基于梅耶信息加工模式的教學嘗試
——以“減數分裂和受精作用”為例

張改相

(甘肅省蘭州市第四中學 730050) 王煜乾 (甘肅民族師范學院化學與生命科學系 合作 747000)

梅耶(R.E.Mayer)在加涅(R.M.Gagan)的信息加工模式的基礎上，結合建構主義學習理論提出了記憶系統的一種信息加工模式[1](圖1)，其特點主要表現在：①梅耶的模式中增加了感覺記憶，并把感覺記憶分為視覺記憶和聽覺記憶兩個通道。兩種通道對來自感覺登記的信息進行主動的、有目的選擇后，被選擇的信息進入短時記憶。②短時記憶還可以用來完成心理操作，這就是工作記憶。工作記憶是學習者將長時記憶中的信息在新的學習中提取出來，并與已有相關知識建立外部聯系的過程，即進行編碼與整合。通過工作記憶，信息進入長時記憶。以上兩方面的變化可用圖2來細化。

圖1 梅耶的記憶信息系統的信息加工模式

圖2 圖片與文字的建構學習模式

這一模式更關注的是兩種通道對信息的選擇及工作記憶中新信息與長時記憶中已有信息的內部加工，強調的是外界刺激對學習者怎樣形成自我的知識建構[1]。

教學中，如何實現學習者在一定的情境下通過對信息的選擇、組織和整合進行有意義的建構是值得研究的課題。本文以“減數分裂和受精作用”一課為例，對高中生物學課堂教學做了一些有益的嘗試。

1 營造多元化的學習情境

學習的過程是從對信息的選擇開始的，多樣化的學習情境不僅能為兩種通道有目的選擇提供豐富的供選素材，而且有利于工作記憶對信息的加工和編碼。

1.1 用問題引導學生閱讀文本 例如，在學習減數分裂概念時，教師可用“減數分裂是一種特殊的有絲分裂，其特殊性主要表現在哪些方面？”這樣的設問把學生引入學習情境，然后布置學習任務：請結合以下問題閱讀教材內容：①哪些生物可以進行減數分裂？②在什么時候發生？③減數分裂是怎樣的過程？④分裂的結果是什么？學生帶著問題閱讀文本，很容易獲得與問題相關的信息。以這樣的方式可以把所學的內容分成具有邏輯關系的不同層次，有利于學生對信息的選擇和組織進而獲得較好的教學效果。

1.2 在師生互動中理解概念 同源染色體對準確理解減數分裂過程具有重要的意義，教學時如能打破常規，在學習減數分裂過程之前引出這一概念并進行處理(表1)，不僅能使學生很好地掌握同源染色體這一概念，為后續減數分裂過程的學習提供很好的固定點，同時也使有絲分裂概念得到擴展[2]。

表1 師生互動

1.3 在動手構建模型的過程中激活舊知、體驗新知 構建模型的方法可以克服多媒體演示過快、給學生留下思考時間過短的缺點，如果兩者結合使用，會達到理想的教學效果。考慮到橡皮泥比較難做成大小形狀相同的同源染色體，教學中可準備如下的材料、用具供課堂使用。

材料用具：兩種不同顏色的細塑料吸管，兩種不同顏色細金屬導線、剪刀、大頭針等。

準備活動：本活動兩人一組合作完成。需從以下兩方面準備：①細胞分裂不同時期輪廓圖，記錄同源染色體、染色體、染色單體、DNA數目變化的表格。②制作染色體模型(表2)。

表2 染色體模型的制作過程

模擬過程：以普通二倍體生物(2N=4)為例。一人動手操作，一人記錄，在整個模擬建構過程中，教師如能控制教學進程并用提示或啟發性問題予以指導，會達到理想的效果。

2 精心組織，建構新知

2.1 激活原有知識，為新知識學習提供固定點 認知心理學研究表明：只有當新舊觀念相互作用時，才能產生有意義的學習。已有經驗是否可被利用，能否為新學習提供必要的固定點，關鍵是頭腦中具有起固定作用的概念、觀念等。缺乏這類觀念則只能進行機械學習[2]。

例如，在學習減數分裂過程之前，讓學生自制染色體模型模擬有絲分裂的過程，觀察有絲分裂過程中同源染色體變化。其目的有二：①激活有絲分裂的相關知識；②強化同源染色體概念。這樣，同源染色體及被激活的染色體、染色單體和DNA的關系、染色體的復制、染色單體的分離以及有絲分裂過程中各個時期的特點等，都能為新學習提供必要的固定點，同時使原有的知識不斷分化，得到充實、擴展和鞏固，還會使新舊知識間發生聯系，產生新的聯合。

2.2 運用漸進分化的原則學習新知 先學一般的、概括的、包攝性較廣的知識，然后逐步具體化、細化。這符合認知結構在頭腦中的表征、組織和儲存知識的方式。在減數分裂過程教學時，可按表3步驟組織教學。

表3 減數分裂過程教學步驟

3 加強聯系，促進整合

學習的最終結果是提取知識來滿足生活或新的學習使用。教學中，教師如能及時引導學生比較有聯系但又有區別的知識，或設置問題情境，用新習得的知識來解決實際問題。這不僅有助于學生把新習得的信息整合到原有的認知結構，便于檢索和提取，同時又會使原有經驗在解決問題的過程中得到調整和改造。

3.1 比較 在減數分裂一節的教學中，可以比較減數分裂與有絲分裂的概念、減數分裂與有絲分裂各個時期的特點、精子與卵細胞的形成過程，同源染色體與非同源染色體等。比較是促進知識整合的有效方法之一，從比較中還可以找到解決問題的方法和策略。例如，學生通過比較減數分裂和有絲分裂同一時期的圖像，能很容易梳理出如圖3的檢索方法。

3.2 遷移 遷移可使認知結構中各觀念間重新組織、整合，建立新的聯系。學生提取習得信息的過程，并不始終是在與最初學習信息相同的情境中進行的。因此，學習的過程中必然要有一個學習遷移的過程。教學中如能提供習得的信息用于新情境的提示、驅動性問題，或創設引發認知沖突的問題，都有利于遷移的發生。

圖3 有絲分裂、減數分裂中期和后期比較

例如，在學完減數分裂過程之后，可設置如下問題：①孟德爾對自由組合現象做出的解釋是：F1黃色圓粒(YyRr)在產生配子時，每對遺傳因子彼此分離，不同對的遺傳因子可以自由組合。這樣F1產生的雌配子和雄配子有：YR、Yr、yR、yr四種，它們之間的數量比為1∶1∶1∶1。你能用減數分裂驗證嗎？②“基因重組發生在雌雄配子的隨機結合過程中”的說法正確嗎？問題①可以引導學生把兩對等位基因與兩對同源染色體聯系起來，在驗證時對減數分裂的過程進行了一次變相的復述，同時讓學生體會到遺傳定律的細胞學基礎就是減數分裂；問題②旨在引發學生的認知沖突，暴露學生的前科學概念，在學生討論過程中明確在同源染色體聯會時的交叉互換及減Ⅰ后期同源染色體的分離及非同源染色體的自由組合才可以導致基因重組。

又如，可以設置如下的問題情境引發學生認知沖突：圖4表示某生物體細胞中基因在染色體上的分布，分步驟寫出該個體產生的配子種類及比例(不考慮同源染色體的交叉互換)[3]。①如果只考慮Aa、Cc這兩對等位基因；②如果只考慮Aa、Bb這兩對等位基因；③如果同時考慮Aa、Bb、Cc這三對等位基因。問題①學生用已有知識能較容易回答，問題②、③會引發學生的認知沖突，引導學生分析不僅可使學生加深對減數分裂的理解，同時明白了“只有在控制每一對相對性狀的等位基因分別位于不同對的同源染色體上時才能表現出自由組合現象”，達成對已有知識結構的改組和重建。

圖4 某生物體細胞中基因在染色體上的分布