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1、【數(shù)據(jù)庫理論論文】認(rèn)知負荷理論下的數(shù)據(jù)庫課程教學(xué)設(shè)計 摘要：認(rèn)知負荷理論已經(jīng)成為教學(xué)設(shè)計領(lǐng)域最有影響力的理論框架之一。作為一種基于人類認(rèn)知結(jié)構(gòu)的教學(xué)設(shè)計理論，其核心是工作記憶的有限性。本文先是闡述近年來職業(yè)教育的發(fā)展以及中職學(xué)生所具有的特征；然后詳細介紹了認(rèn)知負荷理論；最后從 《oracle數(shù)據(jù)庫管理與應(yīng)用實例教程》這門課入手，研究在認(rèn)知負荷理論視角下中職學(xué)校教學(xué)設(shè)計和開發(fā)，以實現(xiàn)認(rèn)知負荷理論在中職教學(xué)設(shè)計中的指導(dǎo)作用。 關(guān)鍵詞：認(rèn)知負荷理論；工作記憶；中職學(xué)校；數(shù)據(jù)庫教學(xué) 1引言 加快發(fā)展職業(yè)教育是黨中央、國務(wù)院做出的重

2、大戰(zhàn)略決策，中等職業(yè)教育作為職業(yè)教育的一部分，起到基礎(chǔ)性的作用，是職業(yè)教育發(fā)展的重點[1]。針對中職學(xué)生文化知識欠缺、學(xué)習(xí)態(tài)度被動、注意力難以集中等 問題，將他們的注意力吸引到課堂上，將高元素交互性的知識點加工處理以適應(yīng)他們的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)有效學(xué)習(xí)就顯得尤為重要。傳統(tǒng)的oracle高級編程技術(shù)課程教學(xué)設(shè)計忽視了工作記憶的有限性，造成學(xué)生認(rèn)知負 荷超載。認(rèn)知負荷在教學(xué)設(shè)計中的運用，有利于教師更加科學(xué)地關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)過程，并為教學(xué)設(shè)計者如何在學(xué)習(xí)設(shè)計中降低學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負荷提供強有力的指導(dǎo)。相比于傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式，基于認(rèn)知負荷的課堂設(shè)計不是將眾多復(fù)雜知識

3、 點原生態(tài)的強加給學(xué)生，它具有切合學(xué)生生活經(jīng)驗、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、減輕信息負荷等特點。在實際學(xué)習(xí)中，認(rèn)知負荷的來源包括教學(xué)環(huán)境、手機游戲、知識點的呈現(xiàn)方式、學(xué)習(xí)應(yīng)用、學(xué)習(xí)活動本身5種[2] 。如何在數(shù)據(jù)庫教學(xué)設(shè)計中降低中職學(xué)生的認(rèn)知負荷，是教學(xué)設(shè)計的一個挑戰(zhàn)。 2理論基礎(chǔ) 認(rèn)知負荷是指人類信息加工過程中能夠加工的信息總量。認(rèn)知負荷理論是由教育心理學(xué)家JohnSweller最先提出的，主要以資源有限理論和圖式理論為基礎(chǔ)，資源有限理論認(rèn)為人的資源有限，如果同時從事幾 種活動就會涉及資源分配的問題，其分配的基本原則為“總量不變，此多彼少”。

4、按照認(rèn)知負荷理論，學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中的認(rèn)知負荷有三種來源：內(nèi)部認(rèn)知負荷、外部認(rèn)知負荷和關(guān)聯(lián)認(rèn)知負荷[3]。其中，內(nèi)部認(rèn) 知負荷是由知識內(nèi)容本身帶來的。當(dāng)學(xué)習(xí)材料過于復(fù)雜抽象而學(xué)習(xí)者又缺少與之相適宜的知識存儲時，內(nèi)部認(rèn)知負荷增加；外部認(rèn)知負荷是由教學(xué)設(shè)計和方法帶來的，是指加工設(shè)計粗淺的教學(xué)材料時所做的努力，這種認(rèn)知負荷會占 用學(xué)習(xí)的工作記憶；關(guān)聯(lián)認(rèn)知負荷包括學(xué)習(xí)者將工作記憶能量投入到更深層的圖式建構(gòu)時所產(chǎn)生的認(rèn)知負荷，以及將工作記憶能量投入在對學(xué)習(xí)活動的監(jiān)控和對學(xué)習(xí)策略的關(guān)注時所產(chǎn)生的認(rèn)知負荷。認(rèn)知負荷理論心理學(xué)家通過實驗得 到這樣的結(jié)論：只有認(rèn)知

5、負荷控制在工作記憶所能承載的范圍之內(nèi)，有效學(xué)習(xí)才會發(fā)生。否則將造成認(rèn)知負荷超載，學(xué)習(xí)失敗。 3教學(xué)設(shè)計思維框架 數(shù)據(jù)庫是一門注重實際應(yīng)用的課程，其操作性強，同時和行業(yè)工作情景結(jié)合很緊密。教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)知識解決工作情境中的實際問題[4]。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，所以在教學(xué)設(shè)計時，更 多以學(xué)生日常學(xué)習(xí)或生活中相關(guān)的數(shù)據(jù)庫為例。oracle數(shù)據(jù)庫管理與應(yīng)用課程作為計算機類課程有其概念抽象、頻繁使用英語、邏輯性強等特點，然而中職學(xué)生又普遍存在理解力差，學(xué)習(xí)態(tài)度被動，英語基礎(chǔ)薄弱等現(xiàn)象。 這些問題會導(dǎo)致學(xué)生抵觸數(shù)據(jù)庫知識的

6、學(xué)習(xí)，跟不上老師的節(jié)奏。這就要求教師在教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)形式、教學(xué)資源的加工手段、學(xué)生的興趣點等多方面做出改進。基于認(rèn)知負荷理論從以下三部分進行教學(xué)設(shè)計的開發(fā)： 3.1減輕內(nèi)在認(rèn)知負荷 在oracle數(shù)據(jù)庫管理與應(yīng)用課程中，很多知識點的學(xué)習(xí)任務(wù)對于中職學(xué)生本身所具有的知識儲備來說過于抽象，想要全面掌握對他們來說不太現(xiàn)實。那么在設(shè)計教學(xué)資源時可細分知識點，降低知識點難度 ，符合學(xué)習(xí)者已有經(jīng)驗水平。以“select查詢語句”為例，對于簡單的只涉及到一張表的簡單查詢操作，例如“查詢學(xué)生表中所有學(xué)生的學(xué)號信息”。那么只需要用到“Select…from…”

7、 簡單的語句即可。其構(gòu)成的元素少，關(guān)系也簡單，認(rèn)知負荷低。但要查詢諸如“每個學(xué)生的選課門數(shù)并按選課門數(shù)的多少進行排序”，就涉及到多張表，同時涉及集合函數(shù)中的分組、排序等多個知識點。這樣一來，構(gòu)成的元素多，知識點 復(fù)雜，內(nèi)在認(rèn)知負荷高。此時可將知識點分類、分模塊設(shè)計和學(xué)習(xí)，以減輕學(xué)生的內(nèi)在認(rèn)知負荷，詳見表1。根據(jù)認(rèn)知負荷理論的基本觀點，內(nèi)在認(rèn)知負荷與學(xué)習(xí)任務(wù)難易密切相關(guān)。同等經(jīng)驗水平，學(xué)習(xí)任 務(wù)難度越大，內(nèi)在負荷就越大；反之，亦然[5]。oracle數(shù)據(jù)庫管理與應(yīng)用課程教學(xué)資源的設(shè)計，應(yīng)依據(jù)中職學(xué)生原有的經(jīng)驗水平，將復(fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù)，分解成多層次、小模塊

8、，以適應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知特征，引導(dǎo)學(xué)生主 動、積極地參與到課堂中來，實現(xiàn)有效學(xué)習(xí)。 3.2控制外在認(rèn)知負荷 教學(xué)資源的加工程度，呈現(xiàn)形式應(yīng)當(dāng)盡可能簡潔明了、生動形象。拙劣的教學(xué)資源設(shè)計會減少學(xué)生用于學(xué)習(xí)的時間，無法最大限度地將學(xué)生的注意力集中到知識點的學(xué)習(xí)上。在oracle數(shù)據(jù)庫管理與應(yīng)用課程 中，部分抽象概念對學(xué)生來說很難理解，應(yīng)根據(jù)他們的認(rèn)知特征，改變教學(xué)材料的組織與呈現(xiàn)方式，化抽象為具體，才能有效提高教學(xué)效果。所以供給學(xué)生的學(xué)習(xí)資源盡可能是經(jīng)過優(yōu)化的，應(yīng)整合圖片、聲音、動畫等多媒體資源，動靜結(jié) 合，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興

9、趣，降低外在認(rèn)知負荷總量。關(guān)于表的基本概念，“表是數(shù)據(jù)庫的對象，用于存儲實體集和實體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)表主要由列和行構(gòu)成”。其中數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫的對象、實體、實體集、列、行等概 念較為抽象繁瑣，學(xué)生不容易理解。在教學(xué)設(shè)計時可通過畫圖清晰地展示出它們之間的包含與被包含的關(guān)系。同時教師也可以通過舉生活中的例子，如數(shù)據(jù)庫好似一個超市，超市里不同類別的商品信息存放在如圖1所示的 零食表、文具表等不同的表中。還可通過做動畫的形式來展示各個抽象概念之間的聯(lián)系。教學(xué)設(shè)計多樣，這也正體現(xiàn)出教學(xué)是一門充滿智慧的學(xué)問。 3.3增強關(guān)聯(lián)認(rèn)知負荷 在教學(xué)中

10、，外部認(rèn)知負荷主要是由問題的內(nèi)部認(rèn)知負荷決定的。而關(guān)聯(lián)認(rèn)知負荷的使用是在內(nèi)部認(rèn)知負荷和外部認(rèn)知負荷的綜合還沒有超過工作記憶的處理能力的情況下才會發(fā)生[3]。以“使用SQL 語句創(chuàng)建表”為例來說明教學(xué)設(shè)計如何能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中有剩余的工作記憶來啟動關(guān)聯(lián)認(rèn)知。由于中職學(xué)生基礎(chǔ)知識薄弱，對英語普遍存有抵觸情緒；且表結(jié)構(gòu)的抽象性、邏輯性也會打擊他們學(xué)習(xí)的積極性。他們在學(xué)習(xí)前就 會用SQL語句創(chuàng)建表很難，因此在授新課時他們的內(nèi)在認(rèn)知負荷占據(jù)了大量的工作記憶，沒有精力去注意新知識點的有用性，也無法做到知識點遷移，更無法啟用關(guān)聯(lián)認(rèn)知負荷。針對此，教師可將表以及表中行、列等

11、 抽象概念結(jié)合學(xué)生現(xiàn)實生活中的一些例子，呈現(xiàn)出有趣的課堂氛圍來導(dǎo)入新課，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動機，促進認(rèn)知過程自動化。課堂教學(xué)設(shè)計如表2所示。在激發(fā)學(xué)習(xí)者興趣的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)者的內(nèi)外認(rèn)知負荷都會相應(yīng)的降低， 就能有一定量的工作記憶來使用關(guān)聯(lián)認(rèn)知負荷。從而達到有效學(xué)習(xí)，為新知識的學(xué)習(xí)鋪好路。 4總結(jié) 認(rèn)知負荷理論視角下的教學(xué)是根據(jù)中職學(xué)生的認(rèn)知特點來進行設(shè)計的，確保他們所使用的學(xué)習(xí)資源最優(yōu)的同時，力求學(xué)習(xí)狀態(tài)和課堂氛圍是輕松積極的。實踐證明，oracle數(shù)據(jù)庫管理與應(yīng)用課程教學(xué)設(shè)計能 夠從最大化學(xué)生用于學(xué)習(xí)的工作記憶總量角

12、度出發(fā)，充分利用視頻、動畫、形象圖等信息化手段降低內(nèi)外在認(rèn)知負荷；同時通過有趣形象的案例啟動其關(guān)聯(lián)認(rèn)知負荷以激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動力，培養(yǎng)中職學(xué)生的主動思考能力。課堂上學(xué) 生積極參與學(xué)習(xí)，取得較好了的教學(xué)成果。隨著信息技術(shù)和認(rèn)知科學(xué)的發(fā)展，基于認(rèn)知負荷的教學(xué)設(shè)計將邁上新臺階，也必將為中職數(shù)據(jù)庫教學(xué)和學(xué)習(xí)提供更多有針對性的指導(dǎo)原則。 參考文獻 [1]教育部等6部.現(xiàn)代職業(yè)教育體系建設(shè)規(guī)劃, [3]張慧,張定文,黃榮懷.智能教育時代認(rèn)知負荷理論發(fā)展、應(yīng)用與展望——“第十一屆國際認(rèn)知負荷理論大會”綜述.現(xiàn)代遠程教育研究,2018(06):37-44 [4]陳卉娥.基于移動信息化的《數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)與應(yīng)用》教學(xué)資源建設(shè)探索與實踐.計算機產(chǎn)品與流通,2018(11):216 [5]陳倩倩.認(rèn)知負荷理論視域下的中職微課設(shè)計——以Photoshop平面設(shè)計微課設(shè)計為例.職業(yè),2018(35):103-104