认知负荷理论的高中生物有效教学分析

刘志强

摘要：认知负荷理论基于人类的认知结构而提出的，认为在长时记忆中存储信息是教学的功能体现。因此将认知负荷理论应用于高中生物教学，能够创新教学模式，开阔教师教学思路，促进高中生物教师以新课改教学目标为导向，结合生活实际进行教学设计，重在提高学生学习积极性、提高高中生物教学质量有效性。本文将简单介绍认知负荷理论概念，并展开认知负荷理论的高中生物有效教学分析。

关键词：认知负荷理论；高中；生物；

高中生物知识内容复杂、抽象，是理论教学与实验教学相结合的学科，对学生的理解能力及动手实践能力等有较高的要求。因此高中生物教师要将认知负荷理论应用到课堂教学中，有效优化学生的认知负荷，积极激发学生的生物学习兴趣，充分调动学生参与实验的积极主动性，提升学生主动学习及自主学习能力。

1. 认知负荷理论概念

认知负荷理论，假设工作记忆（短时记忆）和长时记忆是人类认知结构的组成部分，强调教学知识以构建图式的形式存储于长时记忆中，并在大量实践经验中促进形成图式自动化，实现工作记忆负荷的有效降低。根据负荷来源，认知负荷被划分为三种类型：内部认知负荷、外部认知负荷、相关认知负荷，内部认知负荷即材料本质元素与学生知识能力元素交互形成的负荷；外部认知负荷即区别于内部认知负荷的其他负荷；相关认知负荷即构建图式和图式自动化形成过程中相关的负荷，其中本质意义上的内部认知负荷是不受教学设计等外在因素所影响的，而外部认知负荷和相关认知负荷是与教学者及其教学设计息息相关的^【1】。

2. 认知负荷理论的高中生物教学策略

1. 信息化教学更新学生认知模式

基于认知负荷理论，高中生物教师在课堂教学中要有效利用信息技术手段优化教学模式，更新学生认知模式，吸引学生生物学习兴趣，使学生注意力有效集中，帮助学生构建有效认知结构系统。例如教师在讲解《生态系统的能量流动》一节时，直接描述或者是简单的线图难以促进学生的知识理解，难以激发学生的学习兴趣。因此若教师充分利用微课教学视频，将生态系统的能量流动过程、渠道、特点等以生动形象的视频形式展示，同时控制时间在10分钟之内，可以根据教学内容设计多个微课视频，在结合重点设计完整知识系统。有效集中学生的注意力，简短的视频能款速集中学生注意力，能够不断激发学生的求知欲望，独立的微课视频和具有总结性的知识体系展示，引导学生自主探究生物知识，促进学生掌握“生态系统的能量来源是太阳能”、“生态系统的能量流动渠道是食物链和食物网”、“生产者、消费者、分解者之间的能量关系”等能量知识，帮助学生梳理新旧知识、构建新的认知系统，在认知信息量限制范围内有效增加学生相关认知负荷，提高学生学习效率^【2】。

再如学习《减数分裂》相关知识时，知识内容相对抽象复杂，高中生物教师如果再延续传统讲授、问答的教学方法，会大大降低课堂教学质量。因此教师可以运用多媒体教学设备丰富课堂教学，以视频动画的方式展现生殖细胞的形成和胚胎早期发育过程，促进学生更加直观的观察到减数分裂过程及特点，增强学生的视觉记忆与语言记忆，形成长期记忆存储，有利于学生对生物知识的掌握理解的持久性。

2. 构建生物知识体系优化相关认知负荷

高中生物教学过程中，教师要注重引导学生运用思维导图工具构建生物知识体系，帮助学生形成科学的认知体系，优化学生相关认知负荷。例如每章节的学习结束，教师可以带领学生以章节重点知识为中心共同绘制思维导图，通过图形与关键字的形式促进学生形成认知结构，通过学生参与绘制的过程促进图式的自动化形成；还可以在复习阶段以专题的形式构建生物知识网络，将零散的生物知识系统化，将复杂记忆简单化，有效降低学生认知负荷，提高学生的学习效率。再如教师在讲解《细胞的衰老和凋亡》一课时，可以运用思维导图工具帮助学生建立章节相关知识体系，选取中心关键点——细胞的衰亡，围绕这一中心点发散细胞衰老特征、细胞凋亡概念等知识，以图文的形式强化学生记忆，优化学生认知效率，锻炼学生发散思维、认知理解等能力，实现基于认知负荷理论的有效生物教学。

3. 生活化教学优化学生认知负荷

高中生物教师在生物课堂教学中，要深入挖掘生物知识与生活的紧密联系，促进课堂教学生活化，实现学生生物认知负荷与生活认知负荷的有效叠加，避免生物教学造成学生认知负荷负担。例如在学习《人类遗传病》时，教师可以通过视频或问答的形式引出学生熟悉的遗传病——红绿色盲症、白化病、唇裂等疾病，并引导学生知晓21三体综合征等更多疾病案例，进而引出遗传病概念及分类等知识。生物生活化教学能够有效优化学生认知负荷，能够让学生对生物知识有更清楚的认知：生物知识是应用于生活、服务于生活的“活”的知识，能够有效激发学生探索生物知识的积极性、主动性，使学生的学习效率得到有效提高，进而提高高中生物教学总质量。

结束语：

综上所述，实现认知负荷理论的高中生物有效教学，需要丰富课堂教学形式，紧密联系生活，引导学生构建科学的生物知识体系，增加学生的相关认知负荷，降低总体认知负荷，提高学生的学习效率。

参考文献：

[1]高维平.基于认知负荷理论的高中生物有效教学策略研究[J].中学课程资源,2019,(9):31-33.

[2]沈露.基于认知负荷理论的高中生物有效教学策略[J].中学教学参考,2019,(21):66-67.