基于认知负荷理论 设计简单数学课堂

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1、基于认知负荷理论设计简单数学课堂　　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

2、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。6　　因此，教

3、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

4、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

5、。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？6　　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

6、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

7、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6　　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

8、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