黃潔

摘 要：隨著社會的發(fā)展，人們對于教學(xué)質(zhì)量有了更高的要求。想要更好實現(xiàn)《高等數(shù)學(xué)》信息化教學(xué)，必要提高上課的效率以及高質(zhì)量的完成教學(xué)要求，學(xué)生要積極參與學(xué)習(xí)，提高學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣。因此可以利用認知負荷理論來進行高等數(shù)學(xué)的教學(xué)設(shè)計，同時也可以合理高效的利用現(xiàn)代信息技術(shù)，選擇較為恰當(dāng)?shù)臅r機，遵循簡單的原則，結(jié)合多種教學(xué)模式為一體，不斷進行課堂的優(yōu)化。除此之外，還需要結(jié)合長期高等教學(xué)發(fā)展的規(guī)律，進行簡要的分析，希望能夠?qū)崿F(xiàn)認知負荷理論觀照下的高等數(shù)學(xué)信息化的高效教學(xué)。

關(guān)鍵字：認知負荷;高等數(shù)學(xué);信息化教學(xué);實踐;分析

引言：認知負荷理論是人類通過對事物的認知，再進行的信息加工理論?，F(xiàn)階段，我國的信息技術(shù)不斷發(fā)展，與此同時，各高校的教學(xué)方式及手段都在推陳出新。就目前來說，常見的多媒體技術(shù)手段都廣泛應(yīng)用在教師教學(xué)工作中，如幾何畫板、PPT、投影儀等。然而，在課件的設(shè)計以及使用中，有時就會遇到教案移走的問題。這樣一來，就會形成混亂的教學(xué)，傳遞出較為繁雜的教學(xué)信息，影響教學(xué)的有效傳遞。針對這一現(xiàn)象，本文從認知負荷理論的方向出發(fā)，細致研究怎樣在《高等數(shù)學(xué)》教學(xué)中恰當(dāng)運用信息技術(shù)手段，進而不斷提升《高等數(shù)學(xué)》課堂教學(xué)效果。

一、認知負荷理論以及實踐意義

（一）認知負荷理論的定義

認知負荷理論是針對人類認知再進行信息加工的一種理論。它是指工作記憶系統(tǒng)對于某個特定的教學(xué)內(nèi)容信息進行認知和加工，在保持認知加工過程中所承受的負荷能量。認知負荷主要來源于，內(nèi)在認知負荷、外在認知負荷以及有效認知負荷。內(nèi)在認知負荷，主要通過工作記憶對于教學(xué)內(nèi)容本身所包含的信息元素的數(shù)量及其交互性進行認知加工所承受的認知負荷。所以，當(dāng)《高等數(shù)學(xué)》教學(xué)內(nèi)容難度較大時，對于工作記憶施加的內(nèi)在負荷就隨之加強。外在認知負荷，由不恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)設(shè)計而給工作記憶帶來了額外的負擔(dān)。產(chǎn)生這種結(jié)果的原因，一是不恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容以及錯誤的教學(xué)信息，造成了工作記憶偏離的認知操作。換言之，工作記憶產(chǎn)生了過于認真的操作，造成所需記憶工作之外的負荷;二是設(shè)計不合理的教學(xué)活動，導(dǎo)致工作記憶產(chǎn)生額外的認知操作。有效認知負荷，是指工作記憶對于教學(xué)內(nèi)容進行實質(zhì)性認知操作而承擔(dān)的負荷，是學(xué)生對于教學(xué)內(nèi)容的實質(zhì)性的認知操作。

（二）認知負荷理論對于《高等數(shù)學(xué)》教學(xué)的指導(dǎo)意義

依靠三種負荷都具有可加星的性質(zhì)，為了產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的教學(xué)學(xué)習(xí)成果，以形成良好的教學(xué)模式，就必須遵循“減負增效”的基本教學(xué)設(shè)計原則，即通過降低內(nèi)、外在認知負荷，進而增加有效認知負荷。而有效認知負荷的增加，必須建立在內(nèi)、外在認知負荷減少的前提基礎(chǔ)上。

二、認知負荷理論下的《高等數(shù)學(xué)》信息化教學(xué)存在的前提

（一）不斷優(yōu)化的現(xiàn)代信息技術(shù)

現(xiàn)代信息技術(shù)不斷的發(fā)展，給《高等數(shù)學(xué)》信息化教學(xué)帶來了更多的技術(shù)支撐。目前，國內(nèi)多數(shù)高校都配置了較為先進的計算機設(shè)備以及信息化軟件，這樣一來，也為現(xiàn)代化《高等數(shù)學(xué)》信息化的教學(xué)提供了有效整合。與此同時，通過利用現(xiàn)代較為先進的教育思想以及文化底蘊進行指導(dǎo)，以計算機和互聯(lián)網(wǎng)為主的信息技術(shù)手段，成為學(xué)生的自主認知工具、情境創(chuàng)設(shè)工具以及情感陪伴工具?？偟膩碚f，先進的網(wǎng)絡(luò)以及優(yōu)質(zhì)的硬件設(shè)備都給高等數(shù)學(xué)信息化教學(xué)提供了先機。

（二）多樣化的教育教學(xué)資源

在我國，先進的技術(shù)給高校帶來了更為多樣化的教育教學(xué)資源。比如：PPT、AE、Flash等等教育軟件相繼推出。除此之外，還有一些數(shù)學(xué)類的教學(xué)軟件的出現(xiàn)，給《高等數(shù)學(xué)》信息化教學(xué)的深入奠定了基礎(chǔ)。由此可見，軟件可以利用直觀背景解決抽象的問題，打破傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)模式以及獲取信息的途徑，不僅能讓學(xué)生的視覺、聽覺、感覺同時進行獲取相關(guān)信息，還能為《高等數(shù)學(xué)》課程的教學(xué)提供有力的技術(shù)支持。通過使教學(xué)資源、教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)模式、教學(xué)要素等方面的整合，從而實現(xiàn)了“減負增效”的結(jié)果，不斷優(yōu)化了高等數(shù)學(xué)的教學(xué)模式。

三、高等數(shù)學(xué)信息化教學(xué)在認知負荷理論的角度下的重要性

（一）驗證動態(tài)數(shù)學(xué)觀的準(zhǔn)確性

動態(tài)數(shù)學(xué)觀的形成，也就作為高等數(shù)學(xué)課堂教學(xué)信息化的一個基礎(chǔ)。過去，人們總認為數(shù)學(xué)觀的形成相對靜態(tài)，總是把數(shù)學(xué)的發(fā)展理解為確定性的真理，然后進行數(shù)量上的慢慢累加。但被實踐證明，數(shù)學(xué)理論的形成中也可能有錯的，不是出現(xiàn)即被定義為準(zhǔn)確。因此，靜止的數(shù)學(xué)觀開始轉(zhuǎn)變?yōu)檗q證的、動態(tài)的數(shù)學(xué)觀。動態(tài)的具有辯證唯物主義的數(shù)學(xué)觀可以看成是人們在創(chuàng)造性的活動中，通過猜測、分析、討論、辯證、驗證以及修正等動態(tài)的實踐過程。如今，計算機的參與，把數(shù)學(xué)進行了“實驗科學(xué)”的模式，以此來充分驗證數(shù)學(xué)觀的準(zhǔn)確性。

（二）更好地理解《高等數(shù)學(xué)》的內(nèi)容

高校教師把動態(tài)、辯證唯物主義的數(shù)學(xué)觀作為指導(dǎo)思想，進行《高等數(shù)學(xué)》信息化教學(xué)設(shè)計，能更好的讓學(xué)生理解高等數(shù)學(xué)的內(nèi)涵。信息技術(shù)可以很好的模擬現(xiàn)實問題，生動形象的表現(xiàn)數(shù)學(xué)知識的形成方式，充分讓學(xué)生體驗整個數(shù)學(xué)的時間活動過程。這樣一來，也可以勾起學(xué)生的好奇心，以及加強探究、分析討論、辯證、驗證以及修正等動態(tài)的實踐特點。因此，信息化教學(xué)設(shè)計必將成為高等數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的新方式。

四、認知負荷理論觀下的高等數(shù)學(xué)信息化教學(xué)活動設(shè)計案例

案例：計算不規(guī)則圖形的面積

情境引入、突出主題

老師：由于我國的土地資源有限，很多的田地都是一些不規(guī)則的圖形，如何進行計算田地每年的產(chǎn)量。首先我們需要計算出它的面積。

設(shè)計意圖：利用配有音樂的背景讓學(xué)生了解祖國的美麗，帶著輕松的氛圍進入課堂，然后提出數(shù)學(xué)問題。讓學(xué)生產(chǎn)生認知充填，進而引入本節(jié)課的重點，計算不規(guī)則圖形的面積。

課堂研究：如何估算一片葉子的面積？

第一步：進行猜想

第二步：動手操作，選擇合適的學(xué)具，進行估算葉子的面積

第三步：小組上臺進行匯報交流

小結(jié)：根據(jù)實踐得到不同的估算結(jié)果，思考以后可以利用什么方法進行估算。老師幫助學(xué)生理清問題，明確解決問題策略的多樣性與可行性。

靈活運用，鞏固認識：

例如：利用手掌大小或者方格大小測量圓周長后猜想周長與面積之間關(guān)系，計算后猜想商不變的規(guī)律，分數(shù)的基本性質(zhì)，比的基本性質(zhì)等。三是要善于誘發(fā)，及時捕捉學(xué)生的靈感，對他們別出心裁的想法、標(biāo)新立異的構(gòu)思給予肯定和引導(dǎo)，進而激發(fā)他們的直覺靈感。

五、《高等數(shù)學(xué)》信息化教學(xué)中“減負增效”的現(xiàn)實性以及相應(yīng)的策略

（一）“減負增效”的現(xiàn)實性

首先，《高等數(shù)學(xué)》的教學(xué)內(nèi)容本身就非常的抽象，內(nèi)在認知負荷比較大。如果利用信息技術(shù)對其進行相關(guān)的教學(xué)設(shè)計，相對可以優(yōu)化其教學(xué)的內(nèi)容，同時還能夠充分利用學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)，以此更好的降低內(nèi)在的負荷。利用信息技術(shù)，可以更好的設(shè)計教學(xué)活動和內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)多元化情境，優(yōu)化教學(xué)信息的呈現(xiàn)順序，大大減少工作記憶而形成的不必要的認知操作，降低額外負荷。因此，合理利用信息技術(shù)，可以實現(xiàn)高等數(shù)學(xué)教學(xué)中的“減負增效”。

（二）“減負增效”的相關(guān)策略

首先，需要選擇較為合適的實際，采用片段式的課件進行。應(yīng)用信息技術(shù)的目的就是解決真正的疑難雜病，但是并非需要一節(jié)課的每分每秒都進行使用。我們需要抓住合適的實際，尋找正確的切入點，采取片段式的課件。只有這樣，才能做到合理有效的利用，達到解決問題的目的。

然后需要遵循簡單原則，多種教學(xué)手段進行有效整合。這樣一來，才可以發(fā)揮各自所有的優(yōu)勢，將各種教學(xué)方法及教學(xué)手段進行完美的整合，也不會浪費掉任何的時間以及資源。

其次就是綜合使用多種軟件。因為單一的軟件只能針對一種或者兩者的問題進行解決。多種軟件的綜合使用，就可以進行優(yōu)勢互補，發(fā)揮各自的效應(yīng)，然后進行有效的聯(lián)合，產(chǎn)生更加大的優(yōu)勢。這樣一來，很多問題，都可以通過軟件的綜合使用得到解決，非常方便。

六、小結(jié)

綜上所述，現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展對于《高等數(shù)學(xué)》教育教學(xué)產(chǎn)生較為重要的影響。任何事物的提升，都不會是單方面的努力。教育本來就是長期以來嚴(yán)肅而深刻的問題。因此也要求我們更新觀念，依靠認知負荷理論作為指導(dǎo)，把現(xiàn)代信息技術(shù)慢慢的引入高度數(shù)學(xué)的課堂教學(xué)，有效的發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢。除此之外，還要進行積極的探索和優(yōu)化，不斷的增強教學(xué)的效果，提高學(xué)生的數(shù)學(xué)能力。什么東西都沒有絕對的，我們只有在不斷嘗試中成長。然而由于個人所學(xué)知識以及經(jīng)驗的局限性，也沒有考慮得很全面，希望廣大讀者給予意見或者建議，讓信息技術(shù)得以更好的運用于高等數(shù)學(xué)的教學(xué)課堂中，帶動高等數(shù)學(xué)的發(fā)展。

參考文獻

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