基于学习科学的高校教与学方法提高教师教学能力

单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,By,基于学习科学的,高效教与学方法,By基于学习科学的高效教与学方法,1,困惑,困惑,学生不爱听？,听也听不懂？,学了不会用？,困惑困惑学生不爱听？,2,人是如何学习的,人是如何学习的,3,脑科学,神经科学,认知心理学,人工智能,课程教学论,教育技术学,学习科学,Learning Science,人是如何学习的,脑科学学习科学Learning Science人是如何学习的,4,理解脑的,基本工作规律,学习科学导论,理解脑的基本工作规律学习科学导论,5,脑的基本工作规律,1,.,学习是脑神经细胞,激活和建立连接,的过程,脑的基本工作规律1.学习是脑神经细胞激活和建立连接的过程,6,大脑神经元细胞有,个,每个神经元有,个突触,千亿,大脑神经元细胞有每个神经元有千亿,7,每个神经元有,个突触,1,万,每个神经元有1万,8,脑的基本工作规律,1,.,学习是脑神经细胞,激活和建立,连接,的过程,Fire,together,Work together,脑的基本工作规律1.学习是脑神经细胞激活和建立连接的过程Fi,9,巴甫洛夫,巴甫洛夫,的狗,条件反射,的内在作用机理,巴甫洛夫巴甫洛夫的狗条件反射的内在作用机理,10,重复放电自动化放电,神经通路,形成，即,学会,重复放电自动化放电神经通路形成，即学会,11,脑的基本工作规律,1,.,学习是脑神经细胞,激活和建立连接,的过程,推论,1,：,学习不可能一蹴而就，需要提供持续支持,脑的基本工作规律1.学习是脑神经细胞激活和建立连接的过程推论,12,会爬吗？,如何建立新的神经通路？,知道方向吗？,会爬吗？如何建立新的神经通路？知道方向吗？,13,通路,A,（分泌唾液）,通路,C,（听到铃声）,通路,B,（看到食物）,如何建立新连接,（学会新知识）,通路A（分泌唾液）通路C通路B如何建立新连接（学会新知识）,14,通路,A,（分泌唾液）,通路,C,（听到铃声）,通路,B,（看到食物）,固有的连接（强）,增加新刺激（弱）,新连接得以建立,通路A（分泌唾液）通路C通路B固有的连接（强）增加新刺激（弱,15,脑的基本工作规律,1,.,学习是脑神经细胞,激活和建立,连接,的过程,推论,1,：,学习不可能一蹴而就，需要提供持续支持,推论,2,：,激活原有神经通路,(,经验,),，是学习的关键,学习者,原有经验,学习者,感官通路,脑的基本工作规律1.学习是脑神经细胞激活和建立连接的过程推论,16,学习的第一性原理,学习即联接,学习的第一性原理,17,“,鱼牛”的故事,解释信息,必须依靠,原有经验,“鱼牛”的故事解释信息,18,“风吹草低见牛羊”,草高？牛羊高？,解释信息，必须依靠,原有经验,“风吹草低见牛羊”解释信息，必须依靠原有经验,19,高速公路边的,报警电话,110,解释信息，必须依靠,原有经验,高速公路边的110解释信息，必须依靠原有经验,20,学习者,只有借助,原有经验,才能走到,原有经验的,对立面,学习者,21,学习的本质，就是在信息之间,创建联接,内部经验,外部信息,的,联,接,外部信息之间的,联接,内部经验之间的,联接,学习的本质，就是在信息之间创建联接内部经验外部信息的联接,22,首都,最发达的港口城市,当学生脑内,产生联接,时,学习,就发生了！,蒙内铁路是个什么鬼,首都最发达的港口城市当学生脑内产生联接时蒙内铁路是个什么鬼,23,脑会在自动在,外部信息,间寻找,关联性,你能看出几张人脸？,你看到什么形状？,脑会在自动在外部信息间寻找关联性你能看出几张人脸？你看到什么,24,学习者的已知,美国认知心理学家,奥苏贝尔,在已知,未知之间,建立联接,学习者的已知美国认知心理学家在已知未知之间,25,老师教的,不是知识,，而是,联系,或者说，应该用,联系的方式,来教知识,老师教的不是知识，而是联系 或者说，应该用联系,26,积分中值定理,如何给,小学生,讲,微积分,积分中值定理如何给小学生讲微积分,27,如何给,小学生,讲,微积分,如何给小学生讲微积分,28,关键：,如何在,微积分,和,小学生,的经验之间建立,联系,微积分,原有经验,求曲线面积,求矩形面积,细分矩形再累加,圆面积计算方法,面积盈亏抵消法,平行四边形面积,关键：如何在微积分和小学生的经验之间建立联系微积分原有经验求,29,学术创新的本源,我一眼就看出：这两幅图似乎,互补性,！疟原虫流行的地方，癌症发病率都很低。,抗癌的疟原虫疗法,创新,即在信息之间,创建,全新的,关系,陈小平教授,学术创新的本源我一眼就看出：这两幅图似乎互补性！疟原虫流行的,30,梦中的创造（,2,）,化学家凯库勒,梦见苯环结构,需要创造,全新的信息组合,形式,需借助形式相似事物,启发灵感,梦中的创造（2）化学家凯库勒梦见苯环结构需要创造全新的信息组,31,创新,的本质,，是在事物之间,创建,全新的,关系,信息形式或结构,相似性,创新的本质，是在事物之间创建全新的关系信息形式或结构,32,社会创新的本质,飞机头等舱,汽车,+,头等舱,沙发,+,头等舱,信息形式或结构,相似性,社会创新的本质飞机头等舱汽车+头等舱沙发+头等舱信息形式或结,33,社会创新的本质,果汁,啤酒,果,啤,果汁,醋,果,醋,信息形式或结构,相似性,社会创新的本质果汁啤酒果啤果汁醋果醋信息形式或结构,34,学习者的已知,找到未知与已知,在,形式、结构,上的,相似性,美国认知心理学家,奥苏贝尔,在已知,未知之间,创建联接,学习者的已知找到未知与已知美国认知心理学家在已知未知之间,35,新知识,原有经验,形式,/,结构,相似性,借助,理解,创造,了,信息之间的,全新关系组合,学习,即,联结,，学习即,创造,新知识原有经验形式/结构借助理解创造了学习即联结，学习即创造,36,一道残阳铺水中,半江瑟瑟半江红,完全没有经验,=,无法理解,经验生涩,=,理解生涩,一道残阳铺水中完全没有经验=无法理解经验生涩=理解生,37,学习的本质，就是在信息之间,创建联接,内部经验,外部信息,的,联,接,外部信息之间的,联接,内部经验之间的,联接,学习的本质，就是在信息之间创建联接内部经验外部信息的联接,38,没有经验怎么办？,马上“创造”一个！,没有经验怎么办？马上“创造”一个！,39,语义情境化,2,语义情境化2,40,语义理解,基本,原理,创建情境,常用,方法,语义与情境先后,顺序,语义学习,两种,路径,语义理解创建情境语义与情境先后顺序语义学习,41,语义理解,基本,原理,语义理解,42,什么是“语义”？,语义,学科语义,语义是客观事物在人们头脑中的反映的,语言,表现（比如“人”），它是一种概括性的认知，是对逻辑形式系统中各种,符号,的解释,。,指,学科概念或术语,。由于学科知识是成体系的，因而它必然是由一系列互相关联的语义共同组成的一个大的语义体系（语义网络）,什么是“语义”？语义学科语义语义是客观事物在人们头脑中的反映,43,语义,系统,表象,系统,信息加工,双重编码,理论,语义,+,情境,方能有效编码,概念,名词,直观,想像,语义表象信息加工语义+情境概念直观,44,表象,情境,经验,老师创建的,集合形成,学生脑中的,简单概念理解,依赖于表象,复杂语义理解,依赖于经验,表象情境经验老师创建的集合形成学生脑中的简单概念理解复杂语义,45,文字,情境,记得住,是因为感受深刻,内核,塑造什么人物,表达什么观点,说明什么思想,揭示什么道理,语言,虽然听得见,/,看得到,但记不住,教师表达的,学生理解的,教学不是信息传递过程,文字情境记得住内核塑造什么人物语言虽然听得见/看得到教师表达,46,概念理解,依赖于,情境！,不理解,概念,需从情境方面找问题,概念理解依赖于情境！不理解概念,47,语义理解,基本,原理,创建情境,常用,方法,语义与情境先后,顺序,语义学习,两种,路径,语义理解创建情境语义与情境先后顺序语义学习,48,创建情境,常用,方法,创建情境,49,创建情境,常用,方法,视觉情境,场景可视化，就是情境化,创建情境视觉情境场景可视化，就是情境化,50,化学的可视化,表,象的作用,化学的可视化表象的作用,51,基于学习科学的高校教与学方法提高教师教学能力,52,基于学习科学的高校教与学方法提高教师教学能力,53,基于学习科学的高校教与学方法提高教师教学能力,54,视觉解析自动化：可视即理解,昼夜现象是怎么产生的？,视觉解析自动化：可视即理解昼夜现象是怎么产生的？,55,创建情境,常用,方法,语言情境,视觉情境,场景可视化，就是情境化,创建情境语言情境视觉情境场景可视化，就是情境化,56,我梦想有一天,在佐治亚的红山上,昔日奴隶的儿子和奴隶主的儿子,能够坐在一起,共叙兄弟情谊,我梦想有一天,57,根据地,对于红军，就像人的,屁股,。,马克思主义的全部意义就是充当医治中国这个,病人,的,药物,。,很多,资本家,就像放在热水中的,大龙虾,那样，当温度升高时，不声不响地就变成了,红色,。,生活化,+,比喻,根据地对于红军，就像人的屁股。马克思主义的全部意义就是充当医,58,猜猜这是什么课？,猜猜这是什么课？,59,浙大高数段子手,苏德矿,浙大高数段子手,60,一元复合函数的求导,生活化,+,类比,就像最近天突然热起来，你要脱衣服。脱到怎样合适呢？,一件一件脱,，脱到不热了为止。,复合函数也一样，,一层一层求导,，直到内函数的导数有公式，就成了。,一元复合函数的求导生活化+类比 就像最近天突然热起来，,61,偏导函数,当你,喜欢一个人,的时候，他的一举一动，一点变动你都看在眼里，别人都变成了常数，他才是惟一的,变量,，只为他倾倒，如此,偏爱,称为,偏导,。,既然他把你看成常数，那你也把他看作常数好了，找到对的人互相倾倒才有意义。”,生活化,+,类比,偏导函数 当你喜欢一个人的时候，他的一举一动，一点变动,62,程序设计中,函数定义,的类比,函数,，是若干程序代码的集合，它可以根据输入完成特定的功能，并将结果输出，返回给调用它的函数（如主函数）。,函数四要素：,名 称,：,一串英文字符，可被引用即“调用”,输入值,：,调用时，从外部传入函数的值,功 能,：,一段程序，能对输入值进行处理,返回值,：,将处理后的值返回给调用者,函数的定义,生活化的类比,老师请很多人帮忙干活，其中请你来帮忙测试同学们的视力,老师喊,：,王梓旭,，请测试,A,同学,你做,：按照测试视力的规定,流程,，测量,A,同学的视力,你反馈给老师,：,1.5,信息形式或结构,相似性,程序设计中函数定义的类比函数，是若干程序代码的集合，它可以根,63,“摩擦起电”的类比,台州学院 黄佩崎,电荷与电流,一课的重要概念是：,摩擦起电的实质是“电子的转移”,而非质子的转移。,讲这个知识点时，我会先给学生提供如下情景：,两个国家，,城堡,分别位于两个国家的中心，而,卫兵,守卫着这座城堡。,当两国交战时，是士兵冲锋陷阵，在城堡屹立不动。,而,质子就如同城堡,，位于原子的核心固定不动，而,电子就像是卫兵,围绕着质子不断运动。,OSI,数据链路层“冲突检测”,广西水电学院邓丽萍,工作原理：,发送数据前 先侦听信道是否空闲,若空闲，则立即发送数据,工作步骤,载波监听,先听后发,冲突监测,随机延迟,黑屋子开会,是否有人发言,安静时即可发言,有人同时发言则停止,任意延迟,N,秒,信息形式或结构,相似性,“摩擦起电”的类比电荷与电流一课的重要概念是：摩擦起电的,64,现代物理学的反讽之处在于：,一方面它试图寻找,现实,的最基本形式，并用数学来表示，,另一方面我们却对这些超越了数学的基础,完全无法理解,。,认识宇宙的唯一方法是,借助类比,。,爱因斯坦的火车,相对论,薛定谔的猫,量子理论,膨胀的气球,大爆炸理论,橡胶水管,弦理论,科学的未来是：艺术,现代物理学的反讽之处在于：爱因斯坦的火车相对论薛定谔的猫量子,65,创建情境,常用,方法,语言情境,视觉情境,生活与具像,比喻与类比,场景可视化，就是情境化,创建情境语言情境视觉情境生活与具像比喻与类比场景可视化，就是,66,创建情境,常用,方法,语言情境,视觉情境,故事情境,场景可视化，就是情境化,生活与具像,比喻与类比,创建情境语言情境视觉情境故事情境场景可视化，就是情境化生活与,67,故事具有,启发思考,、,打动人心,的力量,在天堂，两个老太太正在聊天，一个来自中国，一个来自美国。,中国老太太,说：“我攒了,30,年钱，临死前终于买了一套房子。”,美国老太太,说：“我,30,年前贷款买了房子，临死前终于还清了全部贷款。”,原房改组组长：孟晓苏,故事具有启发思考、打动人心的力量在天堂，两个老太太正在聊天，,68,基于学习科学的高校教与学方法提高教师教学能力,69,故事,情境的优势,故事，激活,经验与兴趣,故事，饱含,类比和隐喻,故事，天然碎片,整合,器,故事情境的优势故事，激活经验与兴趣,70,设计感,娱乐感,意义感,著名未来学家 凡尼尔平克,故事力,交响力,共情力,三感,三力,未来人才最需要的,6,种能力,设计感著名未来学家 凡尼尔平克故事力三感三力未来人才最需要,71,有故事一定要讲，,没有故事,有故事一定要讲，,72,德国数学家 克莱茵,学生在学习中遇到的困难，,也是数学家历史上遇到的困难，,数学史可作为数学教育的指南,多从学科发展史中找故事！,德国数学家 克莱茵学生在学习中遇到的困难，多从学科发展史中找,73,创建情境,常用,方法,语言情境,视觉情境,场景可视化，就是情境化,故事情境,碎片整合器,类比与隐喻,经验与兴趣,生活与具像,比喻与类比,创建情境语言情境视觉情境场景可视化，就是情境化故事情境碎片整,74,创建情境,常用,方法,语言情境,视觉情境,故事情境,体验式情境,生活与具像,比喻与类比,场景可视化，就是情境化,碎片整合器,类比与隐喻,经验与兴趣,创建情境语言情境视觉情境故事情境体验式情境生活与具像比喻与类,75,化学原理的模拟情境,经验是,具身感知,反身抽象,是为知识,化学原理的模拟情境经验是具身感知反身抽象是为知识,76,中南大学,化工学院 金一粟,以前的考试结果显示,无论我怎么讲,这一部分始终是学生很难理解的,中南大学 化工学院 金一粟以前的考试结果显示,77,这次我给每人发了一张闭环控制图，然后让每个人都跟我一起做“手指实验”：,伸出左手食指，指向右手,用右手食指，对接左手食指,再要求大家闭眼，右手转三圈再去对接,几乎没有一个同学可以对准，同学们感觉很新奇。,然后我让他们,对照控制图，思考,在这个游戏过程中，设定值、干扰、检测装置、被控变量、调节变量等等分别是什么。,这样一分析，大家都明白了！再回到化工生产中，绝大部分同学都弄懂了,化工过程自动化控制方案,经验是,具身感知,反身抽象,是为知识,这次我给每人发了一张闭环控制图，然后让每个人都跟我一起做“手,78,经验是,具身感知,反身抽象,是为知识,北部湾大学 王明娟：,往年都是在理论课上讲,PPT,，最后给大家看效果图,，或用仿真软件模拟,这次,去到实验室开展理论教学,。,我,为每个组同学分配了,自动夜灯,的元器件,，带领大家一起搭建电路。,同时引导大家想象神奇的结果会是什么？同学们都,非常好奇,，最终大家都,主动,完成了,电路,搭建,。,工程专业的理论课,如何创建情境？,理实一体化,经验是具身感知反身抽象是为知识北部湾大学 王明娟：工程专业,79,理实一体化,教学做一体化,理实一体化,80,创建情境,常用,方法,语言情境,视觉情境,故事情境,体验式情境,感知,思考,探索,互动,大脑参与度极高,场景可视化，就是情境化,生活与具像,比喻与类比,碎片整合器,类比与隐喻,经验与兴趣,创建情境语言情境视觉情境故事情境体验式情境感知思考探索,81,创建情境,常用,方法,语言情境,视觉情境,故事情境,体验式情境,案例情境,感知,思考,探索,互动,大脑参与度极高,知识应用的具体场景,生活与具像,比喻与类比,场景可视化，就是情境化,碎片整合器,类比与隐喻,经验与兴趣,创建情境语言情境视觉情境故事情境体验式情境案例情境感知思考,82,哈佛商学院：案例教学法,哈佛商学院：案例教学法,83,概念获得有两种基本形式：,通过,定义,性特征,通过,样例,或原型,概念获得有两种基本形式：,84,对一个连续信号,x(t),进行采样,，采样频率,fs,已知，该如何写出采样后所得到的离散序列,x(n),的公式。,一人骑,自行车,，车的,轨迹,就是连续线条，即连续信号,x(t),。,每隔十秒,记录一下车的位置（这就是采样周期，那采样频率就是,0.1HZ,）,一分钟后，就会有,6,个位置点,，这,6,个点就组成了,x(n),。这些点都在原来的连续轨迹上，只是单独取出来而已。,问题,样例教学,就是把,x(t),公式中的,t,换成采样周期的整数倍，即,nT,。,T,和,fs,又是倒数，所以只需要把,t,换成,n/fs,。,做法很简单，也讲了好几次。这次再问，还是一群懵的脸。,语义,教学,对一个连续信号x(t)进行采样，采样频率fs已知，该如何写出,85,通过学习,解决问题,的,样例,，获得解决问题的,规则,、图式或方法,的一种教学方式,需要,时间少,认知,负荷轻,迁移,效果好,样例效应,教学优势,概念的具像化,案例,通过学习解决问题的样例，获得解决问题的需要时间少样例效应教学,86,儿童是如何掌握语法的？,从语言,样例,中,学习语法,规则,儿童是如何掌握语法的？从语言样例中,87,冒泡排序法,的案例情境,比较,相邻的元素，如果前一个比后一个大，就把它们,调换,位置。,对后续每一对相邻的元素，重复上述步骤。这样，当第一轮,循环,结束后，最大的数会被交换到末尾（,该数排序已完成,）。,针对剩余元素,重复,以上步骤。这样，每当一轮循环结束后，都会将该队列中最大的数交换到队列末尾（该数排序完成）。,重复上述步骤，直至最后一个数，此时排序全部完成。,案例：,5,，,9,，,8,，,3,第一轮,第,1,次,第,2,次,第,3,次,5,，,9,，,8,，,3,5,，,8,，,9,，,3,5,，,8,，,3,，,9,第二轮,5,，,8,，,3,，,9,5,，,3,，,8,，,9,第三轮,3,，,5,，,8,，,9,最后一个就位,倒数第二个就位,倒数第三个就位,冒泡排序法的案例情境比较相邻的元素，如果前一个比后一个大，就,88,由定义习得规则,由样例习得规则,难,易,由定义习得规则由样例习得规则难易,89,抽象,具体,具体,抽象,知识,表征,体系,知识,教学,体系,自顶向下,严谨性,自底向 上,易懂性,语义,情境,新知,经验,定义,样例,抽象具体具体抽象知识表征体系知识教学体系自顶向下自底向 上语,90,创建情境,常用方法,语言情境,视觉情境,故事情境,体验式情境,案例情境,感知,思考,探索,互动,大脑参与度最深,知识应用的具体场景,生活与具像,场景可视化，就是情境化,比喻与类比,碎片整合器,类比与隐喻,经验与兴趣,创建情境语言情境视觉情境故事情境体验式情境案例情境感知思考,91,语义与情境先后,顺序,语义与情境先后顺序,92,无情境,不语义,先,后,无情境先后,93,语义学习,两种,路径,语义学习,94,语义,语义,情境化,语义,结构化,是否,易懂,是否,深刻,语义语义语义是否是否,95,动物,鸟,鱼,金丝鸟,鲨鱼,三文鱼,有皮肤,会运动,会觅食,会呼吸,有翅膀,卵生,会飞,有鳍,用腮呼吸,水里游,叫声好听,金黄色,吃其它鱼,凶猛,粉红色,可生吃,哺乳动物,胎生,用肺呼吸,幼时吃奶,层次,语义网络,模型,猫头鹰,夜里飞,像人脸,吃老鼠,动物鸟鱼金丝鸟鲨鱼三文鱼有皮肤会运动会觅食会呼吸有翅膀卵生会,96,语义理解基本,原理,创建情境常用,方法,语义与情境先后,顺序,语义学习两种,路径,第二单元总结与回顾,语义理解基本原理创建情境常用方法语义与情境先后顺序语义学习两,97,知识可视化,3.,场景,可视化,过程,可视化,关系,可视化,知识可视化3.场景过程关系,98,哪个感觉通道最高效？,83%,11%,哪个感觉通道最高效？83%11%,99,一颗“小”行星，比洛杉矶城还要大数百倍！,一颗“小”行星，比洛杉矶城还要大数百倍！,100,视觉帮助,高效记忆,场景,可视化,过程,可视化,关系,可视化,视觉帮助高效记忆场景过程关系,101,基于学习科学的高校教与学方法提高教师教学能力,102,初级视觉皮层,对物体颜色、大小、形状、亮度、运动等视觉信息，并初步分析,次级视觉皮层,将视觉初级皮质所获信息，综合、转换为知觉信息,高级视觉皮层,与听觉信息、语言、其它感觉信息全面整合，构成对事物综合信息的认知,人类最强大的神经通路：,视觉神经通路,布洛德曼大脑分区图,初级视觉皮层次级视觉皮层高级视觉皮层人类最强大的神经通路：视,103,视觉神经通路优势,高度自动化,无需意识控制,低负荷,视觉神经通路优势高度自动化,104,要脸的人，勤奋工作往往会暴毙而亡；生来懒惰则更可能穷困至死！,不要脸的人，如果勤奋工作则为人生赢家；即使懒惰也可能会幸福一生！,要脸的人，勤奋工作往往会暴毙而亡；生来懒惰则更可能穷困至死！,105,场景,可视化,过程,可视化,关系,可视化,语言文字,视觉表达,碎片式,整体式,告知式,感知式,视觉揭示整体关系，利于认知,场景过程关系语言文字视觉表达碎片式整体式告知式感知式视觉揭示,106,碎片化信息,长时记忆,难以解读,碎片化信息长时记忆难以解读,107,碎片化信息,长时记忆,建立关系，形成结构,与原有结构形成更大整体,碎片化信息长时记忆建立关系，形成结构与原有结构形成更大整体,108,当代生产力技术构成的最主要因素,可,归结为材料、能源和信息三要素。在不同时代，这三者对生产力发展之影响是不同的，表现出以下规律：生产力的质变先后以材料、能源和信息为标志，这是生产力内在矛盾运动的必然结果，体现了生产力发展中主要矛盾的转移。,在以手工工具为特征的农业社会，生产力发展的水平主要取决于制造工具所使用的物质材料，由此决定了材料之变革成为生产力质变的标志；,当机器代替手工工具之后，庞大的机器设备同人的体力和畜力发生了尖锐矛盾，这就使动力、能源上升为生产力发展中的主要矛盾，蒸汽机的发明解决了这一主要矛盾，成为近代生产力发展的强大推动力，而由此导致的机器设备的迅速更新又同蒸汽机的笨重、低效发生了尖锐矛盾，电动机的发明和电力的推广应用解决了这一矛盾，因此成为第二次工业革命的标志；,能源、动力系统的变革，促使生产力系统的结构和功能日益复杂化，并创造出高速运转的流水线，使生产过程中需要迅速处理的信息量剧增，这又同人的脑力发生了尖锐矛盾，计算机的诞生延伸了人脑，成为生产过程中信息处理和控制系统的质变，计算机在生产过程中的普遍采用，势必要求信息传,输,、加工、存储、选择利用等随之发展，从而推动了计算机、互联网,、人工智能,等当代信息技术的迅速发展,。,这一理论告诉我们，物质、能源、信息被视为现代社会的三大战略资源，他们分别是人类肢体器官的延伸、动力系统的延伸、大脑和神经系统的延伸。,当代生产力技术构成的最主要因素可归结为材料、能源和信息三要素,109,知识之间的,关系,，,是理解知识的关键！,知识之间的关系，,110,生产力发展水平,物质,材料,动力,能源,信息,石器,青铜器,铁器,生产关系范畴,生产方式范畴,蒸汽机,电动机,农业文明,工业文明,流水线导致,信息量剧增,机器代替,人力畜力,计算机,互联网,信息文明,人类历史文明发展规律,剖析,生产力发展水平物质动力信息石器生产关系范畴生产方式范畴蒸汽机,111,PPT,中应该有什么,要,点,情,境,结,构,（关键词）,（对比,+,形状）,（用图像）,PPT中应该有什么要点情境结构（关键词）（对比+形状）（用图,112,不理解,关系,，,就是不理解知识本身！,不理解关系，,113,史上最难,的知识,傅里叶变换,史上最难的知识傅里叶变换,114,时域图,频域图,史上最难,的知识,傅里叶变换,时域图频域图史上最难的知识傅里叶变换,115,（期末考试不及格）我心一横没去补考，决定重修。在重修的过程中，我仔细分析了每一个公式，试图给公式以一个,直观的理解,。,来了德国，我考,了,满分,，而及格率只有一半。,史上最难,的知识,傅里叶变换,（期末考试不及格）我心一横没去补考，决定重修。在重修的过程中,116,爸爸比小明大27岁。3年前，爸爸年龄是小明的5倍还大3岁，今年爸爸和小明各多少岁？,题：,图：,可视化,手段才能揭示关系,爸爸比小明大27岁。3年前，爸爸年龄是小明的5倍还大3岁，今,117,文字,隐晦,视觉,直观,发现关系,文字隐晦视觉直观发现关系,118,场景,可视化,关系,可视化,过程,可视化,抽象的,具体的,印象不深,印象深刻的,用视觉方式,揭示信息元素之间的,关联性,用视觉方式,揭示信息元素关系的,发展性,场景关系过程抽象的具体的用视觉方式用视觉方式,119,场景,可视化,过程,可视化,关系,可视化,可视化把学生的注意力,指向,关键和实质,的信息,场景过程关系可视化把学生的注意力,120,认知负荷理论,“高效教”的大一统理论,4,认知负荷理论“高效教”的大一统理论4,121,爸爸比小明大27岁。3年前，爸爸年龄是小明的5倍还大3岁，今年爸爸和小明各多少岁？,题：,图：,可视化,手段更容易揭示关系,爸爸比小明大27岁。3年前，爸爸年龄是小明的5倍还大3岁，今,122,教与学最大的,敌人,是什么？,会颠覆你的教学观的问题,教与学最大的会颠覆你的教学观的问题,123,感觉,记忆,工作,记忆,长时,记忆,外部信息,提取,思维的信息加工模型,编码,选择,对信息进行加工,唯一,场所,长时外部信息提取思维的信息加工模型编码选择对信息进行加工,124,工作记忆容量,（,静态,）,7,2,工作记忆容量,（,动态,）,2,3,教与学最大的,敌人,短时记忆,容量过小,大脑负荷,容量有限,理论,工作记忆容量72工作记忆容量23教与学最大的敌人短时记忆,125,存储位置,内存,容量很小,外存,容量无限,存储位置内存外存,126,感觉,记忆,工作,记忆,长时,记忆,外部刺激,提取,思维的信息加工模型,编码,选择,认知负荷理论,长时外部刺激提取思维的信息加工模型编码选择认知负荷理论,127,认知负荷理论,冰山,自重,内在认知负荷,额外,压力,外在认知负荷,海水,浮力,由信息组织和,呈现方式,带来的,由学习材料自身带来的,认知负荷理论冰山内在认知负荷额外外在认知负荷海水由信息组织和,128,什么叫“呈现方式,”,不当,?,看不清,指示不清,“,呈现清晰”原则,推导过程不清,呈现不清晰,逻辑推演,类知识，,边写边画,比,PPT,好！,MIT,研究报告,什么叫“呈现方式”不当?看不清指示不清“呈现清晰”原则推导过,129,用语言文字呈现陌生事物,什么叫“呈现方式,”,不当,?,直观化原则,用语言文字呈现陌生事物什么叫“呈现方式”不当?直观化原则,130,文字多，负荷高,不利于理解,(,关系建构,),文字少，负荷轻,图表化，关系突显,文字多，负荷高文字少，负荷轻,131,文字,+,画面,文字,多样化,原则,文字和画面应,同时,呈现，不应分离,接近原则,减少,无关的文字、画面和声音,一致性原则,画,面,+,语音,画面,+,文本（字幕）,通道原则,动画,+,语音,动画,+,语音,+,文本,冗余原则,Richard Mayer,怎样恰当呈现？,梅耶多媒体教学设计五原则,文字+画面 文字多样化原则文字和画面应同时呈现，不,132,小结,：降低外在认知负荷的方法,外在认知负荷,由信息组织和,呈现方式,带来的,降外在,直观化原则,最大,5,原则,呈现清晰原则,梅耶,5,原则,生活化原则,情境优先原则,小结：降低外在认知负荷的方法外在认知负荷由信息组织和呈现方式,133,认知负荷理论,冰山,自重,内在认知负荷,额外,压力,外在认知负荷,海水,浮力,由信息组织和,呈现方式,带来的,由学习材料自身带来的,相关认知负荷,帮助理解学习材料所带来的,认知负荷理论冰山内在认知负荷额外外在认知负荷海水由信息组织和,134,请记住如下数字,3 1 4 1 5 9 2 6,请记住如下数字3 1 4 1 5 9 2 6,135,信息,打包,如何增加相关认知负荷？,信息,关联,样例教学,信息如何增加相关认知负荷？信息样例教学,136,在讲解电工电子中的,三相电,时,三相电的颜色按相序为,黄、绿、红,采用关键字打包，取谐音“,王力宏,”。,烟台汽车工程职业学院 曹伟,1),用,关键字组合,来打包,在讲解电工电子中的三相电时烟台汽车工程职业学院 曹伟1)用,137,北京条约,内容,允许华工出国,增开天津为商阜,承认,天津条约,有效,赔款,800,万两白银,割让九龙半岛给英国,实验室制取氧气,检查装置气密性,装药品,固定试管,点酒精灯,收集气体,撤离导管,熄灭酒精,云南保山 张乔艳,1),用,关键字组合,来打包,陕西汉中杨红,北京条约内容实验室制取氧气云南保山 张乔艳1)用关键字组,138,2),用,顺口溜,来打包,指数函数性质,左右无限上冲天,永与横轴不沾边,大一增、小一减,图像恒过（,0,1,）点,2)用顺口溜来打包指数函数性质,139,2),用,顺口溜,来打包,在,数字信号处理,这门课中，涉及了,FT FS DTFT Z DFS DFT,这,6,种数学变换，需要学生记得这,6,种变换时域、频域信号的特点。记忆点非常琐碎。,但是这几个变换之间是有内在联系的，比如一个域,取,样（离散化），另一个域肯定周,期,扩展（例如，,FS,的频域即右侧图是对,FT,的频域取样得到，,FS,的时域就是对,FT,做了周期拓展）。,我编的两域对应顺口溜是“,漫天,飞絮,，,娶妻,之时,。”,飞絮对应“,非,周期连,续,”，娶妻对应“,取,样-周,期,”。,案例提供：华北电力大学 白康,2)用顺口溜来打包在数字信号处理这门课中，涉及了FT,140,3),用,歌曲,来打包,3)用歌曲来打包,141,石河子大学沈军队老师,102,首,生化歌曲,创作历程,沈军队专栏,石河子大学沈军队老师102首生化歌曲创作历程沈军队专栏,142,石河子大学,雷海同学,复习时如果要看一本,718,页的生化书的话，会绝望的。沈军队老师编制的,102,首生物化学歌,“,拯救,”,了我的期末考试！,石河子大学复习时如果要看一本 718 页的生化书的话，会绝望,143,元素,关系,图表,图像化,图像,记忆,印象更深,整体化,整合,碎片,呈现结构,4),用,图表,来打包,元素关系图表图像化图像记忆整体化整合碎片4)用图表来打包,144,信息,打包,化,零为整,如何增加相关负荷？,信息,关联,样例教学,信息化零为整如何增加相关负荷？信息样例教学,145,信息,打包,化,零为整,如何增加相关负荷？,信息,关联,样例教学,信息化零为整如何增加相关负荷？信息样例教学,146,黑,天鹅,黑龙江,天鹅,黑龙江地图象什么？,黑天鹅黑龙江天鹅黑龙江地图象什么？,147,通过,字形与字义,建立关联,通过字形与字义建立关联,148,和,身体,建立关联,等高线,介绍几个概念：山峰、缓坡、陡坡，陡崖、鞍部、山谷和山脊时,我经常都是,声嘶力竭,地解释来解释去,到最后练习反馈时，发现我的讲解是那么的空白，总感觉老是,有心无力,，都想,放弃做老师,了,广东佛山 黄凤姬,和身体建立关联等高线广东佛山 黄凤姬,149,和,身体,建立关联,和身体建立关联,150,记忆宫殿,记忆宫殿,151,记忆宫殿：,空间记忆法,记忆宫殿：空间记忆法,152,钾、钙、钠、镁、铝,锌、铁、锡、铅、,(,氢,),铜、汞、银、铂、金,记忆宫殿：,我的尝试,金属活动性顺序,家门口（装,甲,门）,地点,人物,乞,丐,、老,衲,、,美女,装备,锌的铁,饭碗、,锡,杖、,铅,笔,事件,要账,结局,亲，统共一百金,空间,+,想象,（人物,+,故事）,钾、钙、钠、镁、铝记忆宫殿：我的尝试金属活动性顺序家门口（装,153,信息,打包,化,零为整,如何增加相关负荷？,信息,关联,样例教学,化,无关为有关,信息化零为整如何增加相关负荷？信息样例教学化无关为有关,154,信息,打包,化,零为整,如何增加相关负荷？,信息,关联,样例教学,化,无关为有关,化,抽象为具体,信息化零为整如何增加相关负荷？信息样例教学化无关为有关化抽象,155,小结,：认知负荷理论指导的高效教学,外在认知负荷,相关认知负荷,降外在,增相关,信息打包,信息关联,样例教学,内在认知负荷,由信息组织和,呈现方式,带来的,由学习材料自身带来的,帮助理解，降低内在负荷的,化,零为整,化,无关为有关,化,抽象为具体,直观化原则,最大,5,原则,呈现清晰原则,梅耶,5,原则,生活化原则,情境优先原则,知识,可视化,语义,情境化,小结：认知负荷理论指导的高效教学外在认知负荷相关认知负荷降外,156,教的关键,降外在，增相关,教是如何影响学生思维的？,教的关键降外在，增相关教是如何影响学生思维的？,157,思维耗脑力,认知负荷理论,思维,有套路,图式理论,思维,看不见,思维的特点,思维耗脑力认知负荷理论思维有套路图式理论思维看不见思维的特点,158,