李紫虹 張瑩 胡薇

【摘 要】在文獻分析認知心理學理論和實證研究的基礎上，從生物學概念特點出發(fā)，結(jié)合前人相關(guān)研究成果，提出了生物學概念表征層次（即：文字表征、具體表征、抽象表征和形象表征）及其評價指標。根據(jù)評價指標設計生物學概念表征問卷，對福建省部分不同級別達標學校高二學生進行問卷調(diào)查，采用SPSS21.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，結(jié)果顯示：以本研究提出的評價指標設計的生物學概念表征問卷，具有較好的信度、效度和區(qū)分度。

【關(guān)鍵詞】生物學概念表征 評價指標 信度 效度

生物學概念表征是指生物學概念在人腦中的記載和呈現(xiàn)形式，生物學概念的準確表征是成功學習生物的基礎。目前關(guān)于概念表征的研究，國內(nèi)外的專家和學者更多的傾向于對概念的表征特點、方式和層次進行研究。且當前關(guān)于概念表征層次的研究大多圍繞數(shù)學、化學與物理學科，并以表征的速度、深度與真度作為概念表征的評價指標，而對生物概念表征層次的研究尚未見報道。本研究旨在通過對高中生生物學概念表征層次的分析與驗證，得出各個表征層次的評價指標，將其用于概念教學的評價，進而實現(xiàn)以評價促進學生生物學概念表征能力發(fā)展的目標。

一、理論依據(jù)

具身概念表征理論認為：概念表征是與人們的知覺運動系統(tǒng)有直觀關(guān)系，外界刺激會引發(fā)主體知覺、運動和情感的體驗，大腦神經(jīng)系統(tǒng)會對這些經(jīng)驗記錄整合存儲在記憶中。概念的表征就是主體在模擬或者還原自己在當時經(jīng)驗客體時的運動、知覺和內(nèi)省狀態(tài)。李善良認為學生在對數(shù)學概念進行表征時存在著從具體材料表征、圖畫表征、圖形表征、語言表征到符號表征等不同的方式，且這些表征形式有層次之分，概念的表征形式一定程度上代表了一定的表征層次；Craig W.Bowen提出研究生解決有機合成問題時使用了七種類型的表征：言語表征、圖像表征、方法學表征、原理定向表征、文獻表征、實驗室定向表征、經(jīng)濟表征；McDermott和Larkin認為物理問題的表征構(gòu)建有四步：字面表征、初始表征、科學理論表征）、數(shù)學表征。。生物學概念是對一類生物學事實，進行抽象、概括而形成的對其本質(zhì)屬性或特征的反映的思維形式，而生命本質(zhì)屬性大多又是抽象的，無形的，更多表現(xiàn)為介于具體概念與抽象概念之間的狀態(tài)，因此，根據(jù)第二代認知心理學理論和實證研究結(jié)果，生物學概念加工，涉及語義加工、情境仿真加工、符號加工和概念隱喻等機制，綜合其它學科概念表征層次研究，本研究提出生物學概念表征分為四個層次，即文字表征、具體表征、抽象表征和形象表征。

二、評價指標的提出

生物學概念表征的評價指標包括相應四個表征層次的評價指標。首先，生物學信息常常以文字、圖形和符號等形式通過視覺感官進入人腦，影響此過程的因素是信息進入人腦的的速度與質(zhì)量，因此用閱讀生物信息的速度和理解信息的難易度來評定文字表征。其次，具體表征是通過關(guān)鍵字、詞的意義轉(zhuǎn)換得以實現(xiàn)，所以我們用選擇關(guān)鍵字、詞的數(shù)量和準確性以及所選字、詞可能的判斷（判斷的數(shù)量和準確性）測量此表征層次。再次，抽象表征實際上是新舊知識經(jīng)驗建立聯(lián)結(jié)并形成意義組塊的過程，因此，所選擇、調(diào)用知識的結(jié)構(gòu)與知識的深廣度以及推理能力很大程度上能評價抽象表征。最后，形象表征是將抽象表征外顯化和具體化的過程[5]，因此不可避免地需要利用到文字、語言和符號等外化工具以予呈現(xiàn)，評價形象表征可從概念能力和模型方法以及呈現(xiàn)形式予以區(qū)分（見表1）。由于評價指標中各指標的作用及重要程度存在差異，本研究通過向?qū)＜易稍冎笜说南鄬?quán)重意見，確定了各個評價指標的權(quán)重。

三、評價指標的驗證

1.被試

本研究在福建省3所不同水平的達標學校進行，包括省一級達標學校，市一級達標學校和市二級達標學校。從每個學校各隨機選取一個普通班高二年級學生進行問卷調(diào)查。

2.材料

確定上述各表征層次的相應評價指標及各指標權(quán)重后，參照《普通高中生物課程標準（實驗）》（2003）中的學習要求，以“細胞是基本的生命系統(tǒng)”和“有氧呼吸”兩個概念為具體內(nèi)容，編制高中學生“細胞是基本的生命系統(tǒng)”概念表征調(diào)查問卷（問卷一），高中學生“有氧呼吸”概念表征調(diào)查問卷（問卷二），經(jīng)初測調(diào)整結(jié)構(gòu)效度后，最終形成正式的測試問卷。

3.程序

主試提示被試閱讀理解樣例后完成問卷，在規(guī)定時間達到時停止測試，回收問卷。兩份問卷分別發(fā)放160份，回收后各獲得有效問卷142份。根據(jù)問卷評分標準評分，測試數(shù)據(jù)

用SPSS21.0進行處理、分析。

4.結(jié)果與分析

第一，信度和效度的檢測。將收集到的數(shù)據(jù)，使用SPSS21.0軟件，采用Cronbachs系數(shù)法對兩份問卷進行了內(nèi)部信度檢測，對兩份問卷的內(nèi)容效度進行了Pearson相關(guān)系數(shù)分析，分析結(jié)果見表2、表3。

2對問題中出現(xiàn)的關(guān)鍵詞進行可能的判斷（判斷的數(shù)量、準確性）

抽象表征 在頭腦中選擇、激活、調(diào)用原有認知結(jié)構(gòu)中有關(guān)的生物學的抽象概念、原理和理論。把工作記憶中獨立的、分散的信息點或信息片段整合起來，建立聯(lián)系，形成有意義的信息組塊。 所選擇、調(diào)用知識的內(nèi)容及其深度、科學性和出現(xiàn)時間

1知識結(jié)構(gòu)及知識的深廣度

2推理能力

1概念能力

2模型方法

（1）概念模型指標

（2）呈現(xiàn)形式

信度主要評價量表的精確性、穩(wěn)定性和一致性，Cronbachs系數(shù)一般要求達到0.7以上。問卷一的Cronbachs系數(shù)為0.706，問卷二的Cronbachs系數(shù)為0.718，符合探索研究對系數(shù)的要求，兩份問卷的信度較好。

效度主要評價量表的準確度、有效性和正確性，其中Pearson系數(shù)<0.05為有顯著性意義。內(nèi)容效度指所選的條目是否能夠代表所要測量的內(nèi)容或主題，本研究通過計算問卷的各題得分與總得分的相關(guān)系數(shù)來進行評價。兩份問卷的各題得分與總分之間均有極顯著相關(guān)（P<0.01），“細胞是基本的生命系統(tǒng)”概念表征調(diào)查問卷中每題得分與總分的相關(guān)系數(shù)為0.273～0.927，“有氧呼吸”概念表征調(diào)查問卷每題得分與總分的相關(guān)系數(shù)為0.373～0.905，問卷的內(nèi)容效度較好。

第二，問卷檢測。除了對問卷的信度、效度進行分析之外，本研究還對該問卷的區(qū)分度作了實證研究。運用SPSS21.0軟件，對不同類型學校各表征層次的平均得分進行統(tǒng)計，并進行單因素方差分析（以問卷一為例），分析結(jié)果見表4。

根據(jù)預期，相較于其他級別達標學校學生，省一級達標學校學生由于擁有更好的知識基礎、能力水平及學習資源等因素，在概念表征各個層次及總體上應有更優(yōu)表現(xiàn)。問卷結(jié)果顯示：在四個表征層次上，學生平均得分均呈省一級>市一級>市二級的趨勢，且省一級學校學生和市一級學校學生在各個層次上均呈極顯著的差異，三個學校在具體表征和形象表征上的差異尤為明顯?？梢姡煌墑e達標學校學生，在兩份生物學概念表征水平測試問卷上，呈顯著差異，符合預期。說明本研究所提出的評價指標能夠有效區(qū)分不同學生對生物學概念的表征水平。

四、結(jié)論

對以本研究確定的生物學概念表征評價指標為依據(jù)設計的兩份生物學概念表征問卷，采用Cronbachs系數(shù)法對其內(nèi)部信度進行檢測，采用SPSS21.0統(tǒng)計軟件對其內(nèi)容效度進行Pearson相關(guān)系數(shù)分析，采用問卷實測對其區(qū)分度進行實證分析，結(jié)果顯示，兩份生物學概念表征問卷具有較好的信度、效度和區(qū)分度，說明本研究提出的生物學概念表征評價指標的有效性。

參考文獻

[1]殷融，曲方炳，葉浩生. 具身概念表征的研究及理論評述. 心理科學進展，2012（20）

[2]李善良. 關(guān)于數(shù)學概念表征層次的研究. 數(shù)學教育學報，2005（4）

[3]Craig W. Bowen. Representational Systems Used Graduate Students while Problem Solving Synthesis. Journal Science Teaching，1990，27（4）：351-370

[4]McDermott，J. & Larkin，J. H. Re-representing textbook physics problems. Proceedings of the 2nd National Conference of the Canadian Society for Computational Studies of Intelligence. University of Toronto Press，1978

[5]李廣洲，任紅艷，余嘉元. 高中學生解決計算類化學問題的表征及其與策略關(guān)系的研究[J]. 心理發(fā)展與教育，2001，（3）：33-38