信息加工理论在高中生物探究式学习中的运用

阚全兴

（南京市第九中学）

信息加工理论在高中生物探究式学习中的运用

阚全兴

（南京市第九中学）

新一轮课程改革倡导探究式学习，探究式学习包括实验室中的实验探究和纯理论性探究，虽然既动手又动脑的探究是最有效的探究，但“探究”并不等于“动手操作”。探究式学习强调把学习的主动权交给学生，在课堂教学过程中注意设计巧妙的学习探究情境，根据学生的认知水平，对学生探究的自主程度进行调控，给予丰富的资料信息，引导学生加工信息资料，引发思维探究，让学生充分展示思维过程，自主建构知识，充分发挥学生的主体精神，培养学生自主性的学习品质。

一、信息加工的理论基础

该理论由美国著名心理学家罗伯特·加涅（R.M.Gagne）提出。他认为学习可分为认知、动作技能和态度。学习是信息接纳、短期储存、长期储存和检索提取的过程。认知心理学认为认知就是信息加工，如奈瑟尔（J.Neisser）认为，认知学说的核心是如何获得、改变、操纵、应用以及储存知识，简而言之就是人类如何对知识进行加工。

例如“基因突变”一课的学习，由于学生头脑中没有用以同化新概念的相关知识，该部分的知识又比较抽象，学生对这一概念的理解会有一定难度，所以教学中教师应通过设置一些能引起学生兴趣的情境，让学生从实例分析入手，按照认知的规律进行相关信息的加工，从现象到概念，从宏观到微观来归纳总结出基因突变的概念，利用文本探究以及小组合作探究，让学生理解基因突变的概念和结果。

二、信息加工的教学片段

1.文本探究：镰刀型细胞贫血症的病因

这一块的教学，容易显得古板，教材中提供的“积极思维”模块通常不能很好地加以利用。所以在信息加工策略的思想指导下，通过教师层层递进的几个问题，先由学生自主探究出这种病的直接原因为氨基酸的替换，再进一步探究其根本原因为DNA序列中碱基对的替换。一来可以引起学生强烈的求知欲和学习兴趣，在激活思维、善于发现问题的同时，体验科学探究过程，通过思维探究，领悟并建构生物知识。二来相比较平时教学中使用的教师平铺直叙的教学方法也轻松许多，一举两得。这样能很好地体现生态课堂和文本探究学习的要求。

片段重现：通过展示图片和视频，介绍相关病症症，抛出问题：镰刀型细胞贫血症是如何形成的？请同学们根据书本提供的两个事实完成病因的探究。

（1）结合“事实一”找到镰刀形细胞贫血症发病的直接原因：构成血红蛋白肽链上的一个谷氨酸被缬氨酸所替代造成。氨基酸种类的改变引起多肽链的变化，造成蛋白质结构的改变，导致了蛋白质功能的异常。

此时跟进问题：镰刀形细胞贫血症患者血红蛋白多肽链变化的根本原因是什么？

（2）结合图片填写出mRNA上的对应碱基，思考血红蛋白的多肽链变化和基因变化之间有什么关系并请同学展示自己的结论：控制血红蛋白分子合成的DNA碱基序列发生了改变→遗传信息改变→mRNA上相应密码子改变→多肽链上相应的氨基酸改变→血红蛋白异常→红细胞异常（镰刀型）。

从以上的分析中，同学们不难看出，DNA分子中碱基对的替换改变了基因结构，这是造成这一病症的根本原因。

2.合作探究：基因突变的方式和概念

基因突变的方式和概念是本节课的重点，若使用讲授法会较为枯燥，学生学得也无趣。考虑到生态课堂和探究教学的宗旨，在这一部分设计一些小组合作探究活动，既能让学生牢牢记住这一知识点，又能让学生积极主动地去探索发现新的理论知识，充分体会合作学习的魅力。

片段重现：首先教师提出问题：除了碱基对的替换外，是否还有其他变化可以导致基因结构发生改变？例如，编码蛋白质的DNA的碱基序列发生了碱基对的增添或缺失，是否也会导致蛋白质结构的改变，从而引起性状的改变？请大家共同探究。

首先请同学们完成一段事先设定好的DNA碱基序列在正常情况下的转录和翻译过程。

接着进行分组合作，每个组完成一种突变方式的探究，例如增添、缺失。在小组合作的基础上，请每组的一位同学展示本组成果，并全班交流。最后由教师总结得出结论：

（1）通常情况下，碱基对的增添或缺失都会使DNA的碱基序列发生改变，从而引起基因结构的改变，对生物体的性状产生影响。

（2）通过探究又发现新的情况：在DNA序列中替换一对碱基，①正常密码子变成了终止密码子，提前终止肽链的合成，这种危害较为严重。②虽然基因结构发生了改变，但没有使转录翻译出的氨基酸种类发生改变，也就是密码子的简并性。

最后根据之前的活动内容，请同学描述基因突变的概念——DNA分子中碱基对的替换、缺失或改变。

总之，探究式学习是为了培养学生对学习的兴趣，以及获得加工信息的能力，让学生在今后的科研、工作、生活中利用好这项必备技能。在当前教育环境下，生物教学普遍采取的模式大多还是以学生被动接受的教师讲、学生练为主。要开展好基于信息加工理论的探究式课堂还要经过大量的理论实践和研究，让学生学会对信息进行加工便成为今后生物教学工作的核心目标。

［1］张树虎.高中生物新教材“问题探讨”栏目应用策略［J］.生物学通报，2011（11）.

［2］丁征.基于信息加工理论的高中生物文本探究教学策略［J］.中学课程资源，2013（6）.

·编辑温雪莲