初中生物學課堂認知體驗式學習探索

伯海英

(福建省廈門市教育科學研究院 361004)

中學生物學課程在學生核心素養發展方面的基本價值，是讓學生形成生命觀和生物學基本觀點，提升科學素養[1]。 體驗式學習通過學生親身經歷各種學習活動，綜合運用學科觀念、方法、知識與技能解決新問題，促進學生在認知、體驗和感悟中提升學科核心素養。依據學習目標、內容和過程的不同，體驗式學習可分為認知體驗式、情感體驗式和行動體驗式三種基本形態[2]。筆者通過研究和實踐發現，認知體驗式學習在學生建構生物學概念中發揮重要作用，它與情感體驗、行動體驗相互補充，有利于增進學習效果。

1 認知體驗式學習模式適用于初中生物學課堂

組織心理學家庫伯(D.Kolb)吸收杜威、羅杰斯等人的合理思想，提出了著名的“體驗式學習循環模式”，即包括具體的體驗、觀察與反思、抽象概念的形成、在新情境中檢驗概念的意義等四個階段的循環周期[3]。認知體驗式學習符合該模型，適用于以獲得知識為主的體驗式學習，同時有助于學生發展認知技能。

初中生物學教學中，生物學概念建構需要事實的支撐，這些事實一部分來自生活觀察、實驗觀察等，還有很大一部分來自圖片、動畫、視頻、文字等學習素材，這些素材通過教師精心創設的活動情境呈現出來，學生通過分析、比較、推理、綜合等理性思維途徑建立概念，深化對生命現象、生物學問題的理解，并總結歸納出可以遷移應用的生物學原理、規律。上述學習過程，正符合認知體驗式學習所秉持的觀點。

案例1 人教版七年級“食物的消化”片段教學設計：“食物的消化過程”是微觀、抽象的知識點，常用教法是分別講解蛋白質、糖類、脂肪等三類大分子營養物質如何被消化，可能導致學生死記硬背。若依據圖1 的思維邏輯指導學生開展探究學習，則有利于學生掌握知識的內在關聯性，并有助于學生將食物消化過程與消化系統結構聯系起來，理解“結構和功能相適應”的生物學觀點。

本案例是以建構“營養物質的消化”為主要目的開展認知體驗式學習，整堂課貫穿著相互聯系的問題，等待學生逐一解決。學生的具體體驗來自實驗、插圖、動畫等，經歷“提出問題→具體體驗，感知學習→觀察，獲取信息→尋找證據，反思→發現規律，建構概念”的過程，以科學事實為基礎，反思修正原有認識，體驗知識的來龍去脈，同時體驗獲得該知識的學習方法及運用該知識解決問題的思維方法。

圖1 “食物的消化過程”的認知體驗式學習

認知體驗式學習，要求既要按照知識的邏輯順序呈現內容，又要采取有效方式讓學生獲得體驗，知識中蘊含體驗，體驗中獲取知識。實際上，學生建構概念的過程，就是在新舊概念之間尋找新的平衡的過程，教師應把握、揭示恰當的“序”，既反映知識之間的邏輯關系，又符合學生的認知規律，使學習內容本身具有良好的結構，有利于學生獲得知識、發展認知技能或認知體驗。

2 創設認知體驗式學習的兩類情境

認知體驗式學習強調認知的情境性，強調知識是在具體情境中建構的，認知情境可以大致分為真實情境和虛擬情境。

真實情境可以來自于日常所處的環境，人們用感官自覺或不自覺地、直接獲得的知識體驗，學生對于這些熟悉的事物和情境能較快產生相關聯想，激活原來積累的經驗；也可來自有目的觀察，比如觀察動物行為、觀察植株生長，觀察光合作用的原料或產物，觀察非生物因素對生物的影響等。在課堂教學中，教師要創造更多的實物觀察、實驗操作的機會。

虛擬情境主要是針對模擬微觀、抽象的生物學現象，濃縮漫長的生物進化歷程，再現生物之間復雜的相互關系等等。模擬生物結構的：如模擬制作動物細胞，模擬制作小腸壁結構模型，模擬病毒的結構；模擬生物學原理的：如用雞卵卵殼膜模擬半透膜研究細胞膜的通透性，模擬肺與外界的通氣，模擬尿液的形成等；模擬生物學規律的：如用兩色圍棋子模擬人的性別遺傳，模擬保護色的形成等；模擬生活現象的：如用換水游戲模擬艾滋病的傳播、模擬外傷自救和互救；模擬參與社會決策的：如模擬法庭討論保護珍稀動物等。這部分情境有待于進一步挖掘并運用，亟需引起教師的重視。

無論選用何種類型的學習情境，都應該調動學生運用多種感官去獲得豐富的體驗，在現實可行的前提下應盡可能采用真實情境，虛擬情境也要盡可能反應真實情境的重要元素。學習情境越真實，學生的體驗就會越深刻，并且無論情境真實與否，都要注意使學生產生真實的體驗。

3 根據學習目標選擇認知體驗式學習的深度

根據學習目標、內容的不同，認知體驗式學習的過程可簡可繁。我們在實踐中，嘗試根據課標的水平要求，對不同水平的認知體驗式學習提出分層要求。

3.1 以感知為主要目標 生物課程標準中屬于“了解”層次的內容，要求學生能夠再認或回憶知識，識別或辨認事實或證據，能夠舉出實例，描述對象的基本特征。一般來講，學生只需要經歷感知的過程，對解釋、抽象的要求不高。

案例2 “了解細胞中的物質”：細胞中的物質對于學生來說是抽象的，教師設計循序漸進的四個觀察情境，幫助學生獲得感知。①觀察紅墨水擴散實驗、觀察方糖溶解在涼開水中并品嘗、觀看蔗糖分子擴散到水分子的縫隙的動畫課件：感知“物質由分子構成”；②觀察糖、油、水、鹽等是否燃燒：感知“有機物和無機物主要區別在于是否含有碳，是否可燃燒”；③觀看水果、雞蛋、牛奶、花生及蔬菜等圖片并聯系生活經驗：感知“生物體內含有不同的物質”；④觀察小麥種子燃燒：感知“細胞含有有機物和無機物”。

上述活動用時7分鐘左右，學生經歷直觀的感知過程，就可以達成“了解細胞中的物質”的目標。通過本例也可以看出，體驗式學習所獲得的知識有鮮活的情境支撐，所獲得的記憶比接受學習更加豐富、全面，其情節記憶為知識提取提供了更多的線索。

3.2 感知目標與反思目標并重 生物課程標準中屬于理解、應用水平的內容，要求學生把握內在邏輯聯系，進行解釋、推斷，提供證據，在新情境中使用抽象的概念、原理，在不同情境下建立合理的聯系，這就對學生在感知基礎上的反思提出較高的要求。

案例3 “區別動物的先天性行為和學習行為”：建構主義學習觀認為：學習要在活動中進行建構，學生對自己的活動過程應不斷地進行反省、概括和抽象。反思是認知體驗式學習的關鍵環節之一，學生對觀察到的事實、現象進行分析、概括，將直接經驗和抽象概念聯系起來，體現為一種探究性、理性的思維活動。本案例是學生建構“先天性行為”和“學習行為”概念的課堂學習過程，教師設計環環相扣的情境，引導學生逐步獲得深度感知，伴隨每個環節的反思交流，抽象出概念的關鍵詞，在新情境中運用概念進行分析、解釋，鞏固了學生對概念的理解(表1)。

表1 “區別動物的先天性行為和學習行為”認知體驗式教學設計

3.3 以提升元認知為主要目標 課堂情境中還有一種特殊形式的認知體驗式學習，它不以獲得關于客觀世界的知識為主，而以獲得關于認知活動的知識即元認知知識為主[2]，在初中生物學教學中有不少這類的例子。例如，在運用概念圖分析歸納光合作用和呼吸作用過程的知識時，體驗概念圖在辨析概念相互關系中的優勢；在分析基因在親子代間傳遞規律時，體驗逆向思維在推理中的作用；在擔當“小老師”過程中，體驗如何做計劃、組織、調節；在課堂小結中，除了總結學到的知識，還可以反思自己用了哪些學習方法，哪些是有效的？如何發現學習中的不足，如何調整？等等。 學生用語言表達感受的過程，就是對體驗進行具體化的過程，課堂互動也有助于學生產生新的感受，這是一個再體驗的過程。

4 體驗式學習應注重整體協同

初中生物學課程中，除了常用認知體驗式學習，還有很多內容適用于學習操作技能、行為方式的行動體驗式學習，也有在知識、技能學習中所帶來的成功、感嘆、困惑、難過等情感體驗。因此，在實際教學中，體驗式學習的三種形態(即認知體驗、行動體驗和情感體驗)，往往是相互伴隨出現的。教師應根據教學內容的特點，選擇更有益于目標達成的體驗方式。

案例4 “說明動物的運動依賴于一定的結構”： 教師提供筷子、橡皮筋、回形針、橡膠管等物品，引導學生分組討論、制作關節模型。第一次所做的模型均不能反映骨、關節、肌肉的關系，對于學生產生的思維沖突“到底是肌肉拉動骨運動、還是骨拉動肌肉運動”，教師沒有急于解釋，而是請學生分析教材、教學課件中提供的資源，結合體驗屈肘、伸肘動作進行分析,學習骨、關節、肌肉的有關知識。在理論學習基礎上，學生情緒非常高漲，再進行第二次模擬制作活動，學生自主糾錯，制作正確率達到90%左右。

認識關節的結構和功能是達成“說明動物的運動依賴于一定的結構”教學目標的重要內容之一。既可以選用認知體驗式學習，通過觀察圖、文，調動自身運動體驗來理解；也可以像本例一樣進行“模擬制作關節模型”的行動體驗式學習。在行動體驗的過程中，認知體驗以恰當的方式融入，情感體驗水到渠成，知、情、意相溶，符合初中生認知特點，有利于知識、能力、情感態度價值觀三維目標綜合實現。