2009年2月20日

細胞分裂與減數分裂教學(4)-運用認知負荷理論

這四年,我一直紀錄我的細胞分裂和減數分裂的教學策略,今年在學習到「認知負荷理論」之後,我開始將這個理論應用在課堂教學上。雖然這部份是學生容易有學習困難的部份,但只要透過適當的教學策略,困難的也能變容易。


為了讓學生對這個單元開始建立基模,授課的開始先說明大綱,今天要學習的內容就是細胞分裂和減數分裂。

接著說明染色體在哪裡,以及何謂同源染色體。

然後我發下這張單子,這個單元的重點就是教「怎麼拼順序」,而黑板上進行的活動,就和學生的這張單子相同。這張單子的用意是要讓學生剪下來做自我練習,也就是作為績效輔助(performance aids)的用途。



在小班教學裡,讓學生剪下來自己練習排,的確能增進學習成就。因為我可以要求他們排列,並個別檢查每個人的排列結果,立即給予回饋。但在大班教學裡,不容易做這樣的教學,所以這個部份的教學策略和成效,其實還尚待評估。



根據認知負荷的研究,應該讓學生專注在黑板上的活動進行,而手邊的單子會造成重複多餘,讓學生分散注意力去看黑板和手邊的單子,如果要給這張單子,也許該是授課結束前才發下。

雖說學者這樣建議,但我還是不太敢放手去做,我還是在授課前就發下,是不是會造成他們分散注意力,我實在不敢確定。


為了降低學生的認知負荷,在授課時並未加上照片中出現的文字(染色體複製、同源染色體分離),這是在多次練習之後,才加上去的說明文字。



圖片運用的效應

在圖片的運用上,我用了兩種版本。
細胞分裂的第一種版本,最後一張圖【產生兩個子細胞】,是放在同一張紙卡上


第二種版本,是將最後一張圖分散在兩張紙卡上


第一個版本的用意,是讓學生能夠順利地到到黑板前排圖。不過後來發現第二個版本更能讓學生建立「子細胞和母細胞是相同」的概念,這個發現是從學生的反應中得知的。採用第二個版本來教學時,一排出來就會聽到學生說「最後一個跟第一個不是一樣的嗎」


這個部份的教學流程是先呈現上圖(不包括文字),說明兩個重點:產生兩個子細胞、染色體數目不變。

接著做簡化,因為兩個子細胞都相同,所以拿掉其中一個,黑板上剩下5張紙卡,再抽學生上台排圖。熟練之後,再說明圖片代表的意義,這時候我才加上文字說明。



減數分裂的教學

減數分裂一直都是學生感到學習困難的單元,所以需要分段循序來降低學習的內在負荷。

我不認為這個用動畫來教是最佳的方法,相反地,用動畫來教這個部份,有可能會增加認知負荷,因為動畫沒辦法給學習者「上一步」的參考流程。

如果這是一個電腦化的自學教材,那就該給學生能夠按鈕控制速度和倒帶。而既然這個學習過程是教師我在授課,我就應該管理學生會出現的認知負荷,例如以序列出現的圖片來說明,因此這些紙卡並不是一次就全貼上去,而是循序貼上。


在減數分裂的圖片裡,我也有兩個版本,第一種是紙卡上會有二個細胞或是多個細胞



第二種是一張紙卡只有一個細胞


在教學過程中,再將上面的圖漸次簡化成下圖(不含文字)


我本來以為第一種比較容易理解,而第二種會不容易理解,不過最後我發現第二種其實還是比較好。因為它簡化了,去除掉重複的元素。




怎麼訓練學生排列?

在認知負荷理論的研究裡,學者建議練習題先以範例開始,接著過渡到學生只需完成一兩個步驟的題目,最後到完全由學生回答的題目。根據這樣的建議,所以我這麼做:一開始就是7張排好的圖教學生怎麼排,然後我把最後三張弄亂,請學生排最後三張,再來我把後面四張弄亂,請學生排,以此類推,直到所有7張圖都是亂的。這個過程就是逐步建立學生的基模


最後把全部的12張圖貼上,以上面的作法,漸次弄亂讓學生一起排。




該抽誰回答?

其實最簡單的方式就是拿個籤筒抽籤,但是抽到的人會回答,就代表全班都會了嗎?那倒不一定。
我之前做的段考試題分析,讓我有了個想法,我做的試題分析是用學生試題分析表(sp table)來製作的,最後可以依據學生的做答反應分出不同組別(下表),包括學習穩定的、粗心大意的、努力不足的..等。所以時間只允許三位學生回答,那我就在A、B、C 當中各找一人來回答。

但如果時間夠,我就會儘量點人上來做排圖的練習。其實練習的不只是排圖的人,台下的人在觀看同學排圖時,其實內心就在想像自己正做練習,這就是mental rehearsal。我點了17位同學上來排圖,其實台下的同學也在心裡做了17次的練習。





運用認知負荷理論之後,在形成性評量中,我以7張弄亂的圖標上編號,請全班學生以紙筆做答,令我很驚訝的是:全班的答對率居然可以到9成以上,連低成就的學生只要不是放棄學習的,他們都能答對,這是以前很難達到的效果。

哇~認知負荷理論果然是王道!



檔案下載

字卡
學生用染色體
黑板用染色體


延伸閱讀

細胞分裂與減數分裂
細胞分裂與減數分裂的教學(2)
細胞分裂與減數分裂教學(3)-拼圖
讀書筆記:學習效率-管理認知負荷的實證指導(Efficiency in Learning Evidence-based guidelines to manage cognitive load)

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