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数学学习困难儿童的多媒体教学策略
作者：李国红 丁道群
（1）同时空呈现认知材料，减轻认知负荷
在复杂的算术认知中，可能有多个解题步骤，而这些步骤是分界面呈现的，在学习下一步骤 时需 要回忆上一步骤的结果，这对数学学习困难学生而言非常困难。因为在学习当前内容时要努 力回忆上一步骤的结果，必然会对当前学习造成消极影响，产生注意分散效应［10］ 。针对这 一问题，我们设想是否可以在同一界面呈现所有的解题步骤？这样，学习者能把前后学习内 容及时连贯起来，减轻工作记忆负荷，促进学习。
（2）利用动画，对计算的位数进行标记
多媒体教学设计的一大特色便是可以综合利用多种资源，使教学材料可用更直观、更形象的 方 式呈现。对有时空能力障碍的儿童，在进行算术认知时，可以把各个位置的数区别开来:如 个位上的数字用红色颜色表示，十位上的数字用蓝色表示，或用动景的、跳跃的表达形式区 别不同位置的数字，加强其对数字空间位置的敏感性。
（3）视听结合，加深对数字或符号的辨别性、减轻认知负荷［11］
用视听结合的方式来呈现学习材料，不仅可以通过用语音的形式提醒数学学习困难者对数字 或符号的辨别，还可以减轻工作记忆的负担。已有研究证明，视听结合的呈现方式比单独用 视觉的方式来呈现材料的效果要好，可以把两个通道同时利用起来，不会产生一个通道闲置 而另一个通道负荷过重（如一边是几何图形，另一边是几何图形证明的文字说明，二者都用 需要视觉加工）的现象。
以上提出的三点建议都是强调优化材料呈现方式来减少外在负荷。不过，以下问题需要注意 并进一步研究：如果在同一界面呈现所有的解题步骤，会不会因为空间过窄而内容过多带来 视觉拥挤现象，反而增加了视觉通道的负荷？再如，数学学习困难儿童大多注意控制能力较 差，闪烁的动画会不会引起额外的注意而干扰了对主任务的加工？
3.3 中央执行系统与简单算术认知
《中国特殊教育》2007年第3期(总第81期)3.3.1 数学学习困难儿童中央执行系统的特点
中央执行系统在工作记忆中起监控和协调作用，有大量的认知活动涉及到中央执行系统。根 据Baddeley的研究，中央执行系统又包括几个子系统，如注意、抑制无关信息的干扰、策略 转换以及对长时记忆中信息的保持和操纵。这四个子系统都参与数学认知加工。研究发现， 与数学学习正常儿童相比，数学学习困难儿童各个子系统能力明显不足，不能及时有效地从 长时记忆中提取相应信息、不能在多种策略间灵活转换［12］（如加减乘除混合运算 中，对运 算法则不熟悉或从乘法过度到加法困难）、抗无关信息干扰能力差［13］，这都对数 学作业造成了严重影响。
3.3.2 相应的教学设计
（1） 尽量清除多余呈现，减少无关信息的干扰
数学学习困难儿童的中央执行系统中抑制分心物的能力很差。Passolunghi等以23个数学学 习困难儿童为被试，研究短时记忆、工作记忆与算术应用题解决之间的关系，结果证实了“ 数学学习困难儿童在抑制控制方面普遍有缺陷”的假设。这就要求教学设计者在多媒体教学 设计时，尽量清除不必要的多余呈现［11］，使学习者能完全投入到首要加工中去。
首先，材料呈现方式尽量简洁。如一个材料既有文本演示又有图例说明还有声音解说，那么 此处图例说明和文本演示重叠［14］，可以根据实际情况去除一个，减少视觉通道的 认知负荷。
其次，减少一切与当前学习不直接相关的分心物。在某些多媒体课件中，教学者为了增加课 堂的趣味性，添加一些有趣的图片或动画。但这对数学学习困难者而言未必是有用的，更可 能的情况是，由于趣味动画比枯燥的学习材料更容易引起注意，学习者对首要加工的关注反 而减少，影响了学习。
（2）符号标示法，加大对首要加工的智力资源投资
数学学习困难儿童对数学语言的理解能力一般都比较差，但在数学学习中，有些材料不能再 精简，则可以用符号标示法帮助学习者选择和组织材料，减轻认知负荷。如在应用题解决中 ，用红色下划线等标示符号来标识题目中的关键词，使学习者能集中注意力，把大量的智力 资源放在首要加工上，有的放矢，而不是在晦涩难懂、纷繁复杂的内容中胡乱搜索，影响加 工效率。
（3）范例学习，提供最佳策略指导
认知负荷理论认为，范例学习条件下学习者只需要注意范例解答中与图式获取有关的问题方 面，不需要进行错误学习和错误的解题试图，故可以减轻认知负荷。因此，合理的范例设计 可以促进数学学习困难儿童的学习。
（4）精心设计教学软件，促进基本数学事实及概念的形成
在数学学习困难儿童的简单算术认知中，一个失败的重要原因是数学事实的提取能力差。如 对6+7＝？的问题，学优者能很快地从长时记忆中提取正确答案，但学困生则不能，而是采 取不成熟的算术策略。有研究表明，这种基本的数学事实可以通过多次练习而形成自动加工 存储在长时记忆中。可以设计这样的教学甚至游戏软件，使学习者在要求的时间内必须做出 回答，经多次练习后，数学事实被存储在长时记忆中。
中央执行系统是工作记忆中起重要作用的一个子系统，贯穿整个认知活动。针对其缺陷 的教学设计思想大多从如何减少内在负荷的角度提出。需要注意下列问题：第一，与范例学 习相比，有实验表明，基于问题的学习也能提高学习困难者的学习效果［15］，两种 方法哪个 效果更好？第二，给关键字词标示符号能提高学习者在课堂上的成绩，但这种效果能否被迁 移到实际生活运用中？而且，解决问题时更重要的是对问题整体情境的把握，标示关键词还 会是一种有效的方法吗？最后，如何激发学习者从长时记忆中准确提取相应信息？
4 研究展望
文章结合多媒体教学设计，针对数学学习困难儿童工作记忆各子系统的特点，提出了几条弥 补其工作记忆缺陷、促进意义学习完成的多媒体教学设想。并对这些设想的有用性和局限性 给出了评价。我们有理由相信，基于认知负荷理论提出的多媒体教学设计思想是非常有前景 的。但是，将来研究还需要注意以下问题：
4.1 上述教学设计思想是针对工作记忆特点提出的，而当前对工作记忆的研究大多局限于 简单算术认知研究［16］。由这些研究得出的结论对复杂算术问题、几何问题是否同 样适合？
4.2 目前，虽然大多数研究者都认为工作记忆是造成数学学习困难的直接原因，但对某些 细节问题的看法不尽相同，特别是工作记忆各成分到底如何对认知产生影响看法并不一致 ［6］。这就期待认知心理学家们得出一个比较明确的结论以促进教学干预研究；或 者，是否可以利用多媒体教学干预反过来检验当前各种不同的假设的正确性？
4.3 在认知负荷理论中，内在负荷是由学习材料和学习者已有知识经验水平共同决定的。 对甲适合的教学设计对乙不一定适合。所以需要发展新的技术来加强对数学学习困难者的困 难类型及实际水平进行诊断，以针对性地进行教学设计，做到因材施教。
4.4 为了促进学生更好地把握问题情境，是否可以像网络游戏一样，设计虚拟的问题情境 ，用更直观的形式来呈现问题，并引导学习者参与其中？这对提高学习者的积极性以及促进 其把问题解决能力迁移到实际生活情境中都有积极意义。
4.5 造成数学学习困难的原因多样［17］，除认知方面的因素外，还受数学焦虑［18］、社会 环境等因素的影响。因此，在实际的教学情境中，还需要从其它角度思考对数学学习困难者 的有效干预问题。