運(yùn)用信息加工理論整合教材圖表生成生物學(xué)概念

唐玉福

[摘 要]以“有絲分裂”的教學(xué)為例介紹如何運(yùn)用信息加工理論設(shè)計(jì)整合教材圖表生成生物學(xué)概念的教學(xué)基本流程，從中揭示學(xué)生運(yùn)用圖表生成生物學(xué)概念的學(xué)習(xí)心理過程，為教師優(yōu)化生物教學(xué)過程，幫助學(xué)生整合教材圖表生成生物學(xué)概念，落實(shí)教學(xué)目標(biāo)提供一些參考。

[關(guān)鍵詞]信息加工理論；教材圖表；生物學(xué)概念

[中圖分類號(hào)] G633.91 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-6058（2018）17-0076-02

一、信息加工的基本理論

信息加工過程在學(xué)習(xí)流程上分為三個(gè)階段，即注意刺激、編碼刺激和貯存與提取信息。

1.注意刺激。注意刺激指人體從外界環(huán)境接受刺激后，人腦記憶系統(tǒng)即對(duì)所獲信息進(jìn)行加工，將不被注意的信息剔除，被注意的信息則成為短時(shí)記憶，為后續(xù)信息加工做準(zhǔn)備。這說明，學(xué)習(xí)的必要條件是注意，運(yùn)用圖表進(jìn)行概念有效教學(xué)的必要條件是所呈現(xiàn)的圖表內(nèi)容能持續(xù)吸引學(xué)生的注意力。

2.刺激編碼。編碼是指人腦把短時(shí)記憶加工成長(zhǎng)時(shí)記憶的過程，即把短時(shí)記憶中許多信息小單元組成有意義的概念。高中生物教學(xué)中只靠短時(shí)記憶，顯然無法達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，只有學(xué)生將生物學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化成有意義的概念，才能更順利地達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

3.貯存與提取信息。記憶痕跡的強(qiáng)度和提示線索的清晰度是從長(zhǎng)時(shí)記憶中提取信息的主要影響因素。據(jù)此，教學(xué)過程中，為了便于學(xué)生貯存與提取信息，要做好兩點(diǎn)，即通過訓(xùn)練強(qiáng)化記憶痕跡及提供清晰的提示線索。教師在教學(xué)當(dāng)中應(yīng)精準(zhǔn)掌握學(xué)情，為學(xué)生提供恰到好處的圖表線索，提高教學(xué)效率。

二、高中生物教材圖表和生物學(xué)概念

圖表是高中生物學(xué)知識(shí)的重要載體，也是歷年高考試題命題的重要載體。學(xué)生對(duì)教材圖表的學(xué)習(xí)方法欠佳，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不理想。若能優(yōu)化學(xué)生對(duì)教材圖表資源的學(xué)習(xí)，將有助于學(xué)生掌握生物學(xué)知識(shí)，提高其理性思維和科學(xué)探究等基本能力。

生物學(xué)概念是高中生物知識(shí)體系中的核心，它是高中生物課堂教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。若學(xué)生對(duì)概念內(nèi)涵和外延理解不到位，將直接影響其對(duì)生物學(xué)知識(shí)的理解和應(yīng)用。

三、運(yùn)用信息加工理論整合教材圖表進(jìn)行生物學(xué)概念教學(xué)

運(yùn)用信息加工理論整合教材圖表進(jìn)行生物學(xué)概念教學(xué)，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行科學(xué)探究，讓學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)生物學(xué)概念，滲透生物學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

1.教學(xué)基本流程。根據(jù)信息加工過程的三個(gè)階段，將生物課堂教學(xué)基本流程細(xì)化為：創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)刺激→科學(xué)探究，選擇注意刺激→引導(dǎo)歸納，形成刺激編碼→鞏固應(yīng)用，貯存與提取信息。

2.教學(xué)實(shí)施過程。下面以“有絲分裂”的教學(xué)為例來說明教學(xué)的流程。

（1）創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)刺激

[步驟1] 展示動(dòng)畫：植物細(xì)胞有絲分裂的過程。設(shè)問：一次有絲分裂完成后，變化的是什么？不變的是什么？

恰當(dāng)?shù)沫h(huán)境刺激要結(jié)合學(xué)生原有的知識(shí)儲(chǔ)備，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突。此時(shí)，教師創(chuàng)設(shè)問題情境，用動(dòng)畫作為刺激源，以直觀生動(dòng)的視覺畫面引起學(xué)生的注意。學(xué)生觀看動(dòng)畫后發(fā)現(xiàn)與原有的認(rèn)知不同，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。

[步驟2]明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。告訴學(xué)生本節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)是理解真核細(xì)胞有絲分裂的過程，以及掌握各個(gè)時(shí)期染色體的行為、數(shù)目變化及DNA的數(shù)量變化。學(xué)習(xí)任務(wù)越明確，學(xué)生越能自我監(jiān)控及選擇性地注意刺激。

（2）科學(xué)探究，選擇注意刺激

短時(shí)記憶是有選擇性的，若能對(duì)刺激進(jìn)一步適當(dāng)處理，則注意刺激將轉(zhuǎn)變?yōu)槎虝r(shí)記憶，否則，將成為剔除信息。根據(jù)這個(gè)原理，教學(xué)中教師應(yīng)對(duì)刺激多做一點(diǎn)“進(jìn)一步的適當(dāng)處理”，比如以另一種形式再現(xiàn)，增強(qiáng)感官收錄成為短時(shí)記憶。

[步驟1]展示圖1，設(shè)問：染色體與DNA是什么關(guān)系？

[步驟2]進(jìn)一步處理，展示表1。再設(shè)問：判別染色體和DNA數(shù)量的方法是什么？

[步驟3] 再進(jìn)一步處理，展示圖2。設(shè)問：①分裂間期的特點(diǎn)是什么？②分裂前期、中期、后期和末期的特點(diǎn)是什么？③紡錘體、著絲點(diǎn)、染色單體、胞質(zhì)分裂、赤道板的含義是什么？（要求學(xué)生用自己的語言對(duì)這些名詞進(jìn)行說明，建構(gòu)它們之間的關(guān)系圖）

教師展示圖1和表1，學(xué)生通過感官獲得染色體與DNA之間的數(shù)量關(guān)系，并加深了對(duì)染色體和DNA數(shù)量判別方法的認(rèn)識(shí)，但此時(shí)的記憶時(shí)間極短。展示圖2，做進(jìn)一步適當(dāng)處理，讓相似再現(xiàn)，又有所遞進(jìn)，并要求學(xué)生閱讀教材，先獨(dú)立思考，再小組合作討論找出答案，使注意刺激上升為短時(shí)記憶。

（3）引導(dǎo)歸納，形成刺激編碼

研究表明，進(jìn)行刺激編碼，即把人腦接收的信息組織成有意義的塊，除了利于理解知識(shí)外，更利于儲(chǔ)存和提取信息。據(jù)此，教學(xué)中教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用多種方法來編碼。在本節(jié)課中通過調(diào)整教材圖表的呈現(xiàn)形式使之形成有效刺激編碼，將“有絲分裂”這一知識(shí)收到長(zhǎng)時(shí)記憶之中。

[步驟1] 展示圖3，設(shè)問：有絲分裂過程中如何保證DNA分子（染色體）數(shù)在親代和子代細(xì)胞中保持穩(wěn)定？

學(xué)生通過對(duì)短時(shí)記憶輸入進(jìn)來的有絲分裂過程信息進(jìn)行加工、思考、討論，最后歸納出結(jié)論：植物細(xì)胞“有絲分裂”的本質(zhì)是有絲分裂前后細(xì)胞核的遺傳物質(zhì)保持穩(wěn)定。

[步驟2] 據(jù)圖2填表2。

引導(dǎo)學(xué)生對(duì)細(xì)胞周期中的各時(shí)期的染色體和DNA進(jìn)行計(jì)數(shù)，嘗試找出規(guī)律。

[步驟3]據(jù)表2數(shù)據(jù)在圖4中畫出染色體、DNA的數(shù)量變化曲線。

引導(dǎo)學(xué)生將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成直觀的曲線，讓學(xué)生更容易分析出植物細(xì)胞“有絲分裂”概念的本質(zhì)規(guī)律，完成對(duì)植物細(xì)胞有絲分裂本質(zhì)內(nèi)涵的信息編碼。

[步驟4]以形成對(duì)植物細(xì)胞有絲分裂過程本質(zhì)信息編碼為基礎(chǔ)，進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞有絲分裂過程的學(xué)習(xí)。展示圖5，要求學(xué)生對(duì)圖5與圖2進(jìn)行分析，比較其異同，并閱讀教材，小組合作找出答案。最后完成由動(dòng)植物細(xì)胞有絲分裂過程中各時(shí)期遺傳物質(zhì)的具體變化規(guī)律抽象出所有生物細(xì)胞“有絲分裂”遺傳物質(zhì)的具體變化規(guī)律，完成對(duì)“有絲分裂”本質(zhì)內(nèi)涵和外延信息的深層次編碼。

（4）鞏固應(yīng)用，貯存與提取信息

[應(yīng)用]下列關(guān)于某真核生物細(xì)胞有絲分裂模式圖（圖6）的敘述，正確的是（ ）。

A.細(xì)胞有絲分裂的順序是丁、乙、丙、甲

B.抑制DNA復(fù)制酶的活性，甲時(shí)期細(xì)胞將增多

C.染色體與DNA之比為1∶2的是丁、乙、丙

D.若要抑制紡錘體的形成，則應(yīng)作用于丙細(xì)胞

將有絲分裂的一般規(guī)律運(yùn)用于新的具體實(shí)例中，將抽象概念轉(zhuǎn)換為具體行為，實(shí)現(xiàn)認(rèn)知遷移。當(dāng)學(xué)生理解了有絲分裂的本質(zhì)內(nèi)涵和外延后，以后無論是考查記憶方面的知識(shí)，還是理解方面的知識(shí)都能檢測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，也能使學(xué)生在理解的基礎(chǔ)上將該知識(shí)轉(zhuǎn)換為有意義的概念，形成長(zhǎng)時(shí)記憶。

總之，在信息加工理論的指導(dǎo)下，教師整合教材圖表幫助學(xué)生生成生物學(xué)概念是可行的。在整合教材圖表幫助學(xué)生生成生物學(xué)概念時(shí)要注意以下三點(diǎn)，一是要有針對(duì)性地選擇刺激，圖表呈現(xiàn)的形式、順序，除了要考慮刺激的特征外，還要考慮學(xué)生已有的信息儲(chǔ)備和認(rèn)知習(xí)慣；二是短時(shí)記憶信息儲(chǔ)存容量是有限的，在整合圖表進(jìn)行概念教學(xué)時(shí)應(yīng)留給學(xué)生對(duì)圖表和概念信息加工的時(shí)間；三是生物教材圖表是生物學(xué)概念的編碼元素，在教學(xué)中可以變換方法運(yùn)用教材圖表進(jìn)行編碼，幫助學(xué)生生成生物學(xué)概念。這對(duì)學(xué)生理解知識(shí)、形成長(zhǎng)時(shí)記憶及提取知識(shí)均大有裨益。

（責(zé)任編輯 黃春香）