要落实素质教育,必须减少学生的学业负担。认知负荷理论认为,学生的学习负担是不可避免的:在知识的认知加工过程中,学生就会产生相应的认知负荷。认知负荷理论同时也强调让学生的学业负担更加合理化,不仅能够有利于学生的身心发展,还能提高教师的课堂教学效果,进而达到为学生“减负”的目的。随着大数据时代的到来,教师需要从小培养每位学生对数据的洞察力。《义务教育数学课程标准（2011年版）》也指出,要重视对学生数据分析观念的培养,让学生能够建立起数感意识。因此,教师如何设计出一节既能够充分利用学生的认知资源,达到合理分配学生认知负荷的效果,又符合国家提出的素质教育要求,切合基础教育改革的教学设计尤为重要。对河南省新郑市某中学九年级的325名学生发放《学生认知负荷调查问卷》,并对部分九年级数学老师进行访谈。通过访谈和调查结果发现:学生在学习过程中存在内在认知负荷较高、外在认知负荷较高、相关认知负荷较低。根据对教师的访谈和学生的调查结果,在资源有限理论、图式理论、工作记忆理论的基础上,提出了基于认知负荷理论的教学设计策略和中学教学程序以及教学框架。基于认知负荷理论进行九年级数学“统计与概率”一章节的教学设计,并在接下来的教学实践中选取两个平行班级作为实验班和对照班进行实验,在实验开始前,先对两班学生上一阶段的数学成绩进行独立样本T检验,结果发现成绩无明显差异,说明实验对象的选择合理。在实验中,实验班学生采用基于认知负荷理论的教学设计对其进行授课,对照班学生按照以往的教学设计继续对学生进行授课。在一章节的授课结束后,分别对实验班和对照班的学生发放《学生自我测试卷》,让学生《学生自我测评量表》的9个等级对测试卷中感受到的压力和认为的题目难度进行划分。实验数据表明,实验班的学生感受到的压力和认为的题目难度与对照班相比有了明显改善。为进一步验证实验结论,对实验班和对照班学生下一阶段的数学成绩进行独立样本T检验,实验结果表明,两班学生成绩具有显著性差异。基于认知负荷理论进行教学设计对教学有促进作用,能够改善学生的认知负荷状况,使学生的三种认知负荷动态平衡,对培养学生的数据分析观念也有推动作用。总之,基于认知负荷理论进行教学设计是有效的,能够提高教学效果。