譚秀萍 張素燕 胡 薇

（福建師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 福建福州 350117）

從心理表征的角度看，對“生物學(xué)概念的理解”，就是對生物學(xué)概念形成了恰當(dāng)?shù)男睦肀碚?，依?jù)表征的心理和客觀界面，可以將其劃分為內(nèi)部表征和外部表征［1］；對概念的心理表征即為內(nèi)部表征（表征水平），概念的外部呈現(xiàn)方式，包括客觀物體、媒體媒介、符號、圖表、模型等外部表達(dá)和環(huán)境結(jié)構(gòu)，則為外部表征（表征形式）［2］。通過分析學(xué)習(xí)者對概念的外部表征，可以推斷其內(nèi)部表征的過程和結(jié)果。目前化學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科對概念表征的研究集中于表征水平、表征形式、表征層次性、表征特征及其對概念學(xué)習(xí)的影響與效果［3-6］，而生物學(xué)科對概念表征的研究鮮有涉及?，F(xiàn)以概念“有氧呼吸”和“分泌蛋白的合成與運輸是細(xì)胞的系統(tǒng)功能”為研究內(nèi)容，探查高中學(xué)生的概念表征現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)概念理解存在的問題。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象 盡可能排除教學(xué)水平的影響，以福建省某一級達(dá)標(biāo)中學(xué)高二年級6 個教學(xué)平行班的學(xué)生為研究對象，共發(fā)放概念表征調(diào)查問卷313 份（“有氧呼吸”151 份，下稱問卷1；“分泌蛋白合成與運輸是細(xì)胞的系統(tǒng)功能”162 份，下稱問卷2），回收有效問卷293 份（問卷1 共141 份；問卷2 共152 份），有效率為93.61%。

1.2 研究方法 問卷調(diào)查法：編制“有氧呼吸概念表征問卷調(diào)查”和“分泌蛋白的合成與運輸是細(xì)胞的系統(tǒng)功能概念表征問卷調(diào)查”，并以其為調(diào)查工具，調(diào)查學(xué)生的生物學(xué)概念表征現(xiàn)狀。

2 研究工具

2.1 概念表征層次及其評價指標(biāo) 本文參考Craig W. Bowen 和李廣洲等［7］的表征研究成果，結(jié)合生物學(xué)概念的特點，將生物學(xué)概念表征劃分為4 個層次：文字表征、具體表征、抽象表征和形象表征，各表征層次的評價指標(biāo)見表1。

表1 概念表征層次的評價指標(biāo)

2.2 概念表征問卷細(xì)目表及其編制 從概念表征過程來看，生物學(xué)概念信息，常以文字、圖形和符號等形式，首先通過視覺感官進(jìn)入人腦，而是否正確理解概念，不僅需要提取概念中的關(guān)鍵詞，而且還需對關(guān)鍵詞的含義進(jìn)行解釋，編碼進(jìn)入工作記憶中，進(jìn)而運用已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)抽象出內(nèi)涵，最后利用文字、 語言和符號等形式將內(nèi)部表征加以概括并外顯化。

本研究以表征理論為基礎(chǔ)，以人教版高中生物學(xué)《分子與細(xì)胞》模塊教材的相關(guān)內(nèi)容為素材，編制了“有氧呼吸概念表征問卷調(diào)查”和“分泌蛋白的合成與運輸是細(xì)胞的系統(tǒng)功能概念表征問卷調(diào)查”，在征求學(xué)科專家意見的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了問卷試驗，其效度和信度經(jīng)檢驗，達(dá)到要求。問卷設(shè)計細(xì)目見表2。

表2 概念表征調(diào)查問卷細(xì)目表

3 結(jié)果與分析

根據(jù)上述概念表征層次及其評價指標(biāo)，對各班級學(xué)生的答題情況評分，所得結(jié)果使用Excel軟件整理并通過SPSS21.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，學(xué)生生物學(xué)概念內(nèi)部表征結(jié)果另文分析說明，本文主要分析概念表征形式。

3.1 概念表征形式 調(diào)查結(jié)果顯示：學(xué)生存在4類6 種概念表征形式，分別是文字語言、 文字符號、圖表（表格、二維坐標(biāo)、圖形）、概念模型。頻次統(tǒng)計結(jié)果見表3。

表3 對概念表征形式頻次的分析統(tǒng)計結(jié)果

表3結(jié)果顯示：學(xué)生的生物學(xué)概念表征形式比較單一，近一半的學(xué)生使用文字語言形式表征，有34.04%的學(xué)生使用文字符號形式表征概念“有氧呼吸”，用圖形形式表征概念“分泌蛋白合成與運輸是細(xì)胞的系統(tǒng)功能”達(dá)到38.81%，而使用概念模型進(jìn)行表征的學(xué)生極少；問卷分析發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對“分泌蛋白合成與運輸是細(xì)胞的系統(tǒng)功能”這個概念的理解水平要好于“有氧呼吸”概念。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，概念的類型、結(jié)構(gòu)和概念的呈現(xiàn)方式影響學(xué)生對概念的理解。相形之下，“有氧呼吸”概念更為抽象，不易理解；此外，教材采用圖文并茂的方式呈現(xiàn)“分泌蛋白的合成與運輸是細(xì)胞的系統(tǒng)功能”，較為直觀、形象，有助于學(xué)生理解。

3.2 概念表征形式與表征水平的相關(guān)性 使用SPSS21.0 軟件對第2～4 題的總分與第5 題的分?jǐn)?shù)進(jìn)行相關(guān)分析，即概念表征水平和表征形式的相關(guān)性分析，結(jié)果見表4。

表4 概念表征形式與表征水平相關(guān)性檢驗結(jié)果

表4結(jié)果顯示：“有氧呼吸”概念的表征形式與表征水平sig.=0.001 ＜0.01, 且相關(guān)系數(shù)值為0.278，“分泌蛋白的合成與運輸是細(xì)胞的系統(tǒng)功能”概念的表征形式與表征水平sig.=0.000＜0.01,且相關(guān)系數(shù)值為0.449，均呈極顯著相關(guān)，由此可見，概念的表征形式與表征水平具有高度相關(guān)性。

概念的內(nèi)部表征主要包括具體表征和抽象表征，學(xué)生對“分泌蛋白的合成與運輸是細(xì)胞的系統(tǒng)功能”概念的具體表征、抽象表征與表征形式的相關(guān)分析結(jié)果見表5、表6。

表5 具體表征與表征形式相關(guān)性檢驗結(jié)果

表6 抽象表征與表征形式相關(guān)性檢驗結(jié)果

表5結(jié)果顯示：學(xué)生對該概念的具體表征與表征形式sig.=0.019＜0.05，且相關(guān)系數(shù)值為0.259，呈顯著相關(guān)；表6結(jié)果顯示：學(xué)生對該概念的抽象表征與表征形式sig.=0.000＜0.01，且相關(guān)系數(shù)值為0.465，呈極顯著相關(guān)。

由此可見，學(xué)生對概念關(guān)鍵信息的提取、理解，以及是否具備有效構(gòu)建概念的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，顯著影響學(xué)生的概念表征形式； 學(xué)生問卷結(jié)果也充分證明了該論點。例如：采用圖表方式表征“分泌蛋白合成與運輸是細(xì)胞的系統(tǒng)功能”的學(xué)生，其認(rèn)知結(jié)構(gòu)的優(yōu)良，顯著影響其對概念的理解程度。例如： 圖形表征中有57.60%的學(xué)生呈現(xiàn)圖1方式，表征水平較低，僅知道分泌蛋白的合成與運輸需要與蛋白質(zhì)合成直接相關(guān)的細(xì)胞器的相互配合這一事實性知識。

有40.71%的學(xué)生呈現(xiàn)圖2方式，表征水平中等，明白分泌蛋白的合成與運輸除了需要與蛋白質(zhì)合成直接相關(guān)的細(xì)胞器的協(xié)作外還需要線粒體供能和細(xì)胞核的控制，但未能理解各細(xì)胞結(jié)構(gòu)之間的相互關(guān)系。

僅有一位學(xué)生呈現(xiàn)圖3方式，表征水平較高。知道“分泌蛋白的合成與運輸是細(xì)胞的系統(tǒng)功能”的概念內(nèi)涵，顯示具有較好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

從學(xué)生呈現(xiàn)的圖1、圖2表征形式看，學(xué)生對該概念的理解僅停留在對事實性知識的機(jī)械記憶水平，以圖3方式呈現(xiàn)的學(xué)生，試圖用模型表征概念的內(nèi)涵，但可能缺乏概念模型方法的訓(xùn)練，尚不能正確地將概念的內(nèi)涵用記號相連接，構(gòu)建完善的概念模型。

4 結(jié)論與建議

本次調(diào)查結(jié)論：①概念的類型、結(jié)構(gòu)和概念的呈現(xiàn)方式影響學(xué)生對概念的理解。②對概念關(guān)鍵信息的提取、 理解及是否具備有效構(gòu)建概念的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，顯著影響學(xué)生對概念的正確理解；因此，教師在教學(xué)時幫助學(xué)生建立正確的內(nèi)部表征，并通過適當(dāng)?shù)谋碚餍问綄⒛X海中的知識外顯化以鞏固概念，是教師在進(jìn)行概念教學(xué)時的有效方法。對此，提出相關(guān)建議。

4.1 采用多重外部表征教學(xué) 概念的呈現(xiàn)方式影響學(xué)生表征的難易度和表征的內(nèi)容，采用適宜的方式呈現(xiàn)概念內(nèi)容將會減輕學(xué)生的心理負(fù)荷，降低理解知識的難度, 并有利于學(xué)生對概念本質(zhì)的把握［8］。調(diào)查結(jié)果顯示大多數(shù)學(xué)生存在機(jī)械記憶概念的現(xiàn)象，例如：呆板復(fù)述教材中概念的語言文字描述或機(jī)械記憶教師講授時的概念表征形式，因此,針對概念的類型、結(jié)構(gòu)和特點，可采用多重外部表征教學(xué)，幫助學(xué)生形成易于個體理解的概念表征，從多視角，透徹理解概念本質(zhì)。

4.2 構(gòu)建系統(tǒng)的認(rèn)知結(jié)構(gòu) 學(xué)生在學(xué)習(xí)生物學(xué)概念時，總會運用原有的知識和經(jīng)驗理解教師所講的內(nèi)容，并重新構(gòu)建其意義［9］。因此，教師在教學(xué)時應(yīng)從學(xué)生已有的認(rèn)知水平出發(fā)，為其提供物理環(huán)境、心理環(huán)境及思維環(huán)境，通過創(chuàng)設(shè)情境實現(xiàn)主客體的相互作用，在已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)與新概念邏輯結(jié)構(gòu)之間建立聯(lián)系，將相關(guān)知識納入已有的知識結(jié)構(gòu)體系。例如：基于事實性知識“分泌蛋白的合成與運輸”，構(gòu)建基本概念“分泌蛋白的合成與運輸是細(xì)胞的系統(tǒng)功能”，進(jìn)而形成核心概念“細(xì)胞是基本的生命系統(tǒng)”的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。相關(guān)概念圖見圖4。

4.3 基于概念模型構(gòu)建的概念教學(xué) 概念模型是對真實世界中問題域內(nèi)事物的描述，其對概念的描述包括：記號、內(nèi)涵、外延，其中記號和內(nèi)涵是最具實際意義的。因此，概念模型構(gòu)建的概念教學(xué)，首先，從概念中提取關(guān)鍵信息，其次，運用已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)將概念中獨立的、 分散的信息點或信息片段相整合, 建立聯(lián)系, 形成有意義的信息組塊，實現(xiàn)對概念內(nèi)涵的抽象，再者，使用記號將概念的內(nèi)涵形象直觀地聯(lián)系起來構(gòu)成概念模型。例如:采用板書板畫教學(xué)技能，動態(tài)呈現(xiàn)“分泌蛋白的合成與運輸是細(xì)胞的系統(tǒng)功能”這一概念模型，完成概念教學(xué)；此外，可運用概念模型檢驗學(xué)生對概念的理解。概念模型見圖5。