桥涵水文课程教学分析

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1、认知负荷理论下桥涵课程教学分析【摘要】运用认知负荷理论研究桥涵水文教学方案设计分析，提出若干教学策略。从图表呈现到文字、画面、声音的组织安排方面减小外在认知负荷，合理利用双通道效应降低内在认知负荷，通过情境干预及自我解释迗到增加相关认知负荷的效果。【关键词】认知负荷；桥涵水文；多媒体［中图分类号］G642［文献标识码］A1引言“桥涵水文”是交通土建工程专业的专业基础课，为路基排水、桥梁涵洞总体设计、孔径计算提供必要的水力水文方面的资料及合理的设计数据，是一门实用性很强的应用学科。由于学生缺乏工程实践经验及必耍的感性认识，听课效果不佳。

2、近年来多媒体教学手段的引入在一定程度上丰富了桥涵水文课堂教学，其传递信息量大、速度快、形象直观等优势显而易见，但如果不能有效地控制多媒体信息量，选择恰当传递方式，会导致学习者的认知负荷超载，影响学习效果。2认知负荷理论2.1认知资源有限理论认知负荷理论认为人的认知资源（主要表现在工作记忆容量上）是有限的，如果加工某种信息所需的认知资源超过丫人本身所具有的认知资源的总量，就会造成认知超负荷，从而影响学习效果。在使用多媒体辅助教学吋，应控制工作记忆负荷。2.2认知负荷种类认知负荷理论将认知负荷分为外部认知负荷、内部认知负荷和相关认知负荷。

3、外在认知负荷是由学习材料的组织和呈现形式所引起的不利于信息加工与获得的认知负荷，也称为无效认知负荷。内在认知负荷是在学习材料的内在性质与学习者的专业技能之间的互相作用中产生的，它不易被教学设计所改变。但如果学习者具有与学习材料相关的专业知识，会产生较少的内在认知负荷。相关认知负荷是指与促进图式构建和图式自动化过程相关的负荷。为了促进有效学习的发生，在教学过程中应减少外部、内部认知负荷，增加相关认知负荷，并使总的认知负荷不超出学习者个体能承受的认知负荷。3改善教学认知负荷的策略3.1降低外在认知负荷降低外在认知负荷主要是减少学习者所需要

4、加工的与学习目标无关的信息，即减少冗余信息，直接呈现学习FI标。尽管外在认知负荷都来自于材料的组织和呈现方式，但具体的來源有所区别。比如，有的外在认知负荷是由于与学习目标无关的材料引起的；有吋候则是由于材料安排混乱，导致学习者要花费大量认知资源用于整理材料。3.1.1图表的使用在多媒体教学中使用图表，是降低外在认知负荷的一个有效方法。图表主要用来呈现包括空间关系和空间处理任务的学习。与只能按顺序进行加工的句子相比，在图表中所有的视觉元素都可以同时看到，这样减少了在包括多个空间元素的协调任务屮的视觉搜索，帮助学习者更深入地理解。图表的使

5、用也应当遵循减少冗余和通道效应的原则，即在对图表进行解释吋采用语音叙述的方式。例如，在讲授“桥位选择”时，采用列表对比的方式明显优于大段的文字呈现方式。两桥位方案的优缺点对照呈现，一目了然。（见表1）桥位方案比选表表1方案I方案II桥长（米）500408水文山区峡谷段冲积平原区河道顺直，稳定河道变迁，上下游支汊，地质基岩较浅基岩较深通航利于通航不利通航总造价（万元）570.6556.5结论：方案I造价略高于方案II,但其水文地质及通航条件较好，综合比选推荐方案I。3.1.2消除冗余材料多媒体课件应避免信息冗余、冗余信息对学习效果会产生

6、干扰。认知负荷理论认为，学习者同时要注意两个或者多个来源信息或活动时就会产生分散注意，加重学和理解的认知负荷。冗余信息主要来源于装饰性信息和重复性信息。因此不要加入有趣但与学习无关的文字、画而、声音、音乐等装饰性而不是支持性的信息，这些材料会干扰学习者对学习内容的组织和整合。避免画蛇添足。尽量用较少的呈现方式把问题说明白。如果图示是苏意自明的，就不要附加文字。若图示需要解释，首先考虑用语音，或者用简洁文木注解，不可用文本和声音同时描述图像。3.2减少内在认知负荷内在认知负荷的大小是由在工作记忆中同时进行加工、需要被整合进将要学习的图式

7、中的元素数量决定的。如果学习材料较为复杂，而且学习者在该领域的专业知识较为欠缺，那么要理解所学材料就必须同时注意许多不同的元素，这些元素同吋在工作记忆中进行加工，从而增加工作记忆的负担，产生较高的内在认知负荷。如果让学习者異备一些与学习材料相关的知识，就会使其产生较少的内在认知负荷。3.2.1双通道效应的利用认知科学研宄结果表明，工作记忆至少由两个信息处理器组成，一个处理听觉信息，另一个处理视觉信息，且以部分独立的方式运作。因此，通过使用两种处理器，可以扩大工作记忆的信息处理容量，降低同一通道的认知负荷，从而提高工作记忆效率。试验表明

8、，在多媒体教学中，使用视听两种方式整合呈现样例可以降低学习者的认知负荷，比单用视觉或听觉方式呈现的效果更好。例如，在讲授径流形成过程时，使用图形或flesh动両呈现径流形成全过程（降雨一流域蓄渗一坡而漫流一河槽集流）的同