基于认知负荷理论的实验思维台阶搭建策略研究？鄢冯文俊柯志超摘要：在寻求概念本质的教学过程中，应用认知负荷理论分析教学模型，探寻以实验为基础的思维台阶搭建，达成教学的认知目标。并通过对“离子反应”概念教学中探究实验的设计，提出一种具有普遍意义的概念教学设计思路与结构。关键词：认知负荷；概念教学；思维台阶：1008-0546（2017）06-0013-03：G632.41：Bdoi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.06.003化学是一门以实验为基础的自然学科，课堂上教师在展示化学教学魅力的时候，常常以实验为背景进行学科思维的构建，充分体现化学学科的特点。在概念教学中通过化学实验探索概念的形成，更能提升学生对化学概念本质的理解。但并不是所有的课堂实验都能顺利地引导学生思维，有的实验思维台阶过高，超过听课学生的认知负荷，使学生的思维能力不能跨上教师设置的台阶，就会让本应是学生发挥的课堂尴尬地成为教师个人的演讲台，本应是概念探索的过程生硬地成为记忆的流程。为了更好地发挥实验在概念学习过程中的作用，应用认知负荷理论，通过搭建实验思维台阶，减低课堂无效认知负荷，提升有效认知负荷，达成思维能力目标，无疑是一种很好的尝试。一、认知负荷理论与教学的相关性认知负荷理论（CognitiiveLoadTheory）是由澳大利亚新南威尔士大学的认知心理学家JohnSweller于1988年首先提出来的。所谓的认知负荷是指学习过程中学生完成所给认知任务而需要的心理资源的数量，即工作记忆必须注意和处理的信息总和[1]。认知负荷在教学中的指向关系如表1所示。三种类型的认知负荷是相互叠加的，使总的认知负荷不超出学习者个体能承受的认知负荷，在准确分析内部认知负荷的基础上，实施教学的过程中增加合理的教学设计，可以尽可能减少外在认知负荷，增加相关认知负荷，提升实验教学的功效。上述过程如图1所示。二、概念教学中实验思维台阶策略分析从认知负荷理论的有效负荷来看，教学过程中需要提升相关认知负荷，因此，对实验过程能够运用合理的化学符号进行连续完整地描述，是实验思维训练的重要目标之一。当实验内容与学生的已有认知差距较大时，作为教学的设计者，就应当设计搭建思维的台阶，让学生能够顺利完成实验过程的连续性思维。在概念教学中通过化学实验的方式进行解析，是探索概念本质的重要方式。化学实验在教学中是与其他教学目标共存的，实验教学除了支持物质性质的学习，以及达成某一实验目标进行的技能训练，还需要承载着学科思维品质的训练功能。实验思维不单是对实验现象的观察、对实验过程的模仿式操作、对实验结论的记忆，更应该包括对实验过程的设计和推演，对实验结论的合理预测和验证，其完整性、科学性和严谨性能够反映出学生实验思维能力的真实水平。概念的本质在实验思维的训练中自然建构形成，而能否在新的实验环境中应用学到的知识是检验概念的内化效果，这一目标的实现取决于相关认知负荷的形成。如果前一环节未达成相关认知负荷的思维终点，就会对下一环节的知识提取造成影响。因此，以实验为基础的概念教学应经过创设环境、探寻本质、内化提升三个环节，并且反复提升，如图2所示。三、教学案例分析离子反应是苏教版“从海水中获得的化学物质”中的内容，海水是一种水溶液环境，水溶液环境是中学实验最重要的反应环境，在水溶液中，离子是微粒的主要存在形式，因此，掌握好离子反应的概念，是学生认识化学反应实质的完善和巩固，也对学生后续的学习（特别是水溶液中的化学反应）打下了重要的理论基础。更重要的，本节课是学生构建微粒观的重要契机。同时离子反应及其方程式的书写是重要的化学用语，贯穿于中学化学教材的始终。因此，在高中化学的核心概念中，离子反应占有非常重要的地位。1.教学目标分层——明晰内部认知负荷内部认知负荷是指工作记忆对认知任务本身所包含的信息元素（如概念、规则的基本成分的数量）及其交互性进行认知加工活动所产生的负荷。内在负荷源于认知任务本身[2]。本节课的认知任务有三个层面：（1）基礎知识层：能区分强弱电解质，并能书写电离方程式；知道离子反应的本质，学会用离子方程式表示溶液中的离子反应。（2...