浅析认知理论视角下的生物史教学价值

沈　惠

生物科学作为一门自然科学，本身有着其独特的逻辑性，科学家在探索生物奥秘过程中，一层一层揭开谜纱，最后总结归纳出其中的概念、原理和规律。这个艰辛的历程就是生物知识产生和发展的过程（即生命科学史）。长期以来，生物史在中学生物教育中的作用都是生物教育研究的热点问题，但是我国学者大多是注重生物史的情感维度效果的研究，简单的介绍甚至没有提及生物史对学习认知维度的效果。基于这一现状，笔者结合一线教学，在认知理论的指导下，围绕生物史如何影响学生理解知识以及如何影响学生形成认知结构等问题，探讨生物学史的教学价值。

1 认知平衡理论在生物教学史中的应用

从生物学研究转向心理学研究的皮亚杰，力图把生物学与认识论两者沟通起来。他认为，心理学是沟通生物学与认识论的最好桥梁。认知结构，既不是事先就在头脑中的，也不是外部世界所赋予的，是通过与环境相互作用而得到生长和发展的。

皮亚杰认为：智慧行为依赖于同化和顺化这两种机能从最初不稳定的平衡过渡到逐渐稳定的平衡。当个体面临新的刺激时，就企图将遇到的新经验纳入其原有经验的框架内，这就是“同化”。如果个体原有经验不能同化新经验，它就要改变或扩大原有知识结构，以建立新的认知平衡，这便是“顺化”。可见，认知结构的不断重构与发展是通过不断建立新的认知平衡，从而促进个体认知的发展。

根据这一理论，生物教学不仅要向学生传授已经探索出的知识，还要在适当的时候介绍这些知识的由来，这有助于学生知识结构的把握，从而促进其对新知识的理解。倘若知识的教学，只是简单的从结论到结论的讲授，如同“填鸭”，学生对知识最多就只能达到机械识记的水平。根据布卢姆的知识目标理论，记忆、理解、运用、分析、综合、评价六个层级是逐一实现的，简单识记的知识是不能运用到生活、学习中去解决实际问题或解释生物现象的。

以《光合作用的物质转化和能量转换》为例，教学中，学生经常在学完知识后仍然不能正确的记住史例、结论，不能正确地表述出光反应和暗反应各阶段物质和能量的具体转化过程。笔者通过分析学生出现这些问题现象的原因，结合皮亚杰的认知同化理论，提出了图1所示的教学干扰模式。如果教师能在了解学生原有认知水平基础上，一步一步地介绍光合作用的发现史例，逐步呈现新刺激，促使学生的认知结构在一步一步的同化、顺化后达到平衡，那么学生就会真正理解光合作用的本质了。

1.1 光合作用发现史整理：

教学准备阶段，笔者全面搜集光合作用发现的详细资料，并按照时间发展的顺序将其整理如表1：

1.2 理论与实践的结合示意图

2 生物教学史中的迁移理论分析

布鲁纳深受皮亚杰的影响，因而两种理论有相似之处，即都注重认知结构的建构过程。但布鲁纳更强调认知结构的重要性，主张教学的最终目标是促进学生对学科结构的理解，从而使学科的基本结构转变为学生头脑中的认知结构。布鲁纳认为，真正的“学会”是指，学习过程中形成的编码系统发挥出其非具体性，在知识保持和迁移中起重要作用。所谓学习的迁移，可以被看作是把习得的编码系统应用于新的事例。

根据这一理论，生物史例的影响作用对大的知识点，甚至学科整体系统都有串联效应。

以《光合作用反应式》教学为例，光合作用的发现史有助于学生建构“光合作用”这个知识单元的知识结构，这一点上与皮亚杰理论基本是相同的。所不同的是，学生在理解了《光合作用的物质转化和能量转换》这个知识点之后，能够运用才是“学会”（即学习迁移），书写光合作用反应式时，可能就不再会出现漏写了光或叶绿体，或是错写了反应物或产物的分子数等等。这样将知识点的教学串联，学生的认知结构逐层深入，整个知识单元的教学也便水到渠成。

2.1 学生认知流程如图2

2.2 光合作用反应式中对应关系如图3

总而言之，把生命科学史引入课堂教学，将科学结论产生的过程同学生学习过程结合起来，不拘泥于教科书上静态的知识结论，而是把它作为发展、动态的知识，从它的孕育、建构和发展的历史过程上去阐述，如此操作能使学生在学习知识时感受到历史的厚重感，这远比了解科学的结论和技术更重要。

最关键的是，这种情境中，教师呈现给学生的知识，其结构（即知识结构）系统更完整，逻辑性更强；学生能更深刻的理解知识，建立或完善自身头脑当中的认知结构。