认知负荷理论下的数据库课程教学设计

前言：想要写出一篇引人入胜的文章？我们特意为您整理了认知负荷理论下的数据库课程教学设计范文，希望能给你带来灵感和参考，敬请阅读。

摘要：认知负荷理论已经成为教学设计领域最有影响力的理论框架之一。作为一种基于人类认知结构的教学设计理论，其核心是工作记忆的有限性。本文先是阐述近年来职业教育的发展以及中职学生所具有的特征；然后详细介绍了认知负荷理论；最后从

《oracle数据库管理与应用实例教程》这门课入手，研究在认知负荷理论视角下中职学校教学设计和开发，以实现认知负荷理论在中职教学设计中的指导作用。

关键词：认知负荷理论；工作记忆；中职学校；数据库教学

1引言

加快发展职业教育是党中央、国务院做出的重大战略决策，中等职业教育作为职业教育的一部分，起到基础性的作用，是职业教育发展的重点[1]。针对中职学生文化知识欠缺、学习态度被动、注意力难以集中等

问题，将他们的注意力吸引到课堂上，将高元素交互性的知识点加工处理以适应他们的认知结构，从而实现有效学习就显得尤为重要。传统的oracle高级编程技术课程教学设计忽视了工作记忆的有限性，造成学生认知负

荷超载。认知负荷在教学设计中的运用，有利于教师更加科学地关注学生学习过程，并为教学设计者如何在学习设计中降低学习者的认知负荷提供强有力的指导。相比于传统学习方式，基于认知负荷的课堂设计不是将众多复杂知识

点原生态的强加给学生，它具有切合学生生活经验、激发学习兴趣、减轻信息负荷等特点。在实际学习中，认知负荷的来源包括教学环境、手机游戏、知识点的呈现方式、学习应用、学习活动本身5种[2]

。如何在数据库教学设计中降低中职学生的认知负荷，是教学设计的一个挑战。

2理论基础

认知负荷是指人类信息加工过程中能够加工的信息总量。认知负荷理论是由教育心理学家JohnSweller最先提出的，主要以资源有限理论和图式理论为基础，资源有限理论认为人的资源有限，如果同时从事几

种活动就会涉及资源分配的问题，其分配的基本原则为“总量不变，此多彼少”。按照认知负荷理论，学习者在学习过程中的认知负荷有三种来源：内部认知负荷、外部认知负荷和关联认知负荷[3]。其中，内部认

知负荷是由知识内容本身带来的。当学习材料过于复杂抽象而学习者又缺少与之相适宜的知识存储时，内部认知负荷增加；外部认知负荷是由教学设计和方法带来的，是指加工设计粗浅的教学材料时所做的努力，这种认知负荷会占

用学习的工作记忆；关联认知负荷包括学习者将工作记忆能量投入到更深层的图式建构时所产生的认知负荷，以及将工作记忆能量投入在对学习活动的监控和对学习策略的关注时所产生的认知负荷。认知负荷理论心理学家通过实验得

到这样的结论：只有认知负荷控制在工作记忆所能承载的范围之内，有效学习才会发生。否则将造成认知负荷超载，学习失败。

3教学设计思维框架

数据库是一门注重实际应用的课程，其操作性强，同时和行业工作情景结合很紧密。教学目标是培养学生灵活应用所学知识解决工作情境中的实际问题[4]。为了激发学生的学习积极性，所以在教学设计时，更

多以学生日常学习或生活中相关的数据库为例。oracle数据库管理与应用课程作为计算机类课程有其概念抽象、频繁使用英语、逻辑性强等特点，然而中职学生又普遍存在理解力差，学习态度被动，英语基础薄弱等现象。

这些问题会导致学生抵触数据库知识的学习，跟不上老师的节奏。这就要求教师在教学内容的呈现形式、教学资源的加工手段、学生的兴趣点等多方面做出改进。基于认知负荷理论从以下三部分进行教学设计的开发：

3.1减轻内在认知负荷

在oracle数据库管理与应用课程中，很多知识点的学习任务对于中职学生本身所具有的知识储备来说过于抽象，想要全面掌握对他们来说不太现实。那么在设计教学资源时可细分知识点，降低知识点难度

，符合学习者已有经验水平。以“select查询语句”为例，对于简单的只涉及到一张表的简单查询操作，例如“查询学生表中所有学生的学号信息”。那么只需要用到“Select…from…”

简单的语句即可。其构成的元素少，关系也简单，认知负荷低。但要查询诸如“每个学生的选课门数并按选课门数的多少进行排序”，就涉及到多张表，同时涉及集合函数中的分组、排序等多个知识点。这样一来，构成的元素多，知识点

复杂，内在认知负荷高。此时可将知识点分类、分模块设计和学习，以减轻学生的内在认知负荷，详见表1。根据认知负荷理论的基本观点，内在认知负荷与学习任务难易密切相关。同等经验水平，学习任

务难度越大，内在负荷就越大；反之，亦然[5]。oracle数据库管理与应用课程教学资源的设计，应依据中职学生原有的经验水平，将复杂的学习任务，分解成多层次、小模块，以适应学生的认知特征，引导学生主

动、积极地参与到课堂中来，实现有效学习。

3.2控制外在认知负荷

教学资源的加工程度，呈现形式应当尽可能简洁明了、生动形象。拙劣的教学资源设计会减少学生用于学习的时间，无法最大限度地将学生的注意力集中到知识点的学习上。在oracle数据库管理与应用课程

中，部分抽象概念对学生来说很难理解，应根据他们的认知特征，改变教学材料的组织与呈现方式，化抽象为具体，才能有效提高教学效果。所以供给学生的学习资源尽可能是经过优化的，应整合图片、声音、动画等多媒体资源，动静结

合，能激发学生学习兴趣，降低外在认知负荷总量。关于表的基本概念，“表是数据库的对象，用于存储实体集和实体间联系的数据，数据表主要由列和行构成”。其中数据库、数据库的对象、实体、实体集、列、行等概

念较为抽象繁琐，学生不容易理解。在教学设计时可通过画图清晰地展示出它们之间的包含与被包含的关系。同时教师也可以通过举生活中的例子，如数据库好似一个超市，超市里不同类别的商品信息存放在如图1所示的

零食表、文具表等不同的表中。还可通过做动画的形式来展示各个抽象概念之间的联系。教学设计多样，这也正体现出教学是一门充满智慧的学问。

3.3增强关联认知负荷

在教学中，外部认知负荷主要是由问题的内部认知负荷决定的。而关联认知负荷的使用是在内部认知负荷和外部认知负荷的综合还没有超过工作记忆的处理能力的情况下才会发生[3]。以“使用SQL

语句创建表”为例来说明教学设计如何能让学生在学习过程中有剩余的工作记忆来启动关联认知。由于中职学生基础知识薄弱，对英语普遍存有抵触情绪；且表结构的抽象性、逻辑性也会打击他们学习的积极性。他们在学习前就

会用SQL语句创建表很难，因此在授新课时他们的内在认知负荷占据了大量的工作记忆，没有精力去注意新知识点的有用性，也无法做到知识点迁移，更无法启用关联认知负荷。针对此，教师可将表以及表中行、列等

抽象概念结合学生现实生活中的一些例子，呈现出有趣的课堂氛围来导入新课，激发学生的内在学习动机，促进认知过程自动化。课堂教学设计如表2所示。在激发学习者兴趣的基础上，学习者的内外认知负荷都会相应的降低，

就能有一定量的工作记忆来使用关联认知负荷。从而达到有效学习，为新知识的学习铺好路。

4总结

认知负荷理论视角下的教学是根据中职学生的认知特点来进行设计的，确保他们所使用的学习资源最优的同时，力求学习状态和课堂氛围是轻松积极的。实践证明，oracle数据库管理与应用课程教学设计能

够从最大化学生用于学习的工作记忆总量角度出发，充分利用视频、动画、形象图等信息化手段降低内外在认知负荷；同时通过有趣形象的案例启动其关联认知负荷以激发学生的内在学习动力，培养中职学生的主动思考能力。课堂上学

生积极参与学习，取得较好了的教学成果。随着信息技术和认知科学的发展，基于认知负荷的教学设计将迈上新台阶，也必将为中职数据库教学和学习提供更多有针对性的指导原则。

参考文献

[1]教育部等6部.现代职业教育体系建设规划,

[3]张慧,张定文,黄荣怀.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.现代远程教育研究,2018(06):37-44

[4]陈卉娥.基于移动信息化的《数据库基础与应用》教学资源建设探索与实践.计算机产品与流通,2018(11):216

[5]陈倩倩.认知负荷理论视域下的中职微课设计——以Photoshop平面设计微课设计为例.职业,2018(35):103-104

作者：魏小娟 单位：天津职业技术师范大学信息技术工程学院