基于学习科学的高校教与学方法-提高教师教学能力王珏课件

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LearningScience人是如何学习的脑科学学习科学LearningScience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１千亿大脑神经元细胞有每个神经元有１千亿7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Firetogether,Worktogether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Fi9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240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—提高教师教学能力王珏课件52基于学习科学的高校教与学方法—提高教师教学能力王珏课件53基于学习科学的高校教与学方法—提高教师教学能力王珏课件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—提高教师教学能力王珏课件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—提高教师教学能力王珏课件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111PPT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4121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7±2工作记忆容量2～3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RichardMayer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31415926请记住如下数字31415926135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1382)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1392)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

1403)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158By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159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？160人是如何学习的人是如何学习的161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LearningScience人是如何学习的脑科学学习科学LearningScience人是如何学习的162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——163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164大脑神经元细胞有个每个神经元有个突触１千亿大脑神经元细胞有每个神经元有１千亿165每个神经元有个突触1万每个神经元有1万166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Firetogether,Worktogether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Fi167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168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169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170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？171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）172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173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174—学习的第一性原理—学习即联接—学习的第一性原理—175“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176“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177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178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179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180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181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182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183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184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185如何给小学生讲微积分如何给小学生讲微积分186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187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188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189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190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191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192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193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194一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195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196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！197语义情境化2语义情境化2198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199语义理解基本原理语义理解200什么是“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201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202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203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204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205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206创建情境常用方法创建情境207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208化学的可视化——表象的作用化学的可视化——表象的作用209基于学习科学的高校教与学方法—提高教师教学能力王珏课件210基于学习科学的高校教与学方法—提高教师教学能力王珏课件211基于学习科学的高校教与学方法—提高教师教学能力王珏课件212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？213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214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215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216猜猜这是什么课？猜猜这是什么课？217浙大高数段子手苏德矿浙大高数段子手218一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，219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220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221“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222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223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224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225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，226基于学习科学的高校教与学方法—提高教师教学能力王珏课件227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228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229有故事一定要讲，没有故事……有故事一定要讲，230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231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232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233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234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235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236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237理实一体化教学做一体化理实一体化238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—239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240哈佛商学院：案例教学法哈佛商学院：案例教学法241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：242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243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244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245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246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247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248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249语义与情境先后顺序语义与情境先后顺序250无情境不语义先后无情境先后251语义学习两种路径语义学习252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253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254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两255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256哪个感觉通道最高效？83%11%哪个感觉通道最高效？83%11%257一颗“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！258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259基于学习科学的高校教与学方法—提高教师教学能力王珏课件260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261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262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！263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264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265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266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267知识之间的关系，是理解知识的关键！知识之间的关系，268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269PPT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270不理解关系，就是不理解知识本身！不理解关系，271史上最难的知识——傅里叶变换史上最难的知识——傅里叶变换272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273（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274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275文字—隐晦视觉—直观发现关系文字—隐晦视觉—直观发现关系276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277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278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4279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280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281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282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7±2工作记忆容量2～3教与学最大的敌人短时记忆283存储位置—内存—容量很小—外存—容量无限存储位置—内存——外存—284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285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286什么叫“呈现方式”不当?看不