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        學(xué)習(xí)運動生理學(xué)和生物化學(xué)中的一般性誤解分析

        2012-12-10 07:45:50王成績
        巢湖學(xué)院學(xué)報 2012年6期
        關(guān)鍵詞:生物化學(xué)生理學(xué)乳酸

        王成績

        (巢湖學(xué)院體育系,安徽 巢湖 238000)

        1 前言

        體育與運動科學(xué)(SES)是大學(xué)學(xué)科中發(fā)展最快的科目之一。SES的定義為:“促進(jìn)、維護(hù)和增強運動和訓(xùn)練相關(guān)行為的應(yīng)用科學(xué)”[1]。從教學(xué)和研究前景來看,SES主要是對運動表現(xiàn)的研究或什么樣的規(guī)律運動能夠促進(jìn)健康和康復(fù)。這門學(xué)科還包括生理學(xué)、生物化學(xué)、心理學(xué)、社會學(xué)、生物力學(xué)和動作學(xué)習(xí)分支等學(xué)科,這就要求每一個學(xué)生集中精力去學(xué)習(xí)。

        雖然SES是處于發(fā)展較快的一門學(xué)科,但是直接指導(dǎo)和改善SES教學(xué)的可利用的教育性研究還是很有限[2,3]。在SES所有分支學(xué)科中,學(xué)生反應(yīng)比較典型的是在學(xué)習(xí)運動生理學(xué)和生物化學(xué)中遇到困難最大,這些是SES中最基礎(chǔ)的。最令人驚訝的或許不是這些課程事實上和概念上的困難。例如,運動生理學(xué)和生物化學(xué)引入分子生物學(xué)對于學(xué)生和教師來說都是一個挑戰(zhàn)。學(xué)生現(xiàn)在渴望理解整個身體對急性和慢性運動時的生理應(yīng)答,同時也對這些適應(yīng)的分子機制產(chǎn)生興趣。

        在運動生理和生物化學(xué)教學(xué)中,因為覺得學(xué)生已經(jīng)喜歡這門課程,很多教師常常認(rèn)為學(xué)生具有一定的基礎(chǔ)。我們假設(shè)學(xué)生已經(jīng)完成中學(xué)或大學(xué)的生物、化學(xué)或體育,因此他們在高等教育中通過學(xué)習(xí)高級內(nèi)容而獲得好處。根據(jù)假設(shè),隨后設(shè)計相關(guān)課程的教育目標(biāo)和教學(xué)策略。假設(shè)學(xué)生通過大學(xué)1~3年級的學(xué)習(xí)取得進(jìn)步。但是,當(dāng)我們共同仔細(xì)考慮教學(xué)經(jīng)驗時,我們會發(fā)現(xiàn)僅僅喜歡這門課程,所學(xué)的知識是不能確保充分理解生理學(xué)和生物化學(xué)的基礎(chǔ)概念的。

        研究的目的是對文獻(xiàn)中的誤解進(jìn)行闡述的初步研究,嘗試確定SES學(xué)生在學(xué)習(xí)運動生理學(xué)和生物化學(xué)時常識性的誤解。通過發(fā)問卷(可以自由調(diào)整答案)給1~3年級學(xué)生,嘗試跟蹤他們在學(xué)習(xí)過程中那些普遍性的誤解。

        2 方法

        常識性誤解列表由運動生理學(xué)和生物化學(xué)各個方面內(nèi)容構(gòu)成。這個列表是由研究者在課堂與學(xué)生互動過程中以及課程作業(yè)和考試評分過程中得出的。這些誤解的陳述見表1。 由這些誤解構(gòu)成問卷,表1由10條問題構(gòu)成。為研究者進(jìn)一步理解誤解產(chǎn)生的根源,預(yù)留空白讓學(xué)生說明他們回答的理由。采用群體普查法,研究的學(xué)生樣本來源于巢湖學(xué)院體育系。為了獲得在整個教學(xué)計劃中任一誤解的普遍率,選擇的學(xué)生從1年級到3年級。

        表1 根據(jù)筆者的教學(xué)經(jīng)驗總結(jié)出學(xué)生對生理學(xué)和生物化學(xué)中可能存在的誤解

        3 結(jié)果

        筆者提出10條誤解,其中9條在學(xué)生中常見。表3顯示每個年級出現(xiàn)誤解的學(xué)生人數(shù)百分比。對乳酸的誤解,1年級、2年級、3年級學(xué)生人數(shù)的百分比分別為85%、80%和60%。反映了關(guān)于理解肌肉收縮過程中導(dǎo)致乳酸產(chǎn)生的細(xì)胞狀態(tài)的誤解(問題1)。乳酸產(chǎn)生增加的相關(guān)功能(問題2),誤解的普遍率從1年級到3年級呈線性下降??傊?,1年級和2年級學(xué)生誤解了乳酸是代謝產(chǎn)物引起疲勞或?qū)⑦M(jìn)一步產(chǎn)生氫離子引起疲勞。對于3年級學(xué)生,僅19%的人出現(xiàn)誤解。81%的學(xué)生能正確理解乳酸是一個重要的產(chǎn)生能量的底物。這些數(shù)據(jù)顯示,在對乳酸代謝的學(xué)習(xí)中要更細(xì)致,使學(xué)生正確地理解乳酸是代謝產(chǎn)物,而不是可能引起疲勞的因素。然而,學(xué)生沒有理解或注意在氧合狀態(tài)時也能產(chǎn)生乳酸。

        對于脂肪代謝的誤解。學(xué)生對于運動中脂肪氧化的最佳運動強度的誤解的人數(shù)約44%(1年級),43%(2年級),72%(3年級)。 對于運動中脂肪和碳水化合物代謝的相互作用的誤解1~3年級的人數(shù)超過95%(問題4)。這種情形下,所有的學(xué)生對由于肌糖原和血糖或者兩者都降低導(dǎo)致碳水化合物降低,肌肉只能利用脂肪作為能源有明顯的誤解。

        對于肌肉收縮的誤解。關(guān)于肌肉收縮過程相關(guān)問題 (問題5),回答錯誤的學(xué)生人數(shù)為84%(1 年級),75%(2 年級),90(3 年級),對于肌肉收縮的外周過程,產(chǎn)生誤解的學(xué)生較多,僅6%(1年級),25%(2年級),10%(3年級) 學(xué)生能正確回答,這些學(xué)生都能正確解釋肌肉收縮起始于大腦的沖動。然而研究數(shù)據(jù)顯示,僅6~25%的學(xué)生能理解中樞神經(jīng)系統(tǒng)在肌肉隨意收縮中的重要作用。在回答問題6時,56%(1年級),50%(2年級),57%(3年級) 對關(guān)于縮短收縮時肌原纖維成分發(fā)生什么變化時出現(xiàn)誤解。就只一點來說,主要的誤解是收縮時A帶也縮短。因此,約50%學(xué)生沒有理解肌肉收縮的機制。關(guān)于最重要的耐力預(yù)測因子的誤解 (問題7),63%(1 年級),84%(2 年級),68%(3 年級)進(jìn)行了回答。最主要的誤解是最大攝氧量是最重要的決定因素。僅 37%(1年級),16%(2年級),32%(3年級)的學(xué)生正確回答乳酸閾是耐力最重要的決定因素。

        對于氧化反應(yīng)的誤解。關(guān)于自然氧化反應(yīng)(問題 8)81%(1 年級),61%(2 年級),67%(3 年級)學(xué)生進(jìn)行回答。最主要的誤解是氧化反應(yīng)涉及唯一從(或被)氧分子丟失(或獲得)電子。因此,學(xué)生的誤解是任何生物底物都能被氧化或氧化反應(yīng)式從特異性底物丟失(不是獲得)電子。

        對于血壓調(diào)節(jié)的誤解。關(guān)于在熱環(huán)境中運動過程中導(dǎo)致脫水的血壓應(yīng)答(問題9)有78%(1年級),54%(2 年級),80%(3年級)作答。 數(shù)據(jù)顯示,學(xué)生沒有理解血壓是如何被調(diào)節(jié)的,以及如何對運動應(yīng)答的。

        4 討論

        初步研究的目的是了解運動人體科學(xué)學(xué)生在學(xué)習(xí)運動生理學(xué)和運動生物化學(xué)概念中的一般性誤解。用特異設(shè)計的多選題問卷,共有9條常見誤解。在9條誤解中,僅1條可以在目前的教學(xué)中輕松解答。誤解可能來源于班級、課本或?qū)嵺`[4~8]。

        很難闡述文章中提及的誤解的起源,也可能1~3年級學(xué)生誤解的起源不同。例如,1年級學(xué)生沒有接受任何“運動”科學(xué)教育,但是接受“生理學(xué)基礎(chǔ)”視為2年級學(xué)習(xí)“運動生理學(xué)”的必要前提。就這方面來說,可以推測1年級學(xué)生的誤解歸因于缺乏運動科學(xué)知識。這些學(xué)生的誤解可能由于缺乏課外實踐。但是,考慮到>50%和>70%的學(xué)生分別完成了中學(xué)和大學(xué)的生物和體育教育,學(xué)生進(jìn)入大學(xué)以后在這些方面有更多的誤解,如肌肉收縮、乳酸代謝、脂肪和碳水化合物聯(lián)合代謝,甚至更為焦慮的是誤解在2年級和3年級仍然較為普遍,盡管逐漸強調(diào)運動科學(xué)史發(fā)展中的課程。目前的教學(xué)方法可以減少對乳酸代謝的誤解,然而,1年級~3年級誤解的普遍性顯示目前教室和實驗室教學(xué)沒有顯示獲得滿意的結(jié)果。與Michael等[6]一致,很明顯“我們在教室做的或說的抑或包括我們寫的材料”將會促成學(xué)生產(chǎn)生誤解。所以在教學(xué)和學(xué)習(xí)中,教師和學(xué)生不要使用模糊語言。

        表2 學(xué)生群體調(diào)查的概要

        Jacobs[9]也注意到,每一個科學(xué)學(xué)科常用術(shù)語在學(xué)科中都有特定的含義。不能正確使用這些術(shù)語,就可能導(dǎo)致誤解的產(chǎn)生,同時提出教師的視覺呈現(xiàn)[10]和過分單純相似科學(xué)[11]是誤解的起源。為此,很顯然要求我們教學(xué)語言(或視覺輔助)必須盡量精確和清楚以致能正確表述這些術(shù)語。

        除“教室實踐”外,很多誤解的產(chǎn)生也有可能是由于研究文獻(xiàn)呈現(xiàn)的矛盾結(jié)果或 “信息閉塞的”和“含糊的”內(nèi)容的教材。在這些誤解中有些格外的突出,如乳酸代謝和耐力的決定因素。例如,乳酸的功能是2006年《應(yīng)用生理學(xué)》雜志“觀點碰撞”爭論的主題[12,13,14,15]。 此外,盡管有豐富的研究證據(jù)支持乳酸閾是最重要的預(yù)測因素[15],還有一些作者援引VO2max作為耐力成績最重要的決定因素[16],。與其他教師的授課方式一樣,教科書的作者在起草時也應(yīng)該盡量精確和清楚地表達(dá)。了解一般性誤解的產(chǎn)生根源和了解學(xué)生的理解力是寫作過程最好的起始點。

        課外實踐活動也可能是誤解產(chǎn)生的根源[6]。這可能存在于當(dāng)前的學(xué)習(xí)中,如乳酸閾疲勞或脂肪和碳水化合物聯(lián)合代謝。例如,很多體育輿論和普通大眾經(jīng)常提及競賽中乳酸積累引起疲勞。大量的廣告助長了運動飲料中碳水化合物對最佳能力的重要性,同時會產(chǎn)生運動時脂肪不是能量的重要來源的感覺。當(dāng)然,很難說什么原因引起這些誤解。但是,作為教師和科學(xué)家,我們有責(zé)任告知普通大眾和媒體相關(guān)的研究結(jié)果。也應(yīng)該注意到大多數(shù)學(xué)生能正確回答問題,但是不能證明他們能夠理解這些主題之外的問題。在這種形勢下,可能還低估了誤解的范圍。與Michael等[7]一樣,作者也觀察到學(xué)生“理解”要少于“知道”。這些數(shù)據(jù)說明學(xué)生可能記住他們讀到的或者聽到的特別事情,但是不能理解這些是如何發(fā)生的。

        不論誤解的明確起源,我們意識到誤解的存在是事實。確實,可能較多的教育工作者在陳述問題的時候沒有意識到誤解的存在。而且,如果沒有意識到這些一般性誤解,這些教師講課的深度可能超過目前學(xué)生的理解水平。對誤解的正式確立是恰當(dāng)和寶貴的開始,就可以了解學(xué)習(xí)者的需要和目前的理解水平,同時也促進(jìn)對同類課程的教學(xué)方法的改進(jìn)。一旦確定一個誤解,合理的改變是制定教學(xué)方法以糾正和/或防止誤解在以后的學(xué)習(xí)中再次發(fā)生。改進(jìn)的教學(xué)方法包括積極的實驗室實踐提供對特殊現(xiàn)象的理解,互動學(xué)習(xí)的教室環(huán)境[18,19,20]等。 如果學(xué)生沒有機會使用實驗設(shè)備,建議用運動生物化學(xué)和運動生理學(xué)的“經(jīng)典文獻(xiàn)教學(xué)”。如 Brown[21]報道如何用Gollnick等[22]的經(jīng)典文獻(xiàn)教學(xué)解釋有訓(xùn)練和無訓(xùn)練個體運動中生物酶、肌纖維類型和適應(yīng)特征的差異特別有用。

        表3 各年級學(xué)生對1~9問題中存在誤解的百分比

        5 結(jié)論

        總之,研究闡明體育與運動科學(xué)學(xué)生在學(xué)習(xí)運動生理學(xué)和生物化學(xué)時出現(xiàn)的一般性誤解,為我們了解學(xué)生目前的理解水平,從而采取系統(tǒng)闡述的教學(xué)策略大有意義。通過在線多選題形成的課程評價,也許是一個獲得這些信息的可能途徑。研究數(shù)據(jù)也顯示學(xué)生似乎理解的比知道的少,就這一點而言,我們關(guān)注于發(fā)展培養(yǎng)學(xué)生的思想和理解力,而不是讓學(xué)生成為被動接受的教學(xué)活動是必要的。創(chuàng)造教學(xué)互動環(huán)境、積極的實驗、精心選擇評價任務(wù)是必須的。最后,一旦我們了解了學(xué)生的理解水平,作為教育者的任務(wù)就是要提供給大學(xué)生易于領(lǐng)會的、容易接受的、綜合的和可以負(fù)擔(dān)的主題。提供運動生理學(xué)和生物化學(xué)目前的研究方向,如從眾多學(xué)科中提煉的主題以及和各種水平的化學(xué)機構(gòu)合作。

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