基于圖式理論的中學(xué)生物學(xué)概念教學(xué)

廣東省深圳外國(guó)語(yǔ)學(xué)校 陳文昕

一、生物學(xué)概念學(xué)習(xí)的意義及現(xiàn)狀

生物學(xué)概念是生物學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)和精髓，是反映物質(zhì)在生命現(xiàn)象中特殊屬性的一種思維形式，是生物學(xué)科知識(shí)體系的重要組成部分。生物學(xué)概念是生物學(xué)科的知識(shí)核心，幾乎貫穿于每一節(jié)教學(xué)內(nèi)容中。生物學(xué)概念的掌握有助于學(xué)生對(duì)新信息進(jìn)行加工、記憶、儲(chǔ)存，還可以促進(jìn)學(xué)生抽象思維水平的發(fā)展。因此，正確地表征生物學(xué)概念是生物學(xué)習(xí)的核心環(huán)節(jié)。

在教學(xué)中，教師講解生物學(xué)概念時(shí)大多在定義的層面，學(xué)生傾向于生硬記憶概念或通過(guò)完成相應(yīng)習(xí)題鞏固概念。張素燕2017 年通過(guò)對(duì)不同智力學(xué)生“有氧呼吸”概念表征進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在概念習(xí)得后仍無(wú)法準(zhǔn)確理解有氧呼吸的本質(zhì)，普遍存在認(rèn)知結(jié)構(gòu)不完善、未真正領(lǐng)悟各種生命現(xiàn)象的本質(zhì)、尚未形成系統(tǒng)的學(xué)科知識(shí)網(wǎng)絡(luò)、無(wú)法用已有的知識(shí)去解決新問(wèn)題、無(wú)法將新概念納入自己的已有圖式中等問(wèn)題。

二、圖式理論

1781 年，德國(guó)哲學(xué)家康德提出了認(rèn)知圖式的概念。巴特萊特認(rèn)為，記憶不是對(duì)無(wú)數(shù)的、約定俗成的、無(wú)生命力和零散的痕跡的重新激活，而是一種富有想象力的重建或組建。圖式理論是對(duì)過(guò)去經(jīng)驗(yàn)的反映，20 世紀(jì)70 年代，魯梅哈特等人提出了現(xiàn)代圖式理論，該理論認(rèn)為學(xué)習(xí)者有序地將新知識(shí)與舊經(jīng)驗(yàn)組織起來(lái)是一種知識(shí)的表征形式。根據(jù)此理論，學(xué)生在理解新概念時(shí)，大腦內(nèi)會(huì)自發(fā)形成新概念與已有的舊概念之間的聯(lián)系，這些已存在的舊知識(shí)對(duì)新知識(shí)的認(rèn)知過(guò)程起到?jīng)Q定性影響。

（一）圖式分類

根據(jù)圖式理論，有三種基本圖式知識(shí)影響學(xué)生的理解能力：語(yǔ)言圖式、內(nèi)容圖式和形式圖式。語(yǔ)言圖式指學(xué)生已有的語(yǔ)言知識(shí)，即關(guān)于語(yǔ)音、詞匯、語(yǔ)法等方面的知識(shí)。內(nèi)容圖式是指學(xué)生對(duì)某個(gè)概念背景知識(shí)和所涉及的主題的熟悉程度。形式圖式指學(xué)生對(duì)于概念的文體、篇章結(jié)構(gòu)的掌握情況。

掌握語(yǔ)言圖式是正確理解概念內(nèi)容的基礎(chǔ)，一個(gè)概念太多生字或句子結(jié)構(gòu)太復(fù)雜都會(huì)影響學(xué)生對(duì)概念的理解。不同的文體又有各自不同的編碼和解碼的范式，讀者需要根據(jù)不同文體的圖式，對(duì)閱讀材料做出預(yù)見、推理和判斷。通常學(xué)生對(duì)文體結(jié)構(gòu)比較熟悉時(shí)，理解所讀概念的質(zhì)量會(huì)更高，速度也會(huì)更快。形式圖式包括閱讀材料的篇章結(jié)構(gòu)的知識(shí)。如果讀者熟悉閱讀材料的體裁，就能把握作者的寫作思路和文章的結(jié)構(gòu)層次，弄清文章的特定框架和各段落的排列組織方式，厘清段落之間的邏輯關(guān)系，從而對(duì)下文發(fā)展作出合理的預(yù)測(cè)。從文章體裁來(lái)講，概念屬于說(shuō)明文體裁，是對(duì)客觀事物做出說(shuō)明或?qū)Τ橄笫吕淼年U釋，中學(xué)生都熟悉這種篇章結(jié)構(gòu)。內(nèi)容圖式是學(xué)生對(duì)概念內(nèi)容范疇的已經(jīng)理解程度，包括背景知識(shí)，在一定程度上能幫助學(xué)生獲得正確的理解，學(xué)生可以根據(jù)概念中已經(jīng)提供的信息進(jìn)行推理，得出正確的理解。如活菌計(jì)數(shù)法，使用稀釋涂布法接種，當(dāng)樣品的稀釋度足夠高時(shí)，培養(yǎng)基表面生長(zhǎng)的一個(gè)菌落，來(lái)源于樣品稀釋液中的一個(gè)活菌。通過(guò)統(tǒng)計(jì)平板上的菌落數(shù)，就能推測(cè)出樣品中大約含有多少活菌。

三種圖式是相互統(tǒng)一、相互依賴的。語(yǔ)言圖式是理解概念的基礎(chǔ)，內(nèi)容圖式是理解概念的依據(jù)，而形式圖式則是調(diào)用內(nèi)容的能力，三者相輔相成，缺一不可。學(xué)生在學(xué)習(xí)一個(gè)新概念的過(guò)程中，如果能夠激活相關(guān)的圖式，就會(huì)產(chǎn)生理解，也是這三種圖式交互的過(guò)程。

（二）圖式理論下的生物學(xué)概念形成的過(guò)程

在理解輸入的信息時(shí)，首先激活已有的圖式，依賴已有的圖式知識(shí)對(duì)新信息進(jìn)行解碼和編碼，同時(shí)也在對(duì)原有圖式進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)充，學(xué)生掌握的圖式越多，越容易被激活，理解能力、信息存儲(chǔ)能力以及長(zhǎng)期記憶能力就越強(qiáng)。圖式存在并不意味著它就能發(fā)揮作用，關(guān)鍵在于將其激活，使頭腦中已有的信息與文本中的符號(hào)之間相互聯(lián)系至關(guān)重要。在中學(xué)生物學(xué)教學(xué)過(guò)程中理解新概念時(shí)，需要把頭腦中已有的圖式激活，并使之同文本信息相互作用、產(chǎn)生共鳴。當(dāng)學(xué)生頭腦中的內(nèi)容圖式等相關(guān)圖式一旦被激活，在閱讀過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生比語(yǔ)言能力更大的作用，語(yǔ)言方面的不足或欠缺某些圖式信息，在某種程度上可以由內(nèi)容圖式來(lái)彌補(bǔ)。

（三）圖式理論對(duì)于生物教學(xué)的意義

圖式理論可以幫助教師優(yōu)化課堂教學(xué)，幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建生物知識(shí)體系，發(fā)展解決問(wèn)題的能力。

1.優(yōu)化課堂教學(xué)

常規(guī)教學(xué)中，教師教授的知識(shí)往往是孤立的，教學(xué)效果不理想。應(yīng)用圖式理論，把散亂的知識(shí)點(diǎn)組織化、結(jié)構(gòu)化，抓住知識(shí)本質(zhì)，為教師提供了一種新的教學(xué)思路，可促使學(xué)生用整體的眼光把握新知識(shí)的各個(gè)環(huán)節(jié)，建立聯(lián)系，更好更快、系統(tǒng)地理解生物學(xué)知識(shí)。

2.構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

人的工作記憶保持時(shí)間和記憶容量是有限的，而結(jié)構(gòu)化的知識(shí)有助于記憶。圖式理論是通過(guò)有意識(shí)地將新知識(shí)與已有的圖式融合或修改，建立新圖式，并將學(xué)習(xí)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化，提高記憶的容量和效率。

3.發(fā)展解決問(wèn)題的能力

通過(guò)圖式理論，學(xué)生可以高度概括所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，并使知識(shí)點(diǎn)之間建立廣泛的聯(lián)系，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，提升對(duì)知識(shí)的完善、推理、聯(lián)想和遷移等能力，從而在宏觀上掌握知識(shí)，提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。

三、圖式理論指導(dǎo)下的生物學(xué)概念教學(xué)策略

由于學(xué)生的生活經(jīng)歷和教育背景、日常生活小環(huán)境和社會(huì)大環(huán)境的差異，所具備的背景知識(shí)各不相同，如何利用圖式理論使學(xué)生更好地理解生物學(xué)概念，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建多種圖式，并有效激活，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用能力，就顯得十分重要。我們可以從語(yǔ)言圖式和內(nèi)容圖式兩方面入手，探尋講授生物學(xué)概念的普遍做法。

（一）從語(yǔ)言圖式出發(fā)

語(yǔ)言圖式是理解的前提和基礎(chǔ)，沒(méi)有語(yǔ)言圖式，內(nèi)容圖示和形式圖式就成了無(wú)源之水、無(wú)本之木。以語(yǔ)言圖式為基礎(chǔ)，學(xué)生才能對(duì)概念中的字、詞、句進(jìn)行理解，并完成對(duì)生物學(xué)概念的整體理解。如在理解甲狀腺激素時(shí)，讓學(xué)生知道概念中的每一個(gè)字及其含義，學(xué)生才能充分理解這一概念。

（二）從內(nèi)容圖式出發(fā)

內(nèi)容圖式是學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和背景知識(shí)，直接決定了對(duì)概念的理解程度。新獲取的信息與原有的圖式交匯融合，形成更新更具體的圖式，當(dāng)新獲取的信息與原有的圖式不一致時(shí)，人們總是試圖用原有的經(jīng)驗(yàn)去解釋新信息，或者根據(jù)新信息來(lái)更新原有的圖式，從而完成理解的過(guò)程。例如，講解甲狀腺激素的分泌器官，通過(guò)體液運(yùn)輸，通過(guò)激素受體作用于靶細(xì)胞，作用后改變?cè)械纳顒?dòng)，化學(xué)本質(zhì)是有機(jī)物，含量很少，提供調(diào)節(jié)信息等。并采用圖解法、列表法或流程法將概念知識(shí)網(wǎng)絡(luò)化，方便學(xué)生理解和記憶，有助于學(xué)生生成新的圖式。此概念涉及內(nèi)容圖式，還涉及更多、更復(fù)雜的相關(guān)內(nèi)容，如甲狀腺激素包含甲狀腺，甲狀腺的內(nèi)容圖式包括了甲狀腺在生物體所處的位置、功能、結(jié)構(gòu)等相關(guān)內(nèi)容。也就是說(shuō)，往往是以一個(gè)概念為主題，同時(shí)涉及多個(gè)概念和知識(shí)點(diǎn)，具有復(fù)雜的聯(lián)系。教師在教學(xué)中，充分考慮學(xué)生在課堂的有限學(xué)習(xí)時(shí)間，根據(jù)教材的要求劃定所學(xué)概念所涉及的知識(shí)點(diǎn)的延伸范圍和深度，分析其中的內(nèi)在聯(lián)系，幫助學(xué)生構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，促使學(xué)生記憶更牢固。

（三）采取有效措施，確保形成正確的圖式

教師如果僅僅講授抽象的知識(shí)，學(xué)生很難將其應(yīng)用于解決實(shí)際的問(wèn)題中，很難精確掌握此知識(shí)。因此，教師需要采取有效措施，確保形成正確的圖式。

教師在講課時(shí)，首先要認(rèn)識(shí)到生物學(xué)概念學(xué)習(xí)是一個(gè)不斷完善和拓展的過(guò)程，不是簡(jiǎn)單地獲取事實(shí)的過(guò)程，隨著學(xué)習(xí)地不斷深入，不斷地完善圖式。另外，由于圖式具有鑲嵌性，教師要注意激活學(xué)生的已有圖式，如果沒(méi)有和所學(xué)相關(guān)的內(nèi)容，教師可通過(guò)類比推理等方式促進(jìn)學(xué)生形成新的圖式。最后，教師進(jìn)行針對(duì)性干預(yù)，讓學(xué)生充分暴露其認(rèn)知誤區(qū)，教師對(duì)其進(jìn)行指導(dǎo)，及時(shí)修正學(xué)生的圖式。另外，可以安排課外習(xí)題等方式了解學(xué)生的圖式建立情況，幫助學(xué)生完善和修正圖式。

生物學(xué)概念是生物課程內(nèi)容的最基本組成部分，是提高學(xué)生生物學(xué)素養(yǎng)的重要教學(xué)內(nèi)容。當(dāng)學(xué)生理解概念時(shí)，新輸入的知識(shí)與原有的圖式進(jìn)行整合或修改，并生成新的圖式和認(rèn)知框架。應(yīng)用圖式理論有助于學(xué)生記憶、理解生物學(xué)概念，并形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，便于優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)，使知識(shí)點(diǎn)之間高度組織化，提升學(xué)生解決問(wèn)題的能力。