陳芊伶 萬(wàn)莉 江強(qiáng)

摘要： 根據(jù)認(rèn)知負(fù)荷理論建構(gòu)分析模型，以魯科版教材中氧化還原反應(yīng)部分內(nèi)容為研究對(duì)象，分析教材編寫(xiě)對(duì)學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷的影響，為教師正確分析教材提供啟示，并提出教材使用的“兩降一增”策略。

關(guān)鍵詞： 認(rèn)知負(fù)荷理論; 教材分析; 氧化還原反應(yīng)

文章編號(hào)： 10056629（2022）07001307

中圖分類(lèi)號(hào)： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

1 認(rèn)知負(fù)荷理論

1.1 認(rèn)知

Neisser將認(rèn)知定義為感覺(jué)輸入的變換、減少、解釋、貯存、恢復(fù)和使用等所有過(guò)程[1]。這是一個(gè)極其復(fù)雜的心理過(guò)程，包括知覺(jué)、注意、記憶、推理、決策等多種心理活動(dòng)，各種心理活動(dòng)相互依賴(lài)和影響，不同認(rèn)知成分或過(guò)程在知識(shí)的獲得與應(yīng)用中各有分工，共同作用構(gòu)成一個(gè)完整的認(rèn)知過(guò)程。

1.2 認(rèn)知負(fù)荷

Sweller[2]認(rèn)為認(rèn)知負(fù)荷是處理被給信息所需要的心智能量的水平;賴(lài)日生[3]等人認(rèn)為認(rèn)知負(fù)荷是在某種場(chǎng)合下施加到工作記憶中的智力活動(dòng)總數(shù)量;曹寶龍[4]等人認(rèn)為認(rèn)知負(fù)荷指在一個(gè)事例中智力活動(dòng)強(qiáng)加給工作記憶的總數(shù);楊心德[5]等人認(rèn)為認(rèn)知負(fù)荷是為完成某項(xiàng)任務(wù)而在工作記憶上所進(jìn)行的心智活動(dòng)所需的全部心智能量?？梢?jiàn)，不同學(xué)者對(duì)認(rèn)知負(fù)荷的定義都包含“為完成某項(xiàng)工作或活動(dòng)”和“所需的心智能量”。

1.3 認(rèn)知負(fù)荷理論

最早對(duì)認(rèn)知負(fù)荷理論進(jìn)行研究的是美國(guó)心理學(xué)家Miller[6]，澳大利亞認(rèn)知心理學(xué)家Sweller以Miller的早期研究為基礎(chǔ)，結(jié)合美國(guó)心理學(xué)家Atkinson和Shiffrin的記憶貯存過(guò)程劃分標(biāo)準(zhǔn)記憶儲(chǔ)存劃分為三部分： 感覺(jué)記憶、工作記憶和長(zhǎng)時(shí)記憶。，于1988年首次提出認(rèn)知負(fù)荷理論。

Sweller認(rèn)為人的認(rèn)知結(jié)構(gòu)由有限的工作記憶和廣泛的長(zhǎng)時(shí)記憶等多個(gè)記憶庫(kù)組成，而認(rèn)知負(fù)荷就是工作記憶負(fù)荷，是由學(xué)習(xí)者完成認(rèn)知任務(wù)所需的工作記憶資源決定的[7]，認(rèn)知負(fù)荷分為內(nèi)在負(fù)荷、外在負(fù)荷和密切負(fù)荷，總的認(rèn)知負(fù)荷等于三種負(fù)荷相加[8]，其內(nèi)涵和影響因素如表1所示。

內(nèi)在負(fù)荷與學(xué)習(xí)材料內(nèi)部各元素的相關(guān)性水平和學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)相關(guān)，元素交互性“交互”的顯著功效在于能增強(qiáng)主體與主體、主體與客體之間的相互協(xié)作、相互認(rèn)知，而交互性是對(duì)交互動(dòng)態(tài)性活動(dòng)的屬性描述。高低與產(chǎn)生的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷高低呈正相關(guān);密切負(fù)荷在總的認(rèn)知負(fù)荷中起“正向”影響，適當(dāng)增加學(xué)習(xí)者的密切負(fù)荷可降低總的認(rèn)知負(fù)荷。

認(rèn)知負(fù)荷的影響因素是研究的重點(diǎn)，Yeung[9]認(rèn)為認(rèn)知負(fù)荷受分裂注意效應(yīng)和情態(tài)效應(yīng)影響;Kalguya[10]認(rèn)為認(rèn)知負(fù)荷的影響因素還包括專(zhuān)業(yè)水平反轉(zhuǎn)效應(yīng)。在總認(rèn)知負(fù)荷中，外在負(fù)荷的影響非常大，Sweller通過(guò)分析認(rèn)知負(fù)荷影響因素提出了降低學(xué)習(xí)者的外在負(fù)荷策略[11]： 注意力分散效應(yīng);樣例效應(yīng);形式效應(yīng);指導(dǎo)隱退效應(yīng);想象效應(yīng);目標(biāo)自由效應(yīng);完成問(wèn)題效應(yīng);元素交互效應(yīng);變式效應(yīng);冗余效應(yīng)[12]。從學(xué)生學(xué)習(xí)角度出發(fā)，前5個(gè)效應(yīng)更適用于解讀教材的組織和呈現(xiàn)方式，具體內(nèi)涵如表2所示。

Sweller等人20多年的研究使認(rèn)知負(fù)荷理論不斷完善，受到業(yè)界絕大專(zhuān)家學(xué)者的認(rèn)同，具有一定權(quán)威性。因此，本研究框架以Sweller所提出的理論作為界定標(biāo)準(zhǔn)。

2 基于認(rèn)知負(fù)荷理論的教材分析框架

基于認(rèn)知負(fù)荷理論，以魯科版教材中氧化還原反應(yīng)為研究對(duì)象，選取了氧化還原反應(yīng)概念、特征、本質(zhì)以及氧化劑和還原劑等內(nèi)容進(jìn)行分析。

2.1 氧化還原反應(yīng)教材研究現(xiàn)狀

自認(rèn)知負(fù)荷理論提出，就廣泛用于教學(xué)指導(dǎo)，早在2005年，賴(lài)日生[13]、常欣[14]等人就提出認(rèn)知負(fù)荷理論對(duì)于教學(xué)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)價(jià)值。多數(shù)研究者將認(rèn)知負(fù)荷理論用在指導(dǎo)教學(xué)設(shè)計(jì)以降低學(xué)習(xí)者的外在負(fù)荷，應(yīng)用在教材分析中的研究明顯缺失。

關(guān)于氧化還原反應(yīng)教材分析，胡久華[15]以氧化還原反應(yīng)為例，從課程標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)到不同教材對(duì)氧化還原反應(yīng)知識(shí)的呈現(xiàn)逐一分析，總結(jié)出實(shí)施高中新課程教學(xué)設(shè)計(jì)工作的基本思路;周娜[16]等比較中美高中教材中的氧化還原反應(yīng)的內(nèi)容設(shè)置，得出美國(guó)教材更注重揭示概念的內(nèi)涵、應(yīng)用的多方面和化學(xué)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)中國(guó)教材編寫(xiě)和教師教學(xué)產(chǎn)生啟發(fā);何春蘭[17]等論述氧化還原反應(yīng)的知識(shí)發(fā)展順序、教材編排順序、學(xué)生學(xué)習(xí)順序;王瑞政[18]等對(duì)比分析4個(gè)版本教材中氧化還原反應(yīng)的編寫(xiě)特點(diǎn)。現(xiàn)有研究缺乏從降低學(xué)習(xí)難度的視角解讀教材，從認(rèn)知負(fù)荷理論的視角出發(fā)對(duì)氧化還原反應(yīng)內(nèi)容開(kāi)展研究，有助于降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度，提高教學(xué)效果。

2.2 基于認(rèn)知負(fù)荷理論的教材分析框架

從認(rèn)知負(fù)荷理論視角出發(fā)解讀教材，涵蓋內(nèi)在負(fù)荷、外在負(fù)荷和密切負(fù)荷： 內(nèi)在負(fù)荷涉及學(xué)習(xí)材料內(nèi)部的高低交互性;外在負(fù)荷主要是學(xué)習(xí)材料的組織呈現(xiàn)方式，具體包含注意力分散效應(yīng)、樣例效應(yīng)、形式效應(yīng)、指導(dǎo)隱退效應(yīng)和想象效應(yīng)，這些效應(yīng)在教材中的體現(xiàn)有利于降低認(rèn)知負(fù)荷;密切負(fù)荷有助于提升學(xué)習(xí)效率，從而減輕學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，主要包括教材吸引度和模型建構(gòu)。從以上視角出發(fā)，構(gòu)建的分析框架如圖1所示。

根據(jù)圖1所建構(gòu)的分析框架，可以由內(nèi)在負(fù)荷到外在負(fù)荷再到密切負(fù)荷解讀教材，從三個(gè)不同的視角逐一分析，理解教材編寫(xiě)會(huì)對(duì)學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷產(chǎn)生影響，從而建構(gòu)基于學(xué)生中心的課堂教學(xué)活動(dòng)。

3 魯科版氧化還原反應(yīng)內(nèi)容呈現(xiàn)簡(jiǎn)述

3.1 內(nèi)容結(jié)構(gòu)

氧化還原反應(yīng)內(nèi)容位于魯科版必修第一冊(cè)第2章第3節(jié)，共有三大標(biāo)題： 認(rèn)識(shí)氧化還原反應(yīng)、氧化劑與還原劑和氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用。如圖2所示，教材的知識(shí)結(jié)構(gòu)按照學(xué)習(xí)進(jìn)階順序依次展開(kāi)，從活動(dòng)線(xiàn)、知識(shí)線(xiàn)和素養(yǎng)線(xiàn)三個(gè)角度，依據(jù)低階、中階、高階逐漸推進(jìn)。

3.2 呈現(xiàn)方式

教材中的知識(shí)主要有四種呈現(xiàn)方式：

（1） 文本： 描述概念，比如氧化還原反應(yīng)等概念;解釋說(shuō)明，比如反應(yīng)實(shí)質(zhì)等結(jié)論。

（2） 活動(dòng)欄目： 呈現(xiàn)了豐富的活動(dòng)欄目，比如“聯(lián)想質(zhì)疑”利用物質(zhì)價(jià)態(tài)變化等問(wèn)題銜接新舊知識(shí)點(diǎn)，引發(fā)思考;“方法引導(dǎo)”呈現(xiàn)學(xué)習(xí)方式，幫助學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理;“化學(xué)與技術(shù)”將氧化還原與科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，體現(xiàn)社會(huì)價(jià)值等。

（3） 圖片： 實(shí)驗(yàn)類(lèi)圖片與文字相結(jié)合，由現(xiàn)象概括物質(zhì)發(fā)生的變化，進(jìn)而分析元素價(jià)態(tài)變化;生活類(lèi)圖片彰顯社會(huì)價(jià)值。

（4） 模型： 建構(gòu)多種模型，例如從價(jià)態(tài)角度建構(gòu)氧化還原反應(yīng)特征分析及判斷的雙線(xiàn)橋模型，提升學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

4 基于認(rèn)知負(fù)荷理論的教材編寫(xiě)特點(diǎn)分析

4.1 教材編寫(xiě)對(duì)內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷的影響

內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷與教材各元素相關(guān)性水平有關(guān)，將不能獨(dú)立存在、關(guān)聯(lián)性高的知識(shí)點(diǎn)劃分為高交互性，以此為判斷依據(jù)分析《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“新課標(biāo)”）對(duì)氧化還原反應(yīng)內(nèi)容[19]的要求可知，從定義到特征再到本質(zhì)，以及常見(jiàn)的氧化劑和還原劑，知識(shí)具有高元素交互性。高交互性知識(shí)可通過(guò)設(shè)計(jì)先備知識(shí)來(lái)降低內(nèi)在負(fù)荷，魯科版在“聯(lián)想質(zhì)疑”欄目呈現(xiàn)了“銅及其化合物的化學(xué)變化”，如圖3所示。

在初中階段我們學(xué)習(xí)過(guò)一些關(guān)于銅及其化化物的化學(xué)變化： 銅在加熱條件下可以與氧氣反應(yīng)生成氧化銅;氫氣可以把氧化銅還原為銅;金屬鐵能從CuSO4溶液中將銅置換出來(lái);NaOH溶液與CuSO4溶液反應(yīng)能生成氫氧化銅沉淀。

首先，以文字形式直接引出初中階段學(xué)習(xí)的銅及其化合物的化學(xué)反應(yīng)，涉及氧化還原反應(yīng)，增加新舊知識(shí)關(guān)聯(lián)度，有效降低內(nèi)在負(fù)荷;其次，教材提供了氧化還原反應(yīng)的正例（Cu與O2、 H2與CuO以及Fe與CuSO4反應(yīng)）和反例（NaOH與CuSO4反應(yīng)），從概念形成策略來(lái)看，有利于學(xué)生理解概念。

4.2 教材編寫(xiě)對(duì)外在認(rèn)知負(fù)荷的影響

外在認(rèn)知負(fù)荷受多個(gè)效應(yīng)影響，主要分析注意力分散效應(yīng)、樣例效應(yīng)、形式效應(yīng)、指導(dǎo)隱退效應(yīng)和想象效應(yīng)。

4.2.1 注意力分散效應(yīng)呈現(xiàn)情況

注意力分散效應(yīng)指氧化還原反應(yīng)的知識(shí)體系內(nèi)容整合，將不同知識(shí)點(diǎn)以整合形式出現(xiàn)的歸納為注意力分散效應(yīng)在教材呈現(xiàn)上的體現(xiàn)。魯科版通過(guò)知識(shí)體系整合幫助學(xué)生聚焦核心知識(shí)，進(jìn)而降低外在負(fù)荷，具體內(nèi)容詳見(jiàn)圖4、圖5。

如圖4和圖5所示，教材注重對(duì)知識(shí)的整合，圖4將元素化合價(jià)變化、得失電子和發(fā)生的反應(yīng)相結(jié)合，從宏觀微觀宏觀，深化學(xué)生對(duì)氧化還原反應(yīng)的認(rèn)知;圖5列舉了2個(gè)方程式并利用圖4方法進(jìn)行解讀，采用兩種不同模型建構(gòu)方式，將化學(xué)事實(shí)與理論模型相匹配，運(yùn)用理論模型解釋物質(zhì)的性質(zhì)和變化，利于學(xué)生掌握知識(shí)框架。

4.2.2 樣例效應(yīng)呈現(xiàn)情況

樣例效應(yīng)指用解決的樣例代替問(wèn)題，在教材中凡是學(xué)過(guò)或是已給的方程式都屬于樣例效應(yīng)的體現(xiàn)，將從數(shù)量、內(nèi)容和分布分析樣例效應(yīng)體現(xiàn)的程度。在氧化還原反應(yīng)中呈現(xiàn)學(xué)生已經(jīng)解決的方程式，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行模型建構(gòu)可以降低學(xué)生的外在負(fù)荷，具體分析如圖6所示。

在氧化還原反應(yīng)特征中，教材羅列了“Cu與O2、 H2與CuO、 Fe與CuSO4和CuSO4與NaOH反應(yīng)”4個(gè)樣例;在反應(yīng)實(shí)質(zhì)中，列舉了“Na與Cl2和Fe與CuSO4反應(yīng)”2個(gè)樣例;在氧化劑與還原劑中，利用了“Cu與O2、 H2與CuO和CO與Fe2O3反應(yīng)”3個(gè)樣例，并具體分析“H2與CuO反應(yīng)”。教材通過(guò)樣例呈現(xiàn)氧化還原反應(yīng)，體現(xiàn)出以下特征：

（1） 樣例數(shù)量： 共12個(gè)樣例，除去重復(fù)的實(shí)際樣例數(shù)為6，樣例重復(fù)率高;

（2） 樣例內(nèi)容： 教材選取的樣例較為簡(jiǎn)單，能滿(mǎn)足學(xué)生對(duì)認(rèn)識(shí)氧化還原反應(yīng)、理解反應(yīng)實(shí)質(zhì)和判斷氧化劑與還原劑等基礎(chǔ)的考查，但是不利于由低階到高階的過(guò)渡，比如根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能否寫(xiě)出復(fù)雜方程式或結(jié)合方程能否進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

（3） 樣例分布： 存在不均現(xiàn)象。反應(yīng)特征內(nèi)容簡(jiǎn)單，學(xué)生只需通過(guò)是否有價(jià)態(tài)變化就可以判斷反應(yīng)是否為氧化還原反應(yīng)，但教材這部分包括的樣例數(shù)最多;反應(yīng)實(shí)質(zhì)需要轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒂^角度進(jìn)行分析，學(xué)生理解難度加大，但樣例數(shù)目偏少;氧化劑和還原劑的判斷需更加具體，且應(yīng)用廣泛，教材中的樣例數(shù)也偏少。

4.2.3 指導(dǎo)隱退效應(yīng)呈現(xiàn)情況

隨著學(xué)生對(duì)氧化還原反應(yīng)特征、實(shí)質(zhì)等的掌握，知識(shí)應(yīng)用能力逐漸增強(qiáng)，教材設(shè)計(jì)課堂教學(xué)評(píng)價(jià)應(yīng)該逐漸加大知識(shí)遷移的力度。指導(dǎo)隱退效應(yīng)在教材中呈現(xiàn)清晰，且具有一定梯度，理論知識(shí)指導(dǎo)逐漸隱退，學(xué)生解決問(wèn)題的能力不斷提高，有效降低外在負(fù)荷。

以化合價(jià)判斷為例，教材指導(dǎo)隱退效應(yīng)的體現(xiàn)如圖7所示。

從給出具體方程和判斷到給出方程式自行找出價(jià)態(tài)變化元素，最后讓學(xué)生獨(dú)立完成方程式和判斷價(jià)態(tài)變化，教材的指導(dǎo)逐漸隱退，學(xué)生遷移運(yùn)用能力增強(qiáng)。

4.2.4 形式效應(yīng)呈現(xiàn)情況

知識(shí)點(diǎn)的呈現(xiàn)方式多樣，文字、圖片、思維模型、欄目和實(shí)驗(yàn)等是形式效應(yīng)在教材中的體現(xiàn)。教材采用思維模型和文字描述等多形式呈現(xiàn)氧化還原反應(yīng)特征、實(shí)質(zhì)以及氧化劑和還原劑等內(nèi)容，能夠降低學(xué)生外在負(fù)荷，詳見(jiàn)表3。

用思維模型和文字描述呈現(xiàn)反應(yīng)特征，借助這兩種方式描述概念，直觀具體;而反應(yīng)實(shí)質(zhì)和氧化劑與還原劑的呈現(xiàn)還包含“方法導(dǎo)引”和“交流研討”活動(dòng)欄目，使文字描述多樣化，實(shí)驗(yàn)探究和實(shí)驗(yàn)圖增加學(xué)生參與度，更能降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度。

4.2.5 想象效應(yīng)呈現(xiàn)情況

想象效應(yīng)可以采取文字、圖片和實(shí)驗(yàn)等不同方法激發(fā)學(xué)生想象力，但教材呈現(xiàn)越具體，對(duì)想象力的激發(fā)程度越深，因此實(shí)驗(yàn)的效果強(qiáng)于圖片更強(qiáng)于文字。想象力能促進(jìn)理解氧化還原反應(yīng)實(shí)質(zhì)等高交互性知識(shí)，因此教材涉及與電子轉(zhuǎn)移有關(guān)的實(shí)驗(yàn)來(lái)激發(fā)學(xué)生想象力，有利于學(xué)生的理解，降低外在負(fù)荷，具體如圖8所示。

在圖8中，教材構(gòu)建“Fe與CuSO4反應(yīng)”原電池，將看不到的電子轉(zhuǎn)移可視化，學(xué)生分析電流表指針的偏轉(zhuǎn)原因，從微觀角度解讀氧化還原反應(yīng)，得出反應(yīng)實(shí)質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移。教材并非直述知識(shí)點(diǎn)，而是利用了學(xué)生的想象效應(yīng)，能夠有效降低認(rèn)知負(fù)荷。

4.3 教材編寫(xiě)對(duì)密切負(fù)荷的影響

圖片、知識(shí)圖式建構(gòu)與密切負(fù)荷息息相關(guān)，提高學(xué)生的密切負(fù)荷更益于降低總認(rèn)知負(fù)荷，教材氧化還原反應(yīng)體現(xiàn)的密切負(fù)荷分析如表4所示。

教材利用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象圖呈現(xiàn)“銅及其化合物的反應(yīng)”，利于學(xué)生新知識(shí)的學(xué)習(xí);利用“Fe與CuSO4”組合的原電池反應(yīng)現(xiàn)象圖，幫助理解反應(yīng)實(shí)質(zhì);利用“酸性KMnO4和KI反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)判斷氧化劑與還原劑;呈現(xiàn)吸引興趣的STSE類(lèi)圖片，將氧化還原反應(yīng)與生產(chǎn)生活相結(jié)合，提升學(xué)生科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任素養(yǎng);呈現(xiàn)能幫助學(xué)生構(gòu)建氧化還原反應(yīng)知識(shí)的認(rèn)知模型，有助于培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)，同時(shí)提高密切負(fù)荷，有效降低學(xué)習(xí)難度。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

用圖1所示的教材分析框架分析魯科版教材中氧化還原反應(yīng)知識(shí)，能夠在一定程度上得出教材編寫(xiě)特點(diǎn)對(duì)于學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷的影響。

（1） 降低內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷。氧化還原反應(yīng)知識(shí)點(diǎn)具有高交互性，教材在編寫(xiě)時(shí)呈現(xiàn)先備知識(shí)，降低了知識(shí)的元素交互性，利于后續(xù)的學(xué)習(xí)。

（2） 降低外在認(rèn)知負(fù)荷，教材內(nèi)容的組織和呈現(xiàn)方式影響較大。分析教材時(shí)注意力分散效應(yīng)、樣例效應(yīng)、形式效應(yīng)、指導(dǎo)隱退效應(yīng)、想象效應(yīng)尤為重要。氧化還原反應(yīng)知識(shí)點(diǎn)整合性強(qiáng)，注意力分散效應(yīng)在教材中有涉及，減少學(xué)生進(jìn)一步整合所需要的心智能量;樣例效應(yīng)雖有涉及，但重復(fù)樣例過(guò)多，分布不均且難度較低，教師教學(xué)時(shí)可以補(bǔ)充新的、具有進(jìn)階難度的樣例讓學(xué)生更好地掌握知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)一步擴(kuò)展思維;形式效應(yīng)通過(guò)思維建構(gòu)、文字描述、圖片和欄目等呈現(xiàn);指導(dǎo)隱退效應(yīng)的呈現(xiàn)具體，知識(shí)的遷移環(huán)環(huán)相扣且力度逐漸增加;想象效應(yīng)體現(xiàn)在標(biāo)題“氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)”中的“交流研討”活動(dòng)欄目，呈現(xiàn)了由Fe與CuSO4組成的原電池實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象圖，教師要將其歸納為想象效應(yīng)的呈現(xiàn)，讓學(xué)生發(fā)揮想象，建構(gòu)出反應(yīng)實(shí)質(zhì)是電子轉(zhuǎn)移。

（3） 增加密切認(rèn)知負(fù)荷。教材借助圖片和模型輔助教學(xué)，使學(xué)生更好理解知識(shí)點(diǎn)，但實(shí)驗(yàn)圖居多，生活類(lèi)圖片過(guò)少，教師可以補(bǔ)充更多關(guān)于氧化還原反應(yīng)的生活類(lèi)圖片，比如蘋(píng)果腐敗、植物的光合作用和燃料的燃燒等，更貼近生活實(shí)際并利于教學(xué)的展開(kāi)。

5.2 建議

教材是指導(dǎo)教和學(xué)的重要工具，如何正確分析使用教材成為了教師開(kāi)展教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，結(jié)合認(rèn)知負(fù)荷理論，教師在分析和使用教材進(jìn)行教學(xué)時(shí)，應(yīng)該重視“兩降一增”，降低學(xué)生的總認(rèn)知負(fù)荷，提升學(xué)習(xí)效率。

5.2.1 整合教學(xué)資源

以認(rèn)知負(fù)荷理論出發(fā)，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)魯科版在氧化還原反應(yīng)章節(jié)的組織與編寫(xiě)上能夠降低學(xué)生的總認(rèn)知負(fù)荷。對(duì)使用不同版本教材教學(xué)的教師而言，“兩降一增”也是切實(shí)可行的： 目前高中化學(xué)教科書(shū)有不同版本，教師可以利用圖1框架分析不同版本教材，發(fā)現(xiàn)不同教材編寫(xiě)中的亮點(diǎn)，結(jié)合學(xué)情整合教學(xué)資源。這樣不僅豐富了教學(xué)內(nèi)容，降低認(rèn)知負(fù)荷且利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

5.2.2 利用先備知識(shí)，降低內(nèi)在負(fù)荷

判斷知識(shí)點(diǎn)之間的元素交互性強(qiáng)弱，對(duì)于高交互性知識(shí)，教師應(yīng)該合理利用教材呈現(xiàn)的先備知識(shí)來(lái)降低學(xué)習(xí)難度，從而使內(nèi)在負(fù)荷降低。例如蘇教版用“溫故知新： 設(shè)計(jì)制備氯化鐵的實(shí)驗(yàn)方案，寫(xiě)出可能的反應(yīng)路徑和有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式”[20]活動(dòng)引出鐵章節(jié)知識(shí)點(diǎn)，雖然提供了先備知識(shí)，但呈現(xiàn)方式單一，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)難度較大，不能有效喚起學(xué)生的回憶，不能降低內(nèi)在負(fù)荷。在實(shí)際教學(xué)中，教師可以展示相關(guān)實(shí)驗(yàn)類(lèi)圖片，給學(xué)生提供設(shè)計(jì)思路，從而降低學(xué)習(xí)難度，起到降低內(nèi)在負(fù)荷的目的。

5.2.3 運(yùn)用影響效應(yīng)，降低外在負(fù)荷

分析注意力分散效應(yīng)、樣例效應(yīng)、形式效應(yīng)、指導(dǎo)隱退效應(yīng)和想象效應(yīng)在教材中的應(yīng)用情況，如果有效應(yīng)用，學(xué)生的外在負(fù)荷會(huì)有所下降，反之需要教師補(bǔ)充一些活動(dòng)來(lái)彌補(bǔ)教材編寫(xiě)的不足，以便降低學(xué)習(xí)難度。

例如解讀人教版氧化還原反應(yīng)的指導(dǎo)隱退效應(yīng)發(fā)現(xiàn)，人教版只設(shè)計(jì)了兩個(gè)知識(shí)遷移活動(dòng)，其一在新課導(dǎo)入的“思考與討論”欄目引導(dǎo)學(xué)生分析反應(yīng)前后元素價(jià)態(tài)變化;其二在本節(jié)末尾創(chuàng)設(shè)汽車(chē)尾氣情境題考查整體。兩個(gè)環(huán)節(jié)跨度太大，指導(dǎo)隱退效應(yīng)體現(xiàn)不明顯，教師可以在兩個(gè)遷移活動(dòng)之間結(jié)合知識(shí)點(diǎn)進(jìn)階順序設(shè)計(jì)新的活動(dòng)，比如呈現(xiàn)幾個(gè)具有進(jìn)階難度的方程式考查對(duì)氧化劑和還原劑的辨別，從指導(dǎo)演練過(guò)渡到獨(dú)立分析，有利于學(xué)生掌握從新的視角研究物質(zhì)的方法。

5.2.4 加強(qiáng)知識(shí)模型建構(gòu)，增加密切負(fù)荷

教材應(yīng)加強(qiáng)知識(shí)的模型建構(gòu)增加吸引性，增加密切負(fù)荷，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;否則教師應(yīng)對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行模型建構(gòu)和圖片補(bǔ)充，使學(xué)習(xí)難度減小，總的認(rèn)知負(fù)荷降低。

如圖9所示，魯科版構(gòu)建了硫及其化合物的“價(jià)類(lèi)”二維圖模型，將硫的不同化合價(jià)和物質(zhì)類(lèi)別以二維圖方式呈現(xiàn)，學(xué)生通過(guò)此圖能夠從不同角度對(duì)硫及其化合物進(jìn)行分類(lèi)，并更好掌握它們之間的轉(zhuǎn)化路徑，有效增加密切負(fù)荷，不僅如此，學(xué)生在學(xué)習(xí)其他元素時(shí)可以自行建構(gòu)“價(jià)類(lèi)”二維圖，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移運(yùn)用。

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