基于认知负荷理论的高中生物学概念教学实证研究

《普通高中生物学课程标准》(2017年版2020年修订)强调内容聚焦大概念,要让学生能够深刻理解和应用重要的生物学概念,发展生物学学科核心素养。由此可见,在高中生物学教学中,教师必须重视概念教学。但是在应试教育背景下,很多教师为了提高学生的学习成绩,忽视学生的身心发展规律,大搞“题海战术”、“填鸭式教学”等,这些处理不当的教学、学习材料等因素都有可能加重学生的认知负荷,影响学生身心健康发展,这一现状不容忽视,亟待改善。在新课程标准的要求之下,教师需要不断更新自己的教学理念,适当改变教学思路,在新课程改革背景下找到减负提质的有效路径。因此,本研究将基于认知负荷理论,立足于当前高中生物学概念教学中的认知负荷现状,进一步深入分析高中生物学概念教学中的认知负荷因素,设计调控认知负荷的教学框架及策略并应用于实践,以期在调控认知负荷的同时促进学生的概念学习。通过对相关文献的分析,本研究确定了以下研究问题:在当前高中生物学概念教学中,学生的认知负荷现状如何?结合认知负荷现状以及生物学概念教学的特点,怎样设计基于认知负荷理论的教学框架以及策略?基于认知负荷理论的教学框架以及策略在调控认知负荷和促进概念学习方面的实践效果如何?为解决上述问题,作者面向重庆市某中学高一年级和高二年级的学生进行了实证研究。首先,通过学生问卷、教师访谈来了解目前高中生物学概念教学中的认知负荷现状,发现在当前生物学概念教学中,学生的内部认知负荷和外部认知负荷较高,而相关认知负荷则较低,部分教师存在较重的应试思维,教学理念与方法需要更新。其次,基于认知负荷理论,结合高中生物学概念教学的特点及认知负荷现状,围绕“三环节三类型四阶段”来设计基于认知负荷理论的高中生物学概念教学框架及策略,再以人教版高中生物学必修一中“核酸是遗传信息的携带者”、“细胞器之间的分工合作”为例,根据Gadolinium-based contrast medium制定的“三环节三类型四阶段”教学框架及策略进行教学设计。最后,以“细胞器之间的分工合作(第1课时)”为例,在前测认知负荷和概念学习成绩没有显著差异的两个班级进行教学实践,其中在实验班采用的是基于认知负荷理论的概念教学,在对照班采用的是常规教学。后测两个班级的认知负荷及概念学习情况,其中认知负荷可以从心理努力(即心理压力水平)和任务难度两个维度来测量,概念学习情况则是在课后测试成绩中体现。实验数据表明,两个班级在总体认知负荷、心理压力水平、课后测试成绩方面均存在显著差异,并且实验班的总体认知负荷、心理压力水平、任务难度的感知均低于对照班而课后测试成绩则高于对照班。这说明基于认知负荷理论的高中生物学概念教学框架及策略能够在调控认知负荷的同时促进学生的概念学习。可见,在高中生物学概念教学中应用认知负荷理论,有助Baf-A1分子量于调控学生的认知负荷,减轻学生不必要的学习负担,还可以丰富认知负荷理论在教学领域的成果,有助于改进生物学概念教学以Bucladesine价格及促进生物学学科核心素养的培育。同时,教师对认知负荷理论的掌握和应用也有助于教师自身能力与素质的提升,其根本目的都在于提升概念教学的有效性。