高中生物定義性概念及其教學設計

美國教育心理學家加涅指出：人需要獲得的能力類型主要有智慧技能、認知策略、言語信息、動作技能及態度，任何習得的能力，不管是怎樣描述的，都應是其中的一種或幾種。生物學科是蘊含這五種能力類型的學科之一，從屬于智慧技能的定義性概念的學習又是整個生物學科中最為基礎的內容，將加涅的定義性概念學習原理應用于生物教學，可以使我們更深入地把握學生的學習過程，創設更適切的學習條件和教學方案，幫助學生學好生物學科。

一、定義性概念的學習原理

1.定義性概念的解釋

有一些概念如細胞核、葉綠體以及染色體等是有著可被直接觀察的外部特征的，這類概念被稱為具體概念。其本質特征是人們按生物學事物的指認屬性形成的，具有“原型模型”。另一些概念如“細胞分化”、“中心法則”及“反饋調節”等則是抽象的，不能以被指認的方式來體現，而要以定義的方式習得，稱為定義性概念，其本質特征是人們按事物內在的、本質的屬性形成的，學生習得之后，便能按定義對一些事物進行實際分類。高中生物學所涉及的多數屬于定義性概念。

2.定義性概念的特點

加涅認為，就最簡單的定義而言，至少含一個以上的客體（他稱之為“事物概念”）和一種關系（他稱之為“關系概念”）。例如：在“酶是活細胞產生的催化（關系概念）生物化學反應（事物概念）的一類特殊有機物（事物概念）”定義性概念中，我們可以明顯地看到上述的基本成分。絕大多數的定義性概念還常需要對其中事物概念的特征增加另外的一些描述。如“種群”的定義，最簡單的可以是“生物（事物概念）繁殖（關系概念）的單位（事物概念）”，若要增加這一定義的適當性，還需增加另一些描述。

若要學習定義性概念，其中所含的子概念必須已為學生先前獲得。由于定義不可能處于一種永遠的循環之中，其中的某些子概念最初必然是在沒有定義的情況下獲得的，即它們是作為具體概念而習得的。從這一意義上來說，具體概念是定義性概念的前提。如“有氧呼吸”這一定義性概念的習得，就必須是學生先前獲得了線粒體這樣的具體概念，才能習得有氧呼吸的過程、實質和意義，最終構建成有氧呼吸這一定義性概念。

二、定義性概念的學習條件

定義性概念通常是通過言語信息傳遞給學習者的，這意味著要提示學生回憶新概念中所包含的事物概念和關系概念，他們才能迅速“掌握”新概念的含義。如“基因自由組合定律”這一概念的言語表述就是學生獲得這種新概念的適當方法，該定義的表述中有早先習得的概念，如“減數分裂”、“同源染色體”、“等位基因”、“非等位基因”等提供了一些記憶線索。如果不知道這些子概念的意義，學生顯然不能通過這些言語信息獲得這一概念的定義。因此，定義性概念的習得受相應條件的影響，包括內部條件和外部條件。

1.學生自身的內部條件

學生的記憶中應具有所學定義性概念所含有的子概念，即事物概念和關系概念。如在學習“遺傳學上把mRNA上決定一個氨基酸的3個相鄰的堿基，叫做一個遺傳密碼子”這一定義性概念時，“mRNA”、“決定”、“氨基酸”、“堿基”等這些子概念是學生基本的必備的前提。當學習一些復雜的定義性概念時，像形容詞和副詞這樣的修飾詞的含義也必須要被學生所了解，如定義性概念“在同一時間內、占據一定空間的相互之間有直接或間接聯系的各種生物種群的集合，叫做群落”中的“在同一時間內”、“相互之間”、“各種”等。

學生必須掌握一定的句法規則，以便能對定義性概念的言語信息作出反應。定義性概念既揭示某一概念包含于它的屬概念，又強調與其他種概念之間的差別。如“真核細胞”包含在“細胞”這一屬概念下，真核細胞和原核細胞這兩個種概念間的差別是“有無核膜包被的細胞核”，從而我們可概括出“真核細胞是具有核膜包被的細胞核的細胞”這一定義性概念。當然這樣的語言技能一般在早些時候就已學會，但語言技能的這種運用意識仍需要一定程度的培養和訓練。

2.教師創設的外部條件

定義性概念的學習一般以口頭或書面的方式呈現定義。這種言語命題的方式，要求教師維持各子概念的適當次序，促進學生回憶理解語言句法中的涵義。如學習“轉錄”這一定義性概念時，教師應該把其中的“DNA的一條鏈為模板”、“堿基互補配對原則”、“合成RNA”這些子概念按一定的次序呈現，引導學生回憶理解，最終促使學生形成“轉錄”的定義及意象。

呈現定義性概念的同時，還應呈現相應的正例和反例，且正反例應盡量多變。當所舉的正例與所學的定義性概念較為相似，或反例是表現了關鍵差異時，獲得的學習效果是最佳的。如在學習“原生演替”概念時，我們要列舉海底火山噴發形成新島、冰層融化后演替這樣相似的正例，更要舉出過火后的林地、棄耕后的農田這樣次生裸地上發生的與之有著關鍵性差異的演替，如此，學生對于兩種演替特征回憶區分效果就會更好。

三、定義性概念的教學設計

定義性概念是反映事物內在且本質的某種屬性或與其他事物間的某種關系。高中生物教材中涉及的概念大多屬于此類，且常以陳述句給予表述。教學過程中，以認知建構主義學習理論為指導、以優化認知結構為目標、以知識結構改造為核心，引導學生主動學習生物學定義性概念，弄清定義陳述的要點，理解關鍵詞，把握概念的內涵與外延，并通過正反例變式訓練達到靈活運用。

1.呈現定義，理解陳述

定義性概念的呈現，既可言語陳述直接告知，也可引導學生自主閱讀教材。呈現定義后，要引導學生理解其關鍵要點，厘清概念的內涵和外延。這樣，學生就將定義納入到了他們已有的認知，并對接于原有知識，獲得意義。要讓學生理解陳述，一方面要引導學生找出新舊概念的相同之處，如DNA的“復制”、“轉錄”與“翻譯”，三者相同之處是都以一種生物大分子為模板合成另一種生物大分子；另一方面要引導學生發現新舊概念的不同之處，如DNA復制是以DNA的兩條鏈為模板合成DNA，轉錄是以DNA的一條鏈為模板合成RNA，而翻譯則是以RNA為模板合成多肽。這樣，既將新舊概念做了有機聯系，又不致混淆。

2.新舊聯系，同化概念

概念同化是概念學習的重要形式，是指在認知結構中原有概念的基礎上內化新概念，是將概括程度或包容水平低的概念，歸屬到認知結構的相應概念之下，從而獲得新概念的意義。例如，性染色體與常染色體是染色體的種概念，也從屬于同源染色體的概念，因此伴性遺傳與常染色體上基因的遺傳規律存在一定的一致性，同樣遵循基因的分離規律和自由組合規律。一對相對性狀遺傳3：1的分離比在伴性遺傳中仍然出現，但與性別相關。這樣通過原有概念對新概念的同化，學生可獲得概念的深刻理解和記憶。那么，在教授定義性概念前，首先，要引導學生回憶同化新概念的舊有認知；其次，要保證學生頭腦中具有同化和理解這一關鍵特征的子概念，這些常常要以復習提問或是復習題例的形式進行。如基因的本質屬性是“有遺傳效應的DNA片段”，其中涉及“遺傳效應”、“DNA”兩個子概念，教師不僅要激起學生回憶上位概念“DNA”，也要通過提問和復習讓學生回憶起構成關鍵特征的“遺傳效應”這一概念。

3.歸納整理，構建圖式

通過概念同化可建立新舊概念間的上下位關系，而有些概念間雖沒有這種關系，但具有共同的關鍵特征（如“生態系統”、“生物群落”兩個概念都涉及到種群），如果構建成圖式，學生就能厘清相應的定義性概念。如基因的復制與表達涉及許多概念，有的是并列關系，有的是上下位關系，要理清它們間的聯系存在一定的難度。教師可引導學生從基因的功能出發，將基因的復制、轉錄、翻譯相聯系；從基因和性狀的分類出發，將顯性基因、顯性性狀、隱性基因、隱性性狀等相聯系，及時用概念圖式表征出來，以精加工策略將新舊知識整合起來形成新的認知結構。

4.變式練習，提供反饋

通過前述三種方式學生只是做到了對概念的理解，而學習的目的是在新的學習情境中如何運用概念，而促進對概念應用的關鍵是變式練習。以技能的形式習得了定義性概念的標志就是學生在變式的情境下，能夠結合概念的關鍵特征對正反例作出恰當判斷。變式練習設計時既要有變化，又要保持關鍵特征不變，也就是說通過變化無關特征，就可形成變式。如呈現“翻譯”定義后，不僅要給學生呈現翻譯的圖解這樣的正例，還要呈現RNA復制這樣的反例，學生對于翻譯概念的理解就可更深入更清晰。變式練習的設計與使用，使學生對定義性概念內涵的理解與應用更加深刻。

以上只是依據加涅的定義性概念學習原理對生物學概念的學習所作的粗略的探討，該原理在高中生物學概念教學中的應用還有待我們進行更深入的實踐研究和理性反思，借鑒其他的學習原理并將它們靈活地運用到教學上將有利于我們為學生提供更優化的學習條件。

參考文獻

[1] [美]R·M·加涅.學習的條件和教學論.上海：華東師范大學出版社，1999.

[2] 陳琦，劉儒德.當代教育心理學.北京：北京師范大學出版社，1996.