認知同化理論在微生物學教學中的應(yīng)用

馬旭光，易志剛，孫國峰，江滔

(樂山師范學院 化學學院，四川 樂山 614004)

摘要：在微生物學的教學過程中，教師面臨著內(nèi)容廣、知識結(jié)構(gòu)跨度大和知識點縱橫交錯等問題，學生也反映“看得懂、理不清、記不牢”。認知同化理論為解決這一系列問題提供了理論依據(jù)和可操作性。在微生物學教學中，教師應(yīng)有意識地運用該理論的合理成分。通過科學合理的測試，了解學生學習微生物學的條件；根據(jù)測試結(jié)果，精心組織引導(dǎo)性材料；優(yōu)化教師自身的知識結(jié)構(gòu)，使教與學產(chǎn)生認知共鳴；聯(lián)系實際，激發(fā)和維持學生學習微生物學的動機；改革評價教學標準，注重學生“有意義的使用能力”。同時，還應(yīng)不要局限于某一種教材，針對實際情況構(gòu)建授課“知識網(wǎng)絡(luò)” 以及重視多種教學方法的靈活運用。

關(guān)鍵詞：認知同化理論；微生物學教學；有意義學習；先行組織者策略；學習驅(qū)動力

收稿日期：*2015-01-01

作者簡介：馬旭光(1981-)，甘肅省靜寧人，博士，講師，研究方向：環(huán)境微生物學。

中圖分類號：G640文獻標識碼：A

0引言

微生物學在我國從初創(chuàng)到蓬勃發(fā)展僅有50多年的歷史，具有歷史短、發(fā)展快、內(nèi)容廣、知識結(jié)構(gòu)跨度大、知識點縱橫交錯和聯(lián)系實際緊密等特點。我國微生物學教育領(lǐng)域的著名學者周德慶教授在《微生物學教程》(第一版)的前言中就提到：“在教材的編寫中容易出現(xiàn)主線不清、體系不嚴密、層次不分明和內(nèi)容多而雜等棘手問題。于是，在教材的使用過程中，聽到‘看得懂、理不清、記不牢’等反映也就不足為奇了”[1]，這充分反映了目前在微生物學教學中所面臨的問題。本文從教育心理學的角度出發(fā)，結(jié)合自己教學的實際情況，對微生物教學中所面臨的一系列問題進行剖析，并應(yīng)用認知同化理論對微生物學的教學設(shè)計和教學策略進行創(chuàng)新和探討，以期為微生物學的教學提供一些幫助。

1認知同化理論對微生物學教學的指導(dǎo)意義

從教育學的角度來看，“教育過程是受教育者將一定外在的教育內(nèi)容向自己主體轉(zhuǎn)化的過程”[2]。皮亞杰在《發(fā)生認識論原理》中就指出：“同化是指主體將它的感知-運動的或概念的格局應(yīng)用于這些客體的過程。同化有三種水平：在物質(zhì)上，把環(huán)境的成分作為養(yǎng)料，同化于體內(nèi)的形式；感知運動智力，即把自己的行為加以組織；邏輯智力，把經(jīng)驗的內(nèi)容同化為自己的思想形式。”[3]如何才能使學生對學習內(nèi)容進行有效同化，對微生物教學而言，就是如何才能將學生培養(yǎng)為微生物學相關(guān)問題的解決者。認知同化理論為解決此問題提供了理論依據(jù)。

認知同化理論的核心內(nèi)容包括三個方面[4-5]：第一，根據(jù)不同的分類標準，將學習分為機械學習、有意義學習和接受學習、發(fā)現(xiàn)學習；第二，實現(xiàn)有效同化的過程必須貫徹漸進分化、綜合貫通、序列組織和鞏固性四大原則，且貫徹這些原則要有先行組織者策略的模式和方法；第三，學生具有認知驅(qū)動力、自我增強驅(qū)動力和附屬驅(qū)動力三大學習動機。

由此可知，該理論將學習論和教學論有機地結(jié)合在一起，對微生物教學有以下幾點指導(dǎo)意義：首先，學生應(yīng)將有意義接受學習和發(fā)現(xiàn)學習相結(jié)合。其次，教師在講授新內(nèi)容時，要探索貫徹“四大原則”的模式和方法，實現(xiàn)新舊知識的一體化。再次，教師應(yīng)注重激發(fā)學生學習的驅(qū)動力。

2在微生物學教學中應(yīng)用認知同化理論的方法

2.1通過科學合理的測試，了解學生學習微生物學的條件

學生學習微生物學的條件主要包括兩方面：一是學生對微生物認知結(jié)構(gòu)的形成以及知識結(jié)構(gòu)的區(qū)分程度和概括水平。二是學生學習微生物的意向。如果學生在學習過程中，缺乏主動尋求與原有知識結(jié)構(gòu)間匹配的意向，則以后的學習只是逐字逐句地記憶，很難發(fā)生有效同化。這二者之間是相互聯(lián)系的，如果學生不具備前者條件，后者就無從談起；只有具備后者，前者才能得到不斷地完善。

為此，教師應(yīng)在講授微生物學這門課程之前設(shè)計一份測試卷。筆者在測試時，設(shè)計了以下4個問題：

(1)你影響中的微生物是什么樣子的？請描繪出來。

(2)請你根據(jù)自己的理解對微生物給出一個初步的定義。

(3)微生物對你生活的影響主要有哪些方面？這些影響是如何體現(xiàn)出來的？

(4)請你根據(jù)自己對微生物的認識，說出你還想了解哪些相關(guān)知識？并說明你的理由。

根據(jù)近三年的連續(xù)測試結(jié)果，學生對問題(1)的回答呈現(xiàn)多樣化，但缺乏系統(tǒng)性認識；對于問題(2)，很少有學生對微生物進行準確的定義；對于問題(3)，學生基本上能說出與微生物緊密相關(guān)的一些方面，如酸奶、疾病、生態(tài)環(huán)境污染治理等，但這些方面是如何體現(xiàn)出來的，很少有學生能完整地回答上；對于問題(4)，大多數(shù)學生都從宏觀應(yīng)用方面回答了自己想要了解的微生物知識，但不能從原有的知識結(jié)構(gòu)角度來闡述理由。

2.2根據(jù)測試結(jié)果，精心組織引導(dǎo)性材料

上述測試結(jié)果表明，大多數(shù)學生對微生物還未建立起一個較完善的認知結(jié)構(gòu)，學習微生物的意向也比較模糊。究其主要原因是大多數(shù)微生物個體微小，學生對其沒有感性認識，難以建立有效的理性認識。

事實上，學生在學習微生物以前，已經(jīng)具有一些構(gòu)建微生物認知結(jié)構(gòu)的元素，只是由于缺乏認知結(jié)構(gòu)的固著點而使其雜亂無章地堆積在大腦中。為此，教師應(yīng)向?qū)W生提供一些相關(guān)的、包攝性較廣的、清晰和穩(wěn)定的引導(dǎo)性材料，使學生在原有知識結(jié)構(gòu)中找到支點，順利實現(xiàn)知識的街接與重構(gòu)[6]。這些材料也可讓學生在課前搜集、準備，并掌握相關(guān)知識。例如，在講授原核生物的形態(tài)、構(gòu)造和功能之前，首先為學生提供以前學過的細胞基本結(jié)構(gòu)的材料，然后再重點講解細菌細胞壁的構(gòu)造、細菌細胞的特殊構(gòu)造等新知識。在這個過程中，還要為學生理清新舊知識之間的邏輯關(guān)系，從而使知識結(jié)構(gòu)間實現(xiàn)匹配化和新舊知識的一體化。再如，在講授微生物的能量代謝之前，讓學生重溫生物化學方面的相關(guān)知識，尤其是一些中間代謝產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式，因為通過了解一條代謝途徑中各中間代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)式的變化，能較容易地掌握ATP生化反應(yīng)的釋放過程。

2.3優(yōu)化教師自身的知識結(jié)構(gòu)，使教與學產(chǎn)生認知共鳴

教師與學生之間知識結(jié)構(gòu)的匹配程度，決定了教與學的相互適應(yīng)性和認知共鳴的產(chǎn)生。因此，教師要做到“知己知彼”，在前面“知彼”的基礎(chǔ)上，還應(yīng)“知己”。首先，教師對微生物學的知識結(jié)構(gòu)要清晰，并要儲備生物化學、細胞生物學、分子遺傳學、分子生物學等相關(guān)學科的知識。其次，要掌握各學科知識之間轉(zhuǎn)化的難易程度，太難，學生不能對新舊知識實現(xiàn)順利同化；太易，只是在低水平上簡單重復(fù)。再次，要明白自己的認知風格，選擇適宜的認知策略。

例如，在講授霉菌細胞的形態(tài)和構(gòu)造時，教師應(yīng)從自身認知結(jié)構(gòu)、學生總體認知水平和每個個體認知結(jié)構(gòu)的特點三方面把握。教師以前親眼觀察過其菌落的形態(tài)或者顯微鏡下的菌絲體形態(tài)，而學生此前并沒有這樣的經(jīng)歷。為此，教師應(yīng)用多媒體條件或提供顯微鏡觀察實驗條件，使學生對其實現(xiàn)從感性認識到理性認識的飛躍。這樣，學生就能對這一抽象的過程形象化、具體化，從而使教與學產(chǎn)生認知的共鳴。

2.4聯(lián)系實際，激發(fā)和維持學生學習微生物學的動機

任何教學方法注重啟發(fā)式的運用、學生主體地位的確立和能力的培養(yǎng)等主導(dǎo)思想都是正確的，但最終的目的是使學生能以獨特的認知方式對知識加以理解和同化。為此，教師可以通過多種方式來激發(fā)和維持學生學習微生物學的驅(qū)動力，尤其要注重對認知驅(qū)動力的培養(yǎng)。

例如，在第一節(jié)課先讓學生了解以下事實：微生物學是一門年輕而具有廣闊發(fā)展前景的學科，它的應(yīng)用涉及到食品、醫(yī)療、衛(wèi)生、能源、生態(tài)環(huán)境等多個領(lǐng)域，微生物學在“朝陽科學”的生命科學中還是一門“晨曦科學”，還是一個“剛剝?nèi)ヒ粚颖硗恋母坏V”；據(jù)估計，目前人類記載過的微生物種類大約只是地球上存在量的5%左右，即使對于最易發(fā)現(xiàn)的約1萬種蕈菌，至今只約有80種作過開發(fā)研究，實現(xiàn)商業(yè)性栽培的還不到10種[1]。在教學的過程中，還可讓學生自己檢測人體皮膚、食品、土壤或空氣中的微生物種類及其數(shù)量，或讓他們自己制作酸奶或漿水、釀造食醋、發(fā)酵飼料等；還可以組織學生到生活周圍的啤酒廠、食用菌栽培基地、釀造廠等參觀，增強他們產(chǎn)、學、研相結(jié)合的意識。

2.5改革評價教學標準，注重學生“有意義的使用能力”

教學評價主要包括對學生學習效果的評價和教師教學工作的評價[7]。對于學生學習效果的評價而言，只有實現(xiàn)了有意義的同化，才會真正獲得知識，而“意義在于使用”，所以，傳統(tǒng)的考試方式很難判斷學生的解答究竟是機械記憶的再現(xiàn)還是理解的陳述，只有將所學的知識經(jīng)過自己的理解和認知的再加工，并應(yīng)用于解決實際問題，才是真正掌握該知識的標準。例如，為了考核學生對微生物營養(yǎng)類型和純培養(yǎng)技術(shù)的掌握，可以讓學生從自然界分離出具有降解某一大分子有機質(zhì)能力的菌株或以某一有機物作為唯一碳源的微生物菌株；還可以設(shè)置討論性的話題，如人類在21世紀能否消滅傳染病，用現(xiàn)代細胞工程能否人工創(chuàng)造出內(nèi)共生固氮的植物細胞等。

3在微生物學教學中應(yīng)用認知同化理論時需注意的問題

3.1不要局限于某一種教材，針對實際情況構(gòu)建授課“知識網(wǎng)絡(luò)”

目前我國高校所使用的微生物學教材有多種，如《周德慶》編著的《微生物學教程》(第一、二版)、沈萍主編的《微生物學》和黃秀梨編寫的《微生物學》等。這些教材各有特點，在教學過程中，我們應(yīng)根據(jù)培養(yǎng)目標、教學層次、教學條件、學生知識結(jié)構(gòu)、教師知識結(jié)構(gòu)等實際情況而合理應(yīng)用，但前提是教師在遵循認知客觀規(guī)律條件下必須構(gòu)建起一個自己獨特的授課“知識網(wǎng)絡(luò)”，真正做到“因材施教”。

3.2重視多種教學方法的靈活運用

同化是目的，方法是途徑，教師應(yīng)根據(jù)不同的授課內(nèi)容、學生的認知水平等情況，采用講授法、討論法、探究法、實驗法、參觀法、練習法、自學輔導(dǎo)法等多種教學方法，其最終目的就是讓學生對所學知識實現(xiàn)最大限度地同化。對于理論性強的內(nèi)容，如各類微生物的形態(tài)、構(gòu)造和功能，教師應(yīng)多提供輔助教材，建立學生的固著點；對于應(yīng)用性強的內(nèi)容，如微生物的生長和控制、微生物的遺傳變異和育種，教師應(yīng)讓學生多動手，多實踐，在學生頭腦中建立起一個從理論到實踐的邏輯體系。事實上，對于大多數(shù)的微生物學內(nèi)容，我們都應(yīng)強調(diào)學生要有理論指導(dǎo)實踐、實踐檢驗理論和促進理論完善的意識。

“教學有法，但無定法”。任何一個教學理論和方法都不可能適合于一門課程所有內(nèi)容的學習，也不可能適合于所有的教師和學生。從目前我國在教學實踐中取得成果的實質(zhì)來看，都是在運用認知同化原理[8-10]。但如何將這一理論落實到微生物的具體教學方法上，使其更加具體化、更易操作，還需要廣大教師在教學實踐中不斷進行創(chuàng)新探索。

參考文獻〔〕

[1]周德慶.微生物學教程(2版)[M]. 北京:高等教育出版社,2006.373.

[2]孫喜亭.教育學原理[M].北京:北京師范大學出版社，2007.72.

[3]皮亞杰.發(fā)生認識論原理[M].北京:商務(wù)印書館,1997.

[4]潘菽,荊其誠.中國大百科全書:心理學[M].北京:中國大百科全書出版社,1991.76.

[5]何雪玲.奧蘇貝爾認知同化學習理論對現(xiàn)代教學的啟示[J].欽州學院學報,2008,23(1):99-102.

[6]尹力.同化教學理論的構(gòu)建與思考[J].教育評論,1995,(2):17-19.

[7]扈中平.教育學原理[M].北京:人民教育出版社,2008.372.

[8]余虹.認知同化理論對高校思想政治理論課教學的啟示[J].黑龍江高教研究,2014,(5):94-96.

[9]赫興無.認知同化說指導(dǎo)下的地理教學策略[J].教學與管理,2014,(33):151-153.

[10]楊晶.奧蘇泊爾的同化理論及其在素描教學中的應(yīng)用[J].教育探索,2012,(6):63-64.

Application of the Cognition Assimilation Theory in Microbiology Teaching

MA Xu-guang,YI Zhi-gang,SUN Guo-feng,JIANG Tao

(College of Chemistry,Leshan Normal University,Leshan 614004)

Abstract:Teachers have the difficulties of wide content,large span of knowledge structure and criss-cross of knowledge points and students have the problems that they can understand,cannot clear off and remember in the process of teaching microbiology. The cognition assimilation theory provided theoretical basis and maneuverability for resolving these problems. The teachers should consciously apply the rational content of the theory in microbiology teaching,find out the students’ requirements through scientific test in study microbiology,organize leading materials on the basis of test result,optimize oneself knowledge structure for producing cognition feeling between teaching and study,arouse and keep the students’ learning motivation based on practice,reform the teaching evaluation standard and emphasize the students’ meaningful serviceability. At the same time,teachers should estoblish the teaching knowledge network in view of the actual situation,but not to be confined to a certain textbook,and adopt many kinds of teaching methods flexibly.

Key words:The cognition assimilation theory;Microbiology teaching;Meaningful learning;The strategy of pioneer organizer;Learning drivingforce