布鲁纳的认知发现：《生物教育心理学》

杰罗姆·布鲁纳，美国著名的教育心理学家、认知心理学家，他是美国认知学说的重要代表人物之一，主要研究知觉与思维等方面的理论。布鲁纳提倡学生主动学习，他认为学生在学习过程中不应该是被动式的灌输学习，而应该主动认知。布鲁纳提倡认知—发现说，认为教学过程的本质在于发现。他的学习理论注重学习者的内部学习动机和知识结构，关注直觉思维的价值和信息的加工提取。

1.布鲁纳的认知学习观

（1）学习的实质是主动形成认知结构

布鲁纳认为学习是一个积极主动的认识过程。学习者不是被动地接受知识，而是主动地获取知识，并通过把新获得的知识和已有的认知结构联系起来，积极地建构其知识体系。认知结构是指由人过去对外界事物进行感知、概括的一般方式或经验所组成的观念结构。认知结构可以看成编码系统，它的主要成分有：“一套感知的类目”“比较抽象的概念”“主观臆测或意象”。学习就是类目及其编码系统的形成，并认为一切知识都是按编码系统排列和组织的。这种各部分存在联系的知识，使人能够超越给定的信息，举一反三，触类旁通。因此，应重视认知结构在学习中的作用，认知结构可以给经验中的规律性以意义和组织，并形成一个模式。认知结构的形成是学生进一步学习和理解新知识的重要内部因素和基础。

（2）学习包括获得、转化和评价三个过程

布鲁纳认为，学生不是被动的知识接受者，而是积极的信息加工者。学习包括三个几乎同时发生的过程：①获得新信息；②转换信息，使其适合于新的任务；③评价、检查加工处理信息的方式是否适合于该任务。

所谓新的知识是指与已知不同的知识，或者是已知知识的另一种表现方式。新知识的获得过程是它与已有的知识发生联系的相互作用的过程，是主动地接受和理解的过程。新知识的转化是对它的进一步加工，使之成为认知结构的有机构成部分并适应新的任务的过程。评价是指对新知识转化的一种检验与核对，核对自己的理解与概括是否正确，能不能正确地应用。

（3）强调学习的内部动机

学习的最好动机是对学科本身感兴趣，这样学习的积极性才会得到充分发挥。布鲁纳承认奖励和惩罚等外部强化对学生学习的作用，但是他认为当学生的认知结构和认知需要有了一定的发展后，内部的动机变得更为重要。应该降低外部强化在学生学习中的作用。因为外部强化可能使某个特殊行为激发起来，并可能导致它的重复，但是它对学生长远的学习过程并没有裨益。当行为变成长久的和着重能力的时候，它就要受认知结构的控制，而且它的操纵更多的是从内部到外部。

2.布鲁纳的结构教学观

学科的基本结构是指一门学科中涉及的基本概念、原理和学习该学科的基本态度、方法。布鲁纳认为，学习者只有理解了学科的基本结构，才会更容易掌握该学科的基本内容，记忆学科的知识，促进学习迁移，提高学习兴趣。他把学科的基本结构定为教学的中心，认为要让学生掌握和理解学科的基本结构，教师在教学时需遵循四个原则：

（1）动机原则

学习是受一定的动机支配的，动机是推动学习的动力。学习中的外来动机满足社会需要的愿望，作用短暂，而内在动机能起长效作用。学习的好奇心求知欲、胜任感、互惠心互助欲是学习的三种基本内在动机。它们都具有自我奖赏的功能，是激励学生自我探索、获取科学知识的心理因素。教师应注意对此激发、维持并指向一定方向，另外还要注意把外来动机转化为内在动机。为此，提出了实施要求及要做好的工作。

（2）结构原则

布鲁纳认为，任何一门知识都能以一种简明的形式体现出来，即可以结构化。这样，学生可以比较容易地把握学科知识，实现学科知识的迁移。因此，掌握学科基本结构的意义要大于掌握学科知识本身。第一，教师在教学过程中更要注重对学科知识结构的分析。学生在课堂上的学习时间是有限的，学到的知识也是有限的，而教师要在有限的时间内让学生掌握学科知识结构。这就要求教材要有很强的知识结构性，便于学生记忆具体的知识细节。第二，教师要厘清本学科的知识框架，再根据该门课的知识结构有层次地进行教学。第三，教师要注意引导学生把新学的知识与已经学过的知识建立联系，让学生掌握知识之间的内在逻辑关系，形成一定的知识结构。第四，要处理好不同课程之间的联系，形成系统的知识结构。

（3）程序原则

由于各种教材具有内在的逻辑联系，学生智慧的发展也遵循一定的序列。因此，教师应在处理好二者关系的基础上，确定教学程序步子的大小、难易，以有利于促进学生的学习。依照知识结构的再现形式，设计最佳的教学程序有三个基本的要求：第一，教材的呈现顺序要与学习者的认知发展相适应。第二，要以经济有效的原则来安排教学顺序。第三，教学程序应明确学习的速度，要考虑到认知的紧张度。

（4）反馈强化原则

布鲁纳认为，教师授课要仔细观察学生的不同反应，教学是在刺激反应和纠正反应中进行的。教学中要使学生知道学习的结果反馈信息，以掌握知识的牢固程度和应用知识于实践的成效如何，得到有效的评定强化。

3.布鲁纳的发现学习法

布鲁纳认为，教育的过程应当是学生在教师指导下“发现”知识的过程，“发现包括用自己的头脑亲自获得知识的一切形式”。我们不能把世界上所有的知识都教给学生，但我们却能把掌握知识的方法教给学生。学生学习知识的过程，应当是在教师指导下，自觉探索和发现知识的过程，这个过程的核心是，教师不是简单地把结论告诉学生，而是让学生在一定的条件下，根据教师提出的一系列具有启发性的问题，像生物学家当年发现生物学规律那样，通过实验、思索、分析综合、归纳演绎等去发现和获取知识。

为了更好地让学生应用发现学习的方法，布鲁纳主张编写出具有“螺旋”结构性的课程和教材，让儿童能按照“螺旋”的结构方式，进行自我发现的学习。对于那些难懂的原理、概念、定理、定律等，应及早进行提示，便于他们能比较容易地掌握，以作为学习教材后面内容的基础，使“螺旋”结构性的教材逐步上升，达到“扩展、再扩展”，最后达到最高水平的目的。(www.xing528.com)

发现法教学的具体过程可以分为6个阶段：

①提出问题：首要任务是创设问题情境，激发学生的兴趣和求知欲，提高学生自主探究的积极性。

②猜想：主要任务是鼓励学生根据生活经验和已有的认知结构大胆猜想，不要怕错。引起学生极大的兴趣，学生注意力高度集中，急切盼望问题的解决，产生主动探索的动机。

③设计实验：中心任务是引导学生选择实验器材，设计实验。如果需要，要求学生测量相关数据，完成实验数据记录。同时，教师要及时帮助和引导，防止学生的积极性因问题难度较大而被扼杀。教师也要起好引领作用，防止跑题。

④探究：学生以小组为单位，像科学家那样按拟定的方案实验，边做边想边记。教师巡视，注意学生的设计是否合理，仪器使用是否得当，数据记录是否正确，作个别辅导，要注意防止个别学生不参与或捣乱的现象，使学生完成实验探究。

⑤总结：教师组织学生运用已有知识开阔思路，提出自己的见解，对不同的观点进行讨论和争辩.及时对学生的结论进行归纳总结和整理，抽象出概念或规律，使学生完成由感性认识到理性认识的飞跃，教师要在最后做一个“画龙点睛”式的小结。

⑥练习：学生要完成知识的真正“内化”，教师要精心设计练习，促进学生学习的正迁移，并指导其生活实践。

4.对布鲁纳学习理论的评价

发现学习理论指导教学相对于用传统教学法教学有一定优势，主要表现在：①鼓励学生积极参与和自主学习。②能有效地提高学生的自信心，团队精神。③很好地培养了学生思维的条理性和创造性。

布鲁纳的学习与教学理论也存在着许多缺陷。他过分强调发现学习，发现学习法要求学生要有一定的发现问题的能力，只有会询问的学生才会发现问题，这对部分中学生来说，要求有些偏高。发现学习的最大缺点在于太耗费时间，会减缓教学速度。我们认为应该强调发现学习与接受学习的相互配合和有效补充，并根据学生的年龄特点和具体学科内容，灵活运用。

5.布鲁纳认知—发现说在生物学教学中的应用

（1）吸引学生注意力，提高学习兴趣

布鲁纳提出内在动机是维持学习的基本动力。生物学是研究生命活动规律的科学，人本身就是生物体，人的生活中也处处存在着有趣、与生命活动规律相关的现象，教师可以以身边相关的现象作为例子，巧妙地将生活知识化，将枯燥抽象的知识具体化，从而激发学生的内在动机。例如，在学习《细胞呼吸》时可以指导学生自己酿甜酒：把蒸熟的糯米拌上酒粉装到容器里，中间挖一个洞，把盖子盖好，和热水袋一起用棉被包起来。一天之后，就出酒了。一边做实验，教师可以一边解释：酒粉内有大量酵母菌，是一种兼性厌氧型的微生物；糯米团中间挖一个洞是使容器中有空气，酵母菌可以进行有氧呼吸，产生大量能量，使自身能够大量繁殖；酵母菌有氧呼吸产生的水将挖的洞淹没，容器内缺少氧气，酵母菌就只能够进行无氧呼吸，产生大量酒精。学生通过实验和教师的解释，明白了酵母菌有氧呼吸、无氧呼吸的过程。这样的实验，可以拉近生物学与生活的距离，让学生深切感受到科学的真实性，感受到科学与日常生活的关系。再如，学习《减数分裂和受精作用》时，教师若能巧妙地以flash动画“精子游向卵细胞，形成受精卵，发育成人”为载体，以问题“为什么人要结婚”作为导入，则更能激发学生的求知欲。此问题虽无标准答案，但对其理解不仅包括生物学知识而且也包含社会学知识。在一问一答的过程中，学生的生命观念、社会责任感也同时得到了培育。

（2）掌握基本结构，树立生命观念

“生命观念”是指对观察到的生命现象及相互关系或特性进行解释后的抽象，是人们经过实证后的观点，是能够理解或解释生物学相关时间和现象的意识、观念和思想方法，如结构与功能观、进化与适应观等。让学生深入学习生物体的结构，是树立生命观念的策略之一。比如在讲授到“细胞的基本结构”这一单元时，学生理论上认识了细胞主要由细胞膜、细胞器和细胞核三部分组成，但是每种生物的细胞组成不尽相同。为了让学生能够深刻地理解并记忆这些不同的细胞构成，可以设计拼图，让学生对不同种类生物的细胞进行模型构建。在这个过程中，学生充分认识到有些细菌、蓝藻、支原体等微生物是由原核细胞组成，它们的细胞核没有核膜和核仁，所有的遗传物质集中在拟核上，而它们的细胞器有且仅有核糖体这一种。此外，植物细胞有细胞壁，而动物细胞没有，植物细胞特有的细胞器有叶绿体和大型液泡，从而总结出动植物共有的细胞器有哪几类。通过这个构建细胞模型的过程，不仅激发学生的学习兴趣和热情，还能够帮助他们轻松认识掌握生命的基本活动单元。可以说深刻理解生命结构是引导学生树立生命观念、培养生物核心素养的基本方法。

针对生命系统内的分子、细胞、组织、器官、个体、种群、群落等不同层次的生命活动现象，教师可以选择合适的表征系统进行教授。比如在讲授“细胞的物质输入和输出”相关内容时，涉及质壁分离和质壁分离复原等概念，还包括观察质壁分离与复原过程的这一经典生物实验。教师可带着学生在生物实验台上取用紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞，浸泡在不同浓度的蔗糖溶液中。临时装片后分别在显微镜下进行多次观察，记录细胞最初形态和细胞质壁分离的速度。接着在细胞载玻片上滴入清水，再次观察记录细胞质壁分离复原的速度和最终形态。这样经过不断地重复实验，可以近似得出蔗糖溶液的浓度为多少时可以导致细胞“缩水”致死而不会发生质壁分离复原现象，蔗糖溶液的浓度为多少时与紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度平衡，不会发生质壁分离现象。通过实验探究找到答案，让学生更直观地了解生命过程，形成正确的生命观念。

（3）提倡发现学习，养成独立学习和独立思考的习惯

发现学习强调学生主动参与知识的发现及获取，在学习过程中教师是设计者、引导者，而不是实践者、操作者。生物学是系统化的实验研究结果知识体系，其绝大多数概念、定理、假说、模型是科学家经漫长而复杂的研究归纳、总结而成的。教师要充分利用这些科学史，培养学生独立思考、自主学习的能力。在进行相关内容教学时，教师可以采用发现学习法，提出问题，让学生通过查找资料、独立思考来完成本节课的学习。如在高中生物人教版必修二“遗传与进化”“孟德尔的豌豆杂交实验（一）”中，教材主要从“一对相对性状的杂交实验”“对分离现象的解释”“对分离现象解释的验证”“分离定律”四个方面编排教学内容。教师可以提问“孟德尔是怎样提出分离定律的”，先让学生在课前查找有关分离定律的资料，然后再现孟德尔一对相对性状的杂交实验过程，在此过程中可让学生思考“孟德尔的豌豆杂交实验结果说明了哪些问题”。最后，教师将学生的思考结果与孟德尔对分离现象的解释进行对比，带领学生归纳总结孟德尔分离定律，让学生“发现”孟德尔分离定律。这不仅让学生主动参与学习，还帮助其养成独立思考的习惯。

（4）鼓励探究学习，形成科学思维

布鲁纳提出，发现法是亲自获得知识的一切形式。但是，在课程学习中发现学习法存在一些弊端，因为学生不可能也没必要亲自获取一切知识。发现学习法与探究学习法有许多共同点，它们均以问题的形成作为学习的起始阶段，重视学生的主动参与以及重视提高学生提出问题和解决问题的能力。因此，教师可以恰当地鼓励学生进行探究性学习，从而帮助其掌握科学探究的一般程序，形成科学思维。例如，针对“绿叶中色素的提取和分离”这一实验，可以对实验材料、实验原理、实验过程、实验过程中出现的异常情况和实验过程的改进进行探究。这样一方面能帮助学生充分地理解理论学习中获得的生物基础知识要点，另一方面能促进学生因地制宜选择实验材料进行实验，提高实验课堂的效率，同时能激发学生学习生物的兴趣和进行科学探究的欲望，培养其探究精神。