运用信息加工理建构生物教学过程的

摘 要 　介绍了信息加工理论,并结合生物教学案例,将其运用于生物教学过程中,设计出生物教学过程的基本程序,从中揭示了学生在生物学习中的内部过程,让教师明确了在教学过程中如何帮助学生自主建构生物知识、技能、能力、态度和科学方法,从而优化生物教学过程.

关 键 词 　信息加工　生物教学过程　记忆　学习

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信息加工理论原本是心理学中最活跃的研究领域之一,可以用来解释人类的许多思维过程,使得人类的高级心理过程不再那么神秘.将信息加工理论运用于生物教学过程中,有助于教师探究学生学习生物的内部过程,也有助于教师优化生物教学过程.

1　信息加工的基本理论

1.1信息加工学习论

信息加工学习论简称信息加工,是为解释人类在环境中,如何经由感官觉察、注意、辩识、转换、记忆等内在心理活动,以吸收并运用知识的历程.信息加工由四股力量合流产生,即：布鲁纳的发现学习论,奥苏贝尔的意义学习论,电脑发明与应用形成的认知心理学研究,语言心理学发展充实的认知心理学.

1.2信息加工模式

在阿特金森一希弗林模式(图1)中,将信息加工分成3个彼此分离但又前后交流的阶段来解释.3个阶段代表3种不同形式与性质的记忆.

感官收录(简称SR)指个体凭视、听、嗅、味等感觉器官感应到外界刺激时所引起的短暂(在3 s以内)记忆.

短期记忆(简称STM)指感官收录后再经注意而在时间上延续到20 s以内的记忆.通过复述信息,可以防止短期记忆中的记忆痕迹的消退,以便使信息能够按照我们所希望的那样保持下来.

长期记忆(简称LTM)指保持信息长期不忘的永久记忆.

2　信息加工理论与生物学教学

运用信息加工理论构建生物教学过程,应对实际问题进行科学探究,让学生主动建构生物知识、技能、能力、态度和科学方法,促进他们身心及个性全面发展.

2.1教学过程的基本程序(图2)

2.2实施说明

下面以“孟德尔的豌豆杂交实验(一)”的教学为例,对该教学程序的实施进行说明.

2.2.1创设情境,引发环境刺激

[隋景1]不同颜色的牡丹花杂交,黑毛羊与白毛羊杂交,子代会是什么颜色生物的遗传是否遵循“融合遗传”呢

此时教师创设问题情境,刺激学生,引起学生注意,激发学习兴趣和探究.同时,联系旧知识,也符合个体适应环境时以旧经验为基础,处理新问题的原则.

[情景2]首先教师要求几位学生对课前收集的有关孟德尔的生平事迹作个介绍,让学生走近这位科学伟人.然后教师将学生的发言作个总结,强调了以下几点：孟德尔家境贫寒却刻苦学习；他对杂交实验的研究长达8年之久；孟德尔的实验并非一开始就成功,他曾用山柳菊、玉米等多种材料做杂交实验,都没有成功,最后用豌豆做实验才发现了遗传的基本规律.

创设生物学史情景,对学生进行情感教育,让他们体会到科学家艰苦的劳动和坚韧不不拔的毅力,激发学生对“孟德尔究竟发现了什么”、“他是怎样发现的”等问题的强烈学习.

2.2.2科学探究,增强感官收录

感官收录保留时间极短,且在记忆中保持着刺激本身原来的形式.感官收录是选择性的,如决定予以进一步处理时,就加以注意,并予以编码转换为另一种形式,否则,即予以放弃,形成感官收录过的遗忘.

[探究过程1]探究前,师生结合挂图或幻灯片、课件共同分析总结豌豆的结构特点,给出相对性状、自交、杂交、正交和反交等概念,为给学生阐明“一对相对性状的遗传实验”作铺垫.

感官收录是选择性的,个体在选择时所根据的标准,可能与他的动机、需求以及经验等因素有关.因此,在探究前,教师给予必要的引导,可使学生对需要进一步处理的信息加以注意.

[探究过程2]教师绘制遗传图解时,学生通过感官获得实验数据和结果,但此时的记忆时间极短,且保持着实验本身原来的形式.教师及时要求学生用数学统计的方法分析遗传结果,会发现F2呈现近似3：1的数量比,使感官记录上升为短期记忆.若不继续处理该信息,短期记忆随即流失.

2.2.3归纳抽象,形成刺激编码

短期记忆在有限的时间内,除接受从感官收录输入进来的信息,并适时做出反应之外,另具有运作记忆(简称WM)的功能.运作记忆是指个体对信息性质的深一层认识与理解,理解之后刻意予以保留,将知识收到长期记忆之中.

[步骤1]教师引导学生分析规律性的遗传结果,总结显性性状、隐性性状与相对性状之间的关系.学生对孟德尔的豌豆杂交实验这一信息有了深一层认识与理解,即运作记忆.当理解这些内容之后刻意予以保留,例如：复习等,即可将知识收到长期记忆之中.

[步骤2]在学生讨论的基础上,结合一对相对性状的遗传图解,引导学生分析：为什么F1全为高茎为什么F2出现了高茎和矮茎,并且比例约为3：1根据初中的遗传学习基础,尝试对孟德尔的实验进行解释.总结孟德尔的检测说.

教师通过层层设问,学生结合图解阅读教科书,理解孟德尔检测说的内涵,并概括孟德尔检测说的要点.在信息处理理论中,这一过程即为编码,是将外在的具体物理、化学事件,转换为抽象的心理事件(如具体物品的抽象概念).译码是一个双向的心理运作历程,而编码是译码的输入过程.

2.2.4巩固应用,贮存并提取信息

将一般规律运用于新的具体反应中,实现了由心哩事件转换为行为事件,使得从输入编码到输出解码这一心理表征很完整.

[应用]普通金鱼(tt)和透明金鱼(TT)杂交,其后代为五花鱼(Tt).现五花鱼之间进行杂交,问其后代表现型种类和比例是(　)

A　2种,3：1

B　2种,1：1

C　3种,1：2：1

D,3种,1：1：1

当学生在理解孟德尔检测说的内涵后刻意保留,使知识收到长期记忆中.以后无论是出现有关该信息的情节记忆(指有关生活情节的实况记忆)方面的知识,例如：“实验中F2呈现的数量比约为多少”等问题,还是有关语意记忆(指有关语文所表达之意义的记忆)方面的知识,例如：“基冈分离定律的实质是什么”等问题,都可以检测出学生的长期记忆已实现,学生对该信息已接受并掌握.

3　在生物学教学过程中,运用信息加工理论的几点启示

刺激选择不应是随机的.不能仅仅考虑刺激的特征,而且还要关注学生已有的信息或认知图式.例如：细胞的减数分裂含义是什么这个问题不仅激起学生疑问,而且要求学生应用已有的信息(细胞核、染色体、染色质、有丝分裂等知识与结构),将新知识加入到原有认知结构中去,进而使原有认知结构得到扩大或修改.

短时记忆加工信息的能量是有限的,一般认为只有7±2个单位,如果一味要求学生在短时间内掌握大量的信息,不给他们留有加工或思考的时间,结果必然会象狗熊拣苞米一样,拣一个丢一个.所以在生物学习中,出现了大量的生物体形态结构及功能等,教师应在教学中注重理论分析、规律总结,让学生对各知识点有深一层认识与理解,提高短时记忆的实际容量,将知识收到长期记忆中.

信息编码不仅有助于学生的理解,而且也有助于信息的贮存和提取.教师应该帮助学生使用各种策略进行编码,这与奥苏贝尔提出的上位关系和下位关系概念十分相似,在生物教学中也常应用到这些概念.例如,学习了分裂生殖、孢子生殖、出芽生殖、营养生殖的概念后,再学习无性生殖这个上位概念；学习了“细胞呼吸”的知识后,再分别学习“有氧呼吸”、“无氧呼吸”这些下位概念.这样有助于学生实现心理表征的完整.