基于中考生物學(xué)試題的學(xué)生認(rèn)知困難分析與教學(xué)建議

伯海英

(福建省廈門市教育科學(xué)研究院 廈門 361004)

1 認(rèn)知訪談是學(xué)情分析的新視角

針對(duì)學(xué)生的認(rèn)知訪談，是通過(guò)針對(duì)學(xué)生理解問(wèn)題、提取信息、判斷決策等一系列任務(wù)應(yīng)答過(guò)程進(jìn)行提問(wèn)，深度分析學(xué)生生成答案的認(rèn)知過(guò)程，尋找改進(jìn)教與學(xué)的突破口；同時(shí)還可用于判斷測(cè)試內(nèi)容是否引發(fā)學(xué)生預(yù)期的認(rèn)知活動(dòng)等，為教師理解學(xué)生的學(xué)習(xí)、準(zhǔn)確分析學(xué)情提供新的視角和方法[1]。

對(duì)認(rèn)知訪談的結(jié)果分析需要認(rèn)知加工模型的支持，常用的是Baxter等人提出的學(xué)科問(wèn)題解決認(rèn)知加工模型。該模型認(rèn)為，學(xué)生學(xué)業(yè)成就既取決于個(gè)體的認(rèn)知功能，如問(wèn)題表征、策略運(yùn)用、對(duì)問(wèn)題解決過(guò)程和結(jié)果的自我監(jiān)控、對(duì)解題過(guò)程的解釋等，也取決于學(xué)生學(xué)科知識(shí)或技能的結(jié)構(gòu)化程度[2]。

2 基于中考試題的學(xué)困生認(rèn)知困難分析

2.1 中考生物學(xué)試題考查目標(biāo)及解題思路舉例 2018年福建省生物學(xué)中考試題力求通過(guò)新情境試題，從獲取信息、基于證據(jù)的推理和論證、觀點(diǎn)表達(dá)等方面導(dǎo)向初中教學(xué)關(guān)注科學(xué)思維的發(fā)展。學(xué)生答題情況低于預(yù)期，答題失誤較集中的四道試題分析如下。

例1(第22題) 右圖是反射弧五個(gè)組成部分關(guān)

系示意圖，下列反射與其反射弧組成部分對(duì)應(yīng)關(guān)系正確的是。

反射反射弧的組成部分A手被針刺立刻縮回① 是手臂肌肉B司機(jī)看到紅燈剎車② 是視神經(jīng)C談虎色變③ 位于脊髓D膝跳反射④ 是膝蓋下方韌帶

本題選擇三種生活常見(jiàn)反射現(xiàn)象和一項(xiàng)課堂探究活動(dòng)為背景，考查知識(shí)點(diǎn)是“反射弧的結(jié)構(gòu)”；其認(rèn)知過(guò)程維度考查目標(biāo)是“理解(比較/推斷)”；學(xué)科能力考查目標(biāo)是“復(fù)雜推理”，即要求學(xué)生基于多項(xiàng)信息和相關(guān)概念，推測(cè)生物學(xué)現(xiàn)象發(fā)生的過(guò)程和機(jī)理[3]，學(xué)生應(yīng)先分析反射弧的概念模型圖，從神經(jīng)沖動(dòng)在反射弧中的傳導(dǎo)方向判斷①至⑤分別對(duì)應(yīng)反射弧的結(jié)構(gòu)，分析四種反射的反射弧組成部分，確定反射與其反射弧組成部分的正確對(duì)應(yīng)關(guān)系。

例2(第25題) 為研究溫度對(duì)某植物光合作用和呼吸作用的影響，研究小組設(shè)置6個(gè)不同溫度，在密閉環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。先持續(xù)光照12 h后，測(cè)得光照下密閉環(huán)境中二氧化碳(CO2)的減少量；然后黑喑處理12 h后，測(cè)得黑暗時(shí)密閉環(huán)境中CO2的增加量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表。下列對(duì)實(shí)驗(yàn)的分析，正確的是。

溫度設(shè)置5℃10℃15℃20℃25℃30℃光照12h CO2的減少量(mg)122130394542黑暗12h CO2的增加量(mg)6912182736

A.光照12 h后，25℃組植物光合作用共消耗45 mg CO2

B.光照12 h后，30℃組植物積累有機(jī)物最多

C. 24 h后，10℃組密閉環(huán)境中CO2減少30 mg

D. 24 h后，20℃組植物積累有機(jī)物最多

本題考查學(xué)生對(duì)光合作用、呼吸作用原料、產(chǎn)物、條件等綜合理解。“光照時(shí)，植物不僅進(jìn)行光合作用，同時(shí)也進(jìn)行呼吸作用”是解題的關(guān)鍵點(diǎn)，本題認(rèn)知過(guò)程維度考查目標(biāo)是“分析(區(qū)別)”“理解(推斷)”；學(xué)科能力考查目標(biāo)是“復(fù)雜推理”。

例3[第31(4)題] ……資料2 疫苗對(duì)預(yù)防傳染病有重要作用。……需要專門研制埃博拉疫苗來(lái)抵抗埃博拉病毒，而不能接種乙肝疫苗來(lái)預(yù)防該病，原因是。

本題要求學(xué)生利用特異性免疫的概念來(lái)解釋實(shí)際問(wèn)題，認(rèn)知過(guò)程維度考查目標(biāo)是“理解(說(shuō)明)”，學(xué)科能力考查目標(biāo)是“科學(xué)解釋”。其關(guān)鍵設(shè)問(wèn)是“原因”，即回答“為什么”而非“是什么”，要求學(xué)生結(jié)合具體情境分析“抗原抗體結(jié)合具有特異性”。

例4[第34(4)題] ……興趣小組研究不同濃度食醋對(duì)泡白菜中亞硝酸鹽含量的影響……從泡菜制作第1 d開始，每天測(cè)定其亞硝酸鹽含量，測(cè)定10 d，結(jié)果如下。(4)分析比較四條曲線亞硝酸鹽含量的最大值，不同濃度食醋對(duì)泡白菜亞硝酸鹽含量的影響是。

課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生理解“科學(xué)探究需要利用多種方式呈現(xiàn)證據(jù)、數(shù)據(jù)，如采用文字、圖表等方式來(lái)表述結(jié)果”，該題認(rèn)知過(guò)程維度考查目標(biāo)是“理解(推斷)”，學(xué)科能力考查目標(biāo)是“簡(jiǎn)單推理”。根據(jù)題意，學(xué)生應(yīng)該聚焦“硝酸鹽含量的最大值”，分析曲線所反映的不同濃度食醋對(duì)泡白菜亞硝酸鹽含量影響的特點(diǎn)，要求作答兩方面： 其一，食醋能抑制泡白菜亞硝酸鹽的產(chǎn)生；其二，三組食醋濃度中，0.6%的抑制作用最佳，濃度過(guò)高或過(guò)低，抑制作用均下降。

2.2 學(xué)困生認(rèn)知困難及原因分析 選擇上述試題作答錯(cuò)誤的學(xué)困生進(jìn)行認(rèn)知訪談，并根據(jù)認(rèn)知過(guò)程模型對(duì)訪談信息進(jìn)行歸類編碼。以對(duì)L學(xué)生的認(rèn)知困難分析為例(表1)。

表1 L學(xué)生認(rèn)知困難舉例分析

分析L學(xué)生的訪談信息可知，該生解決問(wèn)題的路徑無(wú)序、跳躍，有時(shí)“想當(dāng)然”。認(rèn)知困難主要包括： ①問(wèn)題表征困難(例1)；②策略運(yùn)用處于低水平，難以基于問(wèn)題選擇合適解題策略(例2)；③概念混淆(例3)；④解決問(wèn)題過(guò)程缺乏“自我監(jiān)控”；⑤不能完整解釋解決問(wèn)題的原理和方法(例4)。

進(jìn)一步分析多位學(xué)困生的訪談信息，根據(jù)加涅的學(xué)習(xí)結(jié)果分類理論，歸納他們認(rèn)知困難發(fā)生的主要原因(表2)。

相對(duì)而言，學(xué)生的認(rèn)知困難中，言語(yǔ)信息維度<智慧技能維度<認(rèn)知策略維度，不同學(xué)生在三個(gè)維度的認(rèn)知困難存在差異。

表2 學(xué)困生認(rèn)知困難主要原因

3 基于學(xué)生認(rèn)知困難的教學(xué)改進(jìn)建議

3.1 正確認(rèn)識(shí)學(xué)生認(rèn)知困難的教學(xué)成因 教師常常把測(cè)試成績(jī)不理想歸因于“生源差”，認(rèn)為學(xué)生思維發(fā)展水平、學(xué)習(xí)習(xí)慣差等智力或非智力因素導(dǎo)致其認(rèn)知困難；其次歸因于學(xué)習(xí)內(nèi)容本身不易被理解。學(xué)生訪談表明，課堂教學(xué)不當(dāng)是導(dǎo)致學(xué)生認(rèn)知困難的重要外因。因此，針對(duì)學(xué)生的認(rèn)知困難，教師應(yīng)正確歸因，先追溯該困難是否與教學(xué)不當(dāng)有關(guān)。

3.2 以高階認(rèn)知需求驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)過(guò)程 訪談所暴露的學(xué)生對(duì)概念理解模糊、機(jī)械、無(wú)法遷移應(yīng)用的問(wèn)題，也和教學(xué)有密切關(guān)系。不少初中生物學(xué)教師習(xí)慣于從陳述性知識(shí)開始課堂教學(xué)，且課堂的大部分時(shí)間用于陳述科學(xué)事實(shí)，有些教學(xué)雖然設(shè)置了情境和問(wèn)題，但教師急于給出結(jié)論，跨越學(xué)生的思考過(guò)程，留給學(xué)生建構(gòu)知識(shí)框架、解決問(wèn)題的時(shí)空很少。

實(shí)際上，初中大部分生物學(xué)概念的學(xué)習(xí)可以從需要解決的真實(shí)問(wèn)題入手，以高階認(rèn)知需求驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)過(guò)程，學(xué)生在解決問(wèn)題過(guò)程中主動(dòng)學(xué)習(xí)相關(guān)科學(xué)事實(shí)。例如，從解決“心臟如何推動(dòng)血液在血管中沿一個(gè)方向不停流動(dòng)？”出發(fā)，將心臟結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)置于血液循環(huán)的整體框架中，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)探究，科學(xué)思維和概念建構(gòu)相伴隨，并進(jìn)一步理解結(jié)構(gòu)功能觀、系統(tǒng)觀等生命觀念。

3.3 重視認(rèn)知策略示范與應(yīng)用指導(dǎo) 訪談中，有些學(xué)生問(wèn)題表征正確，也能正確關(guān)聯(lián)概念，但缺乏解決問(wèn)題的策略，無(wú)從解決問(wèn)題。認(rèn)知策略的示范和指導(dǎo)應(yīng)結(jié)合實(shí)例，并將示范和應(yīng)用相結(jié)合。

第一，堅(jiān)持應(yīng)用信息獲取和加工策略。獲取信息，并進(jìn)行有效加工和整理，建構(gòu)利于知識(shí)存儲(chǔ)的框架，這是學(xué)生可持續(xù)進(jìn)步的重要基礎(chǔ)。教師應(yīng)重視在日常教學(xué)中示范復(fù)述、組織、精加工等策略，并使之應(yīng)用常態(tài)化。

第二，重視示范解決復(fù)雜問(wèn)題的步驟，這對(duì)學(xué)困生尤其重要。例如，審題應(yīng)先找到題干中關(guān)鍵詞、限制條件和隱性條件，分析已知條件與問(wèn)題的因果關(guān)系。上例2學(xué)生應(yīng)先明確“光照下”(限制條件)、“CO2減少”是光合作用和呼吸作用的共同結(jié)果(隱性條件)，表格數(shù)據(jù)所代表的意義(因果關(guān)系)。

第三，采用優(yōu)生講題的方法，分享優(yōu)生解決問(wèn)題的認(rèn)知路徑。上例1某優(yōu)生的認(rèn)知路徑是“問(wèn)題表征→策略運(yùn)用→自我監(jiān)控→解釋”，具體過(guò)程是： 復(fù)述設(shè)問(wèn)，確定考查點(diǎn)；標(biāo)注符號(hào)①～⑤的意義；對(duì)照符號(hào)意義逐選項(xiàng)判斷，排除錯(cuò)誤；確定判斷是否正確；總結(jié)所選項(xiàng)正確理由。該生合理清晰的認(rèn)知路徑對(duì)其他學(xué)生有很好的示范作用。

總之，借助認(rèn)知訪談及其分析，有利于教師正視學(xué)困生認(rèn)知困難的成因，打破習(xí)以為常的低效做法，針對(duì)性改進(jìn)教學(xué)；有利于學(xué)生反思解決問(wèn)題的過(guò)程，積累策略性知識(shí)，提升解決問(wèn)題的能力。