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《求真》

教学---“认知策略”在生物学教学中的应用评价

来源: 发布时间:2009-12-04 09:40 浏览次数: 【字体:
 

摘要:认知策略”是在生物学教学中一种重要的学习因素,通过教学中的认知策略的研究和实施,加强对学生进行策略学习能力的培养,能有效地提高学生的科学素养、创新精神和实践能力。20世纪80年代以来,以认知策略为基础重构基础教育的教育心理学课程成为世界各国课程改革的突出特点,一个共同的做法是:不仅将认知策略作为一种学习方式,而且将认知策略作为课程的内容标准。在这方面,美国走在世界的前列。本文通过对美国中学生物学“认知策略”教学实例的评析,有助于中国教师对中学生物学“认知策略”教学的借鉴、认识。

关键词:陈述性知识   程序性知识     认知策略 

 

    生物学作为一门学科最终的目的,必然是通过教学,使学生获得知识、形成技能,而且还应培养他们的创造力和引导他们学会如何学习其它相关知识。为使普通高中学生成为独立、自主、高效的学习者,掌握好的学习方法是十分必要的。对同一个需要解决的问题,解决方法有两个,即合适与不合适,如何选取合适的方法,摒弃不合适的方法,最终达到学习的目的,这是心理学中研究的内容,称为策略。

20世纪60年代,心理学界诞生了以信息加工观点为基础的认知心理学,由于认知心理学对人的认识过程的研究兴趣及在知识分类、表征、加工、提取等观点上与其他心理学派的差别,从而对教育与学习领域的心理学即教学心理学产生了重大影响。认知心理学家根据知识在人的行为表现上的特点,将知识分为陈述性知识程序性知识两大类。陈述性知识是关于是什么的知识,可以被直接描述,而程序性知识则与问题解决相联,是关于为什么、怎么做的知识,它可以被陈述,也可以通过行为、动作表现出来。认知心理学家认为学习的内容是陈述性知识程序性知识,学习的目的是获得这两种知识的迁移。人类的学习活动实质上是对信息进行加工和运用的过程,信息加工的方法技术便是认知策略,这些方法和技术能使信息较为有效地从记忆中提取。认知心理学特别强调认知策略作为一种特殊的认知技能在学习和问题解决中的重要作用

认知策略是个体主动采用的用于提高其完成认知任务的效率的方法。认知策略不同于某一具体或特殊领域的技能或技巧,而是关于认知的技巧;它并不指向某一具体情境,而是针对个体的普遍的一般的认知过程。严格说来,它也是一种程序性知识,但由于这种策略在个体学习和解决问题中的计划、监控和调节作用,使得陈述知识和程序性知识都无法代替它,这是它存在的缘由。可是认知策略并不完全超然于陈述性知识和程序性知识之上,它们之间是相互联系、相互作用的。

首先,当认知策略用书面语言或口语传达时,可以被视为一种陈述性知识,而当认知策略运用于具体的认知活动中,它又作为一种技能表现为一定的程序性知识。其次,作为一种高级的认知技能,认知策略的掌握有赖于个体掌握一定的陈述性知识和程序性知识,否则认知策略无法被理解和传授。而对认知策略的运用必然涉及到有关的陈述性知识和程序性知识。最后,认知策略的掌握是为掌握更多的陈述性知识和程序性知识服务的。认知策略本身并不表现为某种实用性,它的价值必定通过加工、处理陈述性知识和程序性知识才得以体现。

当前教育改革的基础是中小学教育改革,中小学教育改革的核心是课程,课程和教材的改革是中学教育改革的龙头。在生物学教育改革中,认知策略的教学对生物学教师和课程改革带来了挑战。随着课程改革的深入进行,特别是必修课、选修课中研究性学习的设置,更有必要将认知策略的教学研究纳入深层次研究范围。本文通过对中美生物学教学特点的比较及美国中学生物学 认知策略”教学实例的评析,突出对认知策略的教学研究,并期望将研究结果应用在教材的处理中,以深化对课程改革的认识,切实转变教育观念,真正把素质教育落实到教学的每一环节,提高生物科学教育的水平和质量。

1.中美生物学教学特点比较

    美国生物学教学的演示与实验活动有三个特点:

    (1 )设备和材料并不奢侈或昂贵,大多简单而便宜,许多仪器还是教师自己利用日常家庭用品制作的;

  (2)动手操作与日常生活情境相联系,生动活泼而又切合实际;

  (3)大量使用计算机。

   其他中美生物学教学特点的差异见下表:

比较类目

中国

美国

课程与教材

以分科课程为主,教材偏难

以综合课程为主,教材实用性强

课堂教学

以教师为中心,结构紧凑、严肃

以学生为中心,方式随意,轻松明快

教学方法

以演绎推理为主

以归纳推理为主

理论与实践关系

强调理论学习,演示与动手操作少

强调实践学习,演示与动手操作多

实验目的、方法

验证新知,方法一致

发现新知,方法多样

学生学习方式

听课、做笔记、背诵、做练习

提问,独立实验,撰写报告并汇报

学生学习结果

基本知识掌握扎实,动手能力弱

长于创造性解决问题,动手能力强

[评析]对中美生物学教学特点的差异比较发现,中美教师在传授知识的最终目的上是相通的,即教师不仅要把丰富的陈述性知识传授给学生,使学生知道“是什么”——它是陈述性知识的内涵;而且还要使学生形成程序性知识,知道“怎么办”“如何做”——它是程序性知识的内涵。教学的关键就是使学生的陈述性知识转化为程序性知识,发展其能力,而这方面恰恰是国内教师所欠缺的。目前国内生物学学习的现状是:十分重视接受学习,比较忽视体验学习,尤其忽视发现学习。教师和学生在生物学教与学的方法普遍单一,且缺乏科学性、创造性。在一些人看来,学习生物学的方法似乎就是死记硬背,教师把教材中的内容一点点背下来教给学生,学生再一点点背下来还给教师,似乎就完成了任务。错误的认知策略使学生渐渐失去了对生物课的学习兴趣,致使生物课变成了死物课。诚然,按照奥苏贝尔的观点,学习可分为机械学习(rote  learning)和有意义的学习(meaning learning)。机械学习是指对事实或联系的记忆,所记信息的意义都相对孤立,信息之间的联系也不是必然的,如元素符号等。其实在某些学习中机械学习也是必不可少的,之所以给人印象不佳,主要被滥用所致,现在,在学校里,我们常常对那些本来有意义的材料作鹦鹉学舌,并把它们当作无意义的信息加以死记硬背,这是相当错误的。认知思维的可训练性告诉我们:认知策略是直接为改善个体的认知加工过程服务的,认知加工过程的改良即表现为思维品质的提高。英国思维训练专家爱德华··波诺(Edward de Bono)认为:知识不能代替思维,思维也不能代替知识。相对来说,知识是静态的,而思维是动态的。掌握知识不等于同时获得了思维发展。

在现实中我们也看到,仅仅向学生灌输知识和技能,要求其死记硬背、生搬硬套,并不能够提高其记忆和解决问题的能力,改进其思维品质。爱德华··波诺进而认为,思维作为一种技能可以被直接传授。但是思维不是纯粹的抽象物,思维以知识为加工材料,以产生新知识为结果。以知识为内容,训练思维技能、技巧和策略以激发思维过程本身已被证实为思维训练的好方法。

综合上述观点,我们应当在实际的教学中,注意以下认知策略:(1)注意集中策略,强调学生明确学习目标,对所学内容有预期认知,树立学习的心向,并在学习中学会自控。当然学生的注意是有个别差异的,如表面的不注意,表面的注意,真正的注意和真正的不注意等多种情况;(2)编码策略,主要是通过减轻记忆的负担,设法对所学材料赋予一定意义,达到提高记忆的效果;(3)组织策略,是寻找学习所承载知识的内部结构层次,对信息进行更为深度加工的编码;(4)提取与利用策略,是指运用背景线索、位置和推断等方法进行有意识的有效学习策略;(5)认知技能的学习策略,具体包括认同策略、练习策略和反馈矫正策略,以促进认知技能的早期形成。以上五种类型是加涅根据信息加工流程来分的。温斯坦等(Weinstein,et al.,1983)将认知策略分为(1)复述策略:信息从短时记忆经过复述进入长时记忆,教师不能只提记忆任务,更要教记忆方法。精确复述要精心选择,大概复述可增大容量。复述时要多用视觉,要双重编码(画面服务于文字),要多尝试回忆(3/5时间)要及时分段强化,要多在运用中巩固;(2)精加工策略:是新信息与头脑中的经验建立联系的过程,学习的真正意义并不指向符号,而是符号背后意义的创造性把握,这是认知策略的核心,学习的过程正是从已知到未知,从熟知到陌生到完成个性化编码的过程;(3)组织策略:对所学新材料进行整理,属复习工作的组织,有归类策略和纲要策略,训练时,老师提供主纲学生填具体内容或老师写具体内容学生写主纲或更低要求可老师写好,学生来印证;(4)理解-控制策略;(5)情感策略。温斯坦等的分类则是基于信息加工中主要的认知活动的。在本文中将根据案例实际,采用不同的认知策略分类法加以评析。

2.美国生物学教学实例评析

以《Addison--Wesley Biology》教师版中“原核生物的繁殖”单元为例。

教学程序

演示、观察、记录:

用棉球和投影仪演示细菌的快速繁殖。说明细菌的繁殖速度(20min/代)。以棉球数代表细菌数,以1s代替1min,让一个学生记录时间,到20s时让学生说出投影仪上显示的细菌数(增加1倍),重复此过程2-3min,数一下棉球,可得出细菌已繁殖了6-9代。

[评析]在理论与实践关系上,中美教学有很大差别。中国:强调理论学习,演示与动手操作少;美国:强调实践学习,演示与动手操作多。

在温斯坦所提的复述策略中特别强调在实践中学习。我们每个人都知道在做中学,科学研究也证明了这一认识。在学习完成各种任务时,让个体亲自完成这些任务,要比让个体只是看说明书或者看老师完成这一任务学得多。例如,如果让学生有机会亲自立体几何图,要比只让他们看老师画,所学得的东西要多得多。

教授新知

a.重点讲述:原核生物属单倍体,大多进行二分裂无性繁殖,可通过接合、转导、转化共享遗传信息。

b.强化:讲授二分裂之前,布置作业让学生复习有丝分裂与减数分裂、无性繁殖与有性繁殖的区别。

[评析] 奥苏贝尔有句名言:“如果我不得不把全部教育心理学还原为一条原理的话,我将会说,影响学习的唯一的最重要的因素是学习者已经知道了什么。”并且指出,要“根据学生原有知识进行教学。”精加工策略能帮助学习者将信息存贮到长记忆中去,它是通过在所学各项信息之间建立联系来实现的。所谓精加工,通过将所学的新信息和已有的知识联系起来,以此来增加新信息的意义,也就是说我们应用已有的图式和已有的知识使新信息合理化。在课堂教学中,教师可采取不同的方式促进学生进行精加工。最常用的方式是:教学新课前,复习与新知识紧密联系的旧知识,使学生能顺利地将新旧知识联系在一起,将新知识纳入该类知识网络中。这里需要指出的是,在教学实际中,为进入新课做准备的旧知识复习,有的老师常常是泛泛的复习,缺乏针对性,甚至所复习的旧知识对新课的学习产生负迁移。如何从众多的旧知识中选择恰当的知识,通常可从三方面考虑:①从旧知识中选择引发新知识的自然生长点。②采用类比法。以学生的熟悉的事例、深入浅出的比方,把新知识与旧知识巧妙地联系起来。③借用比较法。通过提示新知识的异同点来引入新知识。④设计“先行组织者”,引导学生形成总括性观念,利于新知识的吸收。这里采用的是方法①和③。

c.让学生用模型建立概念。当病毒侵染细菌时,病毒DNA变成了细菌DNA的一部分。建立一个模型来表明该过程的发生。记住细菌DNA是双链环形。

[评析]组织策略是用于建构新知识点之间的内在联系,使其形成新的认知结构的一种策略。在生物学学习中经常运用的有归类法、比较法、框架结构法、层次网络法、流程图等。特别是流程图更用于程序性知识的结构化,这里的模型也是流程图的衍变。

d.提供背景知识。质粒有两种基因:一种为质粒转移编码,一种为各种特性编码。

[评析]精加工策略强调在新学信息和旧有知识之间建立联系,可见背景知识的多少在学习中是非常重要的。对于某一事物,你到底能学会多少,最重要的一个决定因素就是你对这一方面的事物已经知道多少。事实上,背景知识比一般学习能力更能使我们预测学生能学会多少。一个学习者如果非常了解某一课题,那他就有更完美的图式融合新的知识。但是,学习者往往不会使用他们先前的知识来帮助他们学习新的材料。教师一定要把新的学习和学习者已有的背景知识联系起来。

e.重复教学内容。板画二分裂的步骤和细菌细胞内的接合、转导、转化,包括生长、核酸的分裂、新细胞的发育、细胞分离。让自愿者贴上标题、标签。

[评析]针对自然科学的认知特点之一,是指有效地形成认识自然之基础—科学概念、科学教学的目的。认识自然,不是一蹴而就的。要按照学生发展的特点,逐步从初步的自然认识提高到高深的自然认识,不断深化。所谓自然认识,就是理解自然。但是,要确切地理解自然,就有必要使每一个学生有效地形成自然认识的基础-科学概念。

认知规律告诉我们:识记了的信息随着时间的推移,总是要不断遗忘的。对于遗忘的进程,心理学家们很早就表现出了极大的兴趣,并做了大量的研究。艾宾浩斯通过实验,提出了遗忘曲线。他发现遗忘的进程是不均衡的,有先快后慢的特点。在很短的时间内,就遗忘了大部分的内容。根据这一规律,复习最好要及时进行。

f .扩大知识面。让有兴趣的学生去图书馆查资料,看看细菌是如何用于基因工程的。

[评析]人类的学习活动实质上是对信息进行加工和应用的过程,前提是从环境中获得信息,这必然要求认知者培养探究未知世界的积极态度。一个人即使掌握了一定的能力和知识,但缺乏积极的态度和精神,他的知识仍然不会发挥作用。反之,即使他的能力不足和知识面不宽,如果有了旺盛的探究态度和热情,那么,他的能力很快就会提高,知识很快就会拓宽和深化。这种探究态度和知识性,只能在自主地抓取自然事物、现象的认识活动中逐步培养起来。

  心理学家之所以提倡发现教学法,是因为这种教学方法先不告诉学生要发现的结论,只给他们提供例子,学生必须通过亲自尝试,找到解决问题的方法。发现为培养学生解决问题的策略能力提供了机会。尽管这种教学方法费时较多,但研究表明,它能导致更多的远迁移。

g.写作。产生芽抱的细菌是已知最具有抵抗力的生命形式。让学生写一篇历险故事,内容是有关一个孩子(细菌)如何通过形成芽孢来保护自己、免除伤害。

[评析]运用认识策略设计出的学习活动,不应该看作是一种单纯的训练方式,而应看作是认识探究的一种基本要求。教师所设计的课程要能适应学生们的特殊兴趣、知识水平和现有技能,要从学生们以前产生的问题和形成的理念出发来设计课程。

总结

在黑板上写下接合、转导、转化、二分裂,让学生用一两个单词构成的短语来表示每个过程,并给以修正。让学生用修正过的单词表述每个过程,写一个小结。

[评析]信息在被获取之后,就需要对所获得信息进行组织和精加工,也就是对信息进行编码。学生应对所获信息加以组织,即按照信息的特征或类别对其加以整理、归类,使之由繁到科、由无序到有序,系统有效地编排。对所获信息加以组织,不仅有利于所获信息的衰亡和提取,也有利于有效地加强与提高对所获信息的理解与表述。为培养学生的信息组织能力,应尽可能多地引导学生自主地对所学内容进行归纳或小结。学生先提取所学内容要点,然后对提取的要点进行分类,再按类与所属项目间的关系进行重新梳理、构建,最终得出一个简明有序、更加清晰的结构。

问题

a.什么是芽孢?你如何向一个从未见过芽孢的人描述芽孢的形状?

b.在基因工程中质粒的价值是什么?

c.为什么二分裂属无性繁殖?

d.在进化过程中细菌已具备了几种方式以增加它们的变异性。解释为什么变异性是重要的,它如何帮助一个物种生存下去?

研究性学习

阅读《基因工程改变了生命的形式》一文,其中既有赞成的观点,也有反对的观点。然后据此文章:

a.进一步扩大学生的知识面,让有兴趣的学生去图书馆查资料,确定如何利用细菌进行清除工作,并在课堂上口头陈述他们查寻的结果。

[评析]是教授新知f的延伸。我们学习的好多信息,往往只能适用于限定的、常常是人为的环境之中,这就是所谓的惰性知识,实际上,就是我们常常所说的“书呆子”、“死啃书本”,不能将学校所学的知识技能应用于生活中,生活中产生的许多问题,不是因为我们缺乏相应的知识,而是因为我们不能使用这些知识。我们记住某个信息,并不能完全保证我们能适时地使用它。因此,我们不仅要记住某个信息,而且要知道如何以及何时使用所拥有的信息。学生在学习信息时,教师不仅要帮助学生理解这些信息的意义,而且要帮助学生感觉到这些信息有用。有效的教学要求教学生如何利用信息,以便使他们把这些信息和其他信息联系起来,并在课堂以外的环境中应用它们。

b.告诉学生—些经过基因工程改变的细菌已经存在于我们的生活环境中,组织学生进行讨论,了解学生对这一问题的感受。

[评析]生命科学课程应该提供足够的时间和机会让学生经历科学发现过程。学生可以参与生命科学探究中某些方面、某些环节的活动,应该给学生从事完整的认知活动全过程的机会。科学的认知活动常常是协作性的活动,因此学生们应该在小组合作中认识到进行信息、观念、思考的分享和相互启发的意义,并获得交流合作的经验和能力。

  c.提出问题:

你认为通过基因工程改变过的生物是否应该生存在自然环境中?为你的答案辩护。应有从文章或其他来源的信息支持自己的结论。

[评析]认知策略中有一种叫问题解决策略,即当学习者面对问题情境而没有应变方法时,指向于将已有情境转化为目标情境的认知过程。较为普遍的具体操作程序为:教师或学生提出问题(学生处于矛盾与障碍的问题情境中)→引导学生观察和分析问题的目标和条件(使学生抓住问题解决的关键)→收集解决问题的资料,探讨解决问题的原理、方法(学生作出假设)→实施问题解决的活动计划→检验、评价、总结学习结果。

20世纪80年代到90年代仅仅十年期间,美国已经提出各级教师应用“问题解决”开展课堂教学的标准:设计出以“解决问题”为中心的教学程序。这个程序以提高学生提出问题和分析问题的能力为主,不以提出正确答案为满足,其目的在于创造一个诱导学生提出问题的教学情境,鼓励学生提出非常规性问题,鼓励他们有步骤地寻找多种途径解决问题。

在释放一个经过基因工程改变过的生物进入自然环境之前,你应该做些什么试验?接收所有符合逻辑的答案。

[评析]《全日制普通高级中学生物学教学大纲》(试验修订版)在课程目的第3条指出:学生通过高中生物学的学习,“初步学会生物科学探究的一般方法,具有较强的生物学基本操作能力、收集和处理信息的能力、观察能力、实验能力、思维能力和解决问题的能力”。

新大纲特别强调教师在各种类型的教学活动中,都要努力使学生学会科学探究的一般方法,包括提出问题、做出假设和实践验证等;注意学生发散思维和集中思维能力的培养,使学生逐步养成创新思维习惯。

学会学习的核心是学会思维,掌握思维策略。个体在信息加工过程中,根据一定的需求而采用的一些解决问题的程序、方式和方法,就是思维策略。在思维策略的培养中,创造性思维策略的培养是一个非常重要的方面。创造性思维能产生新颖的思维成果,是一种有创见的思维。它是多种思维的结晶,是形象思维和集中思维的统一、逻辑性思维与非逻辑性思维的统一,也是发散思维和集中思维的统一。在诸种思维的协同作用中,发散思维是主要成分。创造性思维能力的培养需要一定的环境和氛围,应使学习者感受到“心理的安全”与“心理的自由”。在这种情境中,学习者不是被鼓励顺从地完成布置的任务,或揣摩教师想要的答案。在这种自由安全的心理状态下,社会舆论尊重、支持、鼓励、赞赏创新性的思维过程与成果,容忍标新立异、偏离常模的行为,学习者不必隐瞒自己不寻常的方式或另类的观点,当然更不用担心出错或丢丑。

为发展学习者的创造性思维,促进创造性人格的逐渐养成,教育者需要特别注意努力保护学习者的好奇心,解除学习者对错误的恐惧心理,鼓励独创性与多样性,鼓励幻想,鼓励与有创造性的人接触,创造机会让学习者开展发散思维,并关注学习直觉思维、灵感思维等非逻辑思维的发展。

d.合作学习。主题:从图书馆的资料中查出3种《基因工程改变了生命的形式》一文中没有提到的、正在被利用的、通过基因工程改变的细菌。合作形式:将学生每4人分成一组,规定规则。每组2名学生是主题的主要研究者,1名学生是资料组织者,负责组织呈报给主席的材料,第四名学生是主席,由他向全班陈述材料并汇总从同学们当中收集的问题,并有权让小组的每一个成员解释这个组是如何进行工作的。

[评析]各个学科所有年级的学生都应该有机会进行科学探究并且培养进行探究性思维和探究性活动的能力,包括提出问题、制定调查研究计划并付诸实施、利用有关工具和技术收集数据、对证据与解释之间的关系进行批判性和逻辑性思考、构造和分析其他解释方法以及科学论点的交流等。

实验内容

题目:环境中的细菌

具体要求:

.技能。观察。数据记录、分析。

b.问题。在哪里能找到细菌?

c.策略。在调查过程中,将4个琼脂培养皿分别放在不同的污染环境中,观察细菌生长的情况。

d.假说。暴露在各种环境中的琼脂培养皿里都会生长细菌。

.材料。5个无菌琼脂培养皿、蜡笔、手表、手持放大镜、纸、铅笔。

步骤:

.小心地将每个琼脂培养皿转过来,握紧培养皿的盖子,以防脱落。用蜡笔为4个培养皿标号,第5个培养皿用标签作上记号,作为对照。

b.将一个培养皿上的盖子去掉,暴露在教室中力20 min,记录培养皿的编号、具体方法。

c.将另一个培养皿上的盖子去掉,暴露在教学楼外20 min,记录培养皿的编号、具体方法。

.将第三个培养皿上的盖子去掉,轻轻地用手指按一下培养皿的表面,记录培养皿的编号、具体方法。

.自己选择一种方式将培养皿暴露于空气中,记录培养皿的编号、具体方法。

.上述操作过程完成之后,将培养皿上的盖子盖上,放在37℃的培养箱中,置放48h。

.48h后,用手持放大镜检查每一个培养皿,数一下菌落,做好记录。

注意事项:不要去掉琼脂培养皿的盖子触摸菌落。拿过琼脂培养皿之后,要用温水和肥皂洗手。

分析:

.哪一个培养皿中有细菌生长?哪一个没有?

.哪一个培养皿中的菌落最多?

c .哪一个培养皿中不同种类的菌落数最多?你怎样将这些菌落分开?

.除细菌外,还有什么生长在你的培养皿中?

[评析] 加涅认为,认知策略能力不像其他认知能力那样,可以直接训练,必须通过教材内容迂回教学。这是因为“认知策略的内在组织性意味着教学条件只能对获得与改进产生间接影响”。经系统研究后,当前一般的看法是:认知策略的教学以与教材内容学习相结合为宜。

生命科学认知策略的培养也应与科学知识的学习应相互结合,提高认知技能不能脱离科学内容。进行观察、提出假说、设计认知方案,都必须围绕某一科学内容来进行。科学内容的学习应通过科学认知活动来开展,通过科学认知活动,并在认知过程中学习科学知识。

小结  写一篇短文,题目是《环境中的细菌》,用你观察的结果支持你的观点。为什么细菌菌落不能生长在你周围所有的地方?

[评析]有效的认知学习给人印象最深的前提条件是学生的自主性。要鼓励学生提出各种假设,并让他们自己主动地去检验这些假设,这是很重要的。对学生来说,任何可能成立的假设,都应该加以探索。应该鼓励学生设法了解一个问题可能具有的各个方面和各种解答。认知学习应当通过开展一系列的活动有目的地寻求许多问题的解答。但它并不要求给这些问题作答案,而是一个参与的过程,是一个了解科学方法的过程。它的方法是以学生为中心,并且是高度灵活的。

附加问题:温度会影响细菌生长吗?将3个去盖的无菌琼脂培养皿分别放在其他条件相同的25℃、37℃、50℃的培养箱中培养48h,然后比较一下各个培养皿中细菌生长的情况。

[评析]美国中学生物学教材(如著名的BSCS教材)中的每一个认知活动都是一个独立单元,都含有一个学科内容主题(主要概念)和一个认知过程的主题(科学方法),并要学生积极地参与。每一个单元都代表一个实际的科学研究过程,要求学生能像科学家般的参与研究。一套认知活动就是配合概念发展,由浅入深的一系列学习活动,其中包含收集数据资料、实验、控制变量、假设……等等。学生通过参与认知活动,获得科学经验,了解科学概念的形成过程,培养科学方法和养成正确的科学态度。

作业:关键名词、章节小结、关键名词复习、内容复习、概念复习、关键性的思维、活页等。其中关键性思维包括以下内容:

a.解释数据。图表显示了3种不同细菌A、B、C的生长方式。描述每一种细菌的生长方式,为什么它们的生长会不同?

b.预测。许多抗生素可以阻止细菌形成坚硬的细胞壁,这对细菌的生活和繁殖能力有什么影响?

c.假设。构成你皮肤细胞蛋白质中的大部分氮原来存在于空气之中,你认为这些氮是怎样进入到你皮肤的?细菌在这一过程中起了什么样的作用?

d.评价。菌毛与鞭毛在电子显微图上看起来很相似,它们的功能有什么不同?

e.创造性地写作。想象你偶然创造了一种危险性的细菌,不小心把它释放到供水系统中。写一短篇故事,讲述你所采取的行动——你是如何解决这个问题的?

[评析] “创新”是一个民族进步的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力。探究性认知学习是一种探索性的实践活动,不仅在于拓展学生知识,激发其兴趣,而更应该着眼于培养学生的创造能力,培育学生的开拓精神。同时学生能在认知活动中迸发创造的火花,体验到智慧的力量和创造的欢乐。当然这种创造首先要从选题开始,创新常来自疑问,一个创造性的研究课题必然要求创造性的实施活动。

对于认知与创造力之间的相互关系,台湾大学心理系郑昭明教授在其《人类认知与智能的学习》曾经提到:(一)创造力的产生建立在过去知识的基础上,不是凭空而降的。或许有人会怀疑:这二者是否相互矛盾?创造力不是一种由无到有的发明发现吗?知识的累积能够解释「顿悟」的产生吗?其实知识是不断累积的过程,任何创造力的表现,都建立在过去经验的累积上,一定是对旧有事物产生思考,才会导致新知识、新经验的产生。(二)要能排除旧有知识的影响,才能发挥新奇而有用的创造力。(三)在愉悦的气氛、环境下,例如一顿愉快的晚餐,更能发挥创造力喔!

活页的内容:

a.许多生物都与细菌有共生关系,利用参考文献研究这些共生关系,将你所学的知识写成书面形式,制成幻灯片或口头报告。

b.酸奶是三种不同的细菌发酵制成的,利用参考文献学习酸奶的历史和乳制品的营养价值。

[评析]对科学的认知是一种多侧面的活动,需要做观察;需要提出问题;需要查阅书刊及其他信息资源以便弄清楚什么情况是为人所知的东西;需要设计调研的方案;需要根据实验证据来检验已经为人所知的东西;需要运用各种手段去搜集、分析和解读数据;需要提出答案、解释和预测;需要把研究结果告知别人。

 

通过对以上美国生物学《Addison--Wesley Biology》教师版中“原核生物的繁殖”教学单元的有关“认知策略”的评析,我们深深体会到其中所渗透出的编码策略、组织策略、认知技能的学习策略、提取与利用策略、复述策略和精加工策略等几大认知策略原则,有助于中国教师对中学生物学“认知策略”教学的借鉴、认识。那么,教师应当如何教导学生认知的策略?许多的研究人员已完成介入研究及认定的教学程序。这些策略涉及五个程序,兹分述如下(Rosenshine,1995)

提供程序的浮现(procedural prompts)

几乎在所有认知策略的教学中,研究人员都发展并教导学生的程序浮现。程序浮现是具体的启发,学生得以推论。程序的浮现可使学生学到并应用这种认知策略。大家最为熟悉的程序浮现包含这些字:何人(who)、何事(what)、何故(why)、及何时(when)等,学生用来提出阅读材料的问题。当学生提出问题,他们就会使用其中一种符号字如「何时」,并且设法提出以「何时」开头的问题。另一种程序的浮现乃是概念图的架构,学生可用来组织所阅读的材料。这些过程有助于学生的理解。

()循序渐进

教导认知策略的时候,对学习者而言,如果按部就班、循序渐进,就较容易学习,因为一次教得太多,将会囫囵吞枣,无法记得牢。它与认知历程对于记忆极限的研究结论,颇相吻合。

()给予示范

教导学生完成较无结构性工作的问题之一就是步骤无法细目化。这些工作称为「较高层次的工作」,部分由于步骤是隐性的。在这种情况下,教师提供正确的示范,应用认知策略,大有裨益。教师使用程序的浮现如「何人」及「何故」来提出问题,教师示范发问、概括及知识图,并且展示运用程序的浮现以解决问题。

()指导学生练习

指导学生练习的程序包括:先从简化学习材料着手;为学生完成一部分;把程序浮现放在暗示卡片上,学生得以推敲;讨论学生容易弄错的部分。

()发展有组织的知识结构

学习的结构如果组织良好,联结力就增强,其策略如下:

1.每次呈现小部分的教材,以免学生记忆负担过重。 
2.
协助学生发展组织新教材。
3.
指导学生练习:刚练习时,支持学生,提供深入的信息处理过程。
4.
教导高层次课业时,提供样本示范,支持学生。
5.
以程序浮现,协助学生运用认知策略并且示范程序浮现的使用。

6.
提供学生深入的练习。

 

认知策略是在中学生物学教学改革中一个重要的理念,如何将这一重要理念渗透到广大教师的教学实践中,真正培养学生的求知精神和实践能力,教师就必须学会选择认知策略教学的课题和指导学生进行认知策略的学习,特别是应当在教学设计时注重设计学法,在教学方法中蕴涵学法指导,努力对生物学知识的认知策略的学习内容、教学途径等进行深入的探讨。当然,本文仅对中美中学生物学认知策略教与学的现状及认知策略课题的有关问题作了一些比较研究,尤其对认知策略原则,有些问题还须深入研究及实践,特别是如何在课题的创新、实施和组织方面。

 

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