教学实践表明,多数学生在课堂接受教师传授的生物学知识并未表现出太大的困难,但在独立运用生物学知识解决千变万化的生物学问题时常感到力不从心,这说明学生的解题能力有待提高。笔者认为,要从根本上提高学生运用生物学知识解题的能力,必须借鉴现代认知心理学关于问题解决的研究成果,运用以下4个方面的教学策略。

1 促进知识的结构化

促进知识的结构化,优化学生的认知结构,是提高学生解题能力的基础。现代认知心理学的研究表明,专家和新手相比,前者比后者解决问题更迅速更有效,其根本原因表现在两者在知识表征上的明显差异。专家头脑中的知识中有分层组织的结构性知识,新手头脑里的知识则往往采取水平排列,是零散和孤立的。由此可见,专家与新手解决问题能力的差距,主要在于前者具有良好的认知结构。为了促进学生头脑中知识的结构化,从而形成良好的认知结构,就要运用组织策略,对生物学知识进行认知加工,揭示知识之间的内在联系。

一般来说,生物学知识之间主要存在三种联系,即顺序关系、上下位关系和并列关系。据此,生物学知识的结构化方式如下:

第一,生物学知识按顺序关系可组成线性结构,即形成“知识链”。一般来说,生命活动过程可按时间顺序组织。例如,动物个体发育过程可组织为:受精卵→囊胚→原肠胚→三胚层→组织、器官、系统的分化→幼体→成体。这一线索就能简要地概括动物从受精卵到成体的整个发育过程。生命的结构可按空间结构顺序组织。例如,生命的各个层次结构之间的联系可概括为:生物小分子→生物大分子→细胞的亚显微结构→细胞→组织→器官→系统→个体→种群→生态系统→生物圈。生物体的各种生理功能可按逻辑顺序(因果关系)概括。例如,绿色植物的新陈代谢过程可组织为:光能光反应ＡＴＰ暗反应Ｃ6Ｈ12Ｏ6释放、转移ＡＴＰ利用各种生命活动。

第二,生物学知识按上下位关系可组织成层次结构。这是按照奥苏伯尔的渐进分化原则,将上下位知识按包摄性大小分为不同的阶梯层次,从而形成层次化知识结构。例如,关于节肢动物门的知识可分为3个层次结构。第一层:各种节肢动物的代表动物,诸如蝗虫、蜘蛛、河虾等的形态结构;第二层:各个纲的基本特征;第三层:节肢动物门的基本特征。

第三,生物学知识按并列关系可组织成网络结构。这是按照奥苏伯尔的综合贯通原则,揭示相互并列的知识的横向联系,从而形成网络化知识结构。在生物教学特别是在总结性复习教学中,要通过抓住知识的中心与要领,统揽全局,打破知识的章节界限和原有的知识结构,对所学的知识以新的方式重新组合,重建新的知识结构网络。比如,在复习高中《生物》时,把ＤＮＡ、基因和减数分裂等内容,按照染色体—ＤＮＡ—基因这条主线,将相关的知识串连起来,就形成了复杂的遗传变异的知识结构网络。

2 促进知识的条件化

现代认知心理学指出:成功的学习者不仅拥有结构化的陈述性知识,而且还拥有帮助自身使用陈述性知识的程序性知识