基于認知過程 設計有意義的生物課程學習

伯海英 陳 欣

（1.廈門市教育科學研究院，福建 廈門 361004；2.福建教育學院理科研修部，福建 福州 350025）

學習的遷移是指運用已有知識、方法去學習新內容、解決新問題，遷移是有意義學習的標志。［1］課堂教學應幫助學生形成遷移的能力，促進有意義學習的發生。教師應從制定教學目標開始，就著眼于促進學習遷移，而不是只關注學習的保持。

一、機械學習關注學習的保持

在中學生物學課程學習中，有一些學生通常能夠認真閱讀課本，整理出關鍵事實、原理，并記住它們。如果測試這些內容，幾乎能正確地呈現，但無法運用這些原理解決新情境中的問題，這種學習就屬于“機械學習”。機械學習是十分低效、甚至是有害的學習方式，造成學生沒有真正理解概念和原理。目前機械學習仍普遍存在，究其原因除了學生個體智力類型不同之外，落后的教學觀和教學方法是機械學習的“元兇”。

以人教版八年級下冊《生物學》“基因的顯性和隱性”為例，本節的知識主要有以下幾種類型。

表1 “基因的顯性和隱性”知識類型

如果教師關注學習的保持，則可能制定的教學目標①說出性狀、相對性狀、顯性性狀、隱性性狀、顯性基因、隱性基因等名詞的定義，識別相關符號；②說出基因在親子代間傳遞規律；③描述孟德爾豌豆雜交實驗中的基因傳遞；④識記“無中生有是隱性”口訣。

這種保持型的教學目標，可能導致學生以死記硬背的方式解答問題，不可避免地發生機械學習即將學習看作是習得知識，把新信息添加到記憶中，忽略學生對概念的理解和應用。

二、有意義的學習關注學習的遷移

有意義的學習認為，學習是學習者基于一定的新情境，通過與學習環境的互動，自我建構意義。在有意義的學習過程中，學生參與主動認知加工活動，想辦法分析問題，形成問題解決方案，最終解決新問題。［1］如圖1所示。

圖1 有意義的學習過程

有意義的學習過程不僅為學生提供解決問題的辦法，還提供了知識遷移應用的認知過程。因此，有意義的學習要求教學超越簡單呈現事實性知識，應幫助學生通過理解、分析、應用等認知過程，將新信息與已有知識、方法融為一體。并通過將學習目標置于新情境中的測評方式，檢測學生是否達成學習目標，而非簡單要求學生回憶或識別事實性知識。

三、基于認知過程設計有意義的學習

按照布魯姆的目標分類理論，“記憶/回憶”是與學習保持相關的認知過程，其他五個認知類別，理解、應用、分析、評價和創造等都與學習遷移有密切關系。這些認知過程與具體學科情境相結合，常常被用于促進有意義的學習。

以分析三個家庭直發和卷發這對相對性狀的遺傳情境為例（如表2），要求學生通過分析個體的性狀表現，推斷顯性性狀、隱性性狀和個體相應的基因型。

表2 直發和卷發的遺傳情境

學生解決上述問題，需要經歷以下認知過程：①解釋。理解表2給定的情境是討論直發、卷發這一對相對性狀，分析與解釋三個家庭子代的性狀表現和基因型。②回憶。回憶有關顯性性狀、隱性性狀、顯性基因、隱性基因、基因型等事實性知識。③組織。建立起直發、卷發性狀與熟悉的孟德爾豌豆雜交實驗情境之間的關系。④分析。按照基因傳遞的規律分析顯性性狀、隱性性狀。⑤生成。按照基因傳遞規律解答問題。

可見，通過源于生活的真實的問題情境所引發的認知過程，有助于學習的遷移。實際上，自然、生產、生活中的現象往往是復雜的，包含冗余、干擾信息，從中發現解決問題的線索往往需要敏銳的洞察力、激發并靈活運用多種認知過程。基于認知過程設計有意義的學習，應立足于學生“有意義的學習經歷”，促進學生更好地融入生活。

因此，如果從促進學習遷移的角度設計學習目標，“基因的顯性和隱性”教學時，關注認知過程的學習目標可以設計為：①舉例解釋性狀、相對性狀、顯性性狀、隱性性狀、顯性基因、隱性基因等概念；②對具體情境中的遺傳現象進行分類、比較，分析基因傳遞的過程；③從具體情境中區別、選擇用于推斷基因傳遞結果的有效信息，正確推斷其結果；④檢查、評價基因傳遞的過程和結果。

為保障上述學習目標的實現，應設計下列相關的學習活動。

活動1從“想一想，議一議”設疑，在性狀和基因之間建立關聯，促進學生理解概念性知識。

活動2比較孟德爾豌豆雜交實驗中莖的高矮、種皮顏色、種子形狀等三組相對性狀在子一代、子二代中的性狀表現，歸納規律，促進學生理解概念性知識。

活動3以莖的高矮為例，教師講解基因從親代到子一代、子二代的傳遞過程，并用符號表示，促進學生應用程序性知識。

活動4學生模仿教師，分析“黃色種子×綠色種子”“圓形種子×皺縮種子”的基因傳遞過程，促進學生應用程序性知識。

活動5教師指導學生總結一對相對性狀基因傳遞的推理方法，幫助學生回憶已學知識，提高元認知知識。

活動6學生運用一對相對性狀基因傳遞的推理方法，嘗試分析新情境中基因傳遞過程和結果，促進學生應用程序性知識。

為了保證學習遷移有意義的學習，應注意所制定的教學目標是否利于有意義的學習？從學習活動內容與目標是否一致？學生喜歡這些學習活動嗎？同時，對目標達成度的有效推斷應基于兩個關鍵點，一是真實的測評任務，二是用于評價學生完成度的標準，尤其是主觀題的評價細則對于目標推斷是不可缺少的。為了促進學生元認知的發展，應加強評價活動的設計，要求學生對自己做出的選擇和判斷進行檢查，對最終的結果作出評價。

四、有意義的學習需要高階認知過程

不能體現思維過程的學習，不是有意義的學習。在教學實施過程中，往往存在教師“越俎代庖”的情形，有些教學雖然設計了所謂“探究”“選擇”“分析”“評價”等高階認知活動，但有時僅僅是“花架子”，并未真正實施。有些教師急于完成預設環節，甚至包辦回答的敘述部分，比如，關于相對性狀的表述，教師敘述“同種……同一……的不同……”學生只需“填空式”作答其中留白的詞匯，這樣的教學連“回憶”的目標都無法達成，更不用說高階目標，顯然是十分表淺的學習。長此以往，教師認為自己“該講的都講了”，但學生卻“不知其所以然”，無法在新情境中分析和解決問題。

教學時間不足，也是部分教師不敢或不愿開展包含高階思維的學習活動的理由之一。課堂容量過大，確實不利于有意義學習的真正發生，問題過多、活動過多，環節過多，可能導致學生應接不暇，無法深入思考。解決時間問題的操作性辦法之一是開展主題單元教學。

主題單元教學要求教師聚焦主題，從整體考慮教學思路，設計單元教學環節。因為教學活動并不總能按計劃進行，尤其是大班教學環境下，有些學生可能比其他學生需要更多的學習時間，而較大的課程單位為教學活動提供“靈活的時間”，同時主題單元教學增進學習的綜合性和整體性，使學生能針對較復雜的認知目標進行學習，參與高階思維活動，既看到“樹木”也看到“森林”。

如將“基因的顯性和隱性”一節置于“生物的遺傳和變異”一章中，依據課程標準，可將初中生物學有關遺傳名詞、原理的呈現順序，參照學生知識基礎和認知過程維度進行整理，例如從性狀與基因的關系入手，以“基因是什么？基因在哪里？基因的作用是什么？基因傳遞有何規律？如何應用遺傳規律？”等為線索，引導學生從事實性知識入手，逐步建構概念性知識，理解基因傳遞規律并在新情境中應用。（如圖2）

圖2 生物的遺傳和變異主題單元教學

研究表明，激發學生高階認知過程的教學，其教學目標從關注知識轉變為知識和思維并重，教學內容組織更重視應用邏輯，教學強調學生經歷分析、歸納、概括、推理、評價等認知過程解決問題。［2］由于初中學生知識經驗不夠豐富、深刻，思維還有片面性，制約了方法總結的完整性和準確性。因此，在初中生物學教學中，要激發學生高階認知過程，還需要改進程序性知識的教學。教師應將各種解決問題的程序性知識整理出來，指導學生理解這些步驟之間的推理過程，這一點對中下學習水平的學生尤為重要，“放羊式”程序性知識教學無法指導學生學習問題解決方法。

當然，深度教學要以基礎知識和低階思維為基礎，知識結構清晰、穩定，才能快速從知識結構中提取和重組知識、方法，用于解決新問題。因此，知識和能力之間，低階思維和高階思維之間應有機融合，有所側重。由于學生認知水平、思維能力的差異，有時高階目標未必能在課堂內完成，這就是涉及到分層達標的設計，可以通過作業配套設計，幫助“吃不飽”的學生達成高階目標，也可在課堂練習中采用分層完成的形式提高課堂效率。

總之，有意義學習的實質是在新知識、新方法、新觀念與已有認知結構建立合理的、實質性的聯系。教學設計應在學生原有認知基礎上，將認知邏輯和學科邏輯綜合考量，制定有利于學習遷移的目標，并基于認知過程設計學習活動，促成有意義的學習真實發生。