运用信息加工理论整合教材图表生成生物学概念

唐玉福

[摘 要]以“有丝分裂”的教学为例介绍如何运用信息加工理论设计整合教材图表生成生物学概念的教学基本流程，从中揭示学生运用图表生成生物学概念的学习心理过程，为教师优化生物教学过程，帮助学生整合教材图表生成生物学概念，落实教学目标提供一些参考。

[关键词]信息加工理论；教材图表；生物学概念

[中图分类号] G633.91 [文献标识码] A [文章编号] 1674-6058（2018）17-0076-02

一、信息加工的基本理论

信息加工过程在学习流程上分为三个阶段，即注意刺激、编码刺激和贮存与提取信息。

1.注意刺激。注意刺激指人体从外界环境接受刺激后，人脑记忆系统即对所获信息进行加工，将不被注意的信息剔除，被注意的信息则成为短时记忆，为后续信息加工做准备。这说明，学习的必要条件是注意，运用图表进行概念有效教学的必要条件是所呈现的图表内容能持续吸引学生的注意力。

2.刺激编码。编码是指人脑把短时记忆加工成长时记忆的过程，即把短时记忆中许多信息小单元组成有意义的概念。高中生物教学中只靠短时记忆，显然无法达成教学目标，只有学生将生物学知识转化成有意义的概念，才能更顺利地达成教学目标。

3.贮存与提取信息。记忆痕迹的强度和提示线索的清晰度是从长时记忆中提取信息的主要影响因素。据此，教学过程中，为了便于学生贮存与提取信息，要做好两点，即通过训练强化记忆痕迹及提供清晰的提示线索。教师在教学当中应精准掌握学情，为学生提供恰到好处的图表线索，提高教学效率。

二、高中生物教材图表和生物学概念

图表是高中生物学知识的重要载体，也是历年高考试题命题的重要载体。学生对教材图表的学习方法欠佳，导致学习效果不理想。若能优化学生对教材图表资源的学习，将有助于学生掌握生物学知识，提高其理性思维和科学探究等基本能力。

生物学概念是高中生物知识体系中的核心，它是高中生物课堂教学的重点和难点。若学生对概念内涵和外延理解不到位，将直接影响其对生物学知识的理解和应用。

三、运用信息加工理论整合教材图表进行生物学概念教学

运用信息加工理论整合教材图表进行生物学概念教学，应引导学生针对实际问题进行科学探究，让学生主动建构生物学概念，渗透生物学核心素养的培养。

1.教学基本流程。根据信息加工过程的三个阶段，将生物课堂教学基本流程细化为：创设情境，引发刺激→科学探究，选择注意刺激→引导归纳，形成刺激编码→巩固应用，贮存与提取信息。

2.教学实施过程。下面以“有丝分裂”的教学为例来说明教学的流程。

（1）创设情境，引发刺激

[步骤1] 展示动画：植物细胞有丝分裂的过程。设问：一次有丝分裂完成后，变化的是什么？不变的是什么？

恰当的环境刺激要结合学生原有的知识储备，引发学生的认知冲突。此时，教师创设问题情境，用动画作为刺激源，以直观生动的视觉画面引起学生的注意。学生观看动画后发现与原有的认知不同，激发了学习兴趣和探究欲望。

[步骤2]明确学习目标。告诉学生本节课的学习任务是理解真核细胞有丝分裂的过程，以及掌握各个时期染色体的行为、数目变化及DNA的数量变化。学习任务越明确，学生越能自我监控及选择性地注意刺激。

（2）科学探究，选择注意刺激

短时记忆是有选择性的，若能对刺激进一步适当处理，则注意刺激将转变为短时记忆，否则，将成为剔除信息。根据这个原理，教学中教师应对刺激多做一点“进一步的适当处理”，比如以另一种形式再现，增强感官收录成为短时记忆。

[步骤1]展示图1，设问：染色体与DNA是什么关系？

[步骤2]进一步处理，展示表1。再设问：判别染色体和DNA数量的方法是什么？

[步骤3] 再进一步处理，展示图2。设问：①分裂间期的特点是什么？②分裂前期、中期、后期和末期的特点是什么？③纺锤体、着丝点、染色单体、胞质分裂、赤道板的含义是什么？（要求学生用自己的语言对这些名词进行说明，建构它们之间的关系图）

教师展示图1和表1，学生通过感官获得染色体与DNA之间的数量关系，并加深了对染色体和DNA数量判别方法的认识，但此时的记忆时间极短。展示图2，做进一步适当处理，让相似再现，又有所递进，并要求学生阅读教材，先独立思考，再小组合作讨论找出答案，使注意刺激上升为短时记忆。

（3）引导归纳，形成刺激编码

研究表明，进行刺激编码，即把人脑接收的信息组织成有意义的块，除了利于理解知识外，更利于储存和提取信息。据此，教学中教师应引导学生运用多种方法来编码。在本节课中通过调整教材图表的呈现形式使之形成有效刺激编码，将“有丝分裂”这一知识收到长时记忆之中。

[步骤1] 展示图3，设问：有絲分裂过程中如何保证DNA分子（染色体）数在亲代和子代细胞中保持稳定？

学生通过对短时记忆输入进来的有丝分裂过程信息进行加工、思考、讨论，最后归纳出结论：植物细胞“有丝分裂”的本质是有丝分裂前后细胞核的遗传物质保持稳定。

[步骤2] 据图2填表2。

引导学生对细胞周期中的各时期的染色体和DNA进行计数，尝试找出规律。

[步骤3]据表2数据在图4中画出染色体、DNA的数量变化曲线。

引导学生将数据转换成直观的曲线，让学生更容易分析出植物细胞“有丝分裂”概念的本质规律，完成对植物细胞有丝分裂本质内涵的信息编码。

[步骤4]以形成对植物细胞有丝分裂过程本质信息编码为基础，进行动物细胞有丝分裂过程的学习。展示图5，要求学生对图5与图2进行分析，比较其异同，并阅读教材，小组合作找出答案。最后完成由动植物细胞有丝分裂过程中各时期遗传物质的具体变化规律抽象出所有生物细胞“有丝分裂”遗传物质的具体变化规律，完成对“有丝分裂”本质内涵和外延信息的深层次编码。

（4）巩固应用，贮存与提取信息

[应用]下列关于某真核生物细胞有丝分裂模式图（图6）的叙述，正确的是（ ）。

A.细胞有丝分裂的顺序是丁、乙、丙、甲

B.抑制DNA复制酶的活性，甲时期细胞将增多

C.染色体与DNA之比为1∶2的是丁、乙、丙

D.若要抑制纺锤体的形成，则应作用于丙细胞

将有丝分裂的一般规律运用于新的具体实例中，将抽象概念转换为具体行为，实现认知迁移。当学生理解了有丝分裂的本质内涵和外延后，以后无论是考查记忆方面的知识，还是理解方面的知识都能检测学生的学习效果，也能使学生在理解的基础上将该知识转换为有意义的概念，形成长时记忆。

总之，在信息加工理论的指导下，教师整合教材图表帮助学生生成生物学概念是可行的。在整合教材图表帮助学生生成生物学概念时要注意以下三点，一是要有针对性地选择刺激，图表呈现的形式、顺序，除了要考虑刺激的特征外，还要考虑学生已有的信息储备和认知习惯；二是短时记忆信息储存容量是有限的，在整合图表进行概念教学时应留给学生对图表和概念信息加工的时间；三是生物教材图表是生物学概念的编码元素，在教学中可以变换方法运用教材图表进行编码，帮助学生生成生物学概念。这对学生理解知识、形成长时记忆及提取知识均大有裨益。

（责任编辑 黄春香）