布魯姆認知理論在遺傳學教學中的應用

摘要：提高大學生的認知水平是重要的教學目標，也與國家的創新驅動發展戰略關系密切。應用布魯姆認知階層體系指導教師授課和學生自測能有效地培養高水平的學習技能，而國外的生物教學工作者已在這方面取得了出色的成果。本人執教遺傳學時，以該理論為指導，通過建立問題體系、剖析研究論文和科學制定試卷，以及通過凸顯實驗主題、設立內部對照和開展評價反饋，分別在理論課和實驗課中進行了促進學生認知水平躍升的嘗試。

關鍵詞：學習技能；遺傳學；布魯姆；目標教學；創新驅動發展戰略

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）33-0140-02

當前的生物學教學面臨著兩個問題，一是知識的不斷積累使得講授內容越來越多，對它們如何選擇和怎樣配置眾說紛紜；二是該專業的學生相當一部分之后從事與生物學沒有直接關系的工作，如何不讓他們的學習活動看似無用讓人焦灼。在不可能吸收所有知識以及不一定用得上的情況下，師生雙方都開始看重教育的創新職能。大家的共識基本上是，教育要通過專業知識教學這個載體，最后達到提高學生的認知能力的目的。針對學生能力的提高，國內外在生物學教學方面進行了大量的探索，其中之一就是開展布魯姆認知水平目標教學[1]。

本杰明·布魯姆認為人的認知能力有六個水平，頭兩個水平即知道和理解代表著較低等的認知技能，第三個水平即應用處于過渡區間，而后三個水平即分析、綜合和評價屬于較高的認知層次。不管對于老師的授課還是學生的學習，應用布魯姆體系都能明顯地促進認知，特別是有益于復雜認知技能的提高[2]。然而如何進行布魯姆評價有著很強的技術性。本人在湖南吉首大學已執教遺傳學四年，從培養學生能力出發，在理論課和實驗課中一定程度上踐行了布魯姆認知水平評價體系。

一、理論課中認知能力的培養

（一）建立問題體系

本人為理論課備課設定了兩大任務，一是參閱多本教材以完善知識結構或者增加講解素材，另一個就是根據布魯姆認知層次體系設定問題。設定問題之前明確本堂課的核心內容，然后重溫布魯姆各個認知水平的定義特別是動作標簽，最后精心設計出六個讓學生回答的問題，當然它們分別對應于布魯姆的六個認知層次。有時，既定的教學內容比較淺顯單一，從而難以編制出代表不同水平的問題。這時，增加知識點從而使課堂講授有更宏大的主題，有助于建立層次分明的評價體系。

（二）剖析科研論文

我們嘗試讓學生上臺做遺傳學方面知識的報告，發現他們的學習活動多半只是匯編資料，從應用到評價的能力基本上沒有得到鍛煉。為了引導學生向高水平認知能力攀升，理論課設置了論文剖析部分。以組為單位，學生首先按照自己的興趣選取遺傳學領域的研究性論文，然后課外時間對它進行研讀，并做好課堂匯報文件。上課時，小組中一人單獨或者多人接力上臺講解該論文，并剖析該論文的價值所在和不足之處。課堂時間充裕的話，還可以開展問答環節，進一步強化了教學效果。

（三）科學制定試卷

筆試時基本上采用客觀題而盡量減少主觀性評分，這樣試卷中有很多的選擇題，簡答題也分成小而具體的得分點。分析2015年這樣的期末考試后發現，在四十個單項選擇題中，119個學生中90%以上答對的題目有13個，80%-90%答對的有8個，60%-80%答對的也有8個，40%-50%的有6個，而20%-40%的有5個。在下次考試中，較容易的題更可能被棄用，而對于錯誤率較高的題首先分清是試題表述不清還是相關知識點的確難懂，然后加以調整并繼續運用。總之，保證試卷有一定的難度高低，從而促進認知能力的提高。我們還注意到，有一半的題目不管其難易程度，表現出了男女性之間的差異，并且是女學生的表現普遍較好。那么，這些性別差異性考題也需要認真調整。

二、實驗課中認知能力的培養

在一個長達10年的入門生物學實驗課程改革中[3]，人們比較了通常的一周一個主題的實驗安排和新提出的兩周甚至十四周一個主題的實驗安排；結果發現，后兩種實驗安排中學生的能力提高更多，并且暗示實驗主題越少學生的能力收益越大。在新的課程中，學生有更多可供支配的時間，并且受到鼓勵獨立自主地開展工作，另一方面老師要求學生在實驗中提出問題、設計方案、展開調查和發布結果，這是學生能力得以提高的關鍵。然而，要達到這個目的，該課程中學生要先后完成一系列實驗并最后得到一個明確的結論，即要采取一種作者形象地稱之為“流”（stream）的形式。每個學生置身于同樣的“流”，即運用相同的技術方法去開展研究。然而，他們各自著眼于不同的科學問題，如運用基因的克隆測序技術有的研究物種之間的親緣關系而有的想進行親子鑒定。其實，實驗課程可以圍繞一個科學問題而成形，并且各個項目之間是一種并聯的關系；即每個實驗從不同角度提供證據，任何一方面的結果均能一定程度上詮釋主題。類似地，我們把這種向目標集中的實驗安排叫做“匯”，而傳統的各實驗之間幾無聯系的安排類似“池”。為了探討“匯”式實驗教學與學生認知能力提高的關系，我們嘗試了在實驗中增設內部對照的策略。

在這個改革中，首先凸顯了實驗課程涉及的主題。多數生物的遺傳物質是染色體及其DNA，并且許多物種的全基因組序列已被測定，所以本課程的所有實驗項目分別設定為進行生物信息學分析、DNA分析和染色體分析。在生物信息學分析中，首先通過瀏覽基因組而說明基因位于哪個染色體的什么區域、正鏈還是負鏈編碼、外顯子-內含子邊界、在群體中發現的變異、轉錄本的數目和差異、翻譯出的氨基酸序列。然后，運用BLAST程序從多個物種中提取基因的近似序列，用CLUSTAL軟件獲得它們的多序列比對，最后在MEGA界面中完成基因樹的構建。該主題的實驗的一個明確指向就是重復基因的進化。染色體水平的所有實驗都以大蒜為材料，步驟主要有材料的預處理、固定、解離、染色、壓片以及最后的觀察，該水平的實驗旨在進一步認識細胞分裂和DNA復制的關系。DNA分析涉及細菌的液體培養、質粒提取、PCR以及電泳，爭取深入理解基因型和表現型以及突變型與野生型等基本概念，并初步了解原核生物基因的轉錄和翻譯以及操縱子調控。

設立實驗的內部對照是“匯”式實驗教學的一個變種。在進行生物信息學分析時，指定分析2到3個基因，它們屬于一個基因家族，但位于基因樹的不同分枝上，并且具有不同的功能。

我們的初步調查發現，僅僅到這里并寫出一份實驗報告幾乎不能促進學生認知水平的躍升，其原因可能是一直到這里都沒有明顯的更高級的比如評價的活動環節。所以，為了確實保證這種形式能提高學生的認知水平，我們建立了評價和反饋體系。三個層次的實驗最后產生三份實驗報告，每份報告由該組的學生共同撰寫，主要內容為實驗結果和問題解答。每個層次的實驗結束后，接下來的一次課用于評價實驗報告，此時每個小組對其他組的每份報告指出至少一個不足之處并將意見寫在報告末尾。對于意見，有時學生自己通過努力能夠較好地解決，有時需要師生一起討論從而找到思路。最后，每組的每個成員分別在報告之后簡要指出整個實驗學習中印象最深刻的環節。老師將給實驗報告一個分數，但重要的是將實驗報告與心得體會結合起來，根據布魯姆認知水平體系去確定學生能力提高的狀況。

三、結語

國內外的實驗證明，布魯姆的認知能力評價有助于提升學生的能力水平，在大學生物學教學中也能大展拳腳。為此，本人在遺傳學教學中，一邊竭力領會該理論和熟悉其手段，另一方面大膽提出措施并加以周密運用。為了進一步增強教學效果，本人還特別注意在其中貫徹其他的教學理念如同伴學習和形成性評價。然而，世界上沒有兩片完全相同的樹葉，對于課堂也是如此，這給組織布魯姆的認知能力目標教學特別是估計其教學效果帶來了相當大的困難。不過，遺傳學教學改革在不斷進行[4，5]，相信將有更多教育教學工作者來為如何提升大學生的認知能力獻計獻策，從而推動世界的創新驅動發展。

參考文獻：

[1]李貴生.國外的大學生物學教學創新[J].教育教學論壇，2015，（4）：108-109.

[2]Crowe A，Dirks C，Wenderoth MP. Biology in bloom：implementing Blooms Taxonomy to enhance student learning in biology.CBE Life Sci Educ，2008，7（4）：368-81.

[3]Luckie DB，Aubry JR，Marengo BJ，Rivkin AM，Foos LA，Maleszewski[JJ. Less teaching，more learning：10-yr study supports increasing student learning through less coverage and more inquiry. Adv Physiol Educ，2012，36（4）：325-35.

[4]宣勁松，許倩倩，時國慶，魏巍.科研創新為目標的遺傳學實驗教學模式探索[J].高等理科教育，2014，（1）：94-97.

[5]何風華，黎杰強，朱碧巖，高峰.“三自”教學模式提高遺傳學綜合性實驗的教學效果[J].遺傳，2015，37（4）：396-401.