認(rèn)知負(fù)荷理論下信息技術(shù)與高中數(shù)學(xué)的融合

郭世開

（福建省福清第一中學(xué)，福建福清 350300）

引 言

本文以認(rèn)知負(fù)荷理論為基礎(chǔ)，探討在高中數(shù)學(xué)教學(xué)過程中，教師應(yīng)該如何運(yùn)用好信息技術(shù)來提升課堂教學(xué)效果，從而使學(xué)生感受到數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的樂趣，增強(qiáng)學(xué)生的理解和記憶能力。

一、認(rèn)知負(fù)荷理論的簡(jiǎn)要論述

認(rèn)知負(fù)荷理論強(qiáng)調(diào)人的認(rèn)知結(jié)構(gòu)是由長(zhǎng)時(shí)記憶與工作記憶組成的。工作記憶是短時(shí)間的，又被稱為短時(shí)記憶，人們?cè)谝怨ぷ饔洃洖榛A(chǔ)開展工作活動(dòng)時(shí)，大腦對(duì)于所要承擔(dān)的工作任務(wù)的容量是有限的，能夠記憶的信息在5～9條之間。而在對(duì)這些短時(shí)記憶的信息進(jìn)行處理時(shí)，短時(shí)記憶只能一次性完成兩三條的信息處理。這是因?yàn)榇竽X運(yùn)用工作記憶進(jìn)行信息存儲(chǔ)時(shí)，信息中的各個(gè)子元素之間存在一定的相互關(guān)系，這需要大腦提供更加充裕的工作記憶空間，但是短時(shí)記憶的處理能力有限。相對(duì)來說，長(zhǎng)時(shí)記憶擁有廣泛的信息容量，在存儲(chǔ)信息時(shí)，無論信息是碎片化的還是整體性、復(fù)雜性的，其都可以被長(zhǎng)時(shí)記憶所容納。

在認(rèn)知負(fù)荷理論基礎(chǔ)上，教育研究者認(rèn)為，長(zhǎng)時(shí)記憶中的信息存儲(chǔ)是課堂教學(xué)的主要功能。一般情況下，人們所獲得的知識(shí)內(nèi)容是通過構(gòu)建思維圖形來進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)存的。知識(shí)內(nèi)容以圖式的方式被組織成一個(gè)整體的模塊，從而降低了工作記憶的負(fù)荷，以此來完成人們對(duì)必要知識(shí)的長(zhǎng)久記憶。人們通過圖式構(gòu)建完成長(zhǎng)時(shí)記憶后，可以通過大量的社會(huì)實(shí)踐進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識(shí)，從而形成知識(shí)結(jié)構(gòu)的自動(dòng)化模式，為人們以后遇到其他問題提供參考和幫助。并且，以此為基礎(chǔ)，人們遇到不熟悉的工作任務(wù)或知識(shí)形態(tài)時(shí)，可以最大限度地釋放工作記憶的能量，以提高自身的學(xué)習(xí)效率和能力。

二、運(yùn)用思維圖式，強(qiáng)化長(zhǎng)時(shí)記憶教學(xué)

在認(rèn)知負(fù)荷理論的指導(dǎo)下，在高中數(shù)學(xué)教學(xué)工作中，要想獲得良好的課堂教學(xué)成果，幫助學(xué)生不斷提高自身學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)成績(jī)，教師就要努力運(yùn)用思維圖式的方式構(gòu)建數(shù)學(xué)知識(shí)元素之間的關(guān)系框架，以此來提高學(xué)生的長(zhǎng)時(shí)記憶能力，并指導(dǎo)學(xué)生通過日復(fù)一日的鍛煉和學(xué)習(xí)，不斷釋放工作記憶空間，為其學(xué)習(xí)和理解新知識(shí)提供更有力的保障[1]。一方面，思維導(dǎo)圖可以將各個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行串并聯(lián)，通過聯(lián)想的方式，學(xué)生可以通過回想實(shí)現(xiàn)以某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)為中心，進(jìn)行擴(kuò)散式的知識(shí)記憶與理解；另一方面，思維導(dǎo)圖的有效運(yùn)用，可以讓學(xué)生隨時(shí)隨地進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)回顧。當(dāng)遇到思維導(dǎo)圖內(nèi)容殘缺的情形時(shí)，學(xué)生可以更為清晰地了解自己哪一方面存在缺陷，從而提高復(fù)習(xí)精準(zhǔn)度。

例如，希沃白板就是一款比較適用于課堂教學(xué)的平臺(tái)資源，教師可以運(yùn)用希沃白板中的思維導(dǎo)圖功能，通過邏輯圖、魚骨圖、組織架構(gòu)圖等各種思維圖式，將數(shù)學(xué)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行連接，并展示給學(xué)生，教會(huì)學(xué)生在腦海中構(gòu)建數(shù)學(xué)思維圖式。學(xué)生可通過聯(lián)想記憶的方法，掌握數(shù)學(xué)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)及其相互之間的關(guān)系，從而提高學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)效率，提升長(zhǎng)時(shí)記憶的能力，對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)形成長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)存。

三、采用合適的教學(xué)方法，降低學(xué)生心理負(fù)荷

在現(xiàn)代高中數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師的關(guān)注重點(diǎn)不再是教案和教學(xué)任務(wù)，已經(jīng)轉(zhuǎn)移到學(xué)生的能力建設(shè)、興趣啟發(fā)和主動(dòng)性培養(yǎng)等方面[2]。這一重要轉(zhuǎn)變說明，高中教學(xué)除了要看學(xué)習(xí)成績(jī)以外，還要注重學(xué)生習(xí)慣與能力的培養(yǎng)，既要保證學(xué)生學(xué)習(xí)和記憶重要數(shù)學(xué)知識(shí)內(nèi)容，又要保證學(xué)生心理的健康。所以，在認(rèn)知負(fù)荷理論的指導(dǎo)下，高中數(shù)學(xué)教師要注意體察學(xué)生的心理負(fù)荷能力，并在具體教學(xué)中充分考量學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力情況，采用合適的教學(xué)方法，合理分配學(xué)習(xí)任務(wù)，防止造成學(xué)習(xí)任務(wù)與學(xué)生的心理負(fù)荷不符的情況，避免使學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)產(chǎn)生厭倦心理[3]。

較強(qiáng)的邏輯性、抽象性是高中數(shù)學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)，它對(duì)學(xué)生的抽象思維能力有著較高的要求。同時(shí)，面對(duì)繁重的各科學(xué)習(xí)任務(wù)，高中生的心理負(fù)荷早已瀕臨崩潰。所以，數(shù)學(xué)教師應(yīng)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，豐富教學(xué)手段，既要降低學(xué)生的心理負(fù)荷，又要保證學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。例如，教師可以運(yùn)用希沃白板中關(guān)于游戲化教學(xué)產(chǎn)品的功能來增強(qiáng)課堂趣味性。高中數(shù)學(xué)與信息技術(shù)的有效整合的主要表現(xiàn)就是通過數(shù)字化游戲教學(xué)來提高課堂教學(xué)效率。同時(shí)，游戲教學(xué)的開展，可以讓學(xué)生消除在課堂上的心理壓力，進(jìn)而更專心地投入學(xué)習(xí)。

又如，教師還可以利用信息技術(shù)中的云存儲(chǔ)功能下載經(jīng)典高考例題，讓學(xué)生進(jìn)行一題多解的練習(xí)，以此來減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)和課業(yè)壓力，從心理負(fù)荷的角度促進(jìn)學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)主動(dòng)性的提升。一方面，高考例題既包含高中數(shù)學(xué)的重要知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生通過對(duì)高考例題的練習(xí)可以更全面地掌握高考形式；另一方面，一題多解的練習(xí)是對(duì)學(xué)生思維能力、轉(zhuǎn)化能力及理解能力的全新鍛煉，使學(xué)生不必大量地練習(xí)新題，追求“多”，而是在認(rèn)知負(fù)荷理論的指導(dǎo)下努力追求“精”。

四、利用信息技術(shù)，采取科學(xué)教學(xué)策略

以認(rèn)知負(fù)荷理論為基礎(chǔ)的高中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)，需要教師利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，采取更加符合學(xué)生學(xué)情和特點(diǎn)的教學(xué)策略。學(xué)生的個(gè)人認(rèn)知水平不同，使得他們的學(xué)習(xí)能力、興趣取向、自我約束能力等多方面也有所不同。教師在具體的課堂教學(xué)中要利用信息技術(shù)，不斷收集和整理每個(gè)學(xué)生不同階段的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，并利用云存儲(chǔ)、云計(jì)算等軟件對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析和測(cè)評(píng)，從而幫助教師掌握每一個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，分析出學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)步或落后的原因，以此來指導(dǎo)教師采取更加科學(xué)合理且個(gè)性化的教學(xué)策略[4]。

例如，教師可以通過構(gòu)建課前、課中、課后的“智慧課堂”模式進(jìn)行全面的教學(xué)計(jì)劃評(píng)估。在高中數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中，很多學(xué)生經(jīng)常陷入“閉門造車”的困境，對(duì)于自己不懂、不會(huì)的地方，不喜歡向他人求助，經(jīng)常導(dǎo)致自己“死讀書、讀死書”，既浪費(fèi)了大量的時(shí)間，又沒能提高自己的數(shù)學(xué)解題能力。對(duì)此，在課前，教師可以先運(yùn)用信息技術(shù)分析學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，了解每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，再進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。在課中，教師可以結(jié)合課本內(nèi)容，采用探究式教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生展開探討，并對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以保證本堂課教學(xué)效果的有效落實(shí)[5]。在課后，教師可以借助微課等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行課后輔導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生積極開展課堂學(xué)習(xí)情況反思活動(dòng)，總結(jié)自己的學(xué)習(xí)成果，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)科知識(shí)的有效掌握。

結(jié) 語

高中數(shù)學(xué)教學(xué)對(duì)信息技術(shù)的應(yīng)用，既是適應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流的必要舉措，又是推進(jìn)現(xiàn)代教育教學(xué)的必要手段。教師在利用信息技術(shù)開展數(shù)學(xué)教學(xué)的過程中，不僅可以營(yíng)造良好的課堂教學(xué)氛圍，還可以促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性的有效提高。在技術(shù)效果上，教師通過對(duì)學(xué)生具體學(xué)情進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，可以采取更加科學(xué)的教學(xué)策略，讓教師的教學(xué)行為和教學(xué)方法更適合新時(shí)代高中生的學(xué)習(xí)習(xí)慣和特點(diǎn)，從而有效培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。