“同化和順應(yīng)”認(rèn)知理論在生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

王孟前 李 歐

（奉化高級(jí)中學(xué) 浙江寧波 315500）

瑞士心理學(xué)家皮亞杰認(rèn)為，“同化和順應(yīng)”都是個(gè)體發(fā)展認(rèn)知的過程。“同化”是指將外界信息吸收進(jìn)來，并能順利地整合到已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中[1]。例如，已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)認(rèn)為鳥是有羽毛、有喙、會(huì)飛行的動(dòng)物，將麻雀整合到已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)之中，原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化。“順應(yīng)”是已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)無法同化外界信息時(shí)，引起的認(rèn)知結(jié)構(gòu)重組和改造的過程[1]。例如，去動(dòng)物園看到鴕鳥，動(dòng)物園管理員告知鴕鳥也是鳥，此時(shí)，就需要改變?cè)械恼J(rèn)知結(jié)構(gòu)，將“會(huì)飛行”去掉。“同化和順應(yīng)”認(rèn)知理論可應(yīng)用于每一門學(xué)科的教學(xué)中。當(dāng)學(xué)生“順應(yīng)”出現(xiàn)困難時(shí)，如何引導(dǎo)學(xué)生建立新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，是教學(xué)過程的一大難點(diǎn)。本文就這一問題舉例說明“同化和順應(yīng)”認(rèn)知理論在生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。

1 凈生產(chǎn)量概念的認(rèn)知難點(diǎn)

學(xué)生易將某個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的“凈生產(chǎn)量”簡單地理解為生產(chǎn)者的凈初級(jí)生產(chǎn)量和消費(fèi)者、分解者的次級(jí)生產(chǎn)量之和。實(shí)際上，凈生產(chǎn)量來源于生產(chǎn)者的凈初級(jí)生產(chǎn)量和消費(fèi)者、分解者的次級(jí)生產(chǎn)量，但不是二者的簡單之和。這是因?yàn)椋a(chǎn)者凈初級(jí)生產(chǎn)量的一部分會(huì)轉(zhuǎn)化為消費(fèi)者、分解者的次級(jí)生產(chǎn)量，而且某個(gè)營養(yǎng)級(jí)次級(jí)生產(chǎn)量的一部分也會(huì)轉(zhuǎn)化為下一個(gè)營養(yǎng)級(jí)的次級(jí)生產(chǎn)量和分解者的次級(jí)生產(chǎn)量。如果將生產(chǎn)者的凈初級(jí)生產(chǎn)量和消費(fèi)者、分解者的次級(jí)生產(chǎn)量簡單相加，會(huì)出現(xiàn)一部分凈初級(jí)生產(chǎn)量和一部分次級(jí)生產(chǎn)量重復(fù)疊加計(jì)算的現(xiàn)象。教學(xué)實(shí)踐過程中，學(xué)生普遍反映此解釋很抽象，難以理解。

2 “同化和順應(yīng)”認(rèn)知理論的應(yīng)用

為幫助學(xué)生形象地理解“生態(tài)系統(tǒng)的凈生產(chǎn)量”這一概念，采用舉例分析法。先幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的想法是錯(cuò)誤的，學(xué)生會(huì)接受從新的角度理解這一概念，即“同化和順應(yīng)”認(rèn)知理論的應(yīng)用過程，發(fā)現(xiàn)教學(xué)效果較好。例如，組織學(xué)生對(duì)浙科版生物學(xué)教材必修3 中的插圖“賽達(dá)伯格湖能量沿營養(yǎng)級(jí)流動(dòng)的定量分析”[2]進(jìn)行分析（圖1），幫助學(xué)生形象地認(rèn)識(shí)到該生態(tài)系統(tǒng)凈生產(chǎn)量的計(jì)算方法。

圖1 賽達(dá)伯格湖能量沿營養(yǎng)級(jí)流動(dòng)的定量分析[2]

2.1 用已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)思考問題 針對(duì)已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，教師提出2 個(gè)問題：

1）該生態(tài)系統(tǒng)這段時(shí)間的凈生產(chǎn)量=輸入該生態(tài)系統(tǒng)的總能量（總初級(jí)生產(chǎn)量）-輸出該生態(tài)系統(tǒng)的總能量（各營養(yǎng)級(jí)和分解者的呼吸量之和）=111.0 cal/（cm2·a）-（23.0+4.5+1.8+分解者的呼吸量）cal/（cm2·a）；此算法是否合理？

2）從圖1可發(fā)現(xiàn)，第1 營養(yǎng)級(jí)的凈初級(jí)生產(chǎn)量是111.0-23.0=88.0 cal/（cm2·a），第2 營養(yǎng)級(jí)的次級(jí)生產(chǎn)量為15.0-4.5=10.5 cal/（cm2·a），第3 營養(yǎng)級(jí)的次級(jí)生產(chǎn)量為3.0-1.8=1.2 cal/（cm2·a），分解者也有次級(jí)生產(chǎn)量。該生態(tài)系統(tǒng)這段時(shí)間的凈生產(chǎn)量=（88.0+10.5+1.2+分解者的次級(jí)生產(chǎn)量）cal/（cm2·a），這個(gè)算法是否正確？

2.2 引導(dǎo)學(xué)生建立新的認(rèn)知結(jié)構(gòu) 學(xué)生很容易理解問題1 的算法是合理的。針對(duì)問題2，學(xué)生一開始認(rèn)為這個(gè)算法也較合理，但很快就發(fā)現(xiàn)問題1 的計(jì)算結(jié)果顯著小于問題2 的計(jì)算結(jié)果。經(jīng)過思考，學(xué)生確定問題1 的算法肯定是對(duì)的，于是就認(rèn)為問題2 的算法應(yīng)該是錯(cuò)的。此時(shí)，學(xué)生很想知道，問題2 的算法錯(cuò)在哪里。教師可趁勢(shì)引導(dǎo)：“經(jīng)過植食動(dòng)物的攝食，生產(chǎn)者的凈初級(jí)生產(chǎn)量88.0 cal/（cm2·a）能否一直保留在生產(chǎn)者體內(nèi)？”“生產(chǎn)者減少的凈初級(jí)生產(chǎn)量去了哪里？”使學(xué)生形象地認(rèn)識(shí)到一部分凈初級(jí)生產(chǎn)量會(huì)轉(zhuǎn)化為第2 營養(yǎng)級(jí)和分解者的次級(jí)生產(chǎn)量，第2 營養(yǎng)級(jí)的次級(jí)生產(chǎn)量一部分會(huì)轉(zhuǎn)化為第3 營養(yǎng)級(jí)和分解者的次級(jí)生產(chǎn)量，第3 營養(yǎng)級(jí)的次級(jí)生產(chǎn)量的一部分會(huì)轉(zhuǎn)化為分解者的次級(jí)生產(chǎn)量，從而發(fā)現(xiàn)問題2 的算法出現(xiàn)了重復(fù)計(jì)算的錯(cuò)誤。

在學(xué)習(xí)過程中，只有當(dāng)認(rèn)知個(gè)體發(fā)現(xiàn)自己重組和改造后的認(rèn)知是錯(cuò)誤的，才會(huì)放棄這種認(rèn)知，構(gòu)建新的認(rèn)知。因此，當(dāng)學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)無法同化外界信息時(shí)，教師應(yīng)轉(zhuǎn)換信息刺激，且這種新信息刺激既能幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到其重組和改造后的認(rèn)知是錯(cuò)誤的，又能幫助學(xué)生完成同化過程。上述“舉例分析法幫助學(xué)生理解生態(tài)系統(tǒng)的凈生產(chǎn)量”的教學(xué)案例，遵循和應(yīng)用了皮亞杰“同化和順應(yīng)”認(rèn)知理論，有效地幫助學(xué)生進(jìn)行了理解性學(xué)習(xí)，將前概念順利轉(zhuǎn)化為科學(xué)概念。