譚秀萍 張素燕 胡 薇

（福建師范大學生命科學學院 福建福州 350117）

從心理表征的角度看，對“生物學概念的理解”，就是對生物學概念形成了恰當?shù)男睦肀碚?，依?jù)表征的心理和客觀界面，可以將其劃分為內部表征和外部表征［1］；對概念的心理表征即為內部表征（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、模型等外部表達和環(huán)境結構，則為外部表征（表征形式）［2］。通過分析學習者對概念的外部表征，可以推斷其內部表征的過程和結果。目前化學、數(shù)學等學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習的影響與效果［3-6］，而生物學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胞的系統(tǒng)功能”為研究內容，探查高中學生的概念表征現(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 盡可能排除教學水平的影響，以福建省某一級達標中學高二年級6 個教學平行班的學生為研究對象，共發(fā)放概念表征調查問卷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 問卷調查法：編制“有氧呼吸概念表征問卷調查”和“分泌蛋白的合成與運輸是細胞的系統(tǒng)功能概念表征問卷調查”，并以其為調查工具，調查學生的生物學概念表征現(xiàn)狀。

2 研究工具

2.1 概念表征層次及其評價指標 本文參考Craig W. Bowen 和李廣洲等［7］的表征研究成果，結合生物學概念的特點，將生物學概念表征劃分為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見表1。

表1 概念表征層次的評價指標

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

本研究以表征理論為基礎，以人教版高中生物學《分子與細胞》模塊教材的相關內容為素材，編制了“有氧呼吸概念表征問卷調查”和“分泌蛋白的合成與運輸是細胞的系統(tǒng)功能概念表征問卷調查”，在征求學科專家意見的基礎上，進行了問卷試驗，其效度和信度經(jīng)檢驗，達到要求。問卷設計細目見表2。

表2 概念表征調查問卷細目表

3 結果與分析

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

3.1 概念表征形式 調查結果顯示：學生存在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、圖形）、概念模型。頻次統(tǒng)計結果見表3。

表3 對概念表征形式頻次的分析統(tǒng)計結果

表3結果顯示：學生的生物學概念表征形式比較單一，近一半的學生使用文字語言形式表征，有34.04%的學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胞的系統(tǒng)功能”達到38.81%，而使用概念模型進行表征的學生極少；問卷分析發(fā)現(xiàn)，學生對“分泌蛋白合成與運輸是細胞的系統(tǒng)功能”這個概念的理解水平要好于“有氧呼吸”概念。

調查發(fā)現(xiàn)，概念的類型、結構和概念的呈現(xiàn)方式影響學生對概念的理解。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胞的系統(tǒng)功能”，較為直觀、形象，有助于學生理解。

3.2 概念表征形式與表征水平的相關性 使用SPSS21.0 軟件對第2～4 題的總分與第5 題的分數(shù)進行相關分析，即概念表征水平和表征形式的相關性分析，結果見表4。

表4 概念表征形式與表征水平相關性檢驗結果

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

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

表5 具體表征與表征形式相關性檢驗結果

表6 抽象表征與表征形式相關性檢驗結果

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

由此可見，學生對概念關鍵信息的提取、理解，以及是否具備有效構建概念的認知結構，顯著影響學生的概念表征形式； 學生問卷結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胞的系統(tǒng)功能”的學生，其認知結構的優(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合成直接相關的細胞器的相互配合這一事實性知識。

有40.71%的學生呈現(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合成直接相關的細胞器的協(xié)作外還需要線粒體供能和細胞核的控制，但未能理解各細胞結構之間的相互關系。

僅有一位學生呈現(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胞的系統(tǒng)功能”的概念內涵，顯示具有較好的認知結構。

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

4 結論與建議

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

4.1 采用多重外部表征教學 概念的呈現(xiàn)方式影響學生表征的難易度和表征的內容，采用適宜的方式呈現(xiàn)概念內容將會減輕學生的心理負荷，降低理解知識的難度, 并有利于學生對概念本質的把握［8］。調查結果顯示大多數(shù)學生存在機械記憶概念的現(xiàn)象，例如：呆板復述教材中概念的語言文字描述或機械記憶教師講授時的概念表征形式，因此,針對概念的類型、結構和特點，可采用多重外部表征教學，幫助學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。

4.2 構建系統(tǒng)的認知結構 學生在學習生物學概念時，總會運用原有的知識和經(jīng)驗理解教師所講的內容，并重新構建其意義［9］。因此，教師在教學時應從學生已有的認知水平出發(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)設情境實現(xiàn)主客體的相互作用，在已有的認知結構與新概念邏輯結構之間建立聯(lián)系，將相關知識納入已有的知識結構體系。例如：基于事實性知識“分泌蛋白的合成與運輸”，構建基本概念“分泌蛋白的合成與運輸是細胞的系統(tǒng)功能”，進而形成核心概念“細胞是基本的生命系統(tǒng)”的認知結構。相關概念圖見圖4。

4.3 基于概念模型構建的概念教學 概念模型是對真實世界中問題域內事物的描述，其對概念的描述包括：記號、內涵、外延，其中記號和內涵是最具實際意義的。因此，概念模型構建的概念教學，首先，從概念中提取關鍵信息，其次，運用已有認知結構將概念中獨立的、 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)對概念內涵的抽象，再者，使用記號將概念的內涵形象直觀地聯(lián)系起來構成概念模型。例如:采用板書板畫教學技能，動態(tài)呈現(xiàn)“分泌蛋白的合成與運輸是細胞的系統(tǒng)功能”這一概念模型，完成概念教學；此外，可運用概念模型檢驗學生對概念的理解。概念模型見圖5。