基于图式理论的中学生物学概念教学

广东省深圳外国语学校 陈文昕

一、生物学概念学习的意义及现状

生物学概念是生物学知识的基础和精髓，是反映物质在生命现象中特殊属性的一种思维形式，是生物学科知识体系的重要组成部分。生物学概念是生物学科的知识核心，几乎贯穿于每一节教学内容中。生物学概念的掌握有助于学生对新信息进行加工、记忆、储存，还可以促进学生抽象思维水平的发展。因此，正确地表征生物学概念是生物学习的核心环节。

在教学中，教师讲解生物学概念时大多在定义的层面，学生倾向于生硬记忆概念或通过完成相应习题巩固概念。张素燕2017 年通过对不同智力学生“有氧呼吸”概念表征进行研究，发现学生在概念习得后仍无法准确理解有氧呼吸的本质，普遍存在认知结构不完善、未真正领悟各种生命现象的本质、尚未形成系统的学科知识网络、无法用已有的知识去解决新问题、无法将新概念纳入自己的已有图式中等问题。

二、图式理论

1781 年，德国哲学家康德提出了认知图式的概念。巴特莱特认为，记忆不是对无数的、约定俗成的、无生命力和零散的痕迹的重新激活，而是一种富有想象力的重建或组建。图式理论是对过去经验的反映，20 世纪70 年代，鲁梅哈特等人提出了现代图式理论，该理论认为学习者有序地将新知识与旧经验组织起来是一种知识的表征形式。根据此理论，学生在理解新概念时，大脑内会自发形成新概念与已有的旧概念之间的联系，这些已存在的旧知识对新知识的认知过程起到决定性影响。

（一）图式分类

根据图式理论，有三种基本图式知识影响学生的理解能力：语言图式、内容图式和形式图式。语言图式指学生已有的语言知识，即关于语音、词汇、语法等方面的知识。内容图式是指学生对某个概念背景知识和所涉及的主题的熟悉程度。形式图式指学生对于概念的文体、篇章结构的掌握情况。

掌握语言图式是正确理解概念内容的基础，一个概念太多生字或句子结构太复杂都会影响学生对概念的理解。不同的文体又有各自不同的编码和解码的范式，读者需要根据不同文体的图式，对阅读材料做出预见、推理和判断。通常学生对文体结构比较熟悉时，理解所读概念的质量会更高，速度也会更快。形式图式包括阅读材料的篇章结构的知识。如果读者熟悉阅读材料的体裁，就能把握作者的写作思路和文章的结构层次，弄清文章的特定框架和各段落的排列组织方式，厘清段落之间的逻辑关系，从而对下文发展作出合理的预测。从文章体裁来讲，概念属于说明文体裁，是对客观事物做出说明或对抽象事理的阐释，中学生都熟悉这种篇章结构。内容图式是学生对概念内容范畴的已经理解程度，包括背景知识，在一定程度上能帮助学生获得正确的理解，学生可以根据概念中已经提供的信息进行推理，得出正确的理解。如活菌计数法，使用稀释涂布法接种，当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。

三种图式是相互统一、相互依赖的。语言图式是理解概念的基础，内容图式是理解概念的依据，而形式图式则是调用内容的能力，三者相辅相成，缺一不可。学生在学习一个新概念的过程中，如果能够激活相关的图式，就会产生理解，也是这三种图式交互的过程。

（二）图式理论下的生物学概念形成的过程

在理解输入的信息时，首先激活已有的图式，依赖已有的图式知识对新信息进行解码和编码，同时也在对原有图式进行调整和补充，学生掌握的图式越多，越容易被激活，理解能力、信息存储能力以及长期记忆能力就越强。图式存在并不意味着它就能发挥作用，关键在于将其激活，使头脑中已有的信息与文本中的符号之间相互联系至关重要。在中学生物学教学过程中理解新概念时，需要把头脑中已有的图式激活，并使之同文本信息相互作用、产生共鸣。当学生头脑中的内容图式等相关图式一旦被激活，在阅读过程中会产生比语言能力更大的作用，语言方面的不足或欠缺某些图式信息，在某种程度上可以由内容图式来弥补。

（三）图式理论对于生物教学的意义

图式理论可以帮助教师优化课堂教学，帮助学生构建知识网络，构建生物知识体系，发展解决问题的能力。

1.优化课堂教学

常规教学中，教师教授的知识往往是孤立的，教学效果不理想。应用图式理论，把散乱的知识点组织化、结构化，抓住知识本质，为教师提供了一种新的教学思路，可促使学生用整体的眼光把握新知识的各个环节，建立联系，更好更快、系统地理解生物学知识。

2.构建知识网络

人的工作记忆保持时间和记忆容量是有限的，而结构化的知识有助于记忆。图式理论是通过有意识地将新知识与已有的图式融合或修改，建立新图式，并将学习内容结构化，提高记忆的容量和效率。

3.发展解决问题的能力

通过图式理论，学生可以高度概括所学的知识点，并使知识点之间建立广泛的联系，形成知识网络，提升对知识的完善、推理、联想和迁移等能力，从而在宏观上掌握知识，提高学生解决问题的能力。

三、图式理论指导下的生物学概念教学策略

由于学生的生活经历和教育背景、日常生活小环境和社会大环境的差异，所具备的背景知识各不相同，如何利用图式理论使学生更好地理解生物学概念，引导学生构建多种图式，并有效激活，提高学生对知识的理解和应用能力，就显得十分重要。我们可以从语言图式和内容图式两方面入手，探寻讲授生物学概念的普遍做法。

（一）从语言图式出发

语言图式是理解的前提和基础，没有语言图式，内容图示和形式图式就成了无源之水、无本之木。以语言图式为基础，学生才能对概念中的字、词、句进行理解，并完成对生物学概念的整体理解。如在理解甲状腺激素时，让学生知道概念中的每一个字及其含义，学生才能充分理解这一概念。

（二）从内容图式出发

内容图式是学生的生活经验和背景知识，直接决定了对概念的理解程度。新获取的信息与原有的图式交汇融合，形成更新更具体的图式，当新获取的信息与原有的图式不一致时，人们总是试图用原有的经验去解释新信息，或者根据新信息来更新原有的图式，从而完成理解的过程。例如，讲解甲状腺激素的分泌器官，通过体液运输，通过激素受体作用于靶细胞，作用后改变原有的生命活动，化学本质是有机物，含量很少，提供调节信息等。并采用图解法、列表法或流程法将概念知识网络化，方便学生理解和记忆，有助于学生生成新的图式。此概念涉及内容图式，还涉及更多、更复杂的相关内容，如甲状腺激素包含甲状腺，甲状腺的内容图式包括了甲状腺在生物体所处的位置、功能、结构等相关内容。也就是说，往往是以一个概念为主题，同时涉及多个概念和知识点，具有复杂的联系。教师在教学中，充分考虑学生在课堂的有限学习时间，根据教材的要求划定所学概念所涉及的知识点的延伸范围和深度，分析其中的内在联系，帮助学生构建知识网络，促使学生记忆更牢固。

（三）采取有效措施，确保形成正确的图式

教师如果仅仅讲授抽象的知识，学生很难将其应用于解决实际的问题中，很难精确掌握此知识。因此，教师需要采取有效措施，确保形成正确的图式。

教师在讲课时，首先要认识到生物学概念学习是一个不断完善和拓展的过程，不是简单地获取事实的过程，随着学习地不断深入，不断地完善图式。另外，由于图式具有镶嵌性，教师要注意激活学生的已有图式，如果没有和所学相关的内容，教师可通过类比推理等方式促进学生形成新的图式。最后，教师进行针对性干预，让学生充分暴露其认知误区，教师对其进行指导，及时修正学生的图式。另外，可以安排课外习题等方式了解学生的图式建立情况，帮助学生完善和修正图式。

生物学概念是生物课程内容的最基本组成部分，是提高学生生物学素养的重要教学内容。当学生理解概念时，新输入的知识与原有的图式进行整合或修改，并生成新的图式和认知框架。应用图式理论有助于学生记忆、理解生物学概念，并形成知识网络，便于优化知识结构，使知识点之间高度组织化，提升学生解决问题的能力。