認知心理學的學習理論對生物學實驗教學的啟示

認知心理學是以信息加工觀點為核心的心理學，它吸收了信息論、控制論、系統論、計算機科學，腦科學等當代最新理論和科技成果的精華，用實驗的方法和信息加工的觀點去研究心理過程。學習研究認知心理學的信息加工理論，對研究學生的學習過程，提高生物教學效率和質量都有不少的啟示。

一、學習的信息加工論

1.學習的過程

加涅根據信息加工理論提出了學習過程的基本模式，認為學習過程就是一個信息加工過程，即學習者對來自環境刺激的信息進行內在的認知加工過程，并具體描述了典型的信息加工模式。如圖1所示。

圖1 信息加工模式

該模型用計算機的工作原理和術語來描述人的學習和記憶的過程，它包括三個主要的部分：第一部分，信息的存貯。這個過程只要用來貯存信息且根據貯存信息時間的長短和功能的不同可以分為感覺記憶、短時記憶、和長時記憶。第二部分，認知過程。這個過程主要的職責是轉換信息，是信息從前一個階段進入下一個階段，主要包括注意、感知、復述、編碼和提取。第三部分，元認知。它的主要作用是監控認知過程的每一個環節，包括“期望”與“執行控制”。前者是機動系統對學習過程的影響，后者是已有經驗對現在學習過程的影響，主要起調節、控制作用。

2.學習的階段

根據信息的這種流程，把學習過程具體的劃分為八個階段：

動機階段——激發學習者的學習動機；

了解階段——注意和選擇性知覺；

獲得階段——所學的信息進入短時記憶，并編碼和貯存；

保持階段——將已編碼的信息進入長時記憶貯存；

回憶階段——即進行信息的檢索；

概括階段——即實現學習的遷移；

操作階段——即反應發生階段，學生通過作業表現其操作活動；

反饋階段——即證實預期，獲得強化。

二、對生物學實驗教學的啟示

生物學實驗教學是中學生物教學重要的組成部分，是實現中學教學目標的基本途徑和方法。自20世紀80年代中期開始，以美國和英國為代表，在全世界范圍內掀起一場新理科課程改革運動。在這場運動中，科學探究被置于理科課程（包括生物課程）的核心地位，成為改革浪潮中一面最為鮮艷的旗幟。其中生物學實驗是最重要的一個發展學生科學探究能力和科學素養的途徑之一。因此，加強實驗教學是非常必要的。加涅的信息加工學習論可以給實驗教學提供很好的啟示，根據加涅的理論，教師要想影響學生的學習過程，就要在實驗教學上注意以下幾個環節。

1．設計問題——激發學生學習動機

認知心理學研究發現，好的問題可以激發學生的學習動機，實驗教學同樣如此，無論是驗證性實驗，還是探究性實驗，在開展實驗教學之前，教師要精心設計具有啟發性和指導性的問題，要激活頭腦中已有的知識經驗，為接受和加工新的信息做準備。

2．強化注意——使學生對學習有心理準備

要使學習獲得所希望的結果，還必須使學生在學習時具有接受刺激的傾向和準備，教師可以運用強化等手段來刺激和形成學生適當的注意傾向和動機。比如：在DNA粗提取和鑒定的實驗教學中，可以分發精致的透明瓶，讓學生將提取到的DNA，裝入這個瓶子作為獎勵，從而強化學生對本實驗的注意。

3．直接提出適當的刺激

教師在實驗過程中應向學生直接提示要做的實驗內容和實驗目的，或者也可以用適當的刺激，直接激起學生的學習行動。特別是在做復雜的實驗時，目標導向和指引非常重要，可以通過黑板或者課件直接呈現流程圖，讓學生明確要行動的主要任務。帶著任務去解決問題，去實驗。比如，在觀察植物細胞的有絲分裂過程的實驗中，教師可以用“選材→解離→染色→制作→臨時裝片→觀察”流程圖來呈現，但是如何取材，解離的時間，染色的時間等都留給學生去探究。

4．反饋的準備

加涅認為，“學習的每一個動作，如果要完成，就需要反饋”。為了獲得反饋，教師必須盡可能準確地把學生的實驗結果告訴他們，教師的評價，打分，甚至點頭、微笑或者看一下某個學生，允許他繼續進行下一項工作等，都可以達到強化學生行為的目的。在實驗教學中，教師要不斷巡查，及時反饋。促進學生反思，加強實驗教學對學生科學素養的培養。

(責任編輯 易志毅）