认知结构迁移理论与中学生物教学策略，本文主要内容关键词为：认知论文,理论论文,教学策略论文,结构论文,中学生物论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
认知结构迁移理论由奥苏伯尔在1968年提出，它已成为迁移理论研究的主旋律，受到越来越多的关注。所谓认知结构就是学生头脑中的知识结构。对生物教学而言，它是学生在生物学领域内观念的内容和组织。认知结构变量是当学生学习新知识时，其原有认知结构中的有关观念在内容和组织方面的特征，主要包括可利用性、可辨别性和稳固性。原有的认知结构就是通过这三个变量来影响新知识的学习的。
一、学生认知结构对学习新知识的影响
(一)可利用性
认知结构的可利用性是指学生原有认知结构中是否具有用来同化新知识的适当观念。根据同化理论，新知识与同化它的旧知识之间有不同的关系，因此，可以有三种不同的学习形式，即上位学习、下位学习与并列结合学习，一般来说，下位学习比另两种学习容易进行。良好认知结构的第一个重要特征就是知识的概括水平和包容范围。知识的概括水平越高，包容范围越广，越有助于同化新知识，即有助于迁移。
例如，基因是生物学中一个重要概念，它是指“有遗传效应的DNA片段”，它作为一个上位概念，还有许多下位概念，如等位基因、非等位基因、显性基因、隐性基因、基因突变、基因重组、基因工程、原癌基因、固氮基因、人类基因组计划等。很显然，掌握了“基因”这个概念的实质、内涵和外延，有助于学生学习其他与基因有关的概念。在高中生物学中，染色体也是利用性很高的一个概念，它的下位概念有常染色体、性染色体、染色体组、染色体变异、同源染色体、非同源染色体、姐妹染色单体、非姐妹染色单体等。对染色体的成分、形态有了深刻认识，就有助于学生学习其他有关染色体的概念，也能使学生对染色体的认识更全面，更丰富。
(二)可辨别性
认知结构的可辨别性涉及学习者原有知识的组织，是指面对新任务时，学习者能否清晰地分辨新旧知识间的异同。如果原有知识是按一定层次结构严密地组织起来的，那么学习者在遇到新任务时，不仅能迅速找到同化新知识的附着点，而且容易分辨新旧知识间的相同与不同点，从而能更好地掌握和长久地保持新知识。
比如，高中生物学中基因分离规律的学习对伴性遗传学习有极大帮助，基因分离规律研究的是同源染色体上的一对等位基因，伴性遗传研究的是一对性染色体(亦是一对同源染色体)及其附着的基因的遗传规律，它是基因分离规律的特例，实质是一样的，学生如果能清晰地分辨出：伴性遗传的学习可以将基因分离规律中的一对同源染色体转化为一对性染色体，那么学生就很快实现了知识的迁移。所以教学应将比较新旧知识之间的异同作为突破口，使新知识找到附着点、生长点。
(三)稳固性
认知结构的稳固性涉及学习者掌握原有知识的牢固程度。研究表明，原有的认知结构越巩固，越有助于促进新的学习。倘若原有知识本身没有被牢固掌握，则不但不会促进迁移，反而会起干扰作用。在高中生物教学中，学生先学有丝分裂，再学减数分裂。如果学生已熟练掌握了有丝分裂，则有助于学习减数分裂这种特殊的有丝分裂，反之，则越学越糊涂。这样的例子不胜枚举。所以磨刀不误砍柴工，基本概念、基本原理的教学一定要夯实，这样才能实现知识的迁移。关于基因自由组合规律的题目千变万化，但万变不离其宗，它们都可以从孟德尔的豌豆杂交实验迁移而来，所以笔者围绕于此，设计了以下问题，帮助学生牢固掌握基础知识：
(1)F[，2]中基因型各有几种，比例如何？
(2)F[，2]中表现型各有几种，比例如何？
(3)F[，2]中黄圆、绿圆、黄皱、绿皱的杂合体比例分别为多少？
(4)F[，2]中黄圆、绿圆、黄皱、绿皱的纯合体比例分别为多少？
(5)F[，2]中纯合体比例为多少？F[，2]中杂合体比例为多少？
(6)F[，2]中新组合品种占多少？新组合中纯种占多少？
(7)F[，2]中表现型与亲本相同的个体占多少？
(8)如果亲本为YYrr(黄皱)×yyRR(绿圆)，则F[，2]中新组合品种占多少？新组合中纯种占多少？F[，2]中表现型与亲本相同的个体占多少？
二、为迁移而教的教学策略
(一)分析学生原有知识结构，为新的知识提供生长点
奥苏伯尔有句名言：“影响学习的最重要的因素是学生已知的内容。”知识掌握过程实质上是学生认知结构的建构过程，它直接取决于学生原有知识结构和如何有效运用这些知识加工面临的新的学习材料。所以教师应认真了解学生已有基础和能力，分析原有基础与新内容的差距，找到学生的“最近发展区”，充分利用学生原有基础来学习新知识。例如，高中学习细胞亚显微结构，是在学生初中知识水平上进行的，在教学中，应首先引导学生回忆复习初中已学内容，在此基础上，新知识的学习就变得水到渠成了。其次，学生知识结构中的生活经验也是新知识的生长点，学习渗透作用时，教师应引导学生回忆一些生活中的经验，比如，久放的蔬菜会萎蔫，腌制新鲜的蔬菜会有水分流出等等。
(二)综合概括，增强知识的包容性
根据同化理论，学生的认知结构是从教材的知识结构转化而来的。奥苏伯尔认为，“不断分化”和“综合贯通”是人的认知组织的原则。任何一个学科的知识都会在头脑中组成一个有层次的结构，最具包容性的观念处于这个层次的顶点，对它们的领会有助于学生掌握具体的知识和技能。
例如，果实是由子房发育来的，果皮则由子房壁发育而来，基因型与母本相同，种子的胚由受精卵发育而来，基因型由父母双方决定，这是一个基本命题，它对于解决以下问题极有帮助。
例题：豌豆的豆荚绿色(A)对黄色(a)为显性，子叶黄色(B)对绿色(b)为显性，现有纯合绿色豆荚黄色子叶植株授粉给纯合黄色豆荚绿色子叶的植株，所结豆荚及子叶是什么颜色？答案：黄色豆荚黄色子叶。
例题：菜豆在开花季节，遇到暴风雨袭击，花粉被冲掉，为弥补损失、提高产量，可以用一定浓度生长素溶液喷洒，为什么？如果是油菜遇到这种情况，这种方法可行吗？为什么？
答案：菜豆主要食用豆荚，用一定浓度生长素溶液喷洒，可以促进子房发育成果实(属于无籽果实)。但种植油菜是为了收获种子，喷洒一定浓度生长素溶液虽然能得到果实(属于无籽果实)，但由于无油菜籽，所以无效。
(三)设计“先行组织者”，改进学生认知结构
“先行组织者”是奥苏伯尔提出的一项教学技术。所谓“先行组织者”，是在学习新材料之前呈现给学生的一种引导性学习材料，它以通俗的语言概括说明将要学习的新材料与认知结构中原有知识的联系，为新知识的学习提供认知框架。先行组织者既可以是一条定律、一个概念或一段概括性的说明文字，也可以是形象化的模型或一幅图表。
在学习植物吸水和吸收矿质离子关系前，我引入了一段说明：植物吸水好比人喝汤，植物吸收矿质元素好比人吃菜，喝汤和吃菜没有必然联系，两者没有比例关系，他们是相对独立的，但吃菜太咸，就要多喝汤，它们又有一定的联系，这一段说明使学生很快理解了植物吸水与吸肥的关系。有这样一道例题：在DNA单链中，A+T/G+C=α，问：A+T/G+C在另一单链中的比例是多少？在整个DNA中比例是多少？我利用手提供了一个形象化的“先行组织者”：左手中拇指占几分之几？答：五分之一。在右手中拇指占几分之几？答：也是五分之一。两手合拢，相当于DNA双链，拇指占多少比例？答：还是五分之一。这时学生恍然大悟，题目迎刃而解。
实践表明，教师应根据教材内容创造性地设计、选择先行组织者，运用这项技术，有助于新知识的学习和保持，有助于学习的迁移。
(四)加强比较，增强知识的可辨别性
归类概括固然有助于知识迁移，但如果新知识与旧知识认知结构有差异时，旧知识往往会妨碍新知识的学习，形成所谓负迁移。为避免这种情况出现，在教学中应引导学生加强比较，找出新旧知识的异同点，增强知识的可辨别性，顺利实现迁移。如学生易将单倍体育种与多倍体育种混淆，我们可设计表格进行比较：
通过比较，学生加强了对原有知识的理解，原有知识的清晰度得到加强，可辨别性也得到提高，更加有助于新知识的学习。
在教学中，引导学生对易混淆的知识点进行比较，就能使学生所学新知识找到固着点，实现原有知识的正迁移。
(五)加强变式训练，增强思维变通性
生物学中许多概念定义非常严密，在教学中教师要注意剖析，完整准确地传授。如同源染色体是指“一个来自父方，一个来自母方，形态大小一般相同的两条染色体”。“一般”两字不可去除，否则异型的XY染色体会使学生感到困惑。教师对概念中出现的关键词要解释，如“主要、一切、一般、大多”等。变式训练是迁移教学的较常用方法，如介绍减数分裂时，教师除提供各种正例外，还应不断变换正例的无关特征，如染色体的形态、大小、数目、位置等，这有助于学生掌握关键特征，形成精确、稳定的概念。
“变式”与“比较”对学生实现知识迁移有重要影响。从心理学的观点看，所谓变式，就是概念正例的变化。正例变化有助于排除无关特征，突出本质特征。如教“种群”概念时，如果只列举一个池塘中所有青鱼，一片稻田中所有青蛙，学生往往以为种群就是一群相同的生物生活在一起。如果教师能举例说明一片森林中两群狼，世界上所有的人，太平洋里所有小黄鱼也是种群，学生便能有效排除无关特征的干扰。“单倍体”是一个难以理解的概念，在教学中，我引导学生分析了二倍体和四倍体生物产生的单倍体中的染色体组数，排除了学生的思维定势，因为二倍体生物产生的单倍体只有一个染色体组，许多学生就认为单倍体只有一个染色体组，通过变式训练，学生能抓住单倍体本质特点：含本物种配子染色体数目的个体。
所谓比较，既包括正例之间的比较，也包括正例和反例之间的比较，前者有助于发现知识的共同本质特征，有助于实现正迁移；后者有助于加深对概念本质特征与非本质特征的理解，防止负迁移的干扰，如比较森林、草原、农田、城市、湿地、海洋等生态系统，虽然它们各有特点，但作为生态系统，它们的共同特点是：生物群落和无机环境相互作用的自然系统。如教“竞争”，举出“两狗争骨”这个反例和“鹊巢鸠占”这个正例，学生便能理解竞争必须是两种不同种生物之间的关系这个本质特征，有效地防止负迁移。
认知结构迁移理论能帮助教师更好地指导学生理解和掌握生物学知识，建构良好的生物学认知结构，促进学生学习的积极迁移，从而实现“教是为了不教”的最终目的。