高中生物定義性概念及其教學(xué)設(shè)計(jì)

美國(guó)教育心理學(xué)家加涅指出：人需要獲得的能力類型主要有智慧技能、認(rèn)知策略、言語信息、動(dòng)作技能及態(tài)度，任何習(xí)得的能力，不管是怎樣描述的，都應(yīng)是其中的一種或幾種。生物學(xué)科是蘊(yùn)含這五種能力類型的學(xué)科之一，從屬于智慧技能的定義性概念的學(xué)習(xí)又是整個(gè)生物學(xué)科中最為基礎(chǔ)的內(nèi)容，將加涅的定義性概念學(xué)習(xí)原理應(yīng)用于生物教學(xué)，可以使我們更深入地把握學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，創(chuàng)設(shè)更適切的學(xué)習(xí)條件和教學(xué)方案，幫助學(xué)生學(xué)好生物學(xué)科。

一、定義性概念的學(xué)習(xí)原理

1.定義性概念的解釋

有一些概念如細(xì)胞核、葉綠體以及染色體等是有著可被直接觀察的外部特征的，這類概念被稱為具體概念。其本質(zhì)特征是人們按生物學(xué)事物的指認(rèn)屬性形成的，具有“原型模型”。另一些概念如“細(xì)胞分化”、“中心法則”及“反饋調(diào)節(jié)”等則是抽象的，不能以被指認(rèn)的方式來體現(xiàn)，而要以定義的方式習(xí)得，稱為定義性概念，其本質(zhì)特征是人們按事物內(nèi)在的、本質(zhì)的屬性形成的，學(xué)生習(xí)得之后，便能按定義對(duì)一些事物進(jìn)行實(shí)際分類。高中生物學(xué)所涉及的多數(shù)屬于定義性概念。

2.定義性概念的特點(diǎn)

加涅認(rèn)為，就最簡(jiǎn)單的定義而言，至少含一個(gè)以上的客體（他稱之為“事物概念”）和一種關(guān)系（他稱之為“關(guān)系概念”）。例如：在“酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的催化（關(guān)系概念）生物化學(xué)反應(yīng)（事物概念）的一類特殊有機(jī)物（事物概念）”定義性概念中，我們可以明顯地看到上述的基本成分。絕大多數(shù)的定義性概念還常需要對(duì)其中事物概念的特征增加另外的一些描述。如“種群”的定義，最簡(jiǎn)單的可以是“生物（事物概念）繁殖（關(guān)系概念）的單位（事物概念）”，若要增加這一定義的適當(dāng)性，還需增加另一些描述。

若要學(xué)習(xí)定義性概念，其中所含的子概念必須已為學(xué)生先前獲得。由于定義不可能處于一種永遠(yuǎn)的循環(huán)之中，其中的某些子概念最初必然是在沒有定義的情況下獲得的，即它們是作為具體概念而習(xí)得的。從這一意義上來說，具體概念是定義性概念的前提。如“有氧呼吸”這一定義性概念的習(xí)得，就必須是學(xué)生先前獲得了線粒體這樣的具體概念，才能習(xí)得有氧呼吸的過程、實(shí)質(zhì)和意義，最終構(gòu)建成有氧呼吸這一定義性概念。

二、定義性概念的學(xué)習(xí)條件

定義性概念通常是通過言語信息傳遞給學(xué)習(xí)者的，這意味著要提示學(xué)生回憶新概念中所包含的事物概念和關(guān)系概念，他們才能迅速“掌握”新概念的含義。如“基因自由組合定律”這一概念的言語表述就是學(xué)生獲得這種新概念的適當(dāng)方法，該定義的表述中有早先習(xí)得的概念，如“減數(shù)分裂”、“同源染色體”、“等位基因”、“非等位基因”等提供了一些記憶線索。如果不知道這些子概念的意義，學(xué)生顯然不能通過這些言語信息獲得這一概念的定義。因此，定義性概念的習(xí)得受相應(yīng)條件的影響，包括內(nèi)部條件和外部條件。

1.學(xué)生自身的內(nèi)部條件

學(xué)生的記憶中應(yīng)具有所學(xué)定義性概念所含有的子概念，即事物概念和關(guān)系概念。如在學(xué)習(xí)“遺傳學(xué)上把mRNA上決定一個(gè)氨基酸的3個(gè)相鄰的堿基，叫做一個(gè)遺傳密碼子”這一定義性概念時(shí)，“mRNA”、“決定”、“氨基酸”、“堿基”等這些子概念是學(xué)生基本的必備的前提。當(dāng)學(xué)習(xí)一些復(fù)雜的定義性概念時(shí)，像形容詞和副詞這樣的修飾詞的含義也必須要被學(xué)生所了解，如定義性概念“在同一時(shí)間內(nèi)、占據(jù)一定空間的相互之間有直接或間接聯(lián)系的各種生物種群的集合，叫做群落”中的“在同一時(shí)間內(nèi)”、“相互之間”、“各種”等。

學(xué)生必須掌握一定的句法規(guī)則，以便能對(duì)定義性概念的言語信息作出反應(yīng)。定義性概念既揭示某一概念包含于它的屬概念，又強(qiáng)調(diào)與其他種概念之間的差別。如“真核細(xì)胞”包含在“細(xì)胞”這一屬概念下，真核細(xì)胞和原核細(xì)胞這兩個(gè)種概念間的差別是“有無核膜包被的細(xì)胞核”，從而我們可概括出“真核細(xì)胞是具有核膜包被的細(xì)胞核的細(xì)胞”這一定義性概念。當(dāng)然這樣的語言技能一般在早些時(shí)候就已學(xué)會(huì)，但語言技能的這種運(yùn)用意識(shí)仍需要一定程度的培養(yǎng)和訓(xùn)練。

2.教師創(chuàng)設(shè)的外部條件

定義性概念的學(xué)習(xí)一般以口頭或書面的方式呈現(xiàn)定義。這種言語命題的方式，要求教師維持各子概念的適當(dāng)次序，促進(jìn)學(xué)生回憶理解語言句法中的涵義。如學(xué)習(xí)“轉(zhuǎn)錄”這一定義性概念時(shí)，教師應(yīng)該把其中的“DNA的一條鏈為模板”、“堿基互補(bǔ)配對(duì)原則”、“合成RNA”這些子概念按一定的次序呈現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生回憶理解，最終促使學(xué)生形成“轉(zhuǎn)錄”的定義及意象。

呈現(xiàn)定義性概念的同時(shí)，還應(yīng)呈現(xiàn)相應(yīng)的正例和反例，且正反例應(yīng)盡量多變。當(dāng)所舉的正例與所學(xué)的定義性概念較為相似，或反例是表現(xiàn)了關(guān)鍵差異時(shí)，獲得的學(xué)習(xí)效果是最佳的。如在學(xué)習(xí)“原生演替”概念時(shí)，我們要列舉海底火山噴發(fā)形成新島、冰層融化后演替這樣相似的正例，更要舉出過火后的林地、棄耕后的農(nóng)田這樣次生裸地上發(fā)生的與之有著關(guān)鍵性差異的演替，如此，學(xué)生對(duì)于兩種演替特征回憶區(qū)分效果就會(huì)更好。

三、定義性概念的教學(xué)設(shè)計(jì)

定義性概念是反映事物內(nèi)在且本質(zhì)的某種屬性或與其他事物間的某種關(guān)系。高中生物教材中涉及的概念大多屬于此類，且常以陳述句給予表述。教學(xué)過程中，以認(rèn)知建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)、以優(yōu)化認(rèn)知結(jié)構(gòu)為目標(biāo)、以知識(shí)結(jié)構(gòu)改造為核心，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)生物學(xué)定義性概念，弄清定義陳述的要點(diǎn)，理解關(guān)鍵詞，把握概念的內(nèi)涵與外延，并通過正反例變式訓(xùn)練達(dá)到靈活運(yùn)用。

1.呈現(xiàn)定義，理解陳述

定義性概念的呈現(xiàn)，既可言語陳述直接告知，也可引導(dǎo)學(xué)生自主閱讀教材。呈現(xiàn)定義后，要引導(dǎo)學(xué)生理解其關(guān)鍵要點(diǎn)，厘清概念的內(nèi)涵和外延。這樣，學(xué)生就將定義納入到了他們已有的認(rèn)知，并對(duì)接于原有知識(shí)，獲得意義。要讓學(xué)生理解陳述，一方面要引導(dǎo)學(xué)生找出新舊概念的相同之處，如DNA的“復(fù)制”、“轉(zhuǎn)錄”與“翻譯”，三者相同之處是都以一種生物大分子為模板合成另一種生物大分子；另一方面要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)新舊概念的不同之處，如DNA復(fù)制是以DNA的兩條鏈為模板合成DNA，轉(zhuǎn)錄是以DNA的一條鏈為模板合成RNA，而翻譯則是以RNA為模板合成多肽。這樣，既將新舊概念做了有機(jī)聯(lián)系，又不致混淆。

2.新舊聯(lián)系，同化概念

概念同化是概念學(xué)習(xí)的重要形式，是指在認(rèn)知結(jié)構(gòu)中原有概念的基礎(chǔ)上內(nèi)化新概念，是將概括程度或包容水平低的概念，歸屬到認(rèn)知結(jié)構(gòu)的相應(yīng)概念之下，從而獲得新概念的意義。例如，性染色體與常染色體是染色體的種概念，也從屬于同源染色體的概念，因此伴性遺傳與常染色體上基因的遺傳規(guī)律存在一定的一致性，同樣遵循基因的分離規(guī)律和自由組合規(guī)律。一對(duì)相對(duì)性狀遺傳3：1的分離比在伴性遺傳中仍然出現(xiàn)，但與性別相關(guān)。這樣通過原有概念對(duì)新概念的同化，學(xué)生可獲得概念的深刻理解和記憶。那么，在教授定義性概念前，首先，要引導(dǎo)學(xué)生回憶同化新概念的舊有認(rèn)知；其次，要保證學(xué)生頭腦中具有同化和理解這一關(guān)鍵特征的子概念，這些常常要以復(fù)習(xí)提問或是復(fù)習(xí)題例的形式進(jìn)行。如基因的本質(zhì)屬性是“有遺傳效應(yīng)的DNA片段”，其中涉及“遺傳效應(yīng)”、“DNA”兩個(gè)子概念，教師不僅要激起學(xué)生回憶上位概念“DNA”，也要通過提問和復(fù)習(xí)讓學(xué)生回憶起構(gòu)成關(guān)鍵特征的“遺傳效應(yīng)”這一概念。

3.歸納整理，構(gòu)建圖式

通過概念同化可建立新舊概念間的上下位關(guān)系，而有些概念間雖沒有這種關(guān)系，但具有共同的關(guān)鍵特征（如“生態(tài)系統(tǒng)”、“生物群落”兩個(gè)概念都涉及到種群），如果構(gòu)建成圖式，學(xué)生就能厘清相應(yīng)的定義性概念。如基因的復(fù)制與表達(dá)涉及許多概念，有的是并列關(guān)系，有的是上下位關(guān)系，要理清它們間的聯(lián)系存在一定的難度。教師可引導(dǎo)學(xué)生從基因的功能出發(fā)，將基因的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯相聯(lián)系；從基因和性狀的分類出發(fā)，將顯性基因、顯性性狀、隱性基因、隱性性狀等相聯(lián)系，及時(shí)用概念圖式表征出來，以精加工策略將新舊知識(shí)整合起來形成新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

4.變式練習(xí)，提供反饋

通過前述三種方式學(xué)生只是做到了對(duì)概念的理解，而學(xué)習(xí)的目的是在新的學(xué)習(xí)情境中如何運(yùn)用概念，而促進(jìn)對(duì)概念應(yīng)用的關(guān)鍵是變式練習(xí)。以技能的形式習(xí)得了定義性概念的標(biāo)志就是學(xué)生在變式的情境下，能夠結(jié)合概念的關(guān)鍵特征對(duì)正反例作出恰當(dāng)判斷。變式練習(xí)設(shè)計(jì)時(shí)既要有變化，又要保持關(guān)鍵特征不變，也就是說通過變化無關(guān)特征，就可形成變式。如呈現(xiàn)“翻譯”定義后，不僅要給學(xué)生呈現(xiàn)翻譯的圖解這樣的正例，還要呈現(xiàn)RNA復(fù)制這樣的反例，學(xué)生對(duì)于翻譯概念的理解就可更深入更清晰。變式練習(xí)的設(shè)計(jì)與使用，使學(xué)生對(duì)定義性概念內(nèi)涵的理解與應(yīng)用更加深刻。

以上只是依據(jù)加涅的定義性概念學(xué)習(xí)原理對(duì)生物學(xué)概念的學(xué)習(xí)所作的粗略的探討，該原理在高中生物學(xué)概念教學(xué)中的應(yīng)用還有待我們進(jìn)行更深入的實(shí)踐研究和理性反思，借鑒其他的學(xué)習(xí)原理并將它們靈活地運(yùn)用到教學(xué)上將有利于我們?yōu)閷W(xué)生提供更優(yōu)化的學(xué)習(xí)條件。

參考文獻(xiàn)

[1] [美]R·M·加涅.學(xué)習(xí)的條件和教學(xué)論.上海：華東師范大學(xué)出版社，1999.

[2] 陳琦，劉儒德.當(dāng)代教育心理學(xué).北京：北京師范大學(xué)出版社，1996.