信息加工理論在高中生物探究式學習中的運用

闞全興

新一輪課程改革倡導探究式學習，探究式學習包括實驗室中的實驗探究和純理論性探究，雖然既動手又動腦的探究是最有效的探究，但“探究”并不等于“動手操作”。探究式學習強調把學習的主動權交給學生，在課堂教學過程中注意設計巧妙的學習探究情境，根據學生的認知水平，對學生探究的自主程度進行調控，給予豐富的資料信息，引導學生加工信息資料，引發思維探究，讓學生充分展示思維過程，自主建構知識，充分發揮學生的主體精神，培養學生自主性的學習品質。

一、信息加工的理論基礎

該理論由美國著名心理學家羅伯特·加涅（R.M.Gagne）提出。他認為學習可分為認知、動作技能和態度。學習是信息接納、短期儲存、長期儲存和檢索提取的過程。認知心理學認為認知就是信息加工，如奈瑟爾（J.Neisser）認為，認知學說的核心是如何獲得、改變、操縱、應用以及儲存知識，簡而言之就是人類如何對知識進行加工。

例如“基因突變”一課的學習，由于學生頭腦中沒有用以同化新概念的相關知識，該部分的知識又比較抽象，學生對這一概念的理解會有一定難度，所以教學中教師應通過設置一些能引起學生興趣的情境，讓學生從實例分析入手，按照認知的規律進行相關信息的加工，從現象到概念，從宏觀到微觀來歸納總結出基因突變的概念，利用文本探究以及小組合作探究，讓學生理解基因突變的概念和結果。

二、信息加工的教學片段

1.文本探究：鐮刀型細胞貧血癥的病因

這一塊的教學，容易顯得古板，教材中提供的“積極思維”模塊通常不能很好地加以利用。所以在信息加工策略的思想指導下，通過教師層層遞進的幾個問題，先由學生自主探究出這種病的直接原因為氨基酸的替換，再進一步探究其根本原因為DNA序列中堿基對的替換。一來可以引起學生強烈的求知欲和學習興趣，在激活思維、善于發現問題的同時，體驗科學探究過程，通過思維探究，領悟并建構生物知識。二來相比較平時教學中使用的教師平鋪直敘的教學方法也輕松許多，一舉兩得。這樣能很好地體現生態課堂和文本探究學習的要求。

片段重現：通過展示圖片和視頻，介紹相關病癥癥，拋出問題：鐮刀型細胞貧血癥是如何形成的？請同學們根據書本提供的兩個事實完成病因的探究。

（1）結合“事實一”找到鐮刀形細胞貧血癥發病的直接原因：構成血紅蛋白肽鏈上的一個谷氨酸被纈氨酸所替代造成。氨基酸種類的改變引起多肽鏈的變化，造成蛋白質結構的改變，導致了蛋白質功能的異常。

此時跟進問題：鐮刀形細胞貧血癥患者血紅蛋白多肽鏈變化的根本原因是什么？

（2）結合圖片填寫出mRNA上的對應堿基，思考血紅蛋白的多肽鏈變化和基因變化之間有什么關系并請同學展示自己的結論：控制血紅蛋白分子合成的DNA堿基序列發生了改變→遺傳信息改變→mRNA上相應密碼子改變→多肽鏈上相應的氨基酸改變→血紅蛋白異常→紅細胞異常（鐮刀型）。

從以上的分析中，同學們不難看出，DNA分子中堿基對的替換改變了基因結構，這是造成這一病癥的根本原因。

2.合作探究：基因突變的方式和概念

基因突變的方式和概念是本節課的重點，若使用講授法會較為枯燥，學生學得也無趣。考慮到生態課堂和探究教學的宗旨，在這一部分設計一些小組合作探究活動，既能讓學生牢牢記住這一知識點，又能讓學生積極主動地去探索發現新的理論知識，充分體會合作學習的魅力。

片段重現：首先教師提出問題：除了堿基對的替換外，是否還有其他變化可以導致基因結構發生改變？例如，編碼蛋白質的DNA的堿基序列發生了堿基對的增添或缺失，是否也會導致蛋白質結構的改變，從而引起性狀的改變？請大家共同探究。

首先請同學們完成一段事先設定好的DNA堿基序列在正常情況下的轉錄和翻譯過程。

接著進行分組合作，每個組完成一種突變方式的探究，例如增添、缺失。在小組合作的基礎上，請每組的一位同學展示本組成果，并全班交流。最后由教師總結得出結論：

（1）通常情況下，堿基對的增添或缺失都會使DNA的堿基序列發生改變，從而引起基因結構的改變，對生物體的性狀產生影響。

（2）通過探究又發現新的情況：在DNA序列中替換一對堿基，①正常密碼子變成了終止密碼子，提前終止肽鏈的合成，這種危害較為嚴重。②雖然基因結構發生了改變，但沒有使轉錄翻譯出的氨基酸種類發生改變，也就是密碼子的簡并性。

最后根據之前的活動內容，請同學描述基因突變的概念——DNA分子中堿基對的替換、缺失或改變。

總之，探究式學習是為了培養學生對學習的興趣，以及獲得加工信息的能力，讓學生在今后的科研、工作、生活中利用好這項必備技能。在當前教育環境下，生物教學普遍采取的模式大多還是以學生被動接受的教師講、學生練為主。要開展好基于信息加工理論的探究式課堂還要經過大量的理論實踐和研究，讓學生學會對信息進行加工便成為今后生物教學工作的核心目標。

參考文獻：

[1]張樹虎.高中生物新教材“問題探討”欄目應用策略[J].生物學通報，2011（11）.

[2]丁征.基于信息加工理論的高中生物文本探究教學策略[J].中學課程資源，2013（6）.

編輯 溫雪蓮