第三章：学生是怎么记住的（认知主义）

那节差点翻车的《铁为什么会生锈》课

十月中旬，我要给六年级讲《铁为什么会生锈》。

备课的时候我信心满满。这个内容不难，就是让学生通过实验，发现铁生锈需要水和空气同时存在。知识点清晰，实验也好做，让学生用无锈铁钉、食盐水、试管，做对比实验就行。

我做了32页PPT。

对，你没看错，32页。我把铁生锈的原理、实验步骤、注意事项、常见错误、历年考试题，全都做进去了。

我当时想，这下总该覆盖全面了吧。

结果那节课，是我入职以来最惨的一节课。

0到25分钟：我讲得唾沫横飞

我一站上讲台就开始讲。

先讲铁生锈的条件：需要水和氧气同时存在。然后讲实验设计：对照组、实验组、单一变量。然后讲实验现象：铁钉表面出现红褐色锈斑。然后讲考试常考点：怎么设计对照实验？怎么判断生锈程度？

25分钟，我没停过。

我讲的时候，底下学生看起来也挺认真。王小可还坐得笔直，眼睛一眨不眨地盯着PPT。

我当时心想，今天状态不错啊。

第25分钟：我问了一个问题

我看时间差不多了，说咱们现在动手做实验，不过我先问一个问题，铁钉生锈需要几个条件？

王小可立刻举手。

我说，王小可，你来说。

他站起来，嘴巴张了张，然后说，老师，我忘了。

我有点懵。

我又问，还有谁记得，铁钉生锈需要什么条件？

全班35个人，只有3个人举手。

其中还包括刘同学，我们班那个学霸，他每次都举手。

我当时脑子嗡的一声。

我讲了25分钟，他们就记住了3个人？

课后：刘老师的一句话点醒了我

我课后又去找刘老师了。那段时间我几乎每周都去找他，搞得他都快成我的专职心理咨询师了。

刘老师听完我的描述，问了一个问题，你说，学生的工作记忆容量有多大？

我说，7加减2个组块。这个我知道，认知主义的基本概念。

刘老师说，对，7加减2。那你一节课讲了多少个组块？

我想了想，说大概有，，，大概有二三十个吧。

刘老师说，那你还不翻车？

然后他拿了一张纸，画了三个圆圈，标上感觉记忆、工作记忆、长期记忆。

他说，你的问题，就是工作记忆超载了。

认知主义的核心：脑袋里有个小工厂

刘老师那天给我讲的，就是认知主义的核心内容。

这个理论把人的记忆分成三个部分，每个部分的功能和容量都不一样。

感觉记忆：眼睛看到、耳朵听到的东西

感觉记忆就是你眼睛看到、耳朵听到的信息。比如我讲课时，学生看到PPT上的字，听到我说话的声音，这些信息首先进入感觉记忆。

感觉记忆的容量很大，但是停留时间特别短，大概几秒钟。如果你不注意到它，它就消失了。

比如学生看PPT的时候，眼睛看到上面的每一个字，但是如果他不注意到这些字的意义，这些信息几秒钟后就消失了，根本进入不了工作记忆。

我那节《铁为什么会生锈》课，PPT有32页，学生眼睛确实都看到了。但是因为信息量太大，他们根本注意不过来，很多信息在感觉记忆阶段就消失了。

工作记忆：你正在思考的东西

工作记忆就是你正在思考、正在处理的信息。

比如我现在让你算35乘以17，你在脑袋里列竖式、计算、得出结果，这个过程就是工作记忆在干活。

但是工作记忆有个大问题：容量很小。

心理学家米勒在1956年做过实验，发现人的工作记忆容量大概是7加减2个组块。什么意思呢？就是你一次最多处理5到9样东西，多了就装不下了。

而且，工作记忆的持续时间也很短。如果你不重复、不编码，信息大概只能保持10到20秒。

我那节课的问题就出在这里。

我在25分钟里，给学生塞了大概30个知识点：

铁生锈的两个条件
对照实验的设计原则
单一变量原则
实验现象
考试常考点，，，

这些东西一股脑儿进入学生的工作记忆，但是工作记忆装不下啊。前面的还没记住，后面的就进来了，结果就是什么都记不住。

长期记忆：你学会的东西

长期记忆是你真正学会、能够长期保持的知识。

比如你背过的古诗，记住的科学概念，学会了骑自行车，这些都是长期记忆。

长期记忆的容量几乎是无限的，保持时间也可以很长，甚至一辈子。

但是，信息怎么从工作记忆进入长期记忆呢？

认知主义告诉我们，需要通过编码和复述。

编码就是把信息转换成长期记忆能接受的形式。比如你记一个人的名字，可以跟他的样子、跟他的某个特点联系起来，这样更容易记住。

复述就是重复。但是简单的重复效果不好，重要的是精细加工，就是你要对信息进行思考、理解、联想，这样才能真正进入长期记忆。

我那节课，学生的工作记忆超载了，信息根本来不及编码和复述，就消失了。所以25分钟后我提问，他们什么都记不住。

我怎么改的：《光的反射》探究课

明白工作记忆的容量限制之后，我重新设计了下一节课：《光的反射》。

这一次，我给自己定了个规矩：一节课，连续讲授不超过10分钟，然后必须换活动。

0到10分钟：先讲核心概念

我一上课就直接讲核心：光碰到镜面会反弹，这个现象叫反射。反射有规律，入射角等于反射角。

就讲这两句，配上一张图示，边讲边指。

讲完之后，我立刻让学生自己画一遍入射光、反射光、法线，并且标上入射角和反射角。

这个活动用了5分钟。

为什么要让学生画？因为画图是减轻认知负荷的好方法。

文字和语言占用的认知资源多，图示和动手操作占用的认知资源少。你让学生自己画一遍，他就在工作了记忆中编码了这些信息，更容易进入长期记忆。

10到20分钟：动手实验

讲完核心概念，我让学生动手做实验。

每个小组发一个激光笔、一面小镜子、一张白纸。

任务很简单：让激光照射到镜子上，观察反射光的方向，并且在白纸上画出光路。

这个活动用了10分钟。

为什么要动手实验？因为动觉记忆比听觉记忆更牢固。

学生自己动手调整镜子角度、观察光路、画图示，这个过程中，他的多种感官都参与了，编码就更丰富，更容易记住。

而且，动手实验的时候，学生是在主动加工信息，而不是被动听讲。主动加工的信息，更容易进入长期记忆。

20到25分钟：小结和质疑

实验做完之后，我用了5分钟小结。

我问，通过实验，你们发现了什么？

学生回答：入射角等于反射角。反射光和入射光在法线的两侧。

然后我追问了一个问题：如果入射角是0度，反射角是多少？

这个问题一出来，底下就开始讨论了。

有学生说，0度。有学生说，也是0度。

我说，对，入射角是0度的时候，入射光垂直于镜面，反射光原路返回，反射角也是0度。

这个追问很重要，因为它激活了学生的思维，让他们对入射角和反射角的关系有了更深的理解。

25到35分钟：应用和拓展

小结完之后，我给了学生一个应用任务。

让他们用两面镜子，设计一个光路，让激光绕过障碍物，照射到指定的位置。

这个任务用了10分钟。

为什么要设计应用任务？因为知识只有被用了，才能真正记住。

学生在设计光路的过程中，必须反复运用入射角等于反射角这个规律。反复运用的过程中，这个信息就从工作记忆进入了长期记忆。

35到40分钟：Exit Ticket

最后5分钟，我发了一张小纸条，上面有三道题：

光的反射是什么意思？
入射角和反射角有什么关系？
如果入射角是30度，反射角是多少？

让学生写完了交上来再下课。

这个叫Exit Ticket（下课条），是形成性评价的一种。

它的作用是，在课堂结束前，检查学生到底学会了没有。

如果大部分学生都答对了，说明这节课成功了。如果很多学生答错，说明哪里没讲清楚，下节课要补上。

遗忘曲线：为什么要复习

讲了认知主义的记忆模型之后，我还得讲一个重要的概念：遗忘曲线。

这个曲线是德国心理学家艾宾浩斯在1885年发现的。

他做了个实验，让自己记一堆无意义的音节，比如XIQ、ZOF、YAX这种。然后在不同时间点检查自己还记得多少。

结果发现：

20分钟后，记住58%
1小时后，记住44%
8小时后，记住36%
1天后，记住33%
2天后，记住27%
6天后，记住25%
31天后，记住21%

这个就是遗忘曲线。

它告诉我们两个重要的事实：

第一，遗忘在学习之后立刻就开始了，而且一开始忘得特别快。

第二，如果不复习，一个月后，你只剩下21%的信息。

这个发现对教学的意义太大了。

我以前的做法是，讲完一节课就完了，下次课再讲新内容。我以为，讲过了学生就应该记住了。

其实根本不是。

根据遗忘曲线，如果我不复习，一节课后，学生就只剩下44%的信息。一天后，只剩下33%。

那怎么办？

答案就是：及时复习，而且复习的间隔要越来越长。

比如：

下课前5分钟，回顾这节课的核心内容（对抗20分钟后的遗忘）。
第二天上课前5分钟，再回顾昨天的内容（对抗1天后的遗忘）。
一周后，再做一次回顾（对抗1周后的遗忘）。
一个月后，做单元测试（对抗1个月后的遗忘）。

这样，遗忘曲线就被你打断了，知识真正进入了长期记忆。

我在《光的反射》那节课之后，就用了这个方法。

下课前5分钟，我让学生用自己的话解释入射角等于反射角。

第二天上课前5分钟，我让学生画出入射光和反射光的光路图。

一周后，我让他们用光的反射原理解释，为什么镜子能照出人像。

一个月后，单元测试里有一道题：用光的反射知识，解释潜望镜的原理。

结果，那个月底单元测试，关于光的反射的题目，全班35个人，32个做对了。

不懂认知主义的后果

如果你不懂认知主义，你的课堂会变成什么样子？

后果一：一节课讲太多，学生工作记忆超载

这是最常见的问题。

很多老师（包括我刚入职的时候）觉得，我讲得越多，学生就学得越多。

其实不是。

你讲得太多，学生的工作记忆装不下，前面的还没记住，后面的就进不来了。结果就是，你讲了一堆，学生什么都没记住。

正确的做法是什么？

一节课的核心知识点，不要超过5个。而且每个知识点讲完，都要让学生动动手、画画图、讨论讨论，帮助他们把信息编码进长期记忆。

后果二：不讲复习，学生很快忘光

我刚当老师的时候，特别喜欢赶进度。

我觉得，我把内容讲完了，任务就完成了。至于学生记住没记住，那是他们的事。

其实不是。

根据遗忘曲线，如果你不安排复习，学生很快就会把学到的东西忘光。

正确的做法是什么？

把复习设计进你的教学流程。每节课前5分钟复习昨天的内容，每节课后5分钟回顾今天的内容，每周做一次小结，每月做一次测试。

后果三：只用一种方式教学，不考虑认知负荷

有的老师特别喜欢用PPT，一节课下来，PPT翻了几十页。

有的老师特别喜欢讲授，一节课40分钟，他讲了35分钟。

这些方法的问题在哪？

它们都只用了单一的信息呈现方式，而且认知负荷太重。

PPT上的文字太多，学生来看不及。连续讲授太久，学生的工作记忆疲劳了。

正确的做法是什么？

用多种方式来呈现信息：听讲、看图、动手实验、讨论、画图，交替进行。

这样，学生的不同认知通道都被调动起来了，认知负荷减轻，学习效果反而更好。

怎么用认知主义（小学科学课堂实战）

说了这么多理论，你肯定想问，这些理论在我的科学课堂上，到底怎么用？

我给你几个具体的方法，都是我自己用过，确实有效的。

方法一：每10分钟换一次活动

这是认知主义给你的第一个启发。

工作记忆的容量有限，持续时间也有限。如果你连续讲超过10分钟，学生的工作记忆就会疲劳，后面讲的内容他就装不进去了。

我的做法是，一节课40分钟，至少换3到4种活动。

比如讲《植物的繁殖》这一课：

0到10分钟：看视频，观察各种植物的花，让学生说说花的结构。
10到20分钟：动手解剖一朵花，用放大镜观察雄蕊和雌蕊。
20到25分钟：讲解授粉和受精的过程，用图示辅助。
25到35分钟：小组活动，设计实验，研究怎么让一朵花结出果实。
35到40分钟：总结，做Exit Ticket，让学生画一朵花的授粉过程。

这样一节课下来，学生始终处于不同的认知活动中，不会觉得无聊，也不会因为长时间听讲而疲劳。

方法二：用图示代替大段文字

这是认知主义给你的第二个启发。

文字和语言占用的认知资源多，图示和动手操作占用的认知资源少。

比如讲《电路》的时候，你用文字描述电流怎么流动，学生很难想象。但是你画一张电路图，或者干脆让学生自己动手连接电路，他们一下子就懂了。

我的做法是，每讲一个抽象概念，都配上图示或者动手活动。

比如讲《水的循环》，我会让学生画水循环的示意图，并且用箭头表示水的流向。

比如讲《消化系统的组成》，我会让学生用橡皮泥捏一个消化系统的模型。

这样，抽象的概念就变成了具体的图像和操作，学生更容易理解和记忆。

方法三：课后5分钟必须回顾

这是认知主义给你的第三个启发。

根据遗忘曲线，遗忘在学习之后立刻就开始了。所以你必须在遗忘发生之前，让学生回顾和复习。

我的做法是，每节课最后5分钟，一定用来回顾这节课的核心内容。

回顾的方式可以很多样：

让学生用自己的话解释这个概念。
让学生画一张图示。
让学生做三道小题。
让学生互相提问。

总之，一定要让学生在这5分钟里，主动回忆和复述这节课的内容。主动回忆和复述，是打断遗忘曲线的有效方法。

方法四：设计阶梯式的复习计划

这是认知主义给你的第四个启发。

遗忘曲线告诉你，如果你不复习，一个月后你只剩下21%的信息。

所以你必须设计阶梯式的复习计划，在不同的时间点让学生回顾学过的内容。

我的做法是：

当堂回顾：下课前5分钟。
次日回顾：第二天上课前5分钟。
周回顾：每周最后一次课，用10分钟回顾本周学过的内容。
月回顾：每月做一次单元测试，测试这个月学过的内容。

这样，遗忘曲线就被你打断了，知识真正进入了学生的长期记忆。

工具模板：认知负荷自查表

我给你设计了一个认知负荷自查表，你备课时可以用它来检查，你的教学设计会不会让学生的工作记忆超载。

认知负荷自查表

课题：________________ 年级：_________

检查项：

这节课的核心知识点有几个？ □ 5个以下（合理） □ 5到8个（需要注意） □ 8个以上（超载，建议删减）
连续讲授的时间有多长？ □ 10分钟以下（合理） □ 10到15分钟（需要注意） □ 15分钟以上（超载，建议拆分）
有没有用图示或者动手活动来辅助讲解？ □ 有，每个抽象概念都配了图示或者动手活动（好） □ 有一部分配了（需要注意） □ 没有（建议增加）
有没有安排课后5分钟的回顾？ □ 有（好） □ 没有（建议增加）
有没有设计阶梯式的复习计划？ □ 有（好） □ 没有（建议增加）

这个表格备课时花2分钟填完，就能帮你发现，你的教学设计会不会让学生的工作记忆超载。

如果发现有超载的风险，就及时调整：删减知识点、拆分讲授时间、增加图示和动手活动。

本章小结

这一章我们讲了认知主义的核心内容：

记忆的三级模型：感觉记忆、工作记忆、长期记忆。每个阶段的容量和持续时间都不一样。
工作记忆的容量限制：7加减2个组块。如果你一节课讲太多，学生的工作记忆会超载，什么都记不住。
遗忘曲线：遗忘在学习之后立刻就开始了，而且一开始忘得特别快。如果不复习，一个月后你只剩下21%的信息。
怎么用这些理论：
- 每10分钟换一次活动，防止工作记忆疲劳。
- 用图示代替大段文字，减轻认知负荷。
- 课后5分钟必须回顾，对抗遗忘曲线。
- 设计阶梯式的复习计划，让知识真正进入长期记忆。

下一章，我们会讲建构主义，看看学生是怎么用已有的知识来理解新知识的，以及为什么学生不是空杯子，你往里倒水就能满。