“同化和顺应”认知理论在生物学教学中的应用

王孟前 李 欧

（奉化高级中学 浙江宁波 315500）

瑞士心理学家皮亚杰认为，“同化和顺应”都是个体发展认知的过程。“同化”是指将外界信息吸收进来，并能顺利地整合到已有的认知结构中[1]。例如，已有的认知结构认为鸟是有羽毛、有喙、会飞行的动物，将麻雀整合到已有的认知结构之中，原有的认知结构不发生变化。“顺应”是已有的认知结构无法同化外界信息时，引起的认知结构重组和改造的过程[1]。例如，去动物园看到鸵鸟，动物园管理员告知鸵鸟也是鸟，此时，就需要改变原有的认知结构，将“会飞行”去掉。“同化和顺应”认知理论可应用于每一门学科的教学中。当学生“顺应”出现困难时，如何引导学生建立新的认知结构，是教学过程的一大难点。本文就这一问题举例说明“同化和顺应”认知理论在生物学教学中的应用。

1 净生产量概念的认知难点

学生易将某个生态系统的“净生产量”简单地理解为生产者的净初级生产量和消费者、分解者的次级生产量之和。实际上，净生产量来源于生产者的净初级生产量和消费者、分解者的次级生产量，但不是二者的简单之和。这是因为，生产者净初级生产量的一部分会转化为消费者、分解者的次级生产量，而且某个营养级次级生产量的一部分也会转化为下一个营养级的次级生产量和分解者的次级生产量。如果将生产者的净初级生产量和消费者、分解者的次级生产量简单相加，会出现一部分净初级生产量和一部分次级生产量重复叠加计算的现象。教学实践过程中，学生普遍反映此解释很抽象，难以理解。

2 “同化和顺应”认知理论的应用

为帮助学生形象地理解“生态系统的净生产量”这一概念，采用举例分析法。先帮助学生发现自己的想法是错误的，学生会接受从新的角度理解这一概念，即“同化和顺应”认知理论的应用过程，发现教学效果较好。例如，组织学生对浙科版生物学教材必修3 中的插图“赛达伯格湖能量沿营养级流动的定量分析”[2]进行分析（图1），帮助学生形象地认识到该生态系统净生产量的计算方法。

图1 赛达伯格湖能量沿营养级流动的定量分析[2]

2.1 用已有的认知结构思考问题 针对已有的认知结构，教师提出2 个问题：

1）该生态系统这段时间的净生产量=输入该生态系统的总能量（总初级生产量）-输出该生态系统的总能量（各营养级和分解者的呼吸量之和）=111.0 cal/（cm2·a）-（23.0+4.5+1.8+分解者的呼吸量）cal/（cm2·a）；此算法是否合理？

2）从图1可发现，第1 营养级的净初级生产量是111.0-23.0=88.0 cal/（cm2·a），第2 营养级的次级生产量为15.0-4.5=10.5 cal/（cm2·a），第3 营养级的次级生产量为3.0-1.8=1.2 cal/（cm2·a），分解者也有次级生产量。该生态系统这段时间的净生产量=（88.0+10.5+1.2+分解者的次级生产量）cal/（cm2·a），这个算法是否正确？

2.2 引导学生建立新的认知结构 学生很容易理解问题1 的算法是合理的。针对问题2，学生一开始认为这个算法也较合理，但很快就发现问题1 的计算结果显著小于问题2 的计算结果。经过思考，学生确定问题1 的算法肯定是对的，于是就认为问题2 的算法应该是错的。此时，学生很想知道，问题2 的算法错在哪里。教师可趁势引导：“经过植食动物的摄食，生产者的净初级生产量88.0 cal/（cm2·a）能否一直保留在生产者体内？”“生产者减少的净初级生产量去了哪里？”使学生形象地认识到一部分净初级生产量会转化为第2 营养级和分解者的次级生产量，第2 营养级的次级生产量一部分会转化为第3 营养级和分解者的次级生产量，第3 营养级的次级生产量的一部分会转化为分解者的次级生产量，从而发现问题2 的算法出现了重复计算的错误。

在学习过程中，只有当认知个体发现自己重组和改造后的认知是错误的，才会放弃这种认知，构建新的认知。因此，当学生已有的认知结构无法同化外界信息时，教师应转换信息刺激，且这种新信息刺激既能帮助学生认识到其重组和改造后的认知是错误的，又能帮助学生完成同化过程。上述“举例分析法帮助学生理解生态系统的净生产量”的教学案例，遵循和应用了皮亚杰“同化和顺应”认知理论，有效地帮助学生进行了理解性学习，将前概念顺利转化为科学概念。