運(yùn)用信息加工理論建構(gòu)生物教學(xué)過(guò)程的探討

摘要 介紹了信息加工理論，并結(jié)合生物教學(xué)案例，將其運(yùn)用于生物教學(xué)過(guò)程中，設(shè)計(jì)出生物教學(xué)過(guò)程的基本程序，從中揭示了學(xué)生在生物學(xué)習(xí)中的內(nèi)部過(guò)程，讓教師明確了在教學(xué)過(guò)程中如何幫助學(xué)生自主建構(gòu)生物知識(shí)、技能、能力、態(tài)度和科學(xué)方法，從而優(yōu)化生物教學(xué)過(guò)程。

關(guān)鍵詞 信息加工 生物教學(xué)過(guò)程 記憶 學(xué)習(xí)

中圖分類號(hào)

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

信息加工理論原本是心理學(xué)中最活躍的研究領(lǐng)域之一，可以用來(lái)解釋人類的許多思維過(guò)程，使得人類的高級(jí)心理過(guò)程不再那么神秘。將信息加工理論運(yùn)用于生物教學(xué)過(guò)程中，有助于教師探究學(xué)生學(xué)習(xí)生物的內(nèi)部過(guò)程，也有助于教師優(yōu)化生物教學(xué)過(guò)程。

1 信息加工的基本理論

1.1信息加工學(xué)習(xí)論

信息加工學(xué)習(xí)論簡(jiǎn)稱信息加工，是為解釋人類在環(huán)境中，如何經(jīng)由感官覺察、注意、辯識(shí)、轉(zhuǎn)換、記憶等內(nèi)在心理活動(dòng)，以吸收并運(yùn)用知識(shí)的歷程。信息加工由四股力量合流產(chǎn)生，即：布魯納的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)論，奧蘇貝爾的意義學(xué)習(xí)論，電腦發(fā)明與應(yīng)用形成的認(rèn)知心理學(xué)研究，語(yǔ)言心理學(xué)發(fā)展充實(shí)的認(rèn)知心理學(xué)。

1.2信息加工模式

在阿特金森一希弗林模式(圖1)中，將信息加工分成3個(gè)彼此分離但又前后交流的階段來(lái)解釋。3個(gè)階段代表3種不同形式與性質(zhì)的記憶。

感官收錄(簡(jiǎn)稱SR)指?jìng)€(gè)體憑視、聽、嗅、味等感覺器官感應(yīng)到外界刺激時(shí)所引起的短暫(在3 s以內(nèi))記憶。

短期記憶(簡(jiǎn)稱STM)指感官收錄后再經(jīng)注意而在時(shí)間上延續(xù)到20 s以內(nèi)的記憶。通過(guò)復(fù)述信息，可以防止短期記憶中的記憶痕跡的消退，以便使信息能夠按照我們所希望的那樣保持下來(lái)。

長(zhǎng)期記憶(簡(jiǎn)稱LTM)指保持信息長(zhǎng)期不忘的永久記憶。

2 信息加工理論與生物學(xué)教學(xué)

運(yùn)用信息加工理論構(gòu)建生物教學(xué)過(guò)程，應(yīng)對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)探究，讓學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)生物知識(shí)、技能、能力、態(tài)度和科學(xué)方法，促進(jìn)他們身心及個(gè)性全面發(fā)展。

2.1教學(xué)過(guò)程的基本程序(圖2)

2.2實(shí)施說(shuō)明

下面以“孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)(一)”的教學(xué)為例，對(duì)該教學(xué)程序的實(shí)施進(jìn)行說(shuō)明。

2.2.1創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)環(huán)境刺激

[隋景1]不同顏色的牡丹花雜交，黑毛羊與白毛羊雜交，子代會(huì)是什么顏色?生物的遺傳是否遵循“融合遺傳”呢?

此時(shí)教師創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，刺激學(xué)生，引起學(xué)生注意，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。同時(shí)，聯(lián)系舊知識(shí)，也符合個(gè)體適應(yīng)環(huán)境時(shí)以舊經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，處理新問(wèn)題的原則。

[情景2]首先教師要求幾位學(xué)生對(duì)課前收集的有關(guān)孟德爾的生平事跡作個(gè)介紹，讓學(xué)生走近這位科學(xué)偉人。然后教師將學(xué)生的發(fā)言作個(gè)總結(jié)，強(qiáng)調(diào)了以下幾點(diǎn)：孟德爾家境貧寒卻刻苦學(xué)習(xí)；他對(duì)雜交實(shí)驗(yàn)的研究長(zhǎng)達(dá)8年之久；孟德爾的實(shí)驗(yàn)并非一開始就成功，他曾用山柳菊、玉米等多種材料做雜交實(shí)驗(yàn)，都沒有成功，最后用豌豆做實(shí)驗(yàn)才發(fā)現(xiàn)了遺傳的基本規(guī)律。

創(chuàng)設(shè)生物學(xué)史情景，對(duì)學(xué)生進(jìn)行情感教育，讓他們體會(huì)到科學(xué)家艱苦的勞動(dòng)和堅(jiān)韌不不拔的毅力，激發(fā)學(xué)生對(duì)“孟德爾究竟發(fā)現(xiàn)了什么”、“他是怎樣發(fā)現(xiàn)的”等問(wèn)題的強(qiáng)烈學(xué)習(xí)欲望。

2.2.2科學(xué)探究，增強(qiáng)感官收錄

感官收錄保留時(shí)間極短，且在記憶中保持著刺激本身原來(lái)的形式。感官收錄是選擇性的，如決定予以進(jìn)一步處理時(shí)，就加以注意，并予以編碼轉(zhuǎn)換為另一種形式，否則，即予以放棄，形成感官收錄過(guò)的遺忘。

[探究過(guò)程1]探究前，師生結(jié)合掛圖或幻燈片、課件共同分析總結(jié)豌豆的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，給出相對(duì)性狀、自交、雜交、正交和反交等概念，為給學(xué)生闡明“一對(duì)相對(duì)性狀的遺傳實(shí)驗(yàn)”作鋪墊。

感官收錄是選擇性的，個(gè)體在選擇時(shí)所根據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，可能與他的動(dòng)機(jī)、需求以及經(jīng)驗(yàn)等因素有關(guān)。因此，在探究前，教師給予必要的引導(dǎo)，可使學(xué)生對(duì)需要進(jìn)一步處理的信息加以注意。

[探究過(guò)程2]教師繪制遺傳圖解時(shí)，學(xué)生通過(guò)感官獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，但此時(shí)的記憶時(shí)間極短，且保持著實(shí)驗(yàn)本身原來(lái)的形式。教師及時(shí)要求學(xué)生用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)的方法分析遺傳結(jié)果，會(huì)發(fā)現(xiàn)F₂呈現(xiàn)近似3：1的數(shù)量比，使感官記錄上升為短期記憶。若不繼續(xù)處理該信息，短期記憶隨即流失。

2.2.3歸納抽象，形成刺激編碼

短期記憶在有限的時(shí)間內(nèi)，除接受從感官收錄輸入進(jìn)來(lái)的信息，并適時(shí)做出反應(yīng)之外，另具有運(yùn)作記憶(簡(jiǎn)稱WM)的功能。運(yùn)作記憶是指?jìng)€(gè)體對(duì)信息性質(zhì)的深一層認(rèn)識(shí)與理解，理解之后刻意予以保留，將知識(shí)收到長(zhǎng)期記憶之中。

[步驟1]教師引導(dǎo)學(xué)生分析規(guī)律性的遺傳結(jié)果，總結(jié)顯性性狀、隱性性狀與相對(duì)性狀之間的關(guān)系。學(xué)生對(duì)孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)這一信息有了深一層認(rèn)識(shí)與理解，即運(yùn)作記憶。當(dāng)理解這些內(nèi)容之后刻意予以保留，例如：復(fù)習(xí)等，即可將知識(shí)收到長(zhǎng)期記憶之中。

[步驟2]在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上，結(jié)合一對(duì)相對(duì)性狀的遺傳圖解，引導(dǎo)學(xué)生分析：為什么F₁全為高莖?為什么F₂出現(xiàn)了高莖和矮莖，并且比例約為3：1?根據(jù)初中的遺傳學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，嘗試對(duì)孟德爾的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行解釋?？偨Y(jié)孟德爾的假說(shuō)。

教師通過(guò)層層設(shè)問(wèn)，學(xué)生結(jié)合圖解閱讀教科書，理解孟德爾假說(shuō)的內(nèi)涵，并概括孟德爾假說(shuō)的要點(diǎn)。在信息處理理論中，這一過(guò)程即為編碼，是將外在的具體物理、化學(xué)事件，轉(zhuǎn)換為抽象的心理事件(如具體物品的抽象概念)。譯碼是一個(gè)雙向的心理運(yùn)作歷程，而編碼是譯碼的輸入過(guò)程。

2.2.4鞏固應(yīng)用，貯存并提取信息

將一般規(guī)律運(yùn)用于新的具體反應(yīng)中，實(shí)現(xiàn)了由心哩事件轉(zhuǎn)換為行為事件，使得從輸入編碼到輸出解碼這一心理表征很完整。

[應(yīng)用]普通金魚(tt)和透明金魚(TT)雜交，其后代為五花魚(Tt)?，F(xiàn)五花魚之間進(jìn)行雜交，問(wèn)其后代表現(xiàn)型種類和比例是( )

A 2種，3：1

B 2種，1：1

C 3種，1：2：1

D，3種，1：1：1

當(dāng)學(xué)生在理解孟德爾假說(shuō)的內(nèi)涵后刻意保留，使知識(shí)收到長(zhǎng)期記憶中。以后無(wú)論是出現(xiàn)有關(guān)該信息的情節(jié)記憶(指有關(guān)生活情節(jié)的實(shí)況記憶)方面的知識(shí)，例如：“實(shí)驗(yàn)中F2呈現(xiàn)的數(shù)量比約為多少?”等問(wèn)題，還是有關(guān)語(yǔ)意記憶(指有關(guān)語(yǔ)文所表達(dá)之意義的記憶)方面的知識(shí)，例如：“基岡分離定律的實(shí)質(zhì)是什么?”等問(wèn)題，都可以檢測(cè)出學(xué)生的長(zhǎng)期記憶已實(shí)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)該信息已接受并掌握。

3 在生物學(xué)教學(xué)過(guò)程中，運(yùn)用信息加工理論的幾點(diǎn)啟示

刺激選擇不應(yīng)是隨機(jī)的。不能僅僅考慮刺激的特征，而且還要關(guān)注學(xué)生已有的信息或認(rèn)知圖式。例如：細(xì)胞的減數(shù)分裂含義是什么?這個(gè)問(wèn)題不僅激起學(xué)生疑問(wèn)，而且要求學(xué)生應(yīng)用已有的信息(細(xì)胞核、染色體、染色質(zhì)、有絲分裂等知識(shí)與結(jié)構(gòu))，將新知識(shí)加入到原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中去，進(jìn)而使原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)得到擴(kuò)大或修改。

短時(shí)記憶加工信息的能量是有限的，一般認(rèn)為只有7±2個(gè)單位，如果一味要求學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)掌握大量的信息，不給他們留有加工或思考的時(shí)間，結(jié)果必然會(huì)象狗熊揀苞米一樣，揀一個(gè)丟一個(gè)。所以在生物學(xué)習(xí)中，出現(xiàn)了大量的生物體形態(tài)結(jié)構(gòu)及功能等，教師應(yīng)在教學(xué)中注重理論分析、規(guī)律總結(jié)，讓學(xué)生對(duì)各知識(shí)點(diǎn)有深一層認(rèn)識(shí)與理解，提高短時(shí)記憶的實(shí)際容量，將知識(shí)收到長(zhǎng)期記憶中。

信息編碼不僅有助于學(xué)生的理解，而且也有助于信息的貯存和提取。教師應(yīng)該幫助學(xué)生使用各種策略進(jìn)行編碼，這與奧蘇貝爾提出的上位關(guān)系和下位關(guān)系概念十分相似，在生物教學(xué)中也常應(yīng)用到這些概念。例如，學(xué)習(xí)了分裂生殖、孢子生殖、出芽生殖、營(yíng)養(yǎng)生殖的概念后，再學(xué)習(xí)無(wú)性生殖這個(gè)上位概念；學(xué)習(xí)了“細(xì)胞呼吸”的知識(shí)后，再分別學(xué)習(xí)“有氧呼吸”、“無(wú)氧呼吸”這些下位概念。這樣有助于學(xué)生實(shí)現(xiàn)心理表征的完整。