布鲁姆认知理论在遗传学教学中的应用

摘要：提高大学生的认知水平是重要的教学目标，也与国家的创新驱动发展战略关系密切。应用布鲁姆认知阶层体系指导教师授课和学生自测能有效地培养高水平的学习技能，而国外的生物教学工作者已在这方面取得了出色的成果。本人执教遗传学时，以该理论为指导，通过建立问题体系、剖析研究论文和科学制定试卷，以及通过凸显实验主题、设立内部对照和开展评价反馈，分别在理论课和实验课中进行了促进学生认知水平跃升的尝试。

关键词：学习技能；遗传学；布鲁姆；目标教学；创新驱动发展战略

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）33-0140-02

当前的生物学教学面临着两个问题，一是知识的不断积累使得讲授内容越来越多，对它们如何选择和怎样配置众说纷纭；二是该专业的学生相当一部分之后从事与生物学没有直接关系的工作，如何不让他们的学习活动看似无用让人焦灼。在不可能吸收所有知识以及不一定用得上的情况下，师生双方都开始看重教育的创新职能。大家的共识基本上是，教育要通过专业知识教学这个载体，最后达到提高学生的认知能力的目的。针对学生能力的提高，国内外在生物学教学方面进行了大量的探索，其中之一就是开展布鲁姆认知水平目标教学[1]。

本杰明·布鲁姆认为人的认知能力有六个水平，头两个水平即知道和理解代表着较低等的认知技能，第三个水平即应用处于过渡区间，而后三个水平即分析、综合和评价属于较高的认知层次。不管对于老师的授课还是学生的学习，应用布鲁姆体系都能明显地促进认知，特别是有益于复杂认知技能的提高[2]。然而如何进行布鲁姆评价有着很强的技术性。本人在湖南吉首大学已执教遗传学四年，从培养学生能力出发，在理论课和实验课中一定程度上践行了布鲁姆认知水平评价体系。

一、理论课中认知能力的培养

（一）建立问题体系

本人为理论课备课设定了两大任务，一是参阅多本教材以完善知识结构或者增加讲解素材，另一个就是根据布鲁姆认知层次体系设定问题。设定问题之前明确本堂课的核心内容，然后重温布鲁姆各个认知水平的定义特别是动作标签，最后精心设计出六个让学生回答的问题，当然它们分别对应于布鲁姆的六个认知层次。有时，既定的教学内容比较浅显单一，从而难以编制出代表不同水平的问题。这时，增加知识点从而使课堂讲授有更宏大的主题，有助于建立层次分明的评价体系。

（二）剖析科研论文

我们尝试让学生上台做遗传学方面知识的报告，发现他们的学习活动多半只是汇编资料，从应用到评价的能力基本上没有得到锻炼。为了引导学生向高水平认知能力攀升，理论课设置了论文剖析部分。以组为单位，学生首先按照自己的兴趣选取遗传学领域的研究性论文，然后课外时间对它进行研读，并做好课堂汇报文件。上课时，小组中一人单独或者多人接力上台讲解该论文，并剖析该论文的价值所在和不足之处。课堂时间充裕的话，还可以开展问答环节，进一步强化了教学效果。

（三）科学制定试卷

笔试时基本上采用客观题而尽量减少主观性评分，这样试卷中有很多的选择题，简答题也分成小而具体的得分点。分析2015年这样的期末考试后发现，在四十个单项选择题中，119个学生中90%以上答对的题目有13个，80%-90%答对的有8个，60%-80%答对的也有8个，40%-50%的有6个，而20%-40%的有5个。在下次考试中，较容易的题更可能被弃用，而对于错误率较高的题首先分清是试题表述不清还是相关知识点的确难懂，然后加以调整并继续运用。总之，保证试卷有一定的难度高低，从而促进认知能力的提高。我们还注意到，有一半的题目不管其难易程度，表现出了男女性之间的差异，并且是女学生的表现普遍较好。那么，这些性别差异性考题也需要认真调整。

二、实验课中认知能力的培养

在一个长达10年的入门生物学实验课程改革中[3]，人们比较了通常的一周一个主题的实验安排和新提出的两周甚至十四周一个主题的实验安排；结果发现，后两种实验安排中学生的能力提高更多，并且暗示实验主题越少学生的能力收益越大。在新的课程中，学生有更多可供支配的时间，并且受到鼓励独立自主地开展工作，另一方面老师要求学生在实验中提出问题、设计方案、展开调查和发布结果，这是学生能力得以提高的关键。然而，要达到这个目的，该课程中学生要先后完成一系列实验并最后得到一个明确的结论，即要采取一种作者形象地称之为“流”（stream）的形式。每个学生置身于同样的“流”，即运用相同的技术方法去开展研究。然而，他们各自着眼于不同的科学问题，如运用基因的克隆测序技术有的研究物种之间的亲缘关系而有的想进行亲子鉴定。其实，实验课程可以围绕一个科学问题而成形，并且各个项目之间是一种并联的关系；即每个实验从不同角度提供证据，任何一方面的结果均能一定程度上詮释主题。类似地，我们把这种向目标集中的实验安排叫做“汇”，而传统的各实验之间几无联系的安排类似“池”。为了探讨“汇”式实验教学与学生认知能力提高的关系，我们尝试了在实验中增设内部对照的策略。

在这个改革中，首先凸显了实验课程涉及的主题。多数生物的遗传物质是染色体及其DNA，并且许多物种的全基因组序列已被测定，所以本课程的所有实验项目分别设定为进行生物信息学分析、DNA分析和染色体分析。在生物信息学分析中，首先通过浏览基因组而说明基因位于哪个染色体的什么区域、正链还是负链编码、外显子-内含子边界、在群体中发现的变异、转录本的数目和差异、翻译出的氨基酸序列。然后，运用BLAST程序从多个物种中提取基因的近似序列，用CLUSTAL软件获得它们的多序列比对，最后在MEGA界面中完成基因树的构建。该主题的实验的一个明确指向就是重复基因的进化。染色体水平的所有实验都以大蒜为材料，步骤主要有材料的预处理、固定、解离、染色、压片以及最后的观察，该水平的实验旨在进一步认识细胞分裂和DNA复制的关系。DNA分析涉及细菌的液体培养、质粒提取、PCR以及电泳，争取深入理解基因型和表现型以及突变型与野生型等基本概念，并初步了解原核生物基因的转录和翻译以及操纵子调控。

设立实验的内部对照是“汇”式实验教学的一个变种。在进行生物信息学分析时，指定分析2到3个基因，它们属于一个基因家族，但位于基因树的不同分枝上，并且具有不同的功能。

我们的初步调查发现，仅仅到这里并写出一份实验报告几乎不能促进学生认知水平的跃升，其原因可能是一直到这里都没有明显的更高级的比如评价的活动环节。所以，为了确实保证这种形式能提高学生的认知水平，我们建立了评价和反馈体系。三个层次的实验最后产生三份实验报告，每份报告由该组的学生共同撰写，主要内容为实验结果和问题解答。每个层次的实验结束后，接下来的一次课用于评价实验报告，此时每个小组对其他组的每份报告指出至少一个不足之处并将意见写在报告末尾。对于意见，有时学生自己通过努力能够较好地解决，有时需要师生一起讨论从而找到思路。最后，每组的每个成员分别在报告之后简要指出整个实验学习中印象最深刻的环节。老师将给实验报告一个分数，但重要的是将实验报告与心得体会结合起来，根据布鲁姆认知水平体系去确定学生能力提高的状况。

三、结语

国内外的实验证明，布鲁姆的认知能力评价有助于提升学生的能力水平，在大学生物学教学中也能大展拳脚。为此，本人在遗传学教学中，一边竭力领会该理论和熟悉其手段，另一方面大胆提出措施并加以周密运用。为了进一步增强教学效果，本人还特别注意在其中贯彻其他的教学理念如同伴学习和形成性评价。然而，世界上没有两片完全相同的树叶，对于课堂也是如此，这给组织布鲁姆的认知能力目标教学特别是估计其教学效果带来了相当大的困难。不过，遗传学教学改革在不断进行[4，5]，相信将有更多教育教学工作者来为如何提升大学生的认知能力献计献策，从而推动世界的创新驱动发展。

参考文献：

[1]李贵生.国外的大学生物学教学创新[J].教育教学论坛，2015，（4）：108-109.

[2]Crowe A，Dirks C，Wenderoth MP. Biology in bloom：implementing Blooms Taxonomy to enhance student learning in biology.CBE Life Sci Educ，2008，7（4）：368-81.

[3]Luckie DB，Aubry JR，Marengo BJ，Rivkin AM，Foos LA，Maleszewski[JJ. Less teaching，more learning：10-yr study supports increasing student learning through less coverage and more inquiry. Adv Physiol Educ，2012，36（4）：325-35.

[4]宣勁松，许倩倩，时国庆，魏巍.科研创新为目标的遗传学实验教学模式探索[J].高等理科教育，2014，（1）：94-97.

[5]何风华，黎杰强，朱碧岩，高峰.“三自”教学模式提高遗传学综合性实验的教学效果[J].遗传，2015，37（4）：396-401.