明璋在AMA认知与数字化教学的报告中提出，在呈现一段文字或一道题目时，最好将整段文字拆成若干个简短的小句子，且每个小句子分开来写，并将每个句子中的关键词用不同的字体、字号或颜色呈现，这样，学生在阅读题目过程中会感觉不费劲，对重点能引起注意，且易于理解[5]。究其实质，就在于外在认知负荷的降低，因此在数学教学中，对学习内容重新组织，选择恰当的呈现方式，从教学策略、多媒体使用手段等方面重新进行设计，从而降低外在认知负荷，尤其对于难度较大且逻辑性很强的问题，题目本身特征决定内在认知负荷较高，从内容的设计、多媒体呈现手段和活动策略等方面降低外在负荷就显得尤为重要。
关联认知负荷是学习者在工作记忆信息加工过程中的心理努力程度，心理努力越强，关联认知负荷越高，相伴随着情绪唤醒水平也提高，有利于促进学习者积极学习，心理努力在学习者学习时才能得以测量[6]。关联认知负荷是促进学习者学习的有效认知负荷。
3.基于认知负荷类型的教学策略
根据认知负荷理论的分类，剖析数学学习内容中与认知负荷具体类型相关的影响因素，并提出相应的教学策略（见图1）。
二、基于认知负荷理论的数学“翻转课堂”教学
1.翻转课堂的发展
“翻转课堂”（Flipped Classroom），其理念最早出现在19世纪，General Sylvanas Thayer在教学中总结了一套教学方法，即在课前学生通过教师提前发放的资料进行学习，课上时间用来批判性思考和小组协作解决问题，是翻转课堂的雏形。Salam Khan将辅导资料制作成视频，放到YouTube网站上，帮助学生解决了不能到课堂上课的问题，受到学生的喜爱，也收到世界各地的积极反馈，之后创建Khan研究所，对翻转课堂起到关键性的推动作用[7][8]。美国“林地公园”高中化学教师Joe Bergmann & Aroe Sams用录屏软件录制PPT演示文稿的播放与讲解，给旷课学生看，很受学生欢迎，之后他们颠倒传统教学模式，让学生提前观看录制视频，课堂时间用来解决问题并完成作业。这一模式推广后，教学效果超乎预期[9]。
“翻转课堂”的实质是翻转了传统的教师讲授、学生接受的模式，学生在课前学习教师提前录制的视频和发放的学习材料，课堂时间用于小组讨论、合作学习和问题解决，学生可根据自己的认知负荷状况调整信息呈现时间和学习进度，从而减轻认知负荷，促进工作记忆的信息加工效率。从心理学的角度看，翻转课堂教学模式从本质上是降低了认知负荷，使学习者的认知资源得到更合理的分配，从而获得更好的学习效果。
2.基于认知负荷理论的数学“翻转课堂”课例分析
以银川市某初级中学“翻转课堂”教学为例，选择七年级数学课程中的《二元一次方程》课例进行分析，在学生原有认知结构中已有一元一次方程的相关图式，在学习本节内容时需要将相关知识从长时记忆中提取出来进行匹配与区别，以加深对新内容的理解。
基于对二元一次方程与一元一次方程概念的区别、二元一次方程解的概念及解的不唯一性、以及如何用一个未知数的代数式来表示另一个未知数等内容的阐释，教师制作了一个时长7分钟的课前微课，让学生在课前进行学习。
从认知负荷理论的角度分析，关于一元一次方程的内容，学生已经学习过，且假设经过之前大量的练习已非常熟练，从长时记忆提取到工作记忆的过程已达到自动化，可将这部分内容作为一个组块（chunk）单元。由于高度自动化，在工作记忆中进行信息加工时，其所占用的认知资源空间非常有限，因此，对这部分内容的信息处理所需的认知负荷较低，可以节省更多的认知资源去加工和处理二元一次方程相关的内容。
微课时长7分钟，学生在学习过程中可以完整的听完，而对于不太理解的部分倒回来重新学习，需要记笔记时就暂停。这个环节看似非常简单，却非常有利于降低内在认知负荷。在传统课堂中，很多学生普遍的感受是教师在讲到某个环节时，由于思路没跟上或注意力稍不集中，某个承上启下的关键知识点就错过了，以至于后面的内容也不太理解，而微课的可重复性，使学生在单位时间内要处理的信息量下降了，内在认知负荷也降低了。
教师在导学案中根据问题的难易程度，有梯度、渐进式地提出问题，让学生根据自己的学习进度和理解程度来进行回答。如让学生尝试着给二元一次方程下定义——提炼二元一次方程的特点——试图自己列出二元一次方程的式子——通过实例为二元一次方程求解等具体问题。学习材料的呈现顺序与外在认知负荷有关，由易到难的认知过程有利于认知负荷的降低，其原理在于教师最初给学生呈现的学习内容是最初级的，最易于解答的，因此它的内在认知负荷较低；在学生掌握之后，进入到稍有难度的内容中，而之前学习过的较简单的问题已不再或较少占用认知资源空间，留下更多空间学习稍难的内容。以此类推，按照难易程度及逻辑顺序来安排学习内容，总能够为内在认知负荷较高的更难的内容留下更多的认知资源空间，从而达到降低其外在认知负荷的目的。
在学生课前学习过程中，会产生一些疑问，然后在课堂上进行小组讨论，教师在学生讨论的基础上，除了要对学生存在的基本问题进行解答之外，还要进一步提出一些引发学生深度思考的问题。如利用学生在例题中对二元一次方程求解的过程，引导学生类比一元一次方程的解的概念去归纳出二元一次方程的解的概念；针对二元一次方程解的不唯一性，让学生对某个二元一次方程的实例算出不同的解，并针对学生的学习给予及时的反馈，从而加深对内容的理解；针对二元一次方程求解的方法，引导学生体会用关于一个未知数的代数式去表示另一个未知数的过程，其实质是解y的一元一次方程，从而将数学主元思想渗透融合到学生的认知结构中。教师让学生进行小组讨论，并提出引发学生思考的有一定深度的问题，可以激发学生学习热情及内在动机，使学生进行探究性学习，并在一定程度上保持情绪唤醒水平，同时，教师根据学生对题目的解答给予及时反馈，实质上是一种强化策略，这些均会适度增加关联认知负荷。
总之，从认知负荷理论的角度思考，会发现翻转课堂教学模式对学生的学习过程进行了重构，“信息传递”在课前以微课的形式进行，其可重复性决定单位时间内需要接受和吸收的信息量下降，从而降低内在和外在认知负荷。“吸收内化”是在课堂上通过互动来完成的，学生间的相互交流有助于促进学生知识的吸收内化；教师提前了解学生的学习困难，从而在课堂上给予有效的辅导并提出引发学生深入思考的问题，提高了关联认知负荷。
参考文献
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[作者：杨丽恒（1976-），女，宁夏青铜峡人，宁夏大学教育学院心理系讲师，硕士；原文志（1962-），男，山西绛县人，太原师范学院数学系教授；马建宏（1973-），男，宁夏中卫人，宁夏大学教育学院副教授，硕士。]
认知负荷 篇11
一、认知负荷理论与数学教学
美国教育心理学与教育技术学联姻的倡导者理查德·迈耶 ( Richard E. Mayer) 认为, 教育技术领域一直关注媒体技术, 包括各种前沿的教学技术, 但教学应该以学习者为中心而不是以技术为中心. 信息技术与数学课堂的有机融合, 主要以认知负荷理论为基础, 在此理论的指导下实现教学效率最优化.
迈耶坚持知识建构观, 融合奥苏泊尔信息加工理论、斯滕伯格的研究, 提出知识建构的SOI模式, 从选择 ( selecting) 、组织 ( organizing) 、整合 ( integrating) 三过程出发, 阐释学习者学习过程. 迈耶SOI模式提出双通道假设 ( Dual channels) : 人具有视觉、听觉两个通道处理信息; 有限容量假设 ( Limited capacity) : 每个通道所能加工的信息是有限的; 主动加工假设 ( Active processing) : 人会积极主动选择加工信息. 其模型如图1 所示. 模型的核心特色在于两个心里表征的相互连接, 以至于以后再回忆该信息时, 两张不同性质的信息已紧紧连接成一体.
2013 年, 教育部最新修订的《普通高中数学课程标准 ( 实验) 》强调学生要“具有一定的数学视野, 逐步认识数学的科学价值、应用价值和文化价值, 形成批判性的思维习惯, 崇尚数学的理性精神, 体会数学的美学意义, 从而进一步树立辩证唯物主义和历史唯物主义世界观. ”高中数学教学受到课时、教学内容、教师水平等限制, 课堂上鲜有机会让学生体会到数学的价值, 加之数学具有抽象性极强的特点, 导致一些学生只会解题, 不知其美, 厌学情绪日益严重, 批判思维、理性精神、美学意义无从谈起.
认知负荷理论提倡将教育心理学与教育技术学结合起来, 关注信息呈现方式与知识理解之间的关系. 基于认知负荷理论观点, 学习者视觉、听觉两个独立的信息传输通道具有有限容量特征, 适量安排双通道信息传输量, 合理调配不同表征组合方式, 认知负荷理论尊重学习者自主学习能力, 强调预训练的重要性. 关注预习, 培养学生数学学科的自学能力, 真正实现“授之以鱼, 不如授之以渔”. 针对高中数学抽象性极强, 思维缜密的特点, 利用信息技术对于同一外部信息, 为学习者呈现多种表征方式, 一改传统教学的枯燥乏味, 有效提高学习者学习兴趣. 对完整数学知识体系的建构具有重要意义, 促进学生从“会做数学”转向“学懂数学”, 有效拓展学习者数学视野, 让学习者真正体会数学理性之美.
二、卸载数学多媒体教学认知负荷的原则
认知负荷理论的核心观点是: 尽量降低因学习材料的组织和呈现方式所导致的与图示获取和规则自动化无关的外部认知负荷, 迈耶认为, 引起认知负荷主要有三个方面, 分别是呈现知识所必需的必要加工信息, 为呈现知识而起辅助作用的非必要加工信息以及在信息进入长时记忆前存储信息需要的表征保持. 合理呈现必要加工信息, 妥善减少不必要加工信息, 控制表征保持是卸载认知负荷的基本思路.
1. 分割呈现原则
将以整体形式出现的繁复的外部信息加以分割处理, 合理分割后, 一部分知识可以对另一部分知识的学习起促进作用, 这种情况下, 外部信息以片段的形式出现, 当学习者完成一个片段知识的学习, 给其留下对已选择信息进行组织和整合的时间, 外部信息分步骤进入学生已有知识系统, 先前学习的知识片段作为后面学习知识片段的知识生长点, 最后在认知结构中重新构成整体.
以“导数概念”的教学为例. 将教学内容分为“平均速度和瞬时速度”和“函数平均变化率和瞬时变化率”两个片段.新课开展之前, 教师有目的、有计划地发布有关“平均速度和瞬时速度”的教学微视频, 促进学生对瞬时速度教学内容的选择、组织和整合, 纳入学生已有知识体系, 课上开展第二片段———“函数的平均变化率与瞬时变化率”的教学. 微视频宜具有画面简洁, 视觉感强等特性, 帮助学生形成深刻记忆.
2. 人机交互原则
让学生掌握数学知识的较好方法是让学生自己动手, 深层次体会知识的来源与用途. 操作性原则是指在教学过程中, 设计人机交互活动, 通过学生的动手操作完成对数学知识的学习. 针对数学中的动态问题, 运用能够充分体现动态几何效果的信息技术教学软件, 可有效缓解必要加工中的信息拥塞.
以“三角函数”的教学为例. 单纯的讲解三角函数f ( x) = Asin ( ωx + φ) 中A, ω, φ 三个系数对其图像的影响, 即使呈现相关函数图像画面, 学生纳入到工作记忆中形成浅层表征的仍然是静态图文信息, 需要学生在编码组织中完成由静态向动态的转变, 这种转变势必增大学生认知负荷. 可运用动态几何软件, 建立坐标轴绘制函数图像, 并在相关位置设置A、ω、φ 三点, 学生可以通过调整三点坐标的方法改变三角函数系数, 来观察函数图像变化特点, 使得进入到学习者工作记忆中的就是动态信息, 减少了信息加工量, 避免信息拥塞.
3. 双通道原则
迈耶将多媒体总结为三个方面, 分别是传播媒介, 信息呈现方式和感觉通道. 传播媒介重点讨论的是多媒体的技术层面问题; 信息呈现方式提供给学习者外部信息表征形式, 这是讨论的重点内容; 感觉通道主要涉及学习者的信息接收方式, 这是学习者获取外部知识的自身客观条件, 其容量有限性是讨论信息呈现方式的重要依据.
学习由语言和画面共同构成的信息效果要好于单纯由语言构成的信息, 关键问题在于语言信息与画面信息如何呈现才能起到良好的效果. 根据迈耶的实验, 与计算机合成语言或多媒体影像自带解说相比, 教师现场讲解会产生更好的教学效果, 而在图像方面, 呈现动态图像比静态图像更益于学生学习. 此外, 文字表征与图像表征的呈现还要强调同时性, 这样要比二者次第出现更有作用. 同时, 为避免不必要加工超载, 对课件的装饰内容应进行弱化处理.
以“单位圆与三角函数线”的教学为例. 利用单位圆绘制三角函数线的动态过程, 可以运用动态几何软件向学生呈现, 在绘制到, π, 2π 等特殊值时, 有适当停顿, 同时配合教师的现场讲解. 便于学生理解知识的形成, 且对重点内容有清晰的认识.
4. 知识结构化原则
双通道原则主要解决的是外部信息在一个通道的超载问题, 满足双通道原则, 意味着让视觉、听觉通道都充分发挥作用, 且需要做的还有对输入的有效控制, 避免不必要加工大量占据信息传输通道. 在迈耶看来, 文字与画面呈现的对应性与同时性是多媒体信息设计的重要策略, 此外, 对于主要内容的组织给予强调也会提升学习效果. 从这个角度上讲, 突出信息呈现方式的合理性以及对重点信息的强调具有重要意义.
以往的知识结构图多以树形呈现, 具有内容简洁, 层次鲜明的特点, 但这种结构图也有不足之处: 所述文字过多, 色彩单一, 难以对学生产生应有的吸引力. 针对此问题, 可以采用图形与文字相结合的形式展示知识结构, 对于不同层次的知识点采用不同大小、形状的图形表示, 用彩色连线构造各知识点之间的连接关系, 既色彩鲜明又能反映出知识点之间的关系及重要程度, 便于学生对知识进行有效选择、组织和整合.
三、结论
迈耶的认知负荷理论作为信息时代重要的教育理论, 将其用于信息技术下的数学课堂之中, 顺应了我国正在进行的新一轮课程改革的宗旨, 符合《教育信息化十年发展规划 ( 2011 - 2020 年) 》的精神, 即充分发挥现代信息技术独特优势, 信息技术环境下学生自主学习能力明显增强, 教学方式与教育模式创新不断深入, 信息技术对教育变革的促进作用充分显现.[6]基于认知负荷理论而提出的教学原则可提高信息技术环境下的数学教学效果, 有利于调动学生学习的主动性, 对帮助其形成完整知识结构体系具有重要意义.
摘要：从认知符合理论角度出发, 信息技术环境下数学教学存在“必要加工信息”、“不必要加工信息”和“表征保持”三种类型的认知超载, 卸载认知负荷有分割呈现原则、人机交互原则、双通道原则和知识结构原则.准确把握数学教学中学生认知负荷产生特点, 运用认知负荷卸载原则, 有助于教学效果的提升.
关键词：认知负荷,信息技术,数学教学原则
参考文献
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