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大脑不是机器。虽然它有时有点像计算机处理器，但它不是，它是一个生物实体，会在获取新信息或集中注意力等方面受到自然限制。许多承诺培养超人记忆力和超高效率的自助指南让人们产生幻想，以为只要我们足够努力，大脑就可以被重塑。事实上，如果我们在大脑的极限范围内工作，而不是与它对抗，我们就有可能学得更好、教得更好。所以，作为一名老师，你在利用大脑时要讲究策略。
只有当你给孩子和自己足够的时间、空间、耐心和足够的挑战来全身心投入学习时，我们介绍的教学方法才会奏效。 最理想的教学情况是让孩子的大脑处于平衡状态，让大脑既有充足的时间休息，又能整合新的信息。 因此，无论采取何种方法，无论学习的内容是什么，学习的量和强度都需要与孩子大脑的内在能力相匹配，不要超出大脑的极限，否则你的教学将毫无意义。
这有点像认知负荷理论模型。简单地说，这个理论就是提醒我们，大脑一次只能做一件事情，鉴于此，我们得优先考虑要做的这件事情是什么。心理学家约翰·斯韦勒（John Sweller）在1998年提出了这个理论，用它来解释大脑是如何接收、处理和存储新信息的。学习新知识时，你会使用工作记忆
来吸收信息，一旦信息被吸收，你就会以心理图式的形式将其转化为长期记忆
。
与回忆已经学过的和储存的知识相比，当你学习新知识时，大脑需要更多的认知能量，这就是认知负荷。就像你的肌肉对它所能承受的身体负荷有自然限制一样，你的大脑对它可以承受的精神负荷也有上限。也就是说，短期记忆
是一种有限资源，如果你想成为最好的学习者或老师，就需要巧妙地利用自己所拥有的短期记忆。
一个提高学习或教学效果的方法是尽量减少认知负荷，即利用最少的认知能量获得最多的知识。如何做到这一点呢？试想一下，如果你要把一大堆石头从这个地方搬到那个地方，而你只有一辆小手推车，那方法很明显，就是慢慢搬，一次运一小堆。同理，你要对所学的内容进行处理，让其更容易被大脑吸收。如果你让孩子把复杂的事情分解成几部分来做，就是在改变大脑必须处理的内容以减轻认知负荷。
还有其他方法可以减轻认知负荷。你可以依照先后顺序，把注意力放在目前进行的阶段上，而不是想着一次消化所有内容。这意味着你要为孩子拆分内容。首先只考虑怎样开始，一旦完成了开始这个目标，再进行下一步，依此类推，一步步实现若干个目标。生物老师可以先向孩子展示生态系统中微小元素的运作原理，然后将其不断缩小，以展示更大的元素是如何与其他元素相联系的。也就是说，虽然整幅画面很难一下子理解，但是按照一定的顺序或以一个完整的故事来一步步讲述，就更容易理解了。
孩子要学习化学新概念，他会怎么做呢？他可能会拿起一本与化学有关的书去钻研，在阅读过程中不断遇到诸如“光学手征性”“光学异构体”之类的术语。他需要停下阅读去查找这些术语的意思，可在查找这些术语时，他会发现要理解这些术语，还需要搞清楚更多的术语。这里的问题在于，他在尝试正确理解这些概念的同时，还要正确理解与动用其他的概念。如此，工作记忆过载，而长期记忆不足，无法利用，那会出现的结果就是，大脑超载导致无法建立新的图式。
但是，如果你是老师，了解认知负荷理论，你就可以有意识地为孩子创造一种学习环境，减轻他们的认知负荷，并引导他们的注意力，帮助他们逐步建立有用的图式。例如，一位优秀的老师会说：“你需要先了解这个概念，再学习这个材料，在此基础上学习最后一篇材料。”
这个理论旨在观察大脑通常是如何学习新知识的，并有意地重建它们。
对这一理论有过研究的学者和研究人员往往在如何将其应用于课堂的问题上存在分歧。减轻认知负荷是否意味着向孩子提供现成的解释，让他们尽可能少地消耗认知能量，并以此来形成新的图式呢？这肯定会与许多老师的经验背道而驰，他们发现，提供部分解决方案可能更有效。此外，在考虑使用视听材料时会出现另一个困境——这些材料如果使用得当，会减少认知负担，但使用过度会增加认知负担。
但是，请记住，本书的写作目的不是设计更有效的学校课程，也不是对老师这一职业进行哲学思考，而是要将书中的原则为己所用，让你成为更棒的老师和学习的促进者。你可以从这个理论中得到最有用的启示： 当学习自然发生时，它是渐进的，是发生在相互建立的小单元中的。 此外，当你希望尽最大能力教学时，就需要找到能反映这种自然学习过程的方法，并在教学中运用它们。
对此，你需要密切关注认知负荷，你要考虑这些问题：孩子是否有足够的知识储备来利用？你是否一次讲授的知识过多？你该如何调整信息传递的节奏？这对孩子来说是一次颠覆性的改变，还是只是一个小挑战？
与人类学习相关的一种思维方式被称为信息处理模型，在这个模型中，大脑被视为一种计算机。大脑先感知信息，以此来判断这个信息是否值得关注，然后，人类将这些信息在短期记忆或工作记忆中储存几秒钟，如果不以某种方式将其存入长期记忆，它很有可能会消失。如果这个信息值得关注，下一步就是将这些信息编码并存档，以心理图式的方式储存在长期记忆中。再下一步便是检索，一般由特定的环境触发，大脑才会进行检索。
那么，你如何利用这一点成为更好的老师呢？让我们来看一个例子，假设你想让一群人知道使用某种产品的好处。
首先，你要找到一种方法来帮助他们在感官记忆中保留信息。也就是说，你要通过调动感官来帮助自己做到这一点，而感官中最重要的是视觉和听觉。为此，你要向他们展示这个产品并给他们分发一些产品，这样大家就可以触摸和感受它。你还可以通过口头介绍、视觉上的信息图表和其他材料来展示使用它的好处。不同的人需要调动不同的感官，才能学得更好。有些人需要调动听觉和视觉就能更好地了解产品，而有些人在调动触觉后才会对产品做出反应。
其次，你要确保感官记忆能转化为短期记忆。影响这种转化的因素是需要处理的信息量、孩子的注意力水平和个人的认知能力。如果你能较早地吸引孩子的注意力，就会激活他们的感官，帮助他们将感官记忆转化为短期记忆。
最后，将获取的这些信息转化为长期记忆。这可能有点棘手，但重复是关键。也就是说，寻找各种新颖的方式来表达同一件事，你就可以将最重要的部分植入孩子的脑海中。对此，你提供的信息要重点突出，并将所有内容分解为更小的、易于理解的模块，将它们与现实生活联系起来。
所以，如果你想让人们销售产品，就要强调哪些好处最受欢迎；如果你想让他们开始使用它，就要列举生活中的一些常见问题以及该产品将如何解决这些问题。这些都将帮助他们将信息储存在长期记忆中，确保他们在未来很长一段时间内都不会忘记。
认知负荷理论与信息处理模型给你的教学提出了一些建议。
了解大脑的“架构”及其运作过程，你就能优化学习。约翰·斯韦勒曾说：“工作记忆每次最多只能处理两到三条新信息，并保持20秒左右。”当你把某个信息从工作记忆转化为长期记忆时，这个信息就被留住了。所以，慢慢来。把信息分解成小块，慢慢地、持续地将它们输入长期记忆。在讲解时，要做到清晰、详细，列举大量实例，尽量将更多的概念与孩子已掌握的概念联系起来，以便他们更好地掌握新概念。
其他的建议还有，每学习10分钟或15分钟让孩子休息一下，因为无论在何种情况下，孩子的注意力总是难以保持长时间的集中，可以在休息时切换为另一项活动，而不是完全停止学习。为了让孩子能够持续地、积极地参与，你需要确保学习过程中充满新鲜感和活力。回忆一下前面介绍的探究式教学法，老师可以通过提出问题和给出提示来促进活动完成。需要注意的是，教学时间和孩子的注意力是有限的，你要向他们展示什么是最重要的、什么是应该关注的，进而推动整个教学过程。
要训练长期记忆可以采用以下几种方式： 将新材料与旧材料联系起来，或利用情境记忆，或对特定主题进行深入思考，或观察案例、实例及问题。 在操作过程中，为了减轻认知负荷，你要让学习变得简单和条理清晰。例如，将一小时的课程设计为4个部分，每一部分15分钟，针对每一部分画一个简单的思维导图来总结其学习要点。
你可以让孩子用大量的时间来琢磨和复习同一个知识点，因为对某一知识点思考得越多，它就越有可能被编码到长期记忆中。另外，让孩子也参与这些课程的设计或讨论，向他们解释你是如何组织概念和设计思路的；让他们了解自己正在学习的每个概念之间的关系，以及它们是如何产生联结的。记住，大脑喜欢关联：你在信息块之间建立的有意义的关联越多，日后大脑整理和检索这些信息的能力就越强。