基于认知负荷理论的高中物理概念教学设计 ——以具有属种关系的高中力学概念为例
发布时间：2021-12-28 22:04
认知负荷是指特定工作加之于学习者认知系统时所产生的负荷,围绕其内涵认知心理学家构建了完备的认知负荷理论,认知负荷理论提出后被广泛应用于教学指导。为把握高中生在物理概念课中认知负荷现状,进行了学生问卷及教师访谈。分析问卷发现,学生在课上所产生的内在认知负荷均值为3.2620,外在认知负荷均值为3.4581,相关认知负荷均值为2.8926。可见学生内在及外在认知负荷水平均高于临界值（3）,相关认知负荷水平略低于临界值（3）;访谈结果亦与问卷结论相一致。物理概念是物理学科的基石,大量概念间存在的属种关系彰显了概念内部逻辑。对人教版高中物理教科书力学部分统计分析发现,可按属种关系进行关联的力学概念数占比达65%,表明其在教学上具备广泛性和普适性。对教师访谈后发现,教师普遍缺乏对物理概念间属种关系的理解及认知。基于以上研究,首先对物理概念教学原则进行梳理,确立了科学性、生动的直观性、启发积极思维、理论联系实际等一般原则。其次依托认知负荷理论对影响物理概念教学的认知负荷因素进行分析。最后基于影响物理概念教学的认知负荷因素分析,结合物理概念教学的一般原则,构建了六则认知负荷下的物理概念教学原则:从降...
【文章来源】：河北师范大学河北省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
1课题研究流程图
6知负荷的测量及其在多媒体学习中的应用》（孙崇勇，2015）等，介绍了学习者认知负荷的测量机理及方法[14,9]。在实践层面，国内对认知负荷理论的研究，大多将重点放在了其对教学设计的启示及指导作用上。我们以“认知负荷”及“物理”为关键词在中国知网进行主题词检索，遴选发现其中涉及学科包括多媒体、化学、语文、数学、英语、生物、物理等各学科。对2000年到2019年认知负荷理论在教学领域的发文量进行统计发现（见图1.4.1），认知负荷理论在教学领域的研究大致呈逐年递增趋势，于2016年达到研究高峰，至2018、2019年略显下滑。本人梳理文献发现近一年各界学者将认知负荷理论与教学相结合的译介性、理论性研究相较以往略有减少，但实践性研究仍大量涌现，可见教学领域的研究需进一步将认知负荷理论与教学内容自身特点相结合，拓展其在一线教学实践的指导作用，开辟具体学科理论性与实践性相结合的新领域。图1.4.12000年-2019年认知负荷理论于教学领域发文量本人以“认知负荷”及“物理教学”为关键词在中国知网进行主题词检索，遴选发现将认知负荷理论应用于物理学科教学的文献资料有14篇。其研究主题涉及翻转课堂、教学设计、复习教学、习题教学、实验教学、概念图、三维动画设计等多个方面，整体研究数量有限，有待进一步深入研究。1.4.2物理概念教学研究综述一、物理概念教学现状物理概念教学被认为是整个物理教学的基础，对学习者而言“深刻的物理概念可以极大的节约思维成本，帮住学生快速而准确的理解物理现象和规律”[15]，因此一直以来都是物理教学研究的重点。
10图2.1.1人脑记忆模型2理论基础与概念界定2.1理论基础2.1.1认知负荷理论自澳大利亚心理学家sweller提出认知负荷理论以来，该理论得到了广泛关注。下面对该理论进行详细阐述。一、认知及其活动机制认知，是指人类对客观事物的感知、记忆、思维、想象、注意等心理活动的过程，人类的认知基于一定的认知结构[38]。认知结构是人类学习的心理机制，指由记忆系统整合各种信息并对其进行处理的信息加工系统[39]。现代认知心理学认为，人类的认知结构由工作记忆和长时记忆两种基本心理成分组成，两种记忆模式相互协调，共同完成对各种信息的加工[40]。因此学生的学习可以视为，将外接输入信息和存储在长时记忆系统中与任务相关的信息提取至工作记忆系统中进行编码的过程。两种记忆类型的关系如图2.1.1所示。工作记忆，又称短时记忆，是信息在头脑中进行加工的场所。其容量是有限的，同一时间内可以处理的信息单元（组块）为5-9个。因其兼具管理临时信息的功能，一般认为工作记忆能够同时处理的信息数量为2-3个[32]。长时记忆是存储信息的场所，其容量可视为是无限的。其中存储的信息可以是简单的、零散的、无关联的一些事实，也可以是一些复杂的、交互的、序列化的信息（图式）[12]。长时记忆中的信息只有被提取至工作记忆中才能被加工。二、认知负荷的概念对认知负荷的理解，不同学者有着不同的看法，并没有形成统一的认识。除sweller最初给出的认知负荷定义外，Cooper将认知负荷界定为“在某一特定的信息加工时间内，施加到个体工作记忆的心理活动总量”（Cooper，1990）[41]；Quiroga则将认知负荷定义为一种“用以促进学习活动的认知资源投入程度”（Quiroga，2004）[42]。国内研究认知负荷的学者，如辛自强等人则将认知?
【参考文献】：
期刊论文
[1]巧设实验悖论,践行意义学习——关于多元化透镜规律教学的思考[J]. 李玉兰,刘永飞,张丽萍. 物理教师. 2020(01)
[2]对2019年高考理综全国Ⅰ卷第21题的解析与拓展[J]. 崔杰,刘永飞,张丽萍. 物理教学. 2019(12)
[3]图式理论在高中物理概念教学中的应用探讨[J]. 商文洪. 物理之友. 2018(12)
[4]智能教育时代认知负荷理论发展、应用与展望——“第十一届国际认知负荷理论大会”综述[J]. 张慧,张定文,黄荣怀. 现代远程教育研究. 2018(06)
[5]物理环境对认知负荷和学习的影响:认知负荷新模型探讨[J]. 焕彩熙,杰伦·J.G.·范梅里恩伯尔,弗莱德·帕斯,熊媛,盛群力. 开放教育研究. 2018(01)
[6]正确把握“种差+属”的下定义方法——仅以物理中的若干概念为例[J]. 侯雨晴,张艺馨,吴桐,冯杰. 物理通报. 2018(01)
[7]物理学概念网络的建构研究——以人教版高中物理力学教材为例[J]. 俞晓明,武艳红,曹玉娟,李春密. 物理教师. 2017(12)
[8]城乡教师流动改革的多维审视与路向选择[J]. 于海波. 东北师大学报(哲学社会科学版). 2017(02)
[9]物理概念的内涵与外延的反变关系及其教学启示刍议[J]. 冯杰,陆伟,张见萌,王德雨. 物理教师. 2014(05)
[10]关于认知负荷理论的几点新认识[J]. 陈锋娟. 软件导刊(教育技术). 2014(04)
博士论文
[1]基于思维导图的中学物理教学实证研究[D]. 董博清.东北师范大学 2013
[2]我国高中物理核心概念及其学习进阶研究[D]. 范增.西南大学 2013
[3]认知负荷的测量及其在多媒体学习中的应用[D]. 孙崇勇.苏州大学 2012
硕士论文
[1]认知负荷理论在高中生物教学中的应用[D]. 范晶晶.南京师范大学 2018
[2]高中物理教学中有效形成正确物理概念的策略研究[D]. 洪焕灼.云南师范大学 2017
[3]认知风格和元认知监控对认知负荷影响的实验研究[D]. 安其梅.贵州师范大学 2016
[4]3D动画场景在高中物理教学中的应用研究[D]. 洪永杰.华中师范大学 2015
[5]基于学习进阶的物理概念教学研究[D]. 陈小红.西南大学 2015
[6]信息技术与高中物理概念教学有效整合的模式、方法及案例研究[D]. 郭根明.东北师范大学 2012
[7]高中生认知负荷量表的编制及其相关研究[D]. 季春兰.南京师范大学 2011
[8]高中物理习题教学现状调查[D]. 王建美.苏州大学 2009
[9]基于认知负荷理论的三维教学动画设计[D]. 林清丽.上海师范大学 2007
[10]形式逻辑在中学物理教材和物理教学中的应用研究[D]. 蒋丽艳.苏州大学 2006
本文编号：3554812
【文章来源】：河北师范大学河北省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
1课题研究流程图
6知负荷的测量及其在多媒体学习中的应用》（孙崇勇，2015）等，介绍了学习者认知负荷的测量机理及方法[14,9]。在实践层面，国内对认知负荷理论的研究，大多将重点放在了其对教学设计的启示及指导作用上。我们以“认知负荷”及“物理”为关键词在中国知网进行主题词检索，遴选发现其中涉及学科包括多媒体、化学、语文、数学、英语、生物、物理等各学科。对2000年到2019年认知负荷理论在教学领域的发文量进行统计发现（见图1.4.1），认知负荷理论在教学领域的研究大致呈逐年递增趋势，于2016年达到研究高峰，至2018、2019年略显下滑。本人梳理文献发现近一年各界学者将认知负荷理论与教学相结合的译介性、理论性研究相较以往略有减少，但实践性研究仍大量涌现，可见教学领域的研究需进一步将认知负荷理论与教学内容自身特点相结合，拓展其在一线教学实践的指导作用，开辟具体学科理论性与实践性相结合的新领域。图1.4.12000年-2019年认知负荷理论于教学领域发文量本人以“认知负荷”及“物理教学”为关键词在中国知网进行主题词检索，遴选发现将认知负荷理论应用于物理学科教学的文献资料有14篇。其研究主题涉及翻转课堂、教学设计、复习教学、习题教学、实验教学、概念图、三维动画设计等多个方面，整体研究数量有限，有待进一步深入研究。1.4.2物理概念教学研究综述一、物理概念教学现状物理概念教学被认为是整个物理教学的基础，对学习者而言“深刻的物理概念可以极大的节约思维成本，帮住学生快速而准确的理解物理现象和规律”[15]，因此一直以来都是物理教学研究的重点。
10图2.1.1人脑记忆模型2理论基础与概念界定2.1理论基础2.1.1认知负荷理论自澳大利亚心理学家sweller提出认知负荷理论以来，该理论得到了广泛关注。下面对该理论进行详细阐述。一、认知及其活动机制认知，是指人类对客观事物的感知、记忆、思维、想象、注意等心理活动的过程，人类的认知基于一定的认知结构[38]。认知结构是人类学习的心理机制，指由记忆系统整合各种信息并对其进行处理的信息加工系统[39]。现代认知心理学认为，人类的认知结构由工作记忆和长时记忆两种基本心理成分组成，两种记忆模式相互协调，共同完成对各种信息的加工[40]。因此学生的学习可以视为，将外接输入信息和存储在长时记忆系统中与任务相关的信息提取至工作记忆系统中进行编码的过程。两种记忆类型的关系如图2.1.1所示。工作记忆，又称短时记忆，是信息在头脑中进行加工的场所。其容量是有限的，同一时间内可以处理的信息单元（组块）为5-9个。因其兼具管理临时信息的功能，一般认为工作记忆能够同时处理的信息数量为2-3个[32]。长时记忆是存储信息的场所，其容量可视为是无限的。其中存储的信息可以是简单的、零散的、无关联的一些事实，也可以是一些复杂的、交互的、序列化的信息（图式）[12]。长时记忆中的信息只有被提取至工作记忆中才能被加工。二、认知负荷的概念对认知负荷的理解，不同学者有着不同的看法，并没有形成统一的认识。除sweller最初给出的认知负荷定义外，Cooper将认知负荷界定为“在某一特定的信息加工时间内，施加到个体工作记忆的心理活动总量”（Cooper，1990）[41]；Quiroga则将认知负荷定义为一种“用以促进学习活动的认知资源投入程度”（Quiroga，2004）[42]。国内研究认知负荷的学者，如辛自强等人则将认知?
【参考文献】：
期刊论文
[1]巧设实验悖论,践行意义学习——关于多元化透镜规律教学的思考[J]. 李玉兰,刘永飞,张丽萍. 物理教师. 2020(01)
[2]对2019年高考理综全国Ⅰ卷第21题的解析与拓展[J]. 崔杰,刘永飞,张丽萍. 物理教学. 2019(12)
[3]图式理论在高中物理概念教学中的应用探讨[J]. 商文洪. 物理之友. 2018(12)
[4]智能教育时代认知负荷理论发展、应用与展望——“第十一届国际认知负荷理论大会”综述[J]. 张慧,张定文,黄荣怀. 现代远程教育研究. 2018(06)
[5]物理环境对认知负荷和学习的影响:认知负荷新模型探讨[J]. 焕彩熙,杰伦·J.G.·范梅里恩伯尔,弗莱德·帕斯,熊媛,盛群力. 开放教育研究. 2018(01)
[6]正确把握“种差+属”的下定义方法——仅以物理中的若干概念为例[J]. 侯雨晴,张艺馨,吴桐,冯杰. 物理通报. 2018(01)
[7]物理学概念网络的建构研究——以人教版高中物理力学教材为例[J]. 俞晓明,武艳红,曹玉娟,李春密. 物理教师. 2017(12)
[8]城乡教师流动改革的多维审视与路向选择[J]. 于海波. 东北师大学报(哲学社会科学版). 2017(02)
[9]物理概念的内涵与外延的反变关系及其教学启示刍议[J]. 冯杰,陆伟,张见萌,王德雨. 物理教师. 2014(05)
[10]关于认知负荷理论的几点新认识[J]. 陈锋娟. 软件导刊(教育技术). 2014(04)
博士论文
[1]基于思维导图的中学物理教学实证研究[D]. 董博清.东北师范大学 2013
[2]我国高中物理核心概念及其学习进阶研究[D]. 范增.西南大学 2013
[3]认知负荷的测量及其在多媒体学习中的应用[D]. 孙崇勇.苏州大学 2012
硕士论文
[1]认知负荷理论在高中生物教学中的应用[D]. 范晶晶.南京师范大学 2018
[2]高中物理教学中有效形成正确物理概念的策略研究[D]. 洪焕灼.云南师范大学 2017
[3]认知风格和元认知监控对认知负荷影响的实验研究[D]. 安其梅.贵州师范大学 2016
[4]3D动画场景在高中物理教学中的应用研究[D]. 洪永杰.华中师范大学 2015
[5]基于学习进阶的物理概念教学研究[D]. 陈小红.西南大学 2015
[6]信息技术与高中物理概念教学有效整合的模式、方法及案例研究[D]. 郭根明.东北师范大学 2012
[7]高中生认知负荷量表的编制及其相关研究[D]. 季春兰.南京师范大学 2011
[8]高中物理习题教学现状调查[D]. 王建美.苏州大学 2009
[9]基于认知负荷理论的三维教学动画设计[D]. 林清丽.上海师范大学 2007
[10]形式逻辑在中学物理教材和物理教学中的应用研究[D]. 蒋丽艳.苏州大学 2006
本文编号：3554812
本文链接：https://www.wllwen.com/jiaoyulunwen/jiaoxuetheo/3554812.html
