信息加工理論在高中生物探究式學(xué)習(xí)中的運(yùn)用

闞全興

新一輪課程改革倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)，探究式學(xué)習(xí)包括實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)驗(yàn)探究和純理論性探究，雖然既動(dòng)手又動(dòng)腦的探究是最有效的探究，但“探究”并不等于“動(dòng)手操作”。探究式學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)把學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生，在課堂教學(xué)過程中注意設(shè)計(jì)巧妙的學(xué)習(xí)探究情境，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平，對(duì)學(xué)生探究的自主程度進(jìn)行調(diào)控，給予豐富的資料信息，引導(dǎo)學(xué)生加工信息資料，引發(fā)思維探究，讓學(xué)生充分展示思維過程，自主建構(gòu)知識(shí)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體精神，培養(yǎng)學(xué)生自主性的學(xué)習(xí)品質(zhì)。

一、信息加工的理論基礎(chǔ)

該理論由美國著名心理學(xué)家羅伯特·加涅（R.M.Gagne）提出。他認(rèn)為學(xué)習(xí)可分為認(rèn)知、動(dòng)作技能和態(tài)度。學(xué)習(xí)是信息接納、短期儲(chǔ)存、長期儲(chǔ)存和檢索提取的過程。認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為認(rèn)知就是信息加工，如奈瑟爾（J.Neisser）認(rèn)為，認(rèn)知學(xué)說的核心是如何獲得、改變、操縱、應(yīng)用以及儲(chǔ)存知識(shí)，簡而言之就是人類如何對(duì)知識(shí)進(jìn)行加工。

例如“基因突變”一課的學(xué)習(xí)，由于學(xué)生頭腦中沒有用以同化新概念的相關(guān)知識(shí)，該部分的知識(shí)又比較抽象，學(xué)生對(duì)這一概念的理解會(huì)有一定難度，所以教學(xué)中教師應(yīng)通過設(shè)置一些能引起學(xué)生興趣的情境，讓學(xué)生從實(shí)例分析入手，按照認(rèn)知的規(guī)律進(jìn)行相關(guān)信息的加工，從現(xiàn)象到概念，從宏觀到微觀來歸納總結(jié)出基因突變的概念，利用文本探究以及小組合作探究，讓學(xué)生理解基因突變的概念和結(jié)果。

二、信息加工的教學(xué)片段

1.文本探究：鐮刀型細(xì)胞貧血癥的病因

這一塊的教學(xué)，容易顯得古板，教材中提供的“積極思維”模塊通常不能很好地加以利用。所以在信息加工策略的思想指導(dǎo)下，通過教師層層遞進(jìn)的幾個(gè)問題，先由學(xué)生自主探究出這種病的直接原因?yàn)榘被岬奶鎿Q，再進(jìn)一步探究其根本原因?yàn)镈NA序列中堿基對(duì)的替換。一來可以引起學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲和學(xué)習(xí)興趣，在激活思維、善于發(fā)現(xiàn)問題的同時(shí)，體驗(yàn)科學(xué)探究過程，通過思維探究，領(lǐng)悟并建構(gòu)生物知識(shí)。二來相比較平時(shí)教學(xué)中使用的教師平鋪直敘的教學(xué)方法也輕松許多，一舉兩得。這樣能很好地體現(xiàn)生態(tài)課堂和文本探究學(xué)習(xí)的要求。

片段重現(xiàn)：通過展示圖片和視頻，介紹相關(guān)病癥癥，拋出問題：鐮刀型細(xì)胞貧血癥是如何形成的？請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)書本提供的兩個(gè)事實(shí)完成病因的探究。

（1）結(jié)合“事實(shí)一”找到鐮刀形細(xì)胞貧血癥發(fā)病的直接原因：構(gòu)成血紅蛋白肽鏈上的一個(gè)谷氨酸被纈氨酸所替代造成。氨基酸種類的改變引起多肽鏈的變化，造成蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變，導(dǎo)致了蛋白質(zhì)功能的異常。

此時(shí)跟進(jìn)問題：鐮刀形細(xì)胞貧血癥患者血紅蛋白多肽鏈變化的根本原因是什么？

（2）結(jié)合圖片填寫出mRNA上的對(duì)應(yīng)堿基，思考血紅蛋白的多肽鏈變化和基因變化之間有什么關(guān)系并請(qǐng)同學(xué)展示自己的結(jié)論：控制血紅蛋白分子合成的DNA堿基序列發(fā)生了改變→遺傳信息改變→mRNA上相應(yīng)密碼子改變→多肽鏈上相應(yīng)的氨基酸改變→血紅蛋白異?！t細(xì)胞異常（鐮刀型）。

從以上的分析中，同學(xué)們不難看出，DNA分子中堿基對(duì)的替換改變了基因結(jié)構(gòu)，這是造成這一病癥的根本原因。

2.合作探究：基因突變的方式和概念

基因突變的方式和概念是本節(jié)課的重點(diǎn)，若使用講授法會(huì)較為枯燥，學(xué)生學(xué)得也無趣。考慮到生態(tài)課堂和探究教學(xué)的宗旨，在這一部分設(shè)計(jì)一些小組合作探究活動(dòng)，既能讓學(xué)生牢牢記住這一知識(shí)點(diǎn)，又能讓學(xué)生積極主動(dòng)地去探索發(fā)現(xiàn)新的理論知識(shí)，充分體會(huì)合作學(xué)習(xí)的魅力。

片段重現(xiàn)：首先教師提出問題：除了堿基對(duì)的替換外，是否還有其他變化可以導(dǎo)致基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變？例如，編碼蛋白質(zhì)的DNA的堿基序列發(fā)生了堿基對(duì)的增添或缺失，是否也會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變，從而引起性狀的改變？請(qǐng)大家共同探究。

首先請(qǐng)同學(xué)們完成一段事先設(shè)定好的DNA堿基序列在正常情況下的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。

接著進(jìn)行分組合作，每個(gè)組完成一種突變方式的探究，例如增添、缺失。在小組合作的基礎(chǔ)上，請(qǐng)每組的一位同學(xué)展示本組成果，并全班交流。最后由教師總結(jié)得出結(jié)論：

（1）通常情況下，堿基對(duì)的增添或缺失都會(huì)使DNA的堿基序列發(fā)生改變，從而引起基因結(jié)構(gòu)的改變，對(duì)生物體的性狀產(chǎn)生影響。

（2）通過探究又發(fā)現(xiàn)新的情況：在DNA序列中替換一對(duì)堿基，①正常密碼子變成了終止密碼子，提前終止肽鏈的合成，這種危害較為嚴(yán)重。②雖然基因結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，但沒有使轉(zhuǎn)錄翻譯出的氨基酸種類發(fā)生改變，也就是密碼子的簡并性。

最后根據(jù)之前的活動(dòng)內(nèi)容，請(qǐng)同學(xué)描述基因突變的概念——DNA分子中堿基對(duì)的替換、缺失或改變。

總之，探究式學(xué)習(xí)是為了培養(yǎng)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣，以及獲得加工信息的能力，讓學(xué)生在今后的科研、工作、生活中利用好這項(xiàng)必備技能。在當(dāng)前教育環(huán)境下，生物教學(xué)普遍采取的模式大多還是以學(xué)生被動(dòng)接受的教師講、學(xué)生練為主。要開展好基于信息加工理論的探究式課堂還要經(jīng)過大量的理論實(shí)踐和研究，讓學(xué)生學(xué)會(huì)對(duì)信息進(jìn)行加工便成為今后生物教學(xué)工作的核心目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]丁征.基于信息加工理論的高中生物文本探究教學(xué)策略[J].中學(xué)課程資源，2013（6）.

編輯 溫雪蓮