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認(rèn)知結(jié)構(gòu)同化論在生物教學(xué)中的應(yīng)用
江蘇省淮陰師范學(xué)校 袁維新奧蘇伯爾(D.P.Ausubel)是當(dāng)代美國(guó)著名的認(rèn)知心理學(xué)家，他于1963年提出了認(rèn)知結(jié)構(gòu)同化論，用以闡明認(rèn) 知結(jié)構(gòu)在學(xué)習(xí)中的作用。目前，這一理論已為廣大教育工作者熟悉并認(rèn)同。本文擬就這一理論在中學(xué)生物學(xué)教 學(xué)中的應(yīng)用談點(diǎn)認(rèn)識(shí)和體會(huì)。
一、認(rèn)知結(jié)構(gòu)同化論的基本內(nèi)容
認(rèn)知結(jié)構(gòu)同化論認(rèn)為，學(xué)生從事新的有意義的學(xué)習(xí)時(shí)，必須有適于新知識(shí)學(xué)習(xí)的原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，學(xué)生學(xué) 習(xí)就是一個(gè)同化和發(fā)展自身認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過(guò)程。同化的實(shí)質(zhì)是新舊知識(shí)的相互作用，它既是新知識(shí)習(xí)得的心理機(jī) 制，也是新知識(shí)被保持的心理機(jī)制。
奧蘇伯爾根據(jù)新知識(shí)與認(rèn)知結(jié)構(gòu)原有知識(shí)（觀念）的概括和包容水平不同，提出了三個(gè)不同的新舊知識(shí)相 互作用模式。
①上位學(xué)習(xí)。
認(rèn)知結(jié)構(gòu)中原有的觀念在概括和包容水平上低于要學(xué)習(xí)的新觀念。例如，根據(jù)已知的小麥、水稻、玉米等 植物的特征，從中概括出單子葉植物的概念的學(xué)習(xí)。新舊觀念相互作用的結(jié)果是習(xí)得新的上位觀念。
②下位學(xué)習(xí)（又稱(chēng)類(lèi)屬學(xué)習(xí)）。
認(rèn)知結(jié)構(gòu)中原有觀念的概括和包容水平高于要學(xué)習(xí)的新觀念。例如，已知單子葉植物的概念，并已知水稻 、玉米、小麥?zhǔn)菃巫尤~植物的實(shí)例，現(xiàn)在要進(jìn)行高粱是單子葉植物的新例證的學(xué)習(xí)。
③并列學(xué)習(xí)。
要學(xué)習(xí)的新觀念與原有觀念無(wú)上位、下位關(guān)系，但在橫向上有彼此吻合的關(guān)系（圖1C）。例如，通過(guò)呼吸 作用與已知的光合作用的關(guān)系的比較，知道光合作用與呼吸作用的聯(lián)系與區(qū)別的學(xué)習(xí)。新、舊知識(shí)相互作用的 結(jié)果是產(chǎn)生一種新的聯(lián)合的意義。
二、認(rèn)知結(jié)構(gòu)同化論在生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用
學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的過(guò)程，就是一個(gè)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換與建構(gòu)的過(guò)程，也是認(rèn)知結(jié)構(gòu)的同化過(guò)程。因此，教師 必須根據(jù)學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，幫助學(xué)生建構(gòu)良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。
1.根據(jù)原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行教學(xué)
奧蘇伯爾有句名言：“如果我不得不把全部教育心理學(xué)還原為一條原理的話(huà)，我將會(huì)說(shuō)，影響學(xué)習(xí)的唯一 的最重要的因素是學(xué)習(xí)者已經(jīng)知道了什么�！辈⑶抑赋�，要“根據(jù)學(xué)生原有知識(shí)進(jìn)行教學(xué)。”可以說(shuō)，這是運(yùn) 用同化理論指導(dǎo)生物學(xué)教學(xué)的最基本的原則。在教學(xué)中，了解學(xué)生、選擇教學(xué)方法、教學(xué)模式和教學(xué)策略都必 須遵循這一條原則。
(1)了解學(xué)生原有的認(rèn)知狀況。在上課前，教師要充分了解學(xué)生已有的知識(shí)情況，尤其是與新知識(shí)有密切關(guān) 系的已有概念和原理掌握的情況，這是教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)選擇有效的教學(xué)策略和方法的依據(jù)。同時(shí)，由于學(xué)生的認(rèn)知 方式、學(xué)習(xí)風(fēng)格、個(gè)性特征的差異，對(duì)同一事物的認(rèn)識(shí)、感受也不會(huì)完全相同，這就使學(xué)生建構(gòu)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)具 有多樣性或特異性。因此，教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)還必須充分考慮到學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的個(gè)體差異性，采取靈活多樣的教學(xué)方 法和教學(xué)策略，促使學(xué)生順利地實(shí)現(xiàn)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的同化學(xué)習(xí)。在教學(xué)中，一般可以通過(guò)課前提問(wèn)、診斷性測(cè)試等 方式了解學(xué)生原有知識(shí)狀況，也可以通過(guò)日常觀察、心理問(wèn)卷調(diào)查，了解學(xué)生的認(rèn)知方式和學(xué)習(xí)風(fēng)格。
(2)注重新舊知識(shí)的聯(lián)系。教學(xué)中要善于從已有的知識(shí)過(guò)渡到新知識(shí)，講清新知識(shí)與已有知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系與 區(qū)別，以利于學(xué)生進(jìn)行同化學(xué)習(xí)。
首先，在設(shè)計(jì)引言時(shí)，不僅要考慮到能否引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還要注重新舊知識(shí)的銜接，采用溫故知新 的方法引入。例如，學(xué)習(xí)呼吸作用時(shí)，可以設(shè)問(wèn)，綠色植物通過(guò)光合作用把光能轉(zhuǎn)變成貯存在有機(jī)物中的化學(xué) 能，而植物的生命活動(dòng)無(wú)時(shí)無(wú)刻都離不開(kāi)能量的供應(yīng)。那么，有機(jī)物中貯存的化學(xué)能又是怎樣被釋放出來(lái)，供 給植物生命活動(dòng)的呢？由此引入呼吸作用。這樣既總結(jié)了所學(xué)舊知識(shí)又引出新知識(shí)，承上啟下，易于學(xué)生理解 光合作用與呼吸作用之間的聯(lián)系。
其次，在教學(xué)過(guò)程中，要運(yùn)用對(duì)比方法，充分揭示新舊知識(shí)的聯(lián)系與區(qū)別，以舊促新，以新帶舊，幫助學(xué) 生掌握和理解知識(shí)，例如，高中生物“細(xì)胞”一節(jié)中描述了葉綠體與線(xiàn)粒體的結(jié)構(gòu)與功能，但較抽象籠統(tǒng)，而 在后繼的“綠色植物的新陳代謝”中則著重講述了與之相關(guān)的光合作用和呼吸作用。在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，可以 抓住新舊知識(shí)間的密切聯(lián)系，在前面的學(xué)習(xí)中讓學(xué)生重點(diǎn)掌握葉綠體和線(xiàn)粒體中酶和色素的分布和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)， 而后面學(xué)習(xí)光合作用和呼吸作用時(shí)，先用一定時(shí)間復(fù)習(xí)舊知識(shí)，從而使新舊知識(shí)兩相結(jié)合，使學(xué)生更易于掌握 諸如光合作用中光反應(yīng)和暗反應(yīng)以及有氧呼吸的場(chǎng)所等知識(shí)，更易于理解結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)這一生物學(xué)的基本 原理。
(3)選擇建構(gòu)化教學(xué)模式
如果說(shuō)學(xué)生的學(xué)習(xí)就是利用原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)同化新知識(shí)，建構(gòu)新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過(guò)程，那么教師的教學(xué)就應(yīng) 該遵循認(rèn)知結(jié)構(gòu)建構(gòu)化教學(xué)模式。這一模式的基本思路是，在學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中找到同化新知識(shí)的原有的有關(guān) 知識(shí)，經(jīng)過(guò)分析、推理等思維過(guò)程，使新知識(shí)與原有的知識(shí)建立聯(lián)系，進(jìn)而概括出新的規(guī)律性知識(shí)并重建新的 認(rèn)知結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)運(yùn)用新規(guī)律，進(jìn)一步檢驗(yàn)、鞏固新知識(shí)，并實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移。
運(yùn)用此模式的前提是學(xué)生必須具有大量相關(guān)的原有知識(shí)。另外，知識(shí)的內(nèi)化或認(rèn)知結(jié)構(gòu)的建構(gòu)過(guò)程是一個(gè) 復(fù)雜的思維活動(dòng)，只有通過(guò)對(duì)知識(shí)的分析、綜合、推理、重組等思維加工過(guò)程，才能建立起新舊知識(shí)之間的聯(lián) 系，使知識(shí)系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化，進(jìn)而通過(guò)知識(shí)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移。比如，學(xué)習(xí)基因的遺傳規(guī)律時(shí)，一旦學(xué)生 認(rèn)知結(jié)構(gòu)中有了有關(guān)減數(shù)分裂、基因的分離規(guī)律等知識(shí)，就可以用于同化基因的自由組合規(guī)律和伴性遺傳等知 識(shí)，學(xué)生再通過(guò)運(yùn)用遺傳規(guī)律解遺傳習(xí)題，就可以進(jìn)一步促進(jìn)對(duì)知識(shí)的理解。
(4)設(shè)計(jì)先行組織者
先行組織者是奧蘇伯爾提出并倡導(dǎo)的一種教學(xué)策略。其核心是，在課堂教學(xué)中講授新知識(shí)之前，首先為學(xué) 生設(shè)計(jì)一個(gè)能把握所授知識(shí)的本質(zhì)，對(duì)新知識(shí)具有引導(dǎo)性、起同化作用的知識(shí)結(jié)構(gòu)——組織者，并將其內(nèi)化為 學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。因?yàn)榻M織者必須在正式教授新知識(shí)之前呈現(xiàn)給學(xué)生，因此稱(chēng)為“先行組織者”。
其實(shí)，設(shè)計(jì)先行組織者，就是對(duì)學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的提煉概括、拓寬引伸。例如，在根吸收礦質(zhì)元素過(guò) 程的教學(xué)中，通過(guò)分析植物細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)以及相關(guān)的物理、化學(xué)知識(shí)（學(xué)生已有的），引導(dǎo)學(xué)生得出如下“先 行組織者”（學(xué)生原有）認(rèn)知結(jié)構(gòu)：(1)植物細(xì)胞具有呼吸作用；(2)植物細(xì)胞膜帶有電荷，能吸附帶相反電荷 的離子；(3)植物細(xì)胞膜上有運(yùn)輸離子的載體，能將離子進(jìn)行跨膜運(yùn)輸?shù)�。一旦學(xué)生建立起這一先行組織者，教 學(xué)過(guò)程即可按上述（圖2）的認(rèn)知結(jié)構(gòu)建構(gòu)化教學(xué)模式展開(kāi)。
2.建構(gòu)良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)
所謂認(rèn)知結(jié)構(gòu)，就是學(xué)生頭腦中內(nèi)化的知識(shí)的組織，也就是學(xué)生頭腦里內(nèi)化了的知識(shí)結(jié)構(gòu)。衡量學(xué)生學(xué)習(xí) 質(zhì)量的重要標(biāo)志就在于學(xué)生頭腦中是否建立了良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，即學(xué)生到底掌握了多少知識(shí)，這些知識(shí)是否構(gòu) 成了良好的組織結(jié)構(gòu)。因此，生物學(xué)教學(xué)的重要目標(biāo)之一就是幫助學(xué)生建立良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。那么，如何才能 幫助學(xué)生建立良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)呢？
(1)重視知識(shí)結(jié)構(gòu)與認(rèn)知結(jié)構(gòu)的匹配
學(xué)生良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的建立，取決于教學(xué)中是否能為學(xué)生呈示良好的知識(shí)結(jié)構(gòu)。因此，生物學(xué)教學(xué)必須重 視知識(shí)結(jié)構(gòu)和認(rèn)知結(jié)構(gòu)的匹配。教學(xué)中要注意以下兩點(diǎn)：
第一，堅(jiān)持按知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行教學(xué)的原則。
進(jìn)行知識(shí)結(jié)構(gòu)教學(xué)，是指教師在教學(xué)中，通過(guò)分析教科書(shū)，找出知識(shí)之間的聯(lián)系和內(nèi)在規(guī)律，把各章節(jié)的 中心內(nèi)容及與之有聯(lián)系的知識(shí)串聯(lián)起來(lái)，按單元或章節(jié)的知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)、組織教材、板書(shū)提綱，使學(xué) 生能提綱挈領(lǐng)地掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容，這樣，有利于學(xué)生掌握基本概念和原理，也有利于發(fā)展學(xué)生的智力。
第二，科學(xué)地設(shè)計(jì)知識(shí)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。
要根據(jù)各單元知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，首先確定核心知識(shí)點(diǎn)（最基本的概念和原理），在課堂教學(xué)中，時(shí)時(shí)都要 圍繞這個(gè)核心知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)知識(shí)的縱橫聯(lián)系，建立知識(shí)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生只有通過(guò)這種知識(shí)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)與內(nèi) 化，才可能構(gòu)建高層次的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。
(2)建構(gòu)良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的原則
奧蘇伯爾認(rèn)為，新舊知識(shí)相互作用，必須遵循漸進(jìn)分化和綜合貫通原則，才能促進(jìn)知識(shí)的組織，從而促進(jìn) 良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的建構(gòu)。
①漸進(jìn)分化，建立深層次的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。
奧蘇伯爾指出：“個(gè)人在一特殊學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容的組織是由其頭腦中的一個(gè)層級(jí)構(gòu)成的。而在這個(gè)層級(jí)結(jié) 構(gòu)中，最概括的概念占據(jù)了結(jié)構(gòu)的頂端位置，它們下面是較低概括水平的概念，比較高度分化的從屬概念和具 體材料�！笨梢�(jiàn)，漸進(jìn)分化指認(rèn)知結(jié)構(gòu)上位、下位知識(shí)之間或一般與個(gè)別知識(shí)之間的組織。生物學(xué)教學(xué)中必須 按照這一原則呈示教材，才能促使學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)由淺層向深層轉(zhuǎn)化。比如，在講述新陳代謝時(shí)，先講新陳代 謝的一般概念，包括同化作用和異化作用；新陳代謝的工具——酶；新陳代謝與ATP等。再講植物的新陳代謝（ 水分代謝、礦質(zhì)代謝、光合作用、呼吸作用）和動(dòng)物的新陳代謝（物質(zhì)代謝、能量代謝）等。這樣漸進(jìn)分化， 使學(xué)生對(duì)新陳代謝的概念的認(rèn)知不斷深化。
②綜合貫通，建立整體化的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。
綜合貫通是指相互并列的知識(shí)之間的橫向組織，如概念與概念之間、原理與原理之間乃至章節(jié)之間的橫向 聯(lián)系，亦即對(duì)知識(shí)的融會(huì)貫通。因此，綜合貫通一般出現(xiàn)在上位學(xué)習(xí)和并列學(xué)習(xí)中。
在生物學(xué)教學(xué)特別是復(fù)習(xí)教學(xué)中，要通過(guò)抓住知識(shí)的中心與要領(lǐng)，統(tǒng)攬全局，打破知識(shí)的章節(jié)界限和原來(lái) 的知識(shí)結(jié)構(gòu)，對(duì)所學(xué)的知識(shí)以新的方式重新組合，重建新的知識(shí)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。比如，在復(fù)習(xí)減數(shù)分裂、DNA和基因 等內(nèi)容時(shí)，按照染色體—DNA—基因這條主線(xiàn)，將相關(guān)的遺傳、變異等知識(shí)與這條線(xiàn)串起來(lái)，就形成了復(fù)雜的有 關(guān)遺傳與變異的知識(shí)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)這樣的重新組合、綜合貫通，使知識(shí)網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化、整體化，有利于學(xué) 生建立整體化的高層次的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步發(fā)展了學(xué)生的智能。
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