淺談生物實驗教學中的學習條件分析

摘 要 以實驗“光對鼠婦生活的影響’’為例，從教學設計角度，淺談任務分析中不同學習結果類型的學習條件分析，以期使得生物實驗教學更為科學和有效。

關鍵詞

實驗教學 教學設計

生物學教學

中圖分類號 G633.91

立獻標識碼 B

新一輪課程改革的目標是以學生發展為本，而改革的突破點就是要改變學生的學習方式。生物是一門以實驗為基礎的學科，而實驗可以讓學生最大限度地參與教學，在實驗過程中學生自主發現新知識，體驗科學探究的過程，從而有助于學生科學素養的提高。同時，在實驗教學中，教師可引導和幫助學生進行有效地學習。因此，實驗教學是一種有助于學生自主學習的教學方式。為了使得實驗教學發揮其最大限度的功效，在教學之前，教師要花大量的時間和精力進行科學的教學設計和教學任務分析。

“任務分析”這個專門術語起源于第二次世界大戰期間的軍事和工業人員培訓，由心理學家米勒最早提出。教學任務分析是從任務分析演變而來的，而教學任務分析理論和技術的發展主要歸功于美國著名學習與教學心理學家加涅。加涅認為，教學只不過是為學習的發生創造外部條件，因此，他按學習的結果將學習分為五類，即言語信息、智慧技能、認知策略、動作技能和態度。不同類型學習的內部條件一旦被闡明了，那么教學方法的設計便有了可靠的基礎。在他的代表性著作《學習的條件和教學論》和《教學設計原理》中，集中體現了他的教學任務分析的思想，即依據不同類型學習結果的不同內部和外部條件，相應地進行不同的教學設計。

1 學習結果類型的分析

教學目標是教師預期的學生的學習結果。分析教學目標中的學習結果是整個任務分析過程的基礎。因為不同學習結果的學習條件和過程是不同的，只有準確地把握學習結果的類型，教師才能找到適合某類學習的過程和條件的教學方法。現以“光對鼠婦生活的影響”這一實驗為例，通過分析其教學目標中的學習結果，簡要介紹加涅的學習結果分類理論。

加涅將學生的學習結果分為認知、態度和動作技能三大領域，并概括為五類：言語信息、智慧技能、認知策略、動作技能和態度。

言語信息是指能用言語表達的知識。比如“通過實驗探究鼠婦的生活環境，認識環境中非生物因素對生物的影響”；“明確科學探究的一般過程”。

智慧技能主要指運用概念和規則辦事的能力，由低到高可分為辨別、概念、規則和高級規則。其中概念是指對事物進行分類的能力，如找出實驗中的實驗變量；規則主要是一些指導人的行為的原理或定律；高級規則是由若干簡單規則組合而成的復雜新規則。如當學生綜合運用單一變量、平行重復、對照和條件適宜等原則，成功設計對照實驗來探究光對鼠婦生活的影響時，學生就學會了一種科學探究的方法。

認知策略，是用于管理自身的學習和思維過程的技能，如在實驗方案的設計和實施過程中，學生會運用一些邏輯思維，即思考如何安排實驗的步驟、時間等從而使得實驗的整個過程能夠順利進行。

動作技能，即執行一系列身體操作，如實驗裝置的制作。

態度，即選擇某種行為的情緒和認知傾向，如小組共同設計、實施實驗方案時學生的協作態度；把鼠婦放回大自然時學生愛護動物的情感；在實驗現象觀察和數據記錄過程中學生實事求是的科學態度等。

總的來說，探究“光對鼠婦生活的影響”實驗要求學生能夠設計實驗方案，在實施實驗的過程中體驗科學探究的一般過程和方法。因此該實驗教學目標中的學習結果類型屬于智慧技能里的高級規則，即通過設計“光對鼠婦生活影響”的實驗方案，學會控制實驗變量、設計對照實驗。

2 學習條件的分析

加涅認為，學習是指可以持久保持且不能單純歸因于生長過程的人的能力或傾向的變化。這種變化的出現在很大程度上依賴于個體和與之發生相互作用的環境事件，所以學習可以被看成是可以深入考察和深入理解的事件。進一步來看，學習事件可分為學習者、存在于學習者之外的刺激情境、存在于學習者之內的認知結構和學習者的反應。教師如果安排存在于學習者之外的條件，激活、支持和維持學習者的內部過程，學習者就很可能發生教師預想的變化或反應，學習事件也就會出現。所以，學習出現的條件就可以分為外部條件和內部條件。教學就是為促進學習而安排的一系列存在于學習者之外的事件，就學校教育而言，學習的外部條件就是教師的教學。根據影響學習的成敗還是效率，學習的內部條件又可分成學習的必要性條件和支持性條件。

2.1必要性條件

學習的必要性條件主要包括學習的起點能力和與新知識相關的前提知識，因此如果學生目前尚不具備相關的起點能力和前提知識，那么新的學習就不可能成功。比如“設計光對鼠婦生活影響的實驗方案”這一高級規則學習的必要性先決條件是構成該高級規則的許多單個規則，具體為平行重復原則、單一變量原則、對照原則和條件適宜原則等的控制實驗變量和設計對照實驗的方法原則，接下來，則是這些單一規則所涉及到的概念，如實驗變量、無關變量等，最后是構成實驗變量和無關變量等一些言語信息，比如鼠婦生活的環境概況；實驗變量和無關變量都會影響實驗結果等事實。

2.2支持性條件

學習的支持性條件與學習的必要性條件不同，它們并不影響學習是否成功，主要影響學習的效率。支持性條件主要是認知策略、態度和一些言語信息。前面所提到的“光對鼠婦生活的影響”教學目標中的認知策略、態度和言語信息部分就是該節“設計光對鼠婦生活影響的實驗方案”學習結果的支持性條件。因此，新課改中強調知識、技能和情感態度三維目標有機結合，這一有機結合可以體現在學生的某個學習結果的出現需要其他一些如知識、技能和情感態度等支持性的條件。

2.3 使能目標的分析及其層次關系

加涅在他的《教學設計原理》一書中對使能目標的概念做了清晰的闡述：教學設計至少包括兩類目標。第一類目標是學生在課程學習結束時應該達到的目標，即學習任務的終點目標，也就是課程標準中確定的教學目標或稱學習目標。第二類目標是課程學習進行過程中必須達到的目標，因為它們是前一類目標(終點目標)得以實現的前提條件，故被稱為“使能目標”，即學生從其起點行為開始，為了實現終點目標而必須先期達到的子目標系列。所以使能目標可以定義為介于起點能力與終點能力之間的學生尚未掌握的知識技能，而前面所提到的學習內部條件中的必要性條件的分析實際上就是使能目標的分析。

進行使能目標的分析時可以采用逆推法。也就是從最終的教學目標開始分析要學會某種技能，學習者必須擁有的更為簡單的技能是什么，然后不斷往前推，推出一組在水平上遞進的前據性技能，一直推到學習者的起始能力為止，最后將從起始能力到終點能力之間的所有技能按層級構建起來。

一般來說，學習的層級排列是從頂部較復雜的智慧技能到底端較簡單技能的。在智慧技能的學習中，學習高級規則取決于前面對某些特定規則的掌握，每一規則的掌握又取決于先前特定概念的掌握，而對概念的掌握則取決于言語信息。這反映了智慧技能領域的知識組織：每一技能都建立在更簡單的技能之上，形成了一個學習層級。

以“設計光對鼠婦生活影響的實驗方案”為例，該教學目標的使能目標分析如圖1所示。

由上可見，使能目標的分析，不僅有助于教師理解教材的編排意圖和教材之間的前后聯系，而且還有助于教師診斷出學生已經具備的知識和技能，即確定與教學目標有關的學生的起點狀態，發現哪些環節有缺陷，并及時地進行補救教學。

3結語

總的來說，實驗教學有助于學生進行自主的學習，而學習的發生還需要教師的引導和幫助，而這種引導和幫助就是為學生的學習創造有利的外界條件。因此，教師需要進行教學任務分析來闡明學習的內部和外部條件。而不同學習結果類型需要不同的學習條件，因此教師要注意區分不同學習結果的類型，然后進行相應地條件分析，最終為教學方法的選擇提供科學依據。