相似性理論在生物教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

王進(jìn)才

現(xiàn)代教學(xué)理論認(rèn)為教學(xué)過(guò)程由教師、學(xué)生和知識(shí)三要素構(gòu)成。在教學(xué)過(guò)程中，教師在傳授知識(shí)時(shí)，必須把握知識(shí)內(nèi)在聯(lián)系和學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方式以體現(xiàn)啟發(fā)性原則，教學(xué)活動(dòng)方能順利地、有效地向前推進(jìn)。因此教學(xué)設(shè)計(jì)必須以學(xué)生認(rèn)知發(fā)展為前提，而且必須包括知識(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和啟發(fā)式教學(xué)設(shè)計(jì)。教育學(xué)家認(rèn)為，教學(xué)設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)造，是優(yōu)化教學(xué)的前提。而一切創(chuàng)造，無(wú)論是自然界的創(chuàng)造還是人類的創(chuàng)造，都是基于某種相似性而進(jìn)行的(即相似創(chuàng)造律)。

因而從生物學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)體系、學(xué)生認(rèn)知發(fā)展和教師進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)中存在的大量相似現(xiàn)象人手進(jìn)行創(chuàng)造是生物教學(xué)設(shè)計(jì)的基本出發(fā)點(diǎn)。而研究這些相似現(xiàn)象能使它們變得簡(jiǎn)明、清晰，并使之具有理性觀念和在認(rèn)識(shí)上產(chǎn)生飛躍，以達(dá)到優(yōu)化生物教學(xué)之目的。

1生物學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的相似性

在進(jìn)行知識(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前必須分析教材知識(shí)結(jié)構(gòu)。分析的目的在于通過(guò)研究教學(xué)大綱、教學(xué)目的和認(rèn)真鉆研教材，把握住教材重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容和知識(shí)之間的聯(lián)系。而重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容的知識(shí)單元為基本概念和基本知識(shí)?；靖拍詈突局R(shí)因?yàn)榫哂休^多相似功能并決定著重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容的內(nèi)部規(guī)律和系列性而成為“教學(xué)過(guò)程的核心內(nèi)容”。(布魯納語(yǔ))

因而，面對(duì)眾多教材知識(shí)內(nèi)容，在設(shè)計(jì)時(shí)，無(wú)論是教材內(nèi)容的取舍、重新組織，還是補(bǔ)充內(nèi)容的選擇必須符合有利于基本概念、基本知識(shí)的學(xué)習(xí)和充分揭示知識(shí)之間內(nèi)在聯(lián)系的目的，下面就分別探討一下相似性研究在這兩方面的作用。

1.1研究相似性有利于基本概念的學(xué)習(xí)

概念作為一種思維方式是人們對(duì)事物相似性概括的認(rèn)識(shí)，而基本概念則更深刻更廣泛地反映了事物之間的相似性。人們正是通過(guò)分析有關(guān)事物之間的相似性，然后綜合最后形成了有關(guān)基本概念。可見(jiàn)，學(xué)習(xí)基本概念必須符合其由分析到綜合的形成規(guī)律。而此規(guī)律的形成離不開(kāi)對(duì)相似性的研究。

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，教材的編寫一般采用了先綜合后分析的指導(dǎo)思想，因?yàn)榻滩牟煌诳破瘴恼拢膊煌c一般的教學(xué)論文和總結(jié)，如“減數(shù)分裂”、“光合作用”和“呼吸作用”的編寫等。如果教師原原本本按教材體系進(jìn)行講授的話，那只能助長(zhǎng)學(xué)生去死記硬背基本概念。此時(shí)，我們只能重新組織教材內(nèi)容，使之符合基本概念形成的規(guī)律。

如在“減數(shù)分裂”一節(jié)中，教材是按照先介紹減數(shù)分裂的基本概念，再介紹精子形成的過(guò)程來(lái)編寫的。這顯然不符合基本概念形成規(guī)律。而我們通過(guò)研究相似性，依照基本概念形成規(guī)律可以這樣來(lái)設(shè)計(jì)知識(shí)結(jié)構(gòu)：先講精子和卵細(xì)胞形成過(guò)程，然后比較兩者相似性，最后綜合得出減數(shù)分裂的概念。如此教學(xué)，學(xué)生對(duì)基本概念的掌握才是扎實(shí)的。

1.2研究相似性有利于揭示知識(shí)之間的聯(lián)系

在教材內(nèi)容體系中，各知識(shí)點(diǎn)之間都是相互聯(lián)系的，這和相似規(guī)律：“一切事物、知識(shí)之間都是通過(guò)相似性中介而聯(lián)系的”論述是一致的。如在表面上風(fēng)馬牛不相及的分別存在于植物和動(dòng)物體內(nèi)的葉綠素和血紅素的化學(xué)結(jié)構(gòu)是相似的，都是卟啉化合物。因而，研究各知識(shí)點(diǎn)之間的相似性可以充分揭示知識(shí)之間的聯(lián)系。

又如在“新陳代謝基本類型”一節(jié)中，前后就有知識(shí)點(diǎn)十幾個(gè)，諸如同化作用、異化作用、自養(yǎng)生物、光合作用型和化能合成作用型等。在充分研究的前提下，可以發(fā)現(xiàn)這些知識(shí)點(diǎn)都是通過(guò)對(duì)相似性中介——物質(zhì)的合成和分解、能量的貯存和釋放的闡述來(lái)發(fā)生聯(lián)系的。因而在知識(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中只要把握住這種聯(lián)系，教學(xué)時(shí)就會(huì)大大有助于學(xué)生學(xué)習(xí)，以達(dá)到事半功倍的效果。

2學(xué)生認(rèn)知發(fā)展中的相似性

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，在設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)，必須以學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)為前提，必須符合學(xué)生認(rèn)識(shí)發(fā)展規(guī)律。對(duì)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律研究作出重要貢獻(xiàn)的皮亞杰在認(rèn)識(shí)發(fā)生論中認(rèn)為學(xué)生認(rèn)識(shí)發(fā)展或知識(shí)形成有以下四個(gè)基本概念：圖式、同化、順應(yīng)和平衡。

2.1圖式

圖式是一個(gè)核心概念?？梢岳斫鉃閯?dòng)作在相似環(huán)境中，由于重復(fù)而引起的遷移和概括。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，圖式能不斷變遷、豐富和發(fā)展。學(xué)生原有圖式產(chǎn)生于剛出生到認(rèn)知發(fā)生沖突之間，此間學(xué)生便“開(kāi)始在相似客體之間建立起簡(jiǎn)單關(guān)系”，從而形成圖式。如學(xué)生通過(guò)觀察和體驗(yàn)把植物地下部分統(tǒng)稱為根，莖則一概視為地上部分等。

2.2同化和順應(yīng)

同化和順應(yīng)是學(xué)生適應(yīng)環(huán)境的兩種機(jī)能。同化指當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)的新知識(shí)和原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的圖式有較多相似之處時(shí)，便易理解和接受。如雖然大多數(shù)根生在地下，但玉米和榕樹(shù)的支柱根、菟絲子的寄生根等則生長(zhǎng)在地上，于是便發(fā)生了沖突，但學(xué)生經(jīng)過(guò)分析和推理可以得到上述器官仍然是根，只不過(guò)發(fā)生了變態(tài)而已。這樣學(xué)生又用“變態(tài)”這一原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)，重新將現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)，從而建立起新的平衡。

而順應(yīng)是指內(nèi)部圖式的調(diào)整和改變以適應(yīng)現(xiàn)實(shí)的現(xiàn)象。從某種意義上講，順應(yīng)是一種特殊類型的同化，因?yàn)閯?chuàng)立或調(diào)整新圖仍然離不開(kāi)已有圖式去同化新情境，即增加新知識(shí)為順應(yīng)。如學(xué)生在學(xué)習(xí)莖時(shí)發(fā)現(xiàn)，莖并非都是生長(zhǎng)在地上，如蓮的根狀莖、馬鈴薯的塊莖等。這些現(xiàn)象便和原有認(rèn)知發(fā)生沖突，則學(xué)生必須調(diào)整和改變以往圖式，從而建立有關(guān)莖的新的圖式，這就是順應(yīng)，從而達(dá)到認(rèn)知上新的平衡。

2.3平衡

平衡是學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)學(xué)生遇到新知識(shí)，總是試用原有圖式去同化之，若成功則達(dá)到認(rèn)識(shí)上新的平衡；若不成功則作出順應(yīng)，調(diào)整原有圖式或創(chuàng)立新圖式去同化新知識(shí)，直至認(rèn)識(shí)上新的平衡。

這種平衡不斷提高的過(guò)程就是認(rèn)知結(jié)構(gòu)形成和發(fā)展的基本過(guò)程。

可見(jiàn)，學(xué)生思維活動(dòng)一開(kāi)始就離不開(kāi)相似性，學(xué)生認(rèn)知發(fā)展軌跡和知識(shí)形成都離不開(kāi)對(duì)事物相似性的認(rèn)識(shí)。這也正符合相似運(yùn)動(dòng)規(guī)律的論點(diǎn)：無(wú)論是自然界還是人類思維，其由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由低級(jí)到高級(jí)的運(yùn)動(dòng)都是在相似或其變異中進(jìn)行的。

3啟發(fā)式教學(xué)設(shè)計(jì)中的相似性

布魯納認(rèn)為：要圓滿完成教學(xué)任務(wù)，一個(gè)重要因素就是發(fā)現(xiàn)以前未曾認(rèn)識(shí)的各個(gè)基本觀念間的關(guān)系和相似規(guī)律性，因而在設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)必須采取恰當(dāng)教學(xué)方式去引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)知識(shí)之間的聯(lián)系和相似的規(guī)律性，以體現(xiàn)教師主導(dǎo)地位。但是無(wú)論教師采取何種教學(xué)方法和何種教學(xué)手段，都必須遵守啟發(fā)性原則。而掌握進(jìn)行啟發(fā)的前提和啟發(fā)的方法是設(shè)計(jì)的重要課題。

3.1相似性是采用啟發(fā)式教學(xué)的前提

相似論認(rèn)為教師采用啟發(fā)性原則的前提是人們?cè)趯W(xué)習(xí)和實(shí)踐活動(dòng)中積累起來(lái)的并貯存在大腦中的知識(shí)單元。這個(gè)知識(shí)單元又被稱為相似塊。只有當(dāng)思維被啟發(fā)、原有相似塊被激活的條件下，人們才能根據(jù)原有相似塊去對(duì)照、分析、比較、鑒別那些紛繁的知識(shí)內(nèi)容屬性，才能理解、掌握以至于發(fā)現(xiàn)、發(fā)明與創(chuàng)造。

3.2相似性是運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)的方法

啟發(fā)在于啟迪思維、啟迪心智。至于如何啟發(fā)，布魯納認(rèn)為：“教師應(yīng)當(dāng)明確地教學(xué)生‘當(dāng)你不能看出如何解題時(shí)，不妨想想同該問(wèn)題相似的有聯(lián)系的，但較為簡(jiǎn)單的問(wèn)題，然后用解決簡(jiǎn)單問(wèn)題的方法作為解決較為復(fù)雜問(wèn)題的計(jì)劃或者引導(dǎo)學(xué)生學(xué)到這樣一種技術(shù)而不是讓他們自己實(shí)際上背出那番話?！?/p>

可見(jiàn)，發(fā)現(xiàn)同該問(wèn)題有聯(lián)系的相似塊并激活它們是運(yùn)用啟發(fā)的方法，而相似性在此有相當(dāng)重要的作用。

如在自由組合規(guī)律教學(xué)中，為什么黃圓和綠皺的F2代不僅出現(xiàn)了黃圓和綠皺豌豆，還出現(xiàn)了綠圓和黃皺豌豆?對(duì)于此問(wèn)題學(xué)生一般無(wú)法回答。而在老師不斷地引導(dǎo)下，貯存在學(xué)生大腦中的有關(guān)減數(shù)分裂、生殖發(fā)育、基因控制蛋白質(zhì)合成、基因分離規(guī)律的相似塊被激活，學(xué)生便通過(guò)分析同該問(wèn)題相似的有聯(lián)系的但較為簡(jiǎn)單的問(wèn)題，然后比較綜合這些較簡(jiǎn)單問(wèn)題的解法，最后歸納得出結(jié)論：性狀重組是基因重組的結(jié)果；基因重組是在減數(shù)分裂形成配子的過(guò)程中進(jìn)行的，配子中的基因是重組的，配子經(jīng)過(guò)受精作用形成了合子，則合子中的基因也必然是重組的；合子這個(gè)體發(fā)育起點(diǎn)，基因控制蛋白質(zhì)合成，而性狀的表現(xiàn)主要是通過(guò)蛋白質(zhì)的代謝得以體現(xiàn)的，那么合子的基因是重組的，則該個(gè)體的性狀也必然重組。顯而易見(jiàn)，如此教學(xué)，效果是顯著的。

綜上所述，無(wú)論是在生物學(xué)基本概念形成、生物學(xué)知識(shí)內(nèi)在聯(lián)系的把握、還是在學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的發(fā)展以及教師應(yīng)用各種教學(xué)方式中的啟發(fā)性原則的體現(xiàn)中，都蘊(yùn)含著大量的相似性，因此我們完全可以認(rèn)為，了解并掌握教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)中的相似性才能有效地完成生物教學(xué)的設(shè)計(jì)并達(dá)到優(yōu)化生物教學(xué)的目的。