遺傳學(xué)布魯姆認(rèn)知階層體系的建立

摘要：遺傳學(xué)教學(xué)是高校生物學(xué)課程的重要組成部分，所以有必要探討通過(guò)遺傳學(xué)布魯姆認(rèn)知階層體系提高學(xué)生的認(rèn)知水平。該體系的建立需要將遺傳學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)與布魯姆認(rèn)知技能聯(lián)系起來(lái)，難點(diǎn)是確定每個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程所代表的認(rèn)知水平。

關(guān)鍵詞：遺傳學(xué)；布魯姆；認(rèn)知水平；目標(biāo)教學(xué)

中圖分類號(hào)：Q3-0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）28-0055-02

一、布魯姆認(rèn)知階層體系的含義

布魯姆教學(xué)目標(biāo)系統(tǒng)涵蓋認(rèn)知領(lǐng)域、情感領(lǐng)域和動(dòng)作領(lǐng)域，認(rèn)知領(lǐng)域的教學(xué)目標(biāo)從低到高、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜分別是知道、意會(huì)、應(yīng)用、分析、綜合和評(píng)價(jià)[1]，轉(zhuǎn)義為教學(xué)應(yīng)培養(yǎng)的不同水平的認(rèn)知能力?！爸馈蓖Ａ粼趯?duì)事物的初步辨認(rèn)層面，其技能表現(xiàn)是列舉、引用、命名、定義等?！耙鈺?huì)”涉及淺層的理解，其典型技能是描述和解釋。“應(yīng)用”有點(diǎn)像“生搬硬套”，其典型技能是圖示、計(jì)算和預(yù)測(cè)?！胺治觥眲t指向構(gòu)成要素、相互關(guān)系甚至作用原理，其典型技能是對(duì)比和辨別?！熬C合”就是要體現(xiàn)創(chuàng)造性，其技能特征是設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、規(guī)劃和提議?！霸u(píng)價(jià)”就是在融會(huì)貫通的情況下指出事物的本質(zhì)或者明確其特點(diǎn)，其典型技能是證明和辯護(hù)。

布魯姆認(rèn)知階層體系既可以指導(dǎo)平時(shí)教學(xué)，也可以運(yùn)用到考試測(cè)驗(yàn)；既可以指導(dǎo)教師，也可以用于學(xué)生自測(cè)。布魯姆認(rèn)知階層體系貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程，從而避免各種錯(cuò)位的情況下，學(xué)生一方面練習(xí)了高水平認(rèn)知技能，另一方面樂(lè)于接受高水平認(rèn)知技能測(cè)試，這非常有利于學(xué)生認(rèn)知水平的提高。

二、布魯姆認(rèn)知水平的確認(rèn)

建立布魯姆認(rèn)知階層體系時(shí)要注意區(qū)分“意會(huì)”和“分析”這兩個(gè)認(rèn)知水平，因?yàn)樗鼈儼送瑯拥募寄鼙憩F(xiàn)。譬如比較，它會(huì)位于其中任何一個(gè)水平，這取決于比較的深度。例如，學(xué)生通過(guò)圖片本身判斷哪條曲線代表DNA鏈有最高的熔解溫度是一個(gè)意會(huì)水平的問(wèn)題，而指出哪條曲線代表著最高的GC含量則因需要額外的堿基配對(duì)穩(wěn)定性知識(shí)而是一個(gè)分析水平的問(wèn)題。此時(shí)的一個(gè)有益的做法是找出學(xué)生必須知道的每個(gè)知識(shí)點(diǎn)，例如意會(huì)要求學(xué)生識(shí)別每條曲線的熔解點(diǎn)，分析還要求學(xué)生聯(lián)想到堿基配對(duì)、穩(wěn)定性、能量等與溫度的關(guān)系。

應(yīng)用水平的技能表現(xiàn)變化幅度較大。例如，普通化學(xué)中的應(yīng)用水平的問(wèn)題大多數(shù)時(shí)候在檢查機(jī)械記憶和對(duì)變量明確的公式的運(yùn)用。與此同時(shí)，生物化學(xué)的應(yīng)用水平的問(wèn)題往往是應(yīng)用概念、選擇公式和決定變量，是一個(gè)多步驟的過(guò)程。有時(shí)候，“應(yīng)用”被進(jìn)一步分為低水平和高水平應(yīng)用，并且可以通過(guò)兩個(gè)不同的認(rèn)知過(guò)程來(lái)區(qū)分。“執(zhí)行”，只涉及用程序性知識(shí)解決熟悉的問(wèn)題；“實(shí)施”，要求用概念性和程序性知識(shí)去面對(duì)不熟悉的問(wèn)題。例如，低水平的應(yīng)用問(wèn)題要求學(xué)生把已知的數(shù)值代入等式去求米氏常數(shù)并且作圖，而在高水平應(yīng)用中學(xué)生必須從概念上知道酶抑制劑的類別，然后選擇公式并畫出反應(yīng)曲線。

認(rèn)知水平的確定有一個(gè)“就高不就低”的原則，譬如一個(gè)需要“知道”、“意會(huì)”、“應(yīng)用”和“分析”技能的問(wèn)題最終應(yīng)定在分析水平[1]。這個(gè)原則與“知道”、“意會(huì)”和“應(yīng)用”的相互包含關(guān)系有一定的聯(lián)系，因?yàn)橥ǔ?lái)講回答一個(gè)“應(yīng)用”水平的問(wèn)題需要前兩個(gè)“水平”的認(rèn)知技能?！爸閯t降級(jí)”的原則說(shuō)的是，一個(gè)需要分析水平相關(guān)技能的問(wèn)題在學(xué)生已經(jīng)知道其答案的情況下也只能代表知道這個(gè)水平的認(rèn)知能力?？傊?，確定布魯姆認(rèn)知階層體系的認(rèn)知能力水平時(shí)，必須明白學(xué)生為了回答問(wèn)題要掌握什么或者完成什么。

三、建立遺傳學(xué)布魯姆認(rèn)知階層體系的程序

布魯姆認(rèn)知階層體系建立始于與特定學(xué)科或?qū)ｉT領(lǐng)域的結(jié)合，終于反復(fù)完善直至高度的穩(wěn)定性。在前一階段，首先要將認(rèn)知技能通過(guò)專業(yè)的測(cè)評(píng)條目表述出來(lái)。譬如，在DNA雙螺旋模型的提出中，沃森和克里克的綜合能力讓人嘆服。這一階段的第二步是表面效度檢測(cè)，通常是把認(rèn)知技能相關(guān)的所有測(cè)評(píng)條目給沒(méi)有相關(guān)專業(yè)知識(shí)的新生瀏覽，讓他們?cè)u(píng)判條目?jī)?nèi)容與所涉學(xué)科或者領(lǐng)域的相關(guān)性。最后一步是將初步形成的布魯姆認(rèn)知階層體系的原型送給擅長(zhǎng)布魯姆教育理論的專家并讓其審閱。在第二階段，首先根據(jù)原型獨(dú)立編碼出不同版本的布魯姆認(rèn)知階層體系并在實(shí)際教學(xué)中檢驗(yàn)其效果。經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試和修改，不同版本之間的百分一致性要達(dá)到80%以上，并且卡巴值要大于0.75。如果是跨學(xué)科的認(rèn)知階層體系，還要在不同的學(xué)科教學(xué)中檢查它的通用性。

在編寫遺傳學(xué)布魯姆認(rèn)知階層體系的過(guò)程中，我們首先認(rèn)真學(xué)習(xí)了多本遺傳學(xué)教材，做到了基本把握遺傳學(xué)知識(shí)架構(gòu)、對(duì)經(jīng)典的遺傳學(xué)發(fā)展軌跡了然于胸。然后，我們列出遺傳學(xué)知識(shí)測(cè)試條目，并精心地為它們確定對(duì)應(yīng)的認(rèn)知技能，最終賦予它們不同的認(rèn)知水平。我們?yōu)槊刻谜n設(shè)置了六個(gè)代表不同認(rèn)知水平的問(wèn)題，并且為了形成即時(shí)性評(píng)價(jià)，這些問(wèn)題在相關(guān)的講解之后馬上用于測(cè)驗(yàn)。我們制定的遺傳學(xué)認(rèn)知階層體系也用于指導(dǎo)考試，從而通過(guò)教考對(duì)比調(diào)整知識(shí)點(diǎn)的時(shí)間和精力分配以及將教學(xué)維持在高水平認(rèn)知。

四、建立遺傳學(xué)布魯姆認(rèn)知階層體系的維度

我們嘗試從三個(gè)維度編寫遺傳學(xué)布魯姆認(rèn)知階層體系。

一是問(wèn)題類型。標(biāo)注圖表至多是應(yīng)用水平的認(rèn)知技能，填空和判斷題至多可測(cè)試分析能力[1]。簡(jiǎn)答和論述題可測(cè)試所有水平的認(rèn)知技能。多選題可用于綜合水平之外的所有認(rèn)知技能的測(cè)試，“知道”和“意會(huì)”水平的多選題的顯著區(qū)別是有無(wú)干擾項(xiàng)。

二是從題目設(shè)計(jì)入手編制遺傳學(xué)布魯姆認(rèn)知階層體系。同樣是計(jì)算題，“知道水平”的設(shè)計(jì)是觀察等式兩邊數(shù)值的變化，“意會(huì)水平”的問(wèn)題是指出等式的變量，“應(yīng)用水平”的計(jì)算是選擇等式或者變量，“分析水平”的計(jì)算是指出等式或者變量的生物學(xué)意義，“綜合水平”的問(wèn)題是提出新的等式，“評(píng)價(jià)水平”的計(jì)算題設(shè)計(jì)為問(wèn)題解決的數(shù)學(xué)方案的優(yōu)勢(shì)和不足[1]。同樣是考察對(duì)哈-溫平衡定律的理解，“知道水平”的問(wèn)題是已知一個(gè)等位基因的頻率求出另一個(gè)等位基因的頻率，“意會(huì)水平”的問(wèn)題是說(shuō)出該定律的前提條件，“應(yīng)用水平”的設(shè)計(jì)是已知隱性等位基因的頻率求出攜帶者的人群比例，“分析水平”的問(wèn)題設(shè)計(jì)成判斷一個(gè)群體是否處于哈-溫平衡狀態(tài)，“綜合水平”的問(wèn)題是寫出包含三個(gè)等位基因的哈-溫平衡公式，“評(píng)價(jià)水平”的問(wèn)題設(shè)計(jì)是對(duì)哈-溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。

最后是學(xué)生活動(dòng)。“知道水平”的活動(dòng)有標(biāo)注圖表、列舉特征、辨別結(jié)構(gòu)、卡片測(cè)驗(yàn)、分類配對(duì)、抄寫定義等[1]?！耙鈺?huì)水平”的活動(dòng)有用自己的話復(fù)述以及舉出一個(gè)新的例子?！皯?yīng)用水平”的活動(dòng)主要是思考增加或剔除一個(gè)系統(tǒng)成分或者形狀及過(guò)程改變的后果?！胺治鏊健钡幕顒?dòng)有解釋原始數(shù)據(jù)、辨別前提和原理、比較思想或者概念、概念作圖。“綜合水平”的活動(dòng)有提出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、建立模型、聯(lián)系事實(shí)與概念?！霸u(píng)價(jià)水平”的活動(dòng)有寫出他人作品的特點(diǎn)和不足。以上是學(xué)生個(gè)人的活動(dòng)，針對(duì)不同水平的認(rèn)知也設(shè)計(jì)了小組活動(dòng)。小組活動(dòng)的基本模式是相互檢查和批判，但是在“知道水平”可以把他人的卡片拿來(lái)一起做測(cè)驗(yàn)，在“應(yīng)用水平”可以輪流給組員講述一個(gè)生物學(xué)過(guò)程，在“綜合水平”可以匯總他人的結(jié)果最終形成一個(gè)新的模型。

從以上三個(gè)維度出發(fā)，在兼顧學(xué)科知識(shí)完整性的同時(shí)，我們?cè)趯?shí)際教學(xué)中建立了遺傳學(xué)布魯姆認(rèn)知階層體系。大腸桿菌操縱子是微生物適應(yīng)環(huán)境而調(diào)控基因表達(dá)的重要機(jī)制，教科書(shū)中常見(jiàn)的是乳糖操縱子和色氨酸操縱子，我們從問(wèn)題類型、題目設(shè)計(jì)和學(xué)生活動(dòng)對(duì)其教學(xué)建立了布魯姆認(rèn)知階層體系。認(rèn)知水平從知道—意會(huì)—應(yīng)用—分析—綜合—評(píng)價(jià)幾方面進(jìn)行測(cè)評(píng)，測(cè)評(píng)條目分別為：知道——a.從乳糖操縱子圖片中識(shí)別操縱基因，b.大腸桿菌色氨酸操縱子已知的兩種調(diào)控機(jī)制是（）和（）；意會(huì)——a.調(diào)節(jié)蛋白與（）結(jié)合后β-半乳糖苷酶幾乎不轉(zhuǎn)錄；與（）結(jié)合后不再阻止RNA聚合酶，b.說(shuō)出調(diào)節(jié)蛋白在缺乏色氨酸時(shí)的行為；應(yīng)用——a.調(diào)節(jié)蛋白多于異乳糖時(shí)β-半乳糖苷透析酶的活性高還是低？b.如果衰減子的1區(qū)和2區(qū)之間的距離加大，衰減作用是增強(qiáng)還是減弱？分析——a.概念作圖將乳糖操縱子和色氨酸操縱子聯(lián)系起來(lái)，b.色氨酸合成酶的轉(zhuǎn)錄會(huì)下降70—700倍，為什么降幅變化如此大？綜合——a.畫出調(diào)節(jié)蛋白基因無(wú)義突變時(shí)對(duì)乳糖的反應(yīng)曲線，b.設(shè)計(jì)組氨酸的衰減子；評(píng)價(jià)——a.調(diào)節(jié)基因是乳糖利用的關(guān)鍵因素，b.乳糖操縱子和色氨酸操縱子沒(méi)有共同點(diǎn)。

總之，為了提升學(xué)生的認(rèn)知能力，有必要在遺傳學(xué)教學(xué)中運(yùn)用布魯姆認(rèn)知階層體系。布魯姆認(rèn)知階層體系有較為明確的實(shí)施步驟和注意事項(xiàng)，因而容易改編、穩(wěn)定性強(qiáng)。我們初步制定了遺傳學(xué)布魯姆認(rèn)知階層體系，這必將推動(dòng)學(xué)科知識(shí)的傳承、提升學(xué)生的認(rèn)知水平[2]。

參考文獻(xiàn)：

[1]Crowe A，Dirks C，Wenderoth MP.Biology in bloom：implementing bloom's taxonomy to enhance student learning in biology[J].CBE Life Sci Educ，2008，7（4）：368-81.

[2]李貴生.布魯姆認(rèn)知理論在遺傳學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇，2016，（33）：140-141.