淺析認知理論視角下的生物史教學價值

沈　惠

生物科學作為一門自然科學，本身有著其獨特的邏輯性，科學家在探索生物奧秘過程中，一層一層揭開謎紗，最后總結歸納出其中的概念、原理和規律。這個艱辛的歷程就是生物知識產生和發展的過程（即生命科學史）。長期以來，生物史在中學生物教育中的作用都是生物教育研究的熱點問題，但是我國學者大多是注重生物史的情感維度效果的研究，簡單的介紹甚至沒有提及生物史對學習認知維度的效果。基于這一現狀，筆者結合一線教學，在認知理論的指導下，圍繞生物史如何影響學生理解知識以及如何影響學生形成認知結構等問題，探討生物學史的教學價值。

1 認知平衡理論在生物教學史中的應用

從生物學研究轉向心理學研究的皮亞杰，力圖把生物學與認識論兩者溝通起來。他認為，心理學是溝通生物學與認識論的最好橋梁。認知結構，既不是事先就在頭腦中的，也不是外部世界所賦予的，是通過與環境相互作用而得到生長和發展的。

皮亞杰認為：智慧行為依賴于同化和順化這兩種機能從最初不穩定的平衡過渡到逐漸穩定的平衡。當個體面臨新的刺激時，就企圖將遇到的新經驗納入其原有經驗的框架內，這就是“同化”。如果個體原有經驗不能同化新經驗，它就要改變或擴大原有知識結構，以建立新的認知平衡，這便是“順化”。可見，認知結構的不斷重構與發展是通過不斷建立新的認知平衡，從而促進個體認知的發展。

根據這一理論，生物教學不僅要向學生傳授已經探索出的知識，還要在適當的時候介紹這些知識的由來，這有助于學生知識結構的把握，從而促進其對新知識的理解。倘若知識的教學，只是簡單的從結論到結論的講授，如同“填鴨”，學生對知識最多就只能達到機械識記的水平。根據布盧姆的知識目標理論，記憶、理解、運用、分析、綜合、評價六個層級是逐一實現的，簡單識記的知識是不能運用到生活、學習中去解決實際問題或解釋生物現象的。

以《光合作用的物質轉化和能量轉換》為例，教學中，學生經常在學完知識后仍然不能正確的記住史例、結論，不能正確地表述出光反應和暗反應各階段物質和能量的具體轉化過程。筆者通過分析學生出現這些問題現象的原因，結合皮亞杰的認知同化理論，提出了圖1所示的教學干擾模式。如果教師能在了解學生原有認知水平基礎上，一步一步地介紹光合作用的發現史例，逐步呈現新刺激，促使學生的認知結構在一步一步的同化、順化后達到平衡，那么學生就會真正理解光合作用的本質了。

1.1 光合作用發現史整理：

教學準備階段，筆者全面搜集光合作用發現的詳細資料，并按照時間發展的順序將其整理如表1：

1.2 理論與實踐的結合示意圖

2 生物教學史中的遷移理論分析

布魯納深受皮亞杰的影響，因而兩種理論有相似之處，即都注重認知結構的建構過程。但布魯納更強調認知結構的重要性，主張教學的最終目標是促進學生對學科結構的理解，從而使學科的基本結構轉變為學生頭腦中的認知結構。布魯納認為，真正的“學會”是指，學習過程中形成的編碼系統發揮出其非具體性，在知識保持和遷移中起重要作用。所謂學習的遷移，可以被看作是把習得的編碼系統應用于新的事例。

根據這一理論，生物史例的影響作用對大的知識點，甚至學科整體系統都有串聯效應。

以《光合作用反應式》教學為例，光合作用的發現史有助于學生建構“光合作用”這個知識單元的知識結構，這一點上與皮亞杰理論基本是相同的。所不同的是，學生在理解了《光合作用的物質轉化和能量轉換》這個知識點之后，能夠運用才是“學會”（即學習遷移），書寫光合作用反應式時，可能就不再會出現漏寫了光或葉綠體，或是錯寫了反應物或產物的分子數等等。這樣將知識點的教學串聯，學生的認知結構逐層深入，整個知識單元的教學也便水到渠成。

2.1 學生認知流程如圖2

2.2 光合作用反應式中對應關系如圖3

總而言之，把生命科學史引入課堂教學，將科學結論產生的過程同學生學習過程結合起來，不拘泥于教科書上靜態的知識結論，而是把它作為發展、動態的知識，從它的孕育、建構和發展的歷史過程上去闡述，如此操作能使學生在學習知識時感受到歷史的厚重感，這遠比了解科學的結論和技術更重要。

最關鍵的是，這種情境中，教師呈現給學生的知識，其結構（即知識結構）系統更完整，邏輯性更強；學生能更深刻的理解知識，建立或完善自身頭腦當中的認知結構。