楊繪繪 鄧秋露 楊秋媚 胡薇

摘要 通過對高中生“創(chuàng)設(shè)型”生物學(xué)概念表征水平進(jìn)行問卷調(diào)查，發(fā)現(xiàn)學(xué)生普遍存在以下問題：（1）欠缺思維邏輯方法及思維形式的訓(xùn)練，以致不能正確提取概念中的關(guān)鍵字詞，未能正確判斷關(guān)鍵詞的含義，不能抽象出概念的內(nèi)涵;（2）未能通過建構(gòu)完整的概念體系，形成完善的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致認(rèn)知無序;（3）不具備將內(nèi)部表征外顯化的技能。依據(jù)調(diào)查結(jié)果，提出有關(guān)“創(chuàng)設(shè)型”生物學(xué)概念的教學(xué)策略，為一線教學(xué)提供參考。

關(guān)鍵詞 生物學(xué)概念 創(chuàng)設(shè)型概念 調(diào)查研究

中圖分類號 G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

文件編號：1003-7586（2018）11-0064-03

概念性知識是生物學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容，張樹虎等人依據(jù)生物學(xué)概念存在的形態(tài)將生物學(xué)概念分為直接概念、描述型概念、創(chuàng)設(shè)型概念。其中，創(chuàng)設(shè)型概念是指事實(shí)存在的生命現(xiàn)象，但無法將其對應(yīng)到實(shí)質(zhì)的知覺上，必須依靠想象后才能知道，例如基因、有氧呼吸、進(jìn)化等。從某種程度上說，學(xué)習(xí)生物學(xué)科知識的重點(diǎn)，就是理解概念及由概念構(gòu)成的知識系統(tǒng)，學(xué)生只有準(zhǔn)確、清晰、有層次地理解和掌握了生物學(xué)“創(chuàng)設(shè)型”概念，才能更好地學(xué)會生物學(xué)，這也是提高學(xué)習(xí)能力和解決生物學(xué)問題的邏輯基礎(chǔ)。下面從概念表征的角度探究學(xué)生的“創(chuàng)設(shè)型”生物學(xué)概念的表征現(xiàn)狀，為構(gòu)建“創(chuàng)設(shè)型”生物學(xué)概念的教學(xué)提供參考。

1研究對象

對福建省某一級達(dá)標(biāo)校高二年級四個教學(xué)平行班學(xué)生施以“高中學(xué)生‘基因概念表征水平的問卷調(diào)查”、“高中學(xué)生‘有氧呼吸概念表征水平的問卷調(diào)查”兩份概念水平問卷，調(diào)查學(xué)生對創(chuàng)設(shè)型概念的表征水平。

2研究工具

2.1“基因”概念表征水平及其評價指標(biāo)參考

鮑恩和李廣洲等人的研究結(jié)果，依據(jù)生物學(xué)概念的特點(diǎn)，將生物學(xué)概念的心理表征劃分為文字表征、具體表征、抽象表征和形象表征四個水平，各表征水平的評價指標(biāo)見表1。

2.2概念表征問卷細(xì)目表及編制

從概念表征過程來看，是否正確理解“基因”概念，不僅需要準(zhǔn)確提取概念中的關(guān)鍵詞，如是有、遺傳效應(yīng)、DNA片段，而且還需要理解關(guān)鍵詞的正確含義，進(jìn)而能夠運(yùn)用已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，抽象概念的內(nèi)涵。本研究以表征理論為基礎(chǔ)，以人教版高中生物《必修2·遺傳與進(jìn)化》教材的相關(guān)內(nèi)容為素材，編制了“基因概念表征調(diào)查問卷”，在征求學(xué)科專家意見的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了問卷試驗(yàn)，其效度和信度經(jīng)檢驗(yàn)，均達(dá)到要求。問卷設(shè)計細(xì)目表見表2。其中“有氧呼吸”概念表征問卷細(xì)目表及編制具體參見張素燕等人撰寫的《不同智力類型學(xué)生“有氧呼吸”概念表征的研究》。

3高中生創(chuàng)設(shè)型生物學(xué)概念表征現(xiàn)狀

運(yùn)用SPSS21.0軟件，對學(xué)生各表征水平的平均得分進(jìn)行統(tǒng)計，并進(jìn)行分析，分析結(jié)果見表3。

表3結(jié)果顯示：在概念表征的四個水平中，學(xué)生的平均分與滿分之間具有顯著差異，由此可說明學(xué)生的四個水平均較弱，并且內(nèi)外表征水平均沒有相關(guān)性，可知學(xué)生不善于將內(nèi)部表征外顯化。

根據(jù)學(xué)生在問卷中對應(yīng)具體表征、抽象表征和形象表征測試的四個問題的作答情況進(jìn)行分析。A.選出你認(rèn)為的概念中的關(guān)鍵詞。B.對你所認(rèn)為的關(guān)鍵詞，選出你所能想到的可能含義。C.理解上述關(guān)鍵詞的含義，你調(diào)用了哪些已學(xué)過的知識？（請按解決問題的順序書寫）D.利用生物學(xué)用語、圖形語言或表格等具體工具，把這段文字在你腦海中形成的信息以外在的形式呈現(xiàn)出來。

以“基因”為例，其中“有氧呼吸”概念表征數(shù)據(jù)統(tǒng)計匯總表參見張素燕的不同智力類型學(xué)生“有氧呼吸”概念表征的研究。

通過對問卷數(shù)據(jù)的總結(jié)可以歸納出學(xué)生對“創(chuàng)設(shè)型”概念表征問卷情況匯總表，結(jié)果見表4。

表4結(jié)果顯示：學(xué)生對“創(chuàng)設(shè)型”概念的表征普遍存在以下幾個問題：（1）欠缺思維邏輯方法及思維形式的訓(xùn)練，以致不能正確提取概念中的關(guān)鍵字詞，未能正確判斷關(guān)鍵詞的含義，不能抽象出概念的內(nèi)涵;（2）未建構(gòu)完整的概念體系，使得認(rèn)知結(jié)構(gòu)不完善，進(jìn)而導(dǎo)致認(rèn)知無序;（3）不具備將內(nèi)部表征外顯化的技能。

4創(chuàng)設(shè)型概念教學(xué)建議

綜上結(jié)果，準(zhǔn)確提取概念關(guān)鍵信息，并能運(yùn)用已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)抽象概念的內(nèi)涵，是創(chuàng)設(shè)型概念理解的關(guān)鍵。針對上述存在的問題，作出以下教學(xué)建議。

4.1構(gòu)建概念體系，完善認(rèn)知結(jié)構(gòu)

布魯納認(rèn)為，任何學(xué)科都有其基本結(jié)構(gòu)，任何與該學(xué)科有聯(lián)系的事實(shí)、論據(jù)、概念都可以不斷地納入一個處于不斷統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)之內(nèi)，而這種結(jié)構(gòu)應(yīng)該成為教學(xué)的核心。生物學(xué)學(xué)科知識的基本結(jié)構(gòu)包括生物學(xué)核心概念，依次包含一系列生物學(xué)重要概念和一般概念，如“基因”概念相關(guān)的知識結(jié)構(gòu)見圖1。在進(jìn)行該概念教學(xué)時，教師應(yīng)將基因納入到“遺傳本質(zhì)”的概念體系中：首先，明確“遺傳本質(zhì)”上、下位關(guān)系的概念組成，并根據(jù)概念進(jìn)階的路徑組織相互間的位置關(guān)系構(gòu)建概念框架圖。其次，從教學(xué)內(nèi)容分析，建立本單元教學(xué)內(nèi)容之間的邏輯關(guān)系，繪制概念圖，幫助學(xué)生建構(gòu)知識體系，完善學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生明確“基因”概念的本質(zhì)，即基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段。

4.2采用樣例教學(xué)，化抽象為具體

具身認(rèn)知理論認(rèn)為人類的范疇、推理等認(rèn)知能力是基于身體經(jīng)驗(yàn)的，人類的思維和理性是在對外部世界種種現(xiàn)象的感知體驗(yàn)過程中逐步形成的，其最基本的形式主要依賴于對身體部位、空間關(guān)系、力量運(yùn)動的感知。但是創(chuàng)設(shè)概念是抽象的、內(nèi)在的，沒有特定實(shí)物可以對應(yīng)，無法對應(yīng)到實(shí)質(zhì)的知覺上，必須經(jīng)過想象后才能得到。通過具身認(rèn)知理論可知，要想將抽象的概念具體化、內(nèi)在的概念外顯化必須依靠外部世界種種現(xiàn)象的感知體驗(yàn)過程，而樣例可以作為教學(xué)載體為學(xué)生提供該感知體驗(yàn)過程。樣例，也稱原型事件，是一種能夠例說或表征抽象概念或原理的相對具體的實(shí)體，能展示同一類事物性質(zhì)或值得模仿的榜樣。因此，通過樣例教學(xué)可將抽象的、內(nèi)在的“創(chuàng)設(shè)型”概念具體化、外顯化，以便于學(xué)生理解、吸收。

例如在“基因”的課時的教學(xué)中，教師可選擇利用“大腸桿菌的擬核上分布著大約4400個基因，每個基因的平均長度為1000個堿基對”和“人類基因的堿基數(shù)占堿基總數(shù)的比例不超過20%”兩項(xiàng)樣例從“原核生物”和“真核生物”兩個角度歸納出基因是DNA上特定的堿基對序列。同時，通過“將海蜇的綠色熒光基因轉(zhuǎn)入小鼠體內(nèi)，小鼠也會發(fā)熒光”與“小鼠體內(nèi)的HMGIC基因與肥胖直接相關(guān)”兩項(xiàng)樣例從“自身基因”和“外來基因”兩個角度，歸納出基因均可控制生物性狀，促進(jìn)學(xué)生理解“基因”概念的內(nèi)涵。

4.3建構(gòu)概念模型，使概念內(nèi)涵外顯化

樣例的實(shí)體中包含原型，原型又包括冗余信息原型與非冗余信息原型。研究發(fā)現(xiàn)，表面上與問題無關(guān)的冗余信息對原型激活具有干擾效應(yīng)?！霸蛦l(fā)”理論認(rèn)為，概念內(nèi)涵的獲得依賴于激活原型中的關(guān)鍵啟發(fā)信息，即可通過減少、縮小類別對象獲得關(guān)鍵信息。由于概念模型是利用圖形、符號和文字組合而成的流程圖，能對生命活動的規(guī)律和機(jī)理等進(jìn)行分類、描述和揭示，所以可利用概念模型將原型中的關(guān)鍵信息呈現(xiàn)出來。

在教學(xué)過程中，教師教會學(xué)生利用概念模型建構(gòu)概念，有利于學(xué)生對所學(xué)知識的理解或記憶。例如，運(yùn)用多媒體自制課件，動態(tài)建構(gòu)“創(chuàng)設(shè)型”生物學(xué)概念模型。以“基因”為例，具體步驟為：①提取概念內(nèi)涵。學(xué)生通過樣例教學(xué)后，首先，根據(jù)“大腸桿菌的擬核上分布著大約4 400個基因，每個基因的平均長度為1 000個堿基對”和“人類基因的堿基數(shù)占堿基總數(shù)的比例不超過20%”兩個樣例，對原核生物和真核生物DNA的堿基對數(shù)與基因的堿基對數(shù)的進(jìn)行分析，綜合得出原核生物和真核生物的基因堿基對數(shù)小于DNA的堿基對數(shù)。接著，分析“將海蜇的綠色熒光基因轉(zhuǎn)入小鼠體內(nèi)，小鼠也會發(fā)熒光”與“小鼠體內(nèi)的HMGIC基因與肥胖直接相關(guān)”兩項(xiàng)樣例，綜合推出無論是外來基因還是自身基因，都具有控制生物性狀的作用，再抽象出基因是具有遺傳效應(yīng)的特定堿基對序列。最后，由個體到一般，概括得出基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。②選擇和使用記號，將概念內(nèi)涵連接起來構(gòu)成概念模型。其中，利用曲線畫出雙螺旋結(jié)構(gòu)，標(biāo)出基因DNA片段及遺傳效應(yīng)位點(diǎn)（圖2）。