基于认知负荷理论的高中生物有效教学策略

沈露

[摘   要]高中生物教学的有效性是高中生物教师在新时期的重要研究课题，如今高中生物教师紧跟新课改的步伐，对自身的教学策略进行了一定的优化，也取得了一些教学效果。而认知负荷理论的出现，为高中生物教师提供了新的教学思路。如何在认知负荷理论的指导下开展有效的生物教学，是文章主要探讨的内容。

[关键词]高中生物;认知负荷;教学策略

[中图分类号]    G633.91        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2019）21-0066-02

生物学科具有一定的复杂性及抽象性，其教学难度比较大，学生也面临着一定的学习困难。而在认知负荷被引入高中生物课堂教学中的当下，要求教师能够采取有效的教学策略，优化教学过程，在降低学生认知负荷水平的基础上，引导学生建立起积极的学习态度，形成正确的情感价值观，促进学生的健康发展。

一、认知负荷理论的基本概述

认知负荷理论认为人的认知结构能够由工作记忆（短时记忆）和长时记忆所组成，而在教学领域，认知负荷理论最主要发挥的功能就是长时记忆功能，即学生将知识以图式的形式存储在长时记忆之中。其中的图式会结合信息元素的实际使用方式来对信息进行组织，在这个过程中，图式可以提供合理的知识组织与存储机制，有利于降低工作记忆负荷。而在真正构建起图式之后，在大量的实践经验积累之下，图式可以实现自动化。只要是熟悉的任务，都可以被准确又流利地操作，提高任务完成效率。而不熟悉的任务，可以让工作记忆空间获得最大限度的发展，也可以提高任务完成效率。

而在高中生物教学中，要提高课堂教学的有效性，归根结底是要提高学生的学习效率。在认知负荷理论下，要提高学生对生物知识的学习效率，就需要让学生构建自动化的图式，让学生能够在图式自动化的作用下，让新知识和旧知识都可以联系起来。在降低学生工作记忆负荷的情况下，可以发挥长时记忆的功能，帮助学生构建完善的知识结构，提高学生的知识信息处理能力、归纳能力、认知能力，切实提高学生的学习效率，保障生物课堂教学的质量。

二、认知负荷理论下的高中生物有效教学策略

如今教育改革与素质教育正在深化发展，其主要阵地始终是课堂。高中生物教师在新课改的背景下，要树立起全新的理念，对教学内容、教学方式及自身的教学行为等进行优化，建立起新的教学模式。而认知负荷理论则为高中生物教师贯彻这一点提供了很好的思路，笔者主要基于认知负荷理论提出以下教学策略，以提高生物课堂的教学效果。

1.利用微课的方式构建起新的认知系统

微课是以教学视频为载体的微型课程，它是新时期的新型教学方式。在认知负荷理论下开展高效的高中生物教学，教师可以充分利用微课来辅助教学，让学生通过观看教学小视频，便捷又高效地梳理新课知识，建立起新的认知系统，而且可以保证这一认知系统的全面性、完整性。需要注意的是，教师所制定的微课中，其教学视频呈现的内容必须突出重点，让学生可以主动拓展自己的认知面。

比如在高中生物《生态系统的能量流动》一课的教学中，教师可将本课内容分为若干个部分，融入相应的小视频之中。比如“生态系统的能量流动过程”可以归纳为一个小视频，从能量的源头到能量的流入方式，再到传导渠道、流出途径等，让学生可以全面架构起新的小型认知系统。在这之后，“生态系统的能量流動特点”“能量金字塔”等也可以分别融入各自的小视频中，帮助学生建立起另外的小型认知系统。这些认知系统具有较强的稳定性，将这些小型认知系统相互连接起来，形成一个整体的大型认知网络，可以有效提高学生的认知能力。而且这些认知内容的信息量在各自的信息量限制范围内，不会超过学生的记忆负荷。

2.通过任务型教学的方式优化认知结构

在认知负荷理论下，高中生物教师要提高课堂教学的实效性，就要注意不可让课堂上传授给学生的知识量超过学生自身认知范围内的信息量，避免提高学生的外在认知负荷水平，限制学生的知识学习效率和学习效果。因此，教师要注意优化自身的教学设计，帮助学生优化其认知结构。而任务型教学方式则是可以达到这一目的的重要手段，它的原理就是让学生在教学实践活动中，增加一定量的外部认知，进而提高自身的认知能力。但是教师要注意把握好这个度，让学生在这个过程中获得良性的发展，避免出现学习兴趣低下的情况。

比如在高中生物《能量之源──光与光合作用》这一课的教学中，教师就可以通过任务型教学方式，让学生积极参与到教学实践活动中。教师可为此设计以下的教学任务：联系生活中蔬菜大棚的实际情况，菜农是如何保证大棚内蔬菜的光合作用的？根据这一任务，学生可积极自主地搜集资料，甚至是实地考察，了解生活中人们是如何在蔬菜大棚设施中保证蔬菜可以接受光合作用的，从而深刻地了解能源之源——光，进而更好地理解光合作用。在这个过程中，学生能够建立起光与光合作用相关的认知结构，而且在这一实践教学中充分发挥了主体性作用，对生物知识学习产生了更浓的兴趣，在一定程度上扩展了自身的外部认知，达成认知负荷理论下的生物教学目标。

3.通过思维导图的方式提高生物教学效率

在高中生物教学中，教师要在认知负荷理论下保证学生的学习效果，提高生物课的教学效率，可通过建立思维导图的方式来达到这一目的。思维导图是一种可以表达学生发散性思维的图形思维工具，既简单又有效，其实用性非常明显。尤其是学生在建立思维导图的过程中，通过图文并重的方式来表现各级主题的关系，可以帮助其建立起生物知识的有效记忆连接。

比如在高中生物《细胞的衰老和凋亡》一课的教学中，教师可让学生围绕着“细胞的衰亡”这一中心来构建相应的思维导图。其思维分支可以包括个体衰老的特征、细胞衰老的特征、细胞凋亡的概念、细胞死亡的主要形式，等等。根据思维导图，学生可以深入探究个体衰老和细胞衰老之间的关系、细胞凋亡和细胞坏死之间的区别等等，有利于学生更好地理解这一课的知识。在提高学生学习效率的同时，基于思维导图的生物教学策略还促进了学生的能力发展，包括高中生的思维能力、认知能力、知识理解能力，等等。在认知负荷理论下，这样的教学效果是符合学生认知规律与认知需求的，高中生物教师可积极推广运用这一教学方式，提高生物教学的有效性。

总而言之，认知负荷理论是新时期逐渐被推广应用在课堂教学中的重要教学理论，它能够为提高学生的认知能力、探寻符合学生认知规律的教学方式提供有效的指导与支持。因此，高中生物教师在认知负荷理论下，可通过微课、任务型教学、思维导图的方式来优化当前的教学，切实提高生物教学的实效性，提高学生的综合学习能力。

[  参    考    文    献  ]

[1]  宗海俊. 基于认知负荷理论的高中生物多媒体教学探索与实践[J]. 文理导航， 2017（32）：92.

[2]  高中生物微课教学实践探索[D]. 济南：山东师范大学， 2016.

[3]  王佳. 三维模型及其动画在生物教学设计中的应用[J]. 新课程（下）， 2017（11）：105-106.

（责任编辑    诺   依）