信息加工理論在高中生物探究式學(xué)習(xí)中的運用

闞全興

（南京市第九中學(xué)）

信息加工理論在高中生物探究式學(xué)習(xí)中的運用

闞全興

（南京市第九中學(xué)）

新一輪課程改革倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)，探究式學(xué)習(xí)包括實驗室中的實驗探究和純理論性探究，雖然既動手又動腦的探究是最有效的探究，但“探究”并不等于“動手操作”。探究式學(xué)習(xí)強調(diào)把學(xué)習(xí)的主動權(quán)交給學(xué)生，在課堂教學(xué)過程中注意設(shè)計巧妙的學(xué)習(xí)探究情境，根據(jù)學(xué)生的認知水平，對學(xué)生探究的自主程度進行調(diào)控，給予豐富的資料信息，引導(dǎo)學(xué)生加工信息資料，引發(fā)思維探究，讓學(xué)生充分展示思維過程，自主建構(gòu)知識，充分發(fā)揮學(xué)生的主體精神，培養(yǎng)學(xué)生自主性的學(xué)習(xí)品質(zhì)。

一、信息加工的理論基礎(chǔ)

該理論由美國著名心理學(xué)家羅伯特·加涅（R.M.Gagne）提出。他認為學(xué)習(xí)可分為認知、動作技能和態(tài)度。學(xué)習(xí)是信息接納、短期儲存、長期儲存和檢索提取的過程。認知心理學(xué)認為認知就是信息加工，如奈瑟爾（J.Neisser）認為，認知學(xué)說的核心是如何獲得、改變、操縱、應(yīng)用以及儲存知識，簡而言之就是人類如何對知識進行加工。

例如“基因突變”一課的學(xué)習(xí)，由于學(xué)生頭腦中沒有用以同化新概念的相關(guān)知識，該部分的知識又比較抽象，學(xué)生對這一概念的理解會有一定難度，所以教學(xué)中教師應(yīng)通過設(shè)置一些能引起學(xué)生興趣的情境，讓學(xué)生從實例分析入手，按照認知的規(guī)律進行相關(guān)信息的加工，從現(xiàn)象到概念，從宏觀到微觀來歸納總結(jié)出基因突變的概念，利用文本探究以及小組合作探究，讓學(xué)生理解基因突變的概念和結(jié)果。

二、信息加工的教學(xué)片段

1.文本探究：鐮刀型細胞貧血癥的病因

這一塊的教學(xué)，容易顯得古板，教材中提供的“積極思維”模塊通常不能很好地加以利用。所以在信息加工策略的思想指導(dǎo)下，通過教師層層遞進的幾個問題，先由學(xué)生自主探究出這種病的直接原因為氨基酸的替換，再進一步探究其根本原因為DNA序列中堿基對的替換。一來可以引起學(xué)生強烈的求知欲和學(xué)習(xí)興趣，在激活思維、善于發(fā)現(xiàn)問題的同時，體驗科學(xué)探究過程，通過思維探究，領(lǐng)悟并建構(gòu)生物知識。二來相比較平時教學(xué)中使用的教師平鋪直敘的教學(xué)方法也輕松許多，一舉兩得。這樣能很好地體現(xiàn)生態(tài)課堂和文本探究學(xué)習(xí)的要求。

片段重現(xiàn)：通過展示圖片和視頻，介紹相關(guān)病癥癥，拋出問題：鐮刀型細胞貧血癥是如何形成的？請同學(xué)們根據(jù)書本提供的兩個事實完成病因的探究。

（1）結(jié)合“事實一”找到鐮刀形細胞貧血癥發(fā)病的直接原因：構(gòu)成血紅蛋白肽鏈上的一個谷氨酸被纈氨酸所替代造成。氨基酸種類的改變引起多肽鏈的變化，造成蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變，導(dǎo)致了蛋白質(zhì)功能的異常。

此時跟進問題：鐮刀形細胞貧血癥患者血紅蛋白多肽鏈變化的根本原因是什么？

（2）結(jié)合圖片填寫出mRNA上的對應(yīng)堿基，思考血紅蛋白的多肽鏈變化和基因變化之間有什么關(guān)系并請同學(xué)展示自己的結(jié)論：控制血紅蛋白分子合成的DNA堿基序列發(fā)生了改變→遺傳信息改變→mRNA上相應(yīng)密碼子改變→多肽鏈上相應(yīng)的氨基酸改變→血紅蛋白異?！t細胞異常（鐮刀型）。

從以上的分析中，同學(xué)們不難看出，DNA分子中堿基對的替換改變了基因結(jié)構(gòu)，這是造成這一病癥的根本原因。

2.合作探究：基因突變的方式和概念

基因突變的方式和概念是本節(jié)課的重點，若使用講授法會較為枯燥，學(xué)生學(xué)得也無趣?？紤]到生態(tài)課堂和探究教學(xué)的宗旨，在這一部分設(shè)計一些小組合作探究活動，既能讓學(xué)生牢牢記住這一知識點，又能讓學(xué)生積極主動地去探索發(fā)現(xiàn)新的理論知識，充分體會合作學(xué)習(xí)的魅力。

片段重現(xiàn)：首先教師提出問題：除了堿基對的替換外，是否還有其他變化可以導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變？例如，編碼蛋白質(zhì)的DNA的堿基序列發(fā)生了堿基對的增添或缺失，是否也會導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變，從而引起性狀的改變？請大家共同探究。

首先請同學(xué)們完成一段事先設(shè)定好的DNA堿基序列在正常情況下的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。

接著進行分組合作，每個組完成一種突變方式的探究，例如增添、缺失。在小組合作的基礎(chǔ)上，請每組的一位同學(xué)展示本組成果，并全班交流。最后由教師總結(jié)得出結(jié)論：

（1）通常情況下，堿基對的增添或缺失都會使DNA的堿基序列發(fā)生改變，從而引起基因結(jié)構(gòu)的改變，對生物體的性狀產(chǎn)生影響。

（2）通過探究又發(fā)現(xiàn)新的情況：在DNA序列中替換一對堿基，①正常密碼子變成了終止密碼子，提前終止肽鏈的合成，這種危害較為嚴重。②雖然基因結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，但沒有使轉(zhuǎn)錄翻譯出的氨基酸種類發(fā)生改變，也就是密碼子的簡并性。

最后根據(jù)之前的活動內(nèi)容，請同學(xué)描述基因突變的概念——DNA分子中堿基對的替換、缺失或改變。

總之，探究式學(xué)習(xí)是為了培養(yǎng)學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣，以及獲得加工信息的能力，讓學(xué)生在今后的科研、工作、生活中利用好這項必備技能。在當(dāng)前教育環(huán)境下，生物教學(xué)普遍采取的模式大多還是以學(xué)生被動接受的教師講、學(xué)生練為主。要開展好基于信息加工理論的探究式課堂還要經(jīng)過大量的理論實踐和研究，讓學(xué)生學(xué)會對信息進行加工便成為今后生物教學(xué)工作的核心目標。

［1］張樹虎.高中生物新教材“問題探討”欄目應(yīng)用策略［J］.生物學(xué)通報，2011（11）.

［2］丁征.基于信息加工理論的高中生物文本探究教學(xué)策略［J］.中學(xué)課程資源，2013（6）.

·編輯溫雪蓮