1、第 1 页 共 5 页谈认知理论在高中生物概念教学中的应用陈金锋(2009 年省二等奖)摘 要：本文通过对皮亚杰的认知理论与高中生物概念形成的关系的论述，从而阐明用认知理论对生物概念教学的指导意义，并提出了认知理论在生物概念教学中的应用策略。关键词：认知理论 概念教学 生物教学生物教学三维目标之一是知识和技能的掌握，其中关键之一是概念习得，它们也是人类思维的基本形式。生物概念是生物学现象和过程的概括化和抽象化的思维形式，是生物学习或思维的基元，是组成生物知识体系的基础，是学生理解教材的根本。因而研究学生学习生物概念的认知过程，从而运用认知心理学理论指导学生学习生物概念，对牢固形成正确的生物概念
2、，提高生物教学的质量有重要的意义。一、 皮亚杰的认知理论和生物概念的形成瑞士心理学家皮亚杰了个体知识思维的结构和功能深刻地分析，把认识看作是认识主体通过图式进行同化、顺化，使主体结构适应客体环境并使认知最终达到平衡的过程。皮亚杰认为，认知发展受到三个基本过程的影响：同化、顺化和平衡。生物概念的学习也就是学生对生物概念的认知结构的形成过程。下面从图式、同化、顺应和平衡等来解释学生生物概念的认知过程和认知发展。1图式皮亚杰的理论体系中的一个核心概念就是图式。图式是指一个有组织的、可重复和概括的东西。是个体对外部世界的知觉、理解和思考方式。我们可以把图式看作是心理活动的框架或组织结构。在皮亚杰看来，
3、图式可以说是认知结构的起点和核心，或者说是人类认识事物的基础。因此，图式的形成和变化是认知发展的实质。皮亚杰认为，人在接受任何的刺激作用并作出相当稳定的第 2 页 共 5 页反应时，在人脑中就形成了关于该刺激物的图式。例如，在学习遗传定律的相关概念时，会建立这样的图式：子图式：同一生物同一性状的不同表现类型（即显性与隐性）就是相对性状，一对等位基因含一个显性基因和一个隐性基因。图式间相互作用：基因控制性状。母图式：等位基因就是控制相对性状的一对基因。可见，学生在学习上述概念时，先形成一些最基元的图式（子图式） ，然后通过图式间的相互作用形成母图式，而母图式彼此间又通过相互作用，分类、整理、归纳
4、从而可以形成更为复杂、宏观和抽象的概念。又比如：在学习生态系统的概念时，学生会形成如下的图式：细胞个体种群群落生态系统2同化同化是指个体对刺激输入的过滤或改变的过程，也就是个体在感受到刺激时，把它们纳入头脑中原有的模式内，使其成为自身的一部分。例如，高三学生在学习和应用遗传的相关概念时，会和自己认知结构中原有的知识联系起来。比如等位基因，先把新事例纳入原有概念中，接着精确分化新概念，把原有的图式扩展，例如如下的图式：新的事例正常与患病相对性状等位基因用一个大写字母（如 A）和一个小写字母（如 a）表示。3顺化顺化是指有机体调节自己内部结构以适应特定刺激情境的过程，顺化与同化同伴而行，也就是说当
5、个体遇到不能用原有的图式来同化新的刺激时，便要对原有图式重新构建或修改，以适应环境。例如，在学习基因与性状的关系时，就不可能为前文的图式所包容，必须改造，构建新的图式：4平衡相对性状 性状 显性性状 隐性性状 基因 等位基因 显性基因 隐性基因 性状 基因 环境 控制 影响 第 3 页 共 5 页平衡是指个体通过自我调节机制，使认知发展从一个平衡状态向另一个较高的平衡状态过渡的过程。当个体遇到新情境，会先尝试用原有图式去同化，若取得成功，可以得到暂时的平衡。若失败，个体会作出顺应去达到认识上的新平衡。这种动态的平衡的转变就是整个认知过程。就如学生从最基础的种群、群落概念，以图式为思维方式，通过
6、同化、顺应，最后形成了生态系统的概念，达到了较高的认知阶段，达到认知上的新平衡。二、学生认知结构不足在生物概念学习上的表现从认知新理学的角度来看，学生在生物概念的学习过程中，因为在头脑中没有形成正确的生物概念的图式，没有形成完整的图式或者图式间彼此相互抑制、相互矛盾，所以在理解生物概念或运用生物概念的时候，不可避免地出现了以下几种情况：1前摄概念导致的思维定势从认知心理学角度来看这一问题，主要因为头脑中某些图式占据了支配地位，抑制了其他的图式。当该题信息进入大脑后，调动了原有的图式去同化、顺应，但是这些原有的认知图式根深蒂固，因而头脑中很难出现其他图式。例如“植物的茎都生长在地上”的前概念，极
7、大地影响着学生对马铃薯、荸荠、洋葱、藕等也是茎的认识。如果学生理解了凡是茎，都具有“节和节间，节上有鳞片叶，叶腋里有侧芽，顶端有顶芽”的本质特征，那么关于茎的科学概念便建立起来了。2思维的肤浅导致的错误不少学生严重混淆了基因突变和基因重组的概念，没有理解基因突变的根本特点是产生的新的基因，而基因重组不仅可以是同种个体之间，也可是异种个体之间。在判断转基因技术的原理时往往就出现错误。原因在于学习这两个概念的过程中，没有形成正确的图式，并且图式间发生了相互的矛盾和抑制。三、生物概念学习的策略要让学生能有效地掌握生物概念，运用认知心理学理论来指导我们对概念的教学是很好的策略。1通过图式间相互作用来理
8、解掌握概念皮亚杰认知心理学中的图式理论告诉我们，图式是分层次的，在学习简单第 4 页 共 5 页的概念的时候，只需调用单个或几个低层次的图式就可以了。而在学习复杂的概念的时候，就需要多个高级的图式相互支持、相互合作了。例如，在学习分离定律这一概念时，只是给出相应的文字叙述显然无法清晰地掌握。那么，换种方式，让学生做一下模拟实验，因为实验的过程既要调用动作图式（表示人对自己的身体动态经验的感觉和理解）来进行分离定律实验的操作，又要运算图式（把一个形象图式改变或转换为另一个形象图式，涉及数和逻辑规则的应用）来处理实验数据。通过图式间的相互作用就可以理解掌握分离定律这一概念了。2利用变式来理解掌握概
9、念变式就是变换各种直观材料或事例的呈现形式，以便突出事物的本质特征。例如，在学习生物适应性这一概念时，举例苍蝇的适应现象，不能只提苍蝇翅膀发达，飞翔能力强，有利于捕食和逃避敌害，适应生存环境。应同时介绍在某些常有风暴的孤岛上，残翅和无翅的苍蝇，因降低了被风暴吹到大海淹死的可能性，反而适应当地环境。这样通过两种适应现象的对照，真正把握适应这一概念的内涵。所以在教学中，应提供充分、全面的变式，帮助学生从事物不同方面理解概念的本质属性。3通过比较来理解掌握概念有了变式的事例，还要让学生去比较它们。有比较才有鉴别。通过同类事物的比较，有利于帮助学生发现各种变式事例中同类事物的共同的和本质的特点。在学习
10、过程中，很多时候存在相近的概念，比如前面所举的性状、显性性状、隐性性状、相对性状、基因、显性基因、隐性基因、等位基因等一系列相近的概念，教师可以通过比较，找出相同点和不同点，帮助学生明确这些的本质特征。4提供概念的特例来理解掌握概念为了使学生更好地形成概念，教师在进行正面阐述的同时，提供概念的一些特例让学生判断。例如，病毒有无细胞结构，寄生植物是否自养生物，酶的成分是否只为蛋白质，植物细胞是否都有叶绿体和液泡等。以提高学生识别错误的能力。若这些例子不能很好判断，说明学生对该概念还没有彻底掌握，需要再对概念进行理解，直到完善脑海中的该概念的图式。总之，在生物教学的过程中，应遵循学生对知识的认知规律，合理、灵活第 5 页 共 5 页地运用认知规律，才能有效的活化学生的生物学概念，从而提高生物教学效率。参考文献：1莫 雷 . 论学习理论J.教育研究,19962王希华 . 现代学习理论评. 北京:开明出版社 ，20033张卫红 运用同化论指导生物概念教学 中学生物教学 ，1999（）： 1213
