初中生物学课堂认知体验式学习探索

伯海英

(福建省厦门市教育科学研究院 361004)

中学生物学课程在学生核心素养发展方面的基本价值，是让学生形成生命观和生物学基本观点，提升科学素养[1]。 体验式学习通过学生亲身经历各种学习活动，综合运用学科观念、方法、知识与技能解决新问题，促进学生在认知、体验和感悟中提升学科核心素养。依据学习目标、内容和过程的不同，体验式学习可分为认知体验式、情感体验式和行动体验式三种基本形态[2]。笔者通过研究和实践发现，认知体验式学习在学生建构生物学概念中发挥重要作用，它与情感体验、行动体验相互补充，有利于增进学习效果。

1 认知体验式学习模式适用于初中生物学课堂

组织心理学家库伯(D.Kolb)吸收杜威、罗杰斯等人的合理思想，提出了著名的“体验式学习循环模式”，即包括具体的体验、观察与反思、抽象概念的形成、在新情境中检验概念的意义等四个阶段的循环周期[3]。认知体验式学习符合该模型，适用于以获得知识为主的体验式学习，同时有助于学生发展认知技能。

初中生物学教学中，生物学概念建构需要事实的支撑，这些事实一部分来自生活观察、实验观察等，还有很大一部分来自图片、动画、视频、文字等学习素材，这些素材通过教师精心创设的活动情境呈现出来，学生通过分析、比较、推理、综合等理性思维途径建立概念，深化对生命现象、生物学问题的理解，并总结归纳出可以迁移应用的生物学原理、规律。上述学习过程，正符合认知体验式学习所秉持的观点。

案例1 人教版七年级“食物的消化”片段教学设计：“食物的消化过程”是微观、抽象的知识点，常用教法是分别讲解蛋白质、糖类、脂肪等三类大分子营养物质如何被消化，可能导致学生死记硬背。若依据图1 的思维逻辑指导学生开展探究学习，则有利于学生掌握知识的内在关联性，并有助于学生将食物消化过程与消化系统结构联系起来，理解“结构和功能相适应”的生物学观点。

本案例是以建构“营养物质的消化”为主要目的开展认知体验式学习，整堂课贯穿着相互联系的问题，等待学生逐一解决。学生的具体体验来自实验、插图、动画等，经历“提出问题→具体体验，感知学习→观察，获取信息→寻找证据，反思→发现规律，建构概念”的过程，以科学事实为基础，反思修正原有认识，体验知识的来龙去脉，同时体验获得该知识的学习方法及运用该知识解决问题的思维方法。

图1 “食物的消化过程”的认知体验式学习

认知体验式学习，要求既要按照知识的逻辑顺序呈现内容，又要采取有效方式让学生获得体验，知识中蕴含体验，体验中获取知识。实际上，学生建构概念的过程，就是在新旧概念之间寻找新的平衡的过程，教师应把握、揭示恰当的“序”，既反映知识之间的逻辑关系，又符合学生的认知规律，使学习内容本身具有良好的结构，有利于学生获得知识、发展认知技能或认知体验。

2 创设认知体验式学习的两类情境

认知体验式学习强调认知的情境性，强调知识是在具体情境中建构的，认知情境可以大致分为真实情境和虚拟情境。

真实情境可以来自于日常所处的环境，人们用感官自觉或不自觉地、直接获得的知识体验，学生对于这些熟悉的事物和情境能较快产生相关联想，激活原来积累的经验；也可来自有目的观察，比如观察动物行为、观察植株生长，观察光合作用的原料或产物，观察非生物因素对生物的影响等。在课堂教学中，教师要创造更多的实物观察、实验操作的机会。

虚拟情境主要是针对模拟微观、抽象的生物学现象，浓缩漫长的生物进化历程，再现生物之间复杂的相互关系等等。模拟生物结构的：如模拟制作动物细胞，模拟制作小肠壁结构模型，模拟病毒的结构；模拟生物学原理的：如用鸡卵卵壳膜模拟半透膜研究细胞膜的通透性，模拟肺与外界的通气，模拟尿液的形成等；模拟生物学规律的：如用两色围棋子模拟人的性别遗传，模拟保护色的形成等；模拟生活现象的：如用换水游戏模拟艾滋病的传播、模拟外伤自救和互救；模拟参与社会决策的：如模拟法庭讨论保护珍稀动物等。这部分情境有待于进一步挖掘并运用，亟需引起教师的重视。

无论选用何种类型的学习情境，都应该调动学生运用多种感官去获得丰富的体验，在现实可行的前提下应尽可能采用真实情境，虚拟情境也要尽可能反应真实情境的重要元素。学习情境越真实，学生的体验就会越深刻，并且无论情境真实与否，都要注意使学生产生真实的体验。

3 根据学习目标选择认知体验式学习的深度

根据学习目标、内容的不同，认知体验式学习的过程可简可繁。我们在实践中，尝试根据课标的水平要求，对不同水平的认知体验式学习提出分层要求。

3.1 以感知为主要目标 生物课程标准中属于“了解”层次的内容，要求学生能够再认或回忆知识，识别或辨认事实或证据，能够举出实例，描述对象的基本特征。一般来讲，学生只需要经历感知的过程，对解释、抽象的要求不高。

案例2 “了解细胞中的物质”：细胞中的物质对于学生来说是抽象的，教师设计循序渐进的四个观察情境，帮助学生获得感知。①观察红墨水扩散实验、观察方糖溶解在凉开水中并品尝、观看蔗糖分子扩散到水分子的缝隙的动画课件：感知“物质由分子构成”；②观察糖、油、水、盐等是否燃烧：感知“有机物和无机物主要区别在于是否含有碳，是否可燃烧”；③观看水果、鸡蛋、牛奶、花生及蔬菜等图片并联系生活经验：感知“生物体内含有不同的物质”；④观察小麦种子燃烧：感知“细胞含有有机物和无机物”。

上述活动用时7分钟左右，学生经历直观的感知过程，就可以达成“了解细胞中的物质”的目标。通过本例也可以看出，体验式学习所获得的知识有鲜活的情境支撑，所获得的记忆比接受学习更加丰富、全面，其情节记忆为知识提取提供了更多的线索。

3.2 感知目标与反思目标并重 生物课程标准中属于理解、应用水平的内容，要求学生把握内在逻辑联系，进行解释、推断，提供证据，在新情境中使用抽象的概念、原理，在不同情境下建立合理的联系，这就对学生在感知基础上的反思提出较高的要求。

案例3 “区别动物的先天性行为和学习行为”：建构主义学习观认为：学习要在活动中进行建构，学生对自己的活动过程应不断地进行反省、概括和抽象。反思是认知体验式学习的关键环节之一，学生对观察到的事实、现象进行分析、概括，将直接经验和抽象概念联系起来，体现为一种探究性、理性的思维活动。本案例是学生建构“先天性行为”和“学习行为”概念的课堂学习过程，教师设计环环相扣的情境，引导学生逐步获得深度感知，伴随每个环节的反思交流，抽象出概念的关键词，在新情境中运用概念进行分析、解释，巩固了学生对概念的理解(表1)。

表1 “区别动物的先天性行为和学习行为”认知体验式教学设计

3.3 以提升元认知为主要目标 课堂情境中还有一种特殊形式的认知体验式学习，它不以获得关于客观世界的知识为主，而以获得关于认知活动的知识即元认知知识为主[2]，在初中生物学教学中有不少这类的例子。例如，在运用概念图分析归纳光合作用和呼吸作用过程的知识时，体验概念图在辨析概念相互关系中的优势；在分析基因在亲子代间传递规律时，体验逆向思维在推理中的作用；在担当“小老师”过程中，体验如何做计划、组织、调节；在课堂小结中，除了总结学到的知识，还可以反思自己用了哪些学习方法，哪些是有效的？如何发现学习中的不足，如何调整？等等。 学生用语言表达感受的过程，就是对体验进行具体化的过程，课堂互动也有助于学生产生新的感受，这是一个再体验的过程。

4 体验式学习应注重整体协同

初中生物学课程中，除了常用认知体验式学习，还有很多内容适用于学习操作技能、行为方式的行动体验式学习，也有在知识、技能学习中所带来的成功、感叹、困惑、难过等情感体验。因此，在实际教学中，体验式学习的三种形态(即认知体验、行动体验和情感体验)，往往是相互伴随出现的。教师应根据教学内容的特点，选择更有益于目标达成的体验方式。

案例4 “说明动物的运动依赖于一定的结构”： 教师提供筷子、橡皮筋、回形针、橡胶管等物品，引导学生分组讨论、制作关节模型。第一次所做的模型均不能反映骨、关节、肌肉的关系，对于学生产生的思维冲突“到底是肌肉拉动骨运动、还是骨拉动肌肉运动”，教师没有急于解释，而是请学生分析教材、教学课件中提供的资源，结合体验屈肘、伸肘动作进行分析,学习骨、关节、肌肉的有关知识。在理论学习基础上，学生情绪非常高涨，再进行第二次模拟制作活动，学生自主纠错，制作正确率达到90%左右。

认识关节的结构和功能是达成“说明动物的运动依赖于一定的结构”教学目标的重要内容之一。既可以选用认知体验式学习，通过观察图、文，调动自身运动体验来理解；也可以像本例一样进行“模拟制作关节模型”的行动体验式学习。在行动体验的过程中，认知体验以恰当的方式融入，情感体验水到渠成，知、情、意相溶，符合初中生认知特点，有利于知识、能力、情感态度价值观三维目标综合实现。