張改相

(甘肅省蘭州市第四中學(xué) 730050) 王煜乾 (甘肅民族師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)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(chǔ)上，結(jié)合建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論提出了記憶系統(tǒng)的一種信息加工模式[1](圖1)，其特點(diǎn)主要表現(xiàn)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(gè)通道。兩種通道對(duì)來自感覺登記的信息進(jìn)行主動(dòng)的、有目的選擇后，被選擇的信息進(jìn)入短時(shí)記憶。②短時(shí)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(xué)習(xí)者將長(zhǎng)時(shí)記憶中的信息在新的學(xué)習(xí)中提取出來，并與已有相關(guān)知識(shí)建立外部聯(lián)系的過程，即進(jìn)行編碼與整合。通過工作記憶，信息進(jìn)入長(zhǎng)時(shí)記憶。以上兩方面的變化可用圖2來細(xì)化。

圖1 梅耶的記憶信息系統(tǒng)的信息加工模式

圖2 圖片與文字的建構(gòu)學(xué)習(xí)模式

這一模式更關(guān)注的是兩種通道對(duì)信息的選擇及工作記憶中新信息與長(zhǎng)時(shí)記憶中已有信息的內(nèi)部加工，強(qiáng)調(diào)的是外界刺激對(duì)學(xué)習(xí)者怎樣形成自我的知識(shí)建構(gòu)[1]。

教學(xué)中，如何實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者在一定的情境下通過對(duì)信息的選擇、組織和整合進(jìn)行有意義的建構(gòu)是值得研究的課題。本文以“減數(shù)分裂和受精作用”一課為例，對(duì)高中生物學(xué)課堂教學(xué)做了一些有益的嘗試。

1 營(yíng)造多元化的學(xué)習(xí)情境

學(xué)習(xí)的過程是從對(duì)信息的選擇開始的，多樣化的學(xué)習(xí)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(duì)信息的加工和編碼。

1.1 用問題引導(dǎo)學(xué)生閱讀文本 例如，在學(xué)習(xí)減數(shù)分裂概念時(shí)，教師可用“減數(shù)分裂是一種特殊的有絲分裂，其特殊性主要表現(xiàn)在哪些方面？”這樣的設(shè)問把學(xué)生引入學(xué)習(xí)情境，然后布置學(xué)習(xí)任務(wù)：請(qǐng)結(jié)合以下問題閱讀教材內(nèi)容：①哪些生物可以進(jìn)行減數(shù)分裂？②在什么時(shí)候發(fā)生？③減數(shù)分裂是怎樣的過程？④分裂的結(jié)果是什么？學(xué)生帶著問題閱讀文本，很容易獲得與問題相關(guān)的信息。以這樣的方式可以把所學(xué)的內(nèi)容分成具有邏輯關(guān)系的不同層次，有利于學(xué)生對(duì)信息的選擇和組織進(jìn)而獲得較好的教學(xué)效果。

1.2 在師生互動(dòng)中理解概念 同源染色體對(duì)準(zhǔn)確理解減數(shù)分裂過程具有重要的意義，教學(xué)時(shí)如能打破常規(guī)，在學(xué)習(xí)減數(shù)分裂過程之前引出這一概念并進(jìn)行處理(表1)，不僅能使學(xué)生很好地掌握同源染色體這一概念，為后續(xù)減數(shù)分裂過程的學(xué)習(xí)提供很好的固定點(diǎn)，同時(shí)也使有絲分裂概念得到擴(kuò)展[2]。

表1 師生互動(dòng)

1.3 在動(dòng)手構(gòu)建模型的過程中激活舊知、體驗(yàn)新知 構(gòu)建模型的方法可以克服多媒體演示過快、給學(xué)生留下思考時(shí)間過短的缺點(diǎn)，如果兩者結(jié)合使用，會(huì)達(dá)到理想的教學(xué)效果?？紤]到橡皮泥比較難做成大小形狀相同的同源染色體，教學(xué)中可準(zhǔn)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(xì)塑料吸管，兩種不同顏色細(xì)金屬導(dǎo)線、剪刀、大頭針等。

準(zhǔn)備活動(dòng)：本活動(dòng)兩人一組合作完成。需從以下兩方面準(zhǔn)備：①細(xì)胞分裂不同時(shí)期輪廓圖，記錄同源染色體、染色體、染色單體、DNA數(shù)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(dòng)手操作，一人記錄，在整個(gè)模擬建構(gòu)過程中，教師如能控制教學(xué)進(jìn)程并用提示或啟發(fā)性問題予以指導(dǎo)，會(huì)達(dá)到理想的效果。

2 精心組織，建構(gòu)新知

2.1 激活原有知識(shí)，為新知識(shí)學(xué)習(xí)提供固定點(diǎn) 認(rèn)知心理學(xué)研究表明：只有當(dāng)新舊觀念相互作用時(shí)，才能產(chǎn)生有意義的學(xué)習(xí)。已有經(jīng)驗(yàn)是否可被利用，能否為新學(xué)習(xí)提供必要的固定點(diǎn)，關(guān)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(jìn)行機(jī)械學(xué)習(xí)[2]。

例如，在學(xué)習(xí)減數(shù)分裂過程之前，讓學(xué)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(guān)知識(shí)；②強(qiáng)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(guān)系、染色體的復(fù)制、染色單體的分離以及有絲分裂過程中各個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)等，都能為新學(xué)習(xí)提供必要的固定點(diǎn)，同時(shí)使原有的知識(shí)不斷分化，得到充實(shí)、擴(kuò)展和鞏固，還會(huì)使新舊知識(shí)間發(fā)生聯(lián)系，產(chǎn)生新的聯(lián)合。

2.2 運(yùn)用漸進(jìn)分化的原則學(xué)習(xí)新知 先學(xué)一般的、概括的、包攝性較廣的知識(shí)，然后逐步具體化、細(xì)化。這符合認(rèn)知結(jié)構(gòu)在頭腦中的表征、組織和儲(chǔ)存知識(shí)的方式。在減數(shù)分裂過程教學(xué)時(shí)，可按表3步驟組織教學(xué)。

表3 減數(shù)分裂過程教學(xué)步驟

3 加強(qiáng)聯(lián)系，促進(jìn)整合

學(xué)習(xí)的最終結(jié)果是提取知識(shí)來滿足生活或新的學(xué)習(xí)使用。教學(xué)中，教師如能及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生比較有聯(lián)系但又有區(qū)別的知識(shí)，或設(shè)置問題情境，用新習(xí)得的知識(shí)來解決實(shí)際問題。這不僅有助于學(xué)生把新習(xí)得的信息整合到原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，便于檢索和提取，同時(shí)又會(huì)使原有經(jīng)驗(yàn)在解決問題的過程中得到調(diào)整和改造。

3.1 比較 在減數(shù)分裂一節(jié)的教學(xué)中，可以比較減數(shù)分裂與有絲分裂的概念、減數(shù)分裂與有絲分裂各個(gè)時(shí)期的特點(diǎn)、精子與卵細(xì)胞的形成過程，同源染色體與非同源染色體等。比較是促進(jìn)知識(shí)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(xué)生通過比較減數(shù)分裂和有絲分裂同一時(shí)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(rèn)知結(jié)構(gòu)中各觀念間重新組織、整合，建立新的聯(lián)系。學(xué)生提取習(xí)得信息的過程，并不始終是在與最初學(xué)習(xí)信息相同的情境中進(jìn)行的。因此，學(xué)習(xí)的過程中必然要有一個(gè)學(xué)習(xí)遷移的過程。教學(xué)中如能提供習(xí)得的信息用于新情境的提示、驅(qū)動(dòng)性問題，或創(chuàng)設(shè)引發(fā)認(rèn)知沖突的問題，都有利于遷移的發(fā)生。

圖3 有絲分裂、減數(shù)分裂中期和后期比較

例如，在學(xué)完減數(shù)分裂過程之后，可設(shè)置如下問題：①孟德爾對(duì)自由組合現(xiàn)象做出的解釋是：F1黃色圓粒(YyRr)在產(chǎn)生配子時(shí)，每對(duì)遺傳因子彼此分離，不同對(duì)的遺傳因子可以自由組合。這樣F1產(chǎn)生的雌配子和雄配子有：YR、Yr、yR、yr四種，它們之間的數(shù)量比為1∶1∶1∶1。你能用減數(shù)分裂驗(yàn)證嗎？②“基因重組發(fā)生在雌雄配子的隨機(jī)結(jié)合過程中”的說法正確嗎？問題①可以引導(dǎo)學(xué)生把兩對(duì)等位基因與兩對(duì)同源染色體聯(lián)系起來，在驗(yàn)證時(shí)對(duì)減數(shù)分裂的過程進(jìn)行了一次變相的復(fù)述，同時(shí)讓學(xué)生體會(huì)到遺傳定律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)就是減數(shù)分裂；問題②旨在引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，暴露學(xué)生的前科學(xué)概念，在學(xué)生討論過程中明確在同源染色體聯(lián)會(huì)時(shí)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(dǎo)致基因重組。

又如，可以設(shè)置如下的問題情境引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突：圖4表示某生物體細(xì)胞中基因在染色體上的分布，分步驟寫出該個(gè)體產(chǎn)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(duì)等位基因；②如果只考慮Aa、Bb這兩對(duì)等位基因；③如果同時(shí)考慮Aa、Bb、Cc這三對(duì)等位基因。問題①學(xué)生用已有知識(shí)能較容易回答，問題②、③會(huì)引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生分析不僅可使學(xué)生加深對(duì)減數(shù)分裂的理解，同時(shí)明白了“只有在控制每一對(duì)相對(duì)性狀的等位基因分別位于不同對(duì)的同源染色體上時(shí)才能表現(xiàn)出自由組合現(xiàn)象”，達(dá)成對(duì)已有知識(shí)結(jié)構(gòu)的改組和重建。

圖4 某生物體細(xì)胞中基因在染色體上的分布