蘇云霞

現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展對數(shù)學(xué)教育的價(jià)值、目標(biāo)、內(nèi)容，以及學(xué)與教的方式產(chǎn)生了重大影響。課件作為現(xiàn)代信息技術(shù)對課堂教學(xué)產(chǎn)生重大影響的重要載體，其設(shè)計(jì)理念、方式、方法均會(huì)不同程度對學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)生影響。多媒體課件以文本、敘述、音響、圖表、視頻和動(dòng)畫等多種方式的組合向?qū)W生呈現(xiàn)教學(xué)材料，它改變了傳統(tǒng)的單調(diào)的教學(xué)模式，極大地提高了課堂教學(xué)容量與質(zhì)量。但另一方面，由于圖像和文本信息同時(shí)出現(xiàn)，容易導(dǎo)致認(rèn)知負(fù)荷的超載狀態(tài)，因而不適當(dāng)?shù)恼n件設(shè)計(jì)將會(huì)對學(xué)生的認(rèn)知學(xué)習(xí)產(chǎn)生不必要的負(fù)面影響，即這種影響最突出的表現(xiàn)之一是增加學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，降低學(xué)生學(xué)習(xí)效能。因此，多媒體課件設(shè)計(jì)應(yīng)遵循認(rèn)知負(fù)荷理論的基本規(guī)律。從課件設(shè)計(jì)這一視角去研究降低認(rèn)知負(fù)荷問題，從源頭上解決課件對學(xué)習(xí)者的負(fù)面影響，是一個(gè)非常具有現(xiàn)實(shí)意義的重要課題。

一、認(rèn)知負(fù)荷理論（CLT）

澳大利亞教育心理學(xué)家約翰·斯威勒于20世紀(jì)80年代提出認(rèn)知負(fù)荷理論。認(rèn)知負(fù)荷指的是在某種場合下施加到工作記憶中的智力活動(dòng)的總的數(shù)量。該理論的主要觀點(diǎn)是：（1）工作記憶的容量是有限的，這是信息加工的瓶頸；（2）如果學(xué)習(xí)者所要加工的信息容量超出了學(xué)習(xí)者的工作記憶所能加工的信息容量，那么一部分信息或者全部信息將會(huì)丟失；（3）在學(xué)習(xí)的過程中，認(rèn)知負(fù)荷必須是有限的，這樣學(xué)習(xí)才能有效；（4）所有的信息在進(jìn)入長時(shí)記憶之前，必須在工作記憶中進(jìn)行信息加工。

認(rèn)知負(fù)荷理論認(rèn)為有三種類型的認(rèn)知負(fù)荷：內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷，外部認(rèn)知負(fù)荷和關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷。由于元素間交互形成的負(fù)荷稱為內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷，它取決于所要學(xué)習(xí)的材料的本質(zhì)與學(xué)習(xí)者的專業(yè)知識之間的交互，教學(xué)設(shè)計(jì)者不能對它產(chǎn)生直接的影響。外部認(rèn)知負(fù)荷是超越內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷的額外負(fù)荷，它主要是由設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)慕虒W(xué)引起的。關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷于1998年提出，是指與促進(jìn)圖式構(gòu)建和圖式自動(dòng)化過程相關(guān)的負(fù)荷。外部認(rèn)知負(fù)荷和關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷都直接受控于教學(xué)設(shè)計(jì)者。三種類型的認(rèn)知負(fù)荷是相互疊加的。為了促進(jìn)有效學(xué)習(xí)的發(fā)生，在教學(xué)過程中應(yīng)盡可能減少外部認(rèn)知負(fù)荷，增加關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷，并且使總的認(rèn)知負(fù)荷不超出學(xué)習(xí)者個(gè)體能承受的認(rèn)知負(fù)荷。

臺灣學(xué)者黃柏勛綜合眾多學(xué)者的觀點(diǎn)，將認(rèn)知負(fù)荷的來源歸納為三個(gè)方面：（1）工作任務(wù)。包括新形態(tài)任務(wù)與否、時(shí)間壓力、獎(jiǎng)賞類型、激勵(lì)程度、期望、噪音及溫度等因素。（2）學(xué)習(xí)材料。主要包含學(xué)習(xí)材料的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、成分間關(guān)聯(lián)程度的高低，以及信息材料呈現(xiàn)的方式等因素。（3）個(gè)體本身。涵蓋個(gè)體的先備知識或經(jīng)驗(yàn)、心智運(yùn)作自動(dòng)化程度、組織信息的方式、認(rèn)知能力、認(rèn)知風(fēng)格、動(dòng)機(jī)等因素。當(dāng)然，與課件設(shè)計(jì)相關(guān)最大的是學(xué)習(xí)材料和個(gè)體本身。

二、有效降低認(rèn)知負(fù)荷的課件設(shè)計(jì)策略

1.通過數(shù)學(xué)樣例技術(shù)降低認(rèn)知負(fù)荷

斯威勒通過一系列實(shí)驗(yàn)證明了樣例技術(shù)對促進(jìn)以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的內(nèi)容的廣泛領(lǐng)域內(nèi)的學(xué)習(xí)非常有效。初中數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)主要通過數(shù)學(xué)樣例來呈現(xiàn)解決不同問題類型所需的程序，包括等同于圖式和自動(dòng)化的清晰信息，學(xué)生在學(xué)習(xí)這些樣例的過程中，獲得知識和技能。當(dāng)然，選取的數(shù)學(xué)樣例必須有明確的解決方案，便于學(xué)生了解相關(guān)學(xué)習(xí)情景，從解決程序中學(xué)會(huì)相關(guān)知識，掌握相關(guān)技能。在設(shè)計(jì)課件時(shí)，要盡量選取有多種解決方案的樣例，并分解解決問題的程序。

2.通過導(dǎo)航歸類技術(shù)降低認(rèn)知負(fù)荷

為了提高學(xué)習(xí)的有效性，針對復(fù)雜學(xué)習(xí)任務(wù)，要將其分解成小的知識模塊，并結(jié)合學(xué)生已經(jīng)解決的數(shù)學(xué)樣例。為此，課件設(shè)計(jì)要注意其易操作性，簡化課件操作程序，保持軟件操作的一致性。在課件設(shè)計(jì)實(shí)踐中，盡量將數(shù)學(xué)知識與概念分成小模塊呈現(xiàn)，并將其歸好類，設(shè)計(jì)好易操作的導(dǎo)航鏈接，避免“迷航”現(xiàn)象，從而提高課件輔助教學(xué)的效率。

3.通過簡單合理的組織方式降低認(rèn)知負(fù)荷

在初中數(shù)學(xué)課件設(shè)計(jì)中，有些教師喜歡將有趣而與教學(xué)關(guān)聯(lián)不大的動(dòng)畫或聲音放在課件中，或者將教材內(nèi)容堆放在PPT課件中，或者為了課件美觀將喜歡的聲音、圖片、文字放在一起，課件組合的方式非常不合理，增加了學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷的強(qiáng)度。實(shí)際上，數(shù)學(xué)課件對聲音、圖片或文字等美觀性要求不是很高，重點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)科學(xué)性、準(zhǔn)確性。因此，必須通過簡單合理的組織方式，降低認(rèn)知負(fù)荷強(qiáng)度。認(rèn)知負(fù)荷理論中有簡單搜索效應(yīng)、注意分散效應(yīng)、冗余效應(yīng)等各種效應(yīng)，主要告訴我們必須注意課件素材的組織方式。在課件設(shè)計(jì)過程中，必須依據(jù)時(shí)間接近性和空間接近性一一呈現(xiàn)相關(guān)信息，并以系列化、整體化的課件界面呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者。同時(shí)，必須將復(fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù)以簡潔的、清晰的、統(tǒng)一的界面呈現(xiàn)已經(jīng)分析細(xì)化的任務(wù)模塊，通過聽視覺和視角雙通道拓展學(xué)生有效學(xué)習(xí)記憶的空間，降低認(rèn)知負(fù)荷的強(qiáng)度。

4.通過學(xué)習(xí)者設(shè)計(jì)技術(shù)降低認(rèn)知負(fù)荷

在課件制作與運(yùn)用的實(shí)踐中，許多教師有這樣的經(jīng)歷：同樣的教師、同樣的課件、同樣的教學(xué)方法，在不同的班級教學(xué)會(huì)獲得不一樣甚至差異巨大的效果。其原因是課件設(shè)計(jì)中缺乏學(xué)習(xí)者設(shè)計(jì)這個(gè)重要而極易被忽視的環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)踐課件設(shè)計(jì)必須考慮學(xué)習(xí)對象的實(shí)際，了解學(xué)習(xí)者已有的認(rèn)知水平和知識經(jīng)驗(yàn)，甚至學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，做到有的放矢。

認(rèn)知負(fù)荷理論為多媒體設(shè)計(jì)提供了新的視角，在進(jìn)行多媒體教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，如果能考慮到工作記憶容量的有限性，以及學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的認(rèn)知負(fù)荷，就會(huì)使認(rèn)知負(fù)荷低于學(xué)生原有的認(rèn)知能力，達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。