认知负荷理论及其对小学数学教育的启示

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1、认知负荷理论及其对小学数学教育的启示　　【摘要】认知负荷就是学生在完成特定学习任务的过程中消耗的心理资源的总量，主要包括内在认知负荷、外在认知负荷与相关认知负荷;它的测量方法主要包括间接的与直接的主观测量法、间接的与直接的客观测量法。在小学数学教学中，教师应考虑如何降低认知负荷，可以在优化教学语言、注重数学样例教学、精心设计教学课件等方面下功夫。　　【关键词】认知负荷;认知负荷理论;数学教育　　【中图分类号】G441【文献标志码】A【文章编号】1005-6009（2015）41-0008-04　　【作者简介】1.孙崇勇，吉林师范大学教育科

2、学学院（吉林四平，136000）副教授;2.刘电芝，苏州大学教育学院（江苏苏州，215123）教授、博士生导师。　　一、认知负荷基本理论8　　认知负荷理论起源于20世纪80年代，在20世纪90年代得到了大力发展，成为认知加工与教学设计的主要框架理论。最早提出认知负荷理论的是澳大利亚心理学家斯威勒（Sweller）。在他看来，认知负荷就是指学生在完成特定学习任务的过程中消耗的心理资源的总量[1]。他以工作记忆理论、认知资源理论、注意理论和建构主义理论为基础，认为在认知加工过程中要投入一定的心理努力，承载一定的负荷，占用一定的认知资源，认知是

3、要负载运行的[2]。总的来说，认知负荷理论的发展与相关领域的研究对教育、教学以及学生的学习具有重要的理论价值与实践意义;同时，教育和教学实践又是它强大生命力的源泉，丰富的实证研究成果给教育实践带来了富有价值的启示，也将带动教育实践进行切实可行的变革。8　　根据认知负荷的来源及性质，斯威勒等人把认知负荷分为三大类，即内在认知负荷、外在认知负荷和相关认知负荷，三者相加就是认知负荷总量，即总的认知负荷[3]。内在认知负荷主要受学习材料的复杂程度和学习者的先前知识经验的影响。[4]学习材料越复杂，学习者先前的知识经验越少，学习者的内在认知负荷就越

4、高;反之，学习者的内在认知负荷就越低。帕斯（Paas）等人认为，学习材料所包含的信息要素以及信息要素间的交互作用一般是学习材料本身所固有的，或者说是客观存在的，这是无法通过操纵教学而加以改变的[5]。这也就是说，只要学习材料一定，内在认知负荷就是固有的、稳定的。当然，如果学习者的专业知识较为贫乏，在单位时间内需要同时加工更多的材料，工作记忆的负担就较重，产生的内在认知负荷也就较高。这就可以解释为什么新手比专家学习新知识更慢、更困难。外在认知负荷也称无效认知负荷，主要与学习材料的组织和呈现方式有关，是由学习过程中对学习没有直接贡献的心理活动

5、引起的。[6]外在认知负荷与现代教学设计联系相当密切，要让学生把有限的认知资源有效地用于学习，以便于其提高学习效率，就要尽量减少他的外在认知负荷。龚德英、刘电芝等人在多媒体学习的不同时段呈现元认知监控提示，考察其对学习者的认知负荷和学习成绩的影响。结果发现：在内、外在认知负荷均较低的情况下，增加元认知监控活动能提高学习者的迁移成绩[7]。相关认知负荷也称有效认知负荷，是指在完成某一任务的过程中，当学习者把未用完的认知资源用于与学习直接相关的加工时产生的认知负荷。[8]该负荷虽然占用工作记忆资源，会对学习产生一定的干扰，但总的来说，它不仅不

6、会阻碍学习，反而会促进学习，提高学习效率。龚德英、刘电芝等人的研究结果表明，相关认知负荷的大小是以内、外在认知负荷为前提的，只有在两者都相对较小的情况下，才能有多余的资源用于相关加工[9]。所以，相关认知负荷不是随时随地都有效，而是在认知还没有超负荷时才有效。　　二、认知负荷的测量　　由于认知负荷具有内隐性、主观性、动态性、相对性等特点，关于认知负荷的测量一直是认知负荷研究中的难点问题，这对认知负荷理论的发展来说也是一个巨大的挑战。尽管如此，美国学者布鲁肯（Brunken）等人迎难而上，把认知负荷的测量划分为两个维度，每个维度各有两个水平

7、，即客观性（主观与客观）与因果关系（直接与间接）[10]，共包括以下四大类测量方法。　　1.间接的主观测量法。8　　该法主要运用量表，要求学习者自我报告在学习过程中所投入的心理努力的总量[11]。尽管目前还不清楚心理努力总量与真实的认知负荷之间的关联程度有多大，但该法在实际研究中运用较为广泛。有人统计过，在2003年以前，帕斯等人设计的PAAS量表用得最多。最近，笔者研究发现，由唐桑（Tsang）和维尔兹奇兹（Velazquez）基于心理负荷的多重资源模型设计的WP量表在效度与敏感度等方面略高于PAAS量表，是目前较为理想的认知负荷主观测

8、量工具[12]。该量表要求被试者在完成学习任务后根据自己的主观感受对8项心理资源的使用情况给出一个0到10之间的数字，“0”代表一点都没占用该资源，“10”代表该资源被全部占用，最后将8个数字