认知负荷理论下小学数学教学策略
作者：项文明
来源：《新教育（中旬）》 2021年第5期
福建省龙岩市连城县朋口镇张家营小学 项文明
【摘要】在当今的教学中，以学生为中心的教学方法逐渐深入人心，在这样的情况下，教师在教学时也不再仅仅考虑课程进度的推进，也更多地考虑到学生的个人成长。一个人的学习能力是有限的，超出界限的学习不仅不能提高教学的有效性，还容易为学生带来巨大的负担。因此，学生的学习不能远远超过其认知负荷。有鉴于此，本文立足于认知负荷理论下小学数学教学策略，从合理选择教学内容，降低内部认知负荷；选用合适教学方法，降低外部认知负荷；充分激发学生主动性，提高相关认知负荷三个方面展开探究。
【关键词】认知负荷理论；小学数学；教学策略
认知负荷理论是基于针对工作记忆的研究提出的一项理论，其表明工作记忆受内部认知负荷、外部认知负荷和相关认知负荷三种认知负荷的影响。而在过去的教学中，尤其是思维量较大的数学教学中，学生所学习的内容常常超出自身认知的界限。在这样的情况下，如何应用新的教学方法、新的教学手段有效降低内部认知负荷和外部认知负荷，提高相关认知负荷也成为了高效教学的关键问题之一。
一、合理选择教学内容，降低内部认知负荷
内部认知负荷是学习材料本身带来的负荷，其受到教学材料本身和学生能力两方面的影响，而与教学方法无关。相比其他学科，数学学科本身难度就相对更高，这更加需要教师选择合理的教学内容，以有效降低对学生的内部认知负荷[1]。
1.应用微课学习，降低材料复杂程度
微课是以单一知识点为内容的数字化学习资源，其有着容量小、时间短的特色，由于是以单一知识点为教学内容，其对学生的认知负荷也相对较小，相当适合学生自主学习。故在小学数学的教学中，教师需要合理选择教学内容，有效降低内部认知负荷。
例如在“用字母表示数”这一知识点，教师就可以先学后教的教学方法进行教学。在这一过程中，教师可以学案和配套的微课视频引导学生学习。除了前置知识的复习微课，教师可以明确地将学生需要学习的知识分为“用字母表示未知的数”“用字母表示数学关系”“字母的取值范围”三个小知识点。每个小知识点都有对应的学案指导和相应的练习题。而相比传统的知识教学方法，以一个个小的知识点为单位时间的学习内容，学生的学习效率会更高。这样，通过微课，教师有效降低了学习材料的复杂程度，降低了学习本身为学生带来的负荷。
2.开展分层教学，充分考虑学生情况
分层教学是将学生根据学习水平，分成不同的层次，对不同学生给予不同教学任务，不同学习目标，布置不同作业的方法，其能有效提高学习内容本身和学生知识水平之间的关联性，对于内部认知负荷的降低有着重要的作用[2]。故在小学数学的教学中，教师需要在教学过程中充分考虑学生情况，积极构建分层教学模式。
例如在“数与代数”这一复习内容中，在实际的教学之前，教师就可以智慧课堂对学生的学习水平进行测试。由于这一内容是相互关联的内容，成绩大致相当的学生在知识结构之间也
不会出现过于巨大的差异。在这样的情况下，教师可以将学生依照成绩合理分为两个层次，每个层次的学生划分为数个小组。而在正式的课堂探究中，教师也可以向不同的学生布置不同的探究任务。如在整数运算方面，基础组的学生即需要从加、减、乘、除等基本运算方法探究，而拔高组的学生则可以从四则运算的规则开展探究，之前的概念只是一笔带过。而这样，通过分层教学，教师能有效为学生选择契合其水平的学习内容，从而降低所学知识对学生个人的负荷。
二、选用合适教学方法，降低外部认知负荷
外部认知负荷是内部认知负荷之外，由不当的教学设计引起的教学负荷[3]。而相比过去，现代教学模式以学生为中心，这使得传统的教学方法无法再适应新的教学形式。现代以学生为主的探究合作式教学模式既为现代教学带来了新的思路，也为教师的教学带来了巨大的挑战。这更需要教师采取合适的教学方法，创新信息呈现的方式并且开展更加切合现代理念的教学活动，有效降低外部认知负荷，提高学生学习效率。
1.使用图表教学，抽象问题形象化
抽象性是数学的特色之一，这使得并不是所有学生都能顺利地理解所学习的知识。如何将抽象问题形象化成为了教师需要思考的问题。相比文字，图表相对更加直观，其能有效辅助教师引入概念，帮助学生理解题意，在抽象问题形象化方面有着巨大的作用。故在小学数学的教学中，教师需要积极引入图表教学，做好抽象问题形象化。
例如在“数学广角——植树问题”这一节，学生理解问题的关键点在于所植之树与间隔数的关系。即无论间隔多少米，树与间隔关系都是相等或者+1、-1的关系，其中，细致的结果与两端是否栽树有关。在这一问题的展示中，教师可以用画图的方法进行教学。如在3米道路，两端都栽树，间隔1米的植树问题中，教师就可以画出以3为单位的线段，在每一个线段的间隔点画一棵树，以直观的方法展示树为4棵。当然，在学生解决问题的时候，教师也可以推荐
学生使用画图法。这样，通过图表教学，教师有效将抽象问题形象化，降低了知识的理解难度。
2.分化复杂任务，防止学生认知超荷
在现代教学中，越来越多以学生为中心的教学方法逐渐流行，探究式教学、项目化教学、任务式教学……一系列新的教学方法一方面更好地培养了学生能力，另一方面也对学生带来了巨大的负担。在小学阶段，很多时候学生是未能掌握完成复杂任务的能力的，这对学生带来了巨大的外部认知负荷。学生中心教学理念并不代表完全依靠学生。而在以学生为主的探究活动中，教师也需要注意将复杂的任务分化，以防止学生认知超荷，切实提高教学效率。
例如在“圆”这一章学习之后，小学阶段关于几何图形面积计算的内容已经学习完毕。在这样的情况下，教师即可以布置“测量学校内部人均绿地面积”的作业。这一作业实践量较大，相对较为复杂。而在项目活动开展中，教师即可以在项目的计划阶段引导学生将整个项目分为“测量面积”和“调查人数”两个子项目，在两个子项目中，学生小组之内再进行合理地分工。而这也让学生在之后的实践活动中变得更加具有针对性。这样，通过复杂任务的分化，教师有效降低了任务的难度，避免了学生认知超荷，也让教师可以开展的教学活动变得更多。
三、充分激发学生主动性，提高相关认知负荷
相关认知负荷指学生在认知过程中意欲投入的认知数量，其有利于帮助学生优化认知结构，有效降低对工作记忆的认知负荷。而在当今的教学中，以学生为中心的教学模式也成为了主流。即无论从哪一方面来说，教师都需要利用各种方法提高学生学习主动性[4]。
1.利用信息技术，有效激发学生兴趣
信息技术的发展为教师提供了更加多样的激趣手段，其在短时激趣方面有着巨大的优势。故在小学数学的教学中，教师需要充分利用信息技术，有效激发学生兴趣，以为现代教学效率的提高奠定坚实的基础。
例如在“百分数（一）”这一节，在概念的引入中，教师就可以实景微课作为导入的方法，在这一过程中，教师可以录制学校附近超市、道路的视频，让学生回答：“在其中你发现那些百分数呢？相比分数，它有什么样的优点呢？”这些问题。由于是以生活中的实际场景为引，学生注意力被充分吸引，在之后的探究中也变得更加积极。这样，利用信息技术，教师有效提高了学生学习主动性，提高了相关认知负荷。
2.转变评价方法，给予学生足够成就感
“学而不思则罔”，反思对教学有着相当巨大的作用。而作为引导学生反思的重要方法，教学评价不仅能为学生下一步的学习提供有力的指导，也有着赋予学生成就感，提高学生下一步学习动力的作用。故在相关认知负荷的提高中，合理的教学评价方法也是必不可少的。在过去的教学中，教师以成绩、以排名作为教学评价的依据，在这一过程中，总会有一部分学生长期处于班级排名的底端，这无疑是不利于学生成就感的获得的，也往往是造就学困生问题出现的主要原因之一。在这样的情况下，教师更需要转变教学方法，以鼓励式、以动态变化的方法对学生进行评价，以给予每个学生足够的成就感。
如在成绩评价中，教师可以采用学生成绩折线图构建的成绩变化过程取代单纯的成绩和排名作为评价的指标，以让全体学生都能获得相应的成就感。而在日常评价过程中，在指出学生薄弱点的基础上，教师也需要落实鼓励性评价的原则。如教师可以量化针对学生的评价标准进行细分。如即使学生小组活动效果不佳，但小组氛围较好，教师也可以基于小组合作氛围进行适当的表扬。这样，通过评价方法的转变，教师有效给予了大部分学生足够的成就感，提高了学生学习主动性。
综上所述，在当今以学生为中心的教学模式中，构建符合学生学习能力的内容，选择适合学生认知能力的学习方式成为了高效教学的要求。而在这样的情况下，教师也需要充分应用信息技术和新课改的教学方法，选择合理的教学内容，合适的教学方法，并有效提高学生学习主动性。这样，教师才能提高学生学习能力，更好地培养学生数学能力和素养。
【参考文献】
[1]许志毅.基于认知负荷理论的小学数学应用题教学研究[D].上海：华东师范大学,2010.
[2]彭丽丽.小学生数学建模能力对认知负荷影响的研究[D].南京：南京师范大学,2016.
[3]苗晓翠.认知负荷视角下GeoGebra软件在数学教学中的实践研究[D].天津：天津师范大学,2020.
[4]李丹.认知负荷理论在数学教学中的应用[D].南宁：广西民族大学,2018.
