不同智力类型学生“有氧呼吸”概念表征的研究

张素燕+许艳冰+胡薇

摘 要 不同智力类型学生“有氧呼吸”概念表征进行问卷调查，结果发现：在文字表征和具体表征上，分析性智力类型学生显著好于实践性和创造性智力类型学生；在抽象表征上，实践性智力类型学生具有先天优势，表现为能有序地运用较为完善的认知结构，抽象概念的内涵，而分析性和创造性智力类型学生则存在认知无序、认知结构不良等问题，未能真正理解该概念。

关键词 概念表征 “有氧呼吸”概念 不同智力类型

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

许多研究发现，学生对“有氧呼吸”概念的理解存在误区，如学生认为，有氧呼吸与有机物在体外燃烧是相同的过程，认为有氧呼吸的底物只是葡萄糖。对概念的表征情况可反映学生对概念的理解水平。从概念表征的角度研究对概念的理解，已取得大量成果，主要是数学、化学等学科的研究。下面从概念表征的角度探究不同智力类型学生对“有氧呼吸”概念的表征差异，为理解“有氧呼吸”概念的教学提供参考。

1 研究对象

对福建省某一级达标校高二年级四个教学平行班203位学生施以斯滕伯格的三元智力量表，从中选出典型的分析性、实践性和创造性智力类型学生各15位，以这45位学生为研究对象，探究不同智力类型学生对“有氧呼吸”概念的表征差异。

2 研究工具

2.1 “有氧呼吸”概念表征水平及其评价指标

参考Craig W. Bowen和李广洲等人的研究结果，依据生物学概念的特点，将生物学概念的心理表征划分为文字表征、具体表征和抽象表征三个水平，各表征水平的评价指标见表1。

2.2 “有氧呼吸”概念表征问卷细目表及其编制

从概念表征过程来看，是否正确理解“有氧呼吸”概念，不仅需要准确提取概念中的关键词，如细胞、在氧的参与下、多种酶、有机物、彻底氧化、生成大量ATP等，而且还需要理解关键词的正确含义，进而能够运用已有的认知结构，抽象概念的内涵。本研究以表征理论为基础，以人教版高中生物《必修1·分子与细胞》模块教材的相关内容为素材，编制了“有氧呼吸概念表征调查问卷”，在征求学科专家意见的基础上，进行了问卷试验，其效度和信度经检验，达到要求。问卷设计细目表见表2。

3 结果统计与分析

运用SPSS21.0软件，对不同智力类型学生各表征水平的平均得分进行统计，并进行单因素方差分析，分析结果见表3。

表3结果显示：分析性智力类型学生，在文字表征及具体表征上，均极显著好于实践性和创造性智力类型学生，呈现分析型>实践型>创造型的水平趋势；而在抽象表征上，实践性智力类型学生极显著好于分析性智力类型的学生、显著好于创造性智慧类型学生，呈现实践型>创造型>分析型的水平趋势。

如下以三种智力类型学生对问卷中对应具体表征和抽象表征测试的三个问题的作答情况进行分析。

① 选出你认为的“有氧呼吸”概念中的关键词。② 对你所认为的关键词，选出你所能想到的可能含义。③ 理解上述关键词的含义，你调用了哪些已学过的知识？（请按解决问题的顺序书写）

表4结果显示：学生对“有氧呼吸”概念的表征普遍存在以下几个问题：① 不明确概念的外延；② 不能准确理解有氧呼吸的目的和本质；③ 除实践性智力类型学生外，普遍存在认知无序、认知结构不完善的问题。

从分析性智力类型学生概念表征存在的问题来看，首先，教材或教师呈现概念的方式影响学生对概念的内部表征，如将有氧呼吸的底物“有机物”呈现为“葡萄糖”。其次，新概念未纳入概念体系的教学，也影响学生对概念的理解，如有氧呼吸属于细胞呼吸，应纳入细胞代谢范畴。这样，学生就不会不明白有氧呼吸的概念外延是细胞，概念内涵是彻底氧化有机物，将储存在有机物里的稳定化学能逐级释放出来，生成大量活跃的化学能ATP，以为细胞生命活动提供能量。

从实践性智力类型学生概念表征情况来看，在抽象表征上，实践性智力类型学生具有先天优势，表现为具有较好的认知结构，能够将工作记忆中独立的、分散的关键词整合起来，建立联系，形成有意义的信息组块，抽象出概念的内涵。相形之下，分析性和创造性智力类型学生，显然未能从当下的学习中习得应有的认知结构及其建構方法。

4 教学建议

综上结果，准确提取概念关键信息，并能运用已有认知结构抽象概念的内涵，是概念理解的关键。针对上述存在的问题，总结为如下教学建议。

4.1 建构知识体系，完善认知结构

布鲁纳认为，任何学科都有其基本结构，任何与该学科有联系的事实、论据、概念都可以不断地纳入一个处于不断统一的结构之内，而这种结构应该成为教学的核心。生物学学科知识的基本结构包括生物学核心概念，依次包含系列生物学一般概念和生物学事实。与“有氧呼吸”概念相关的知识结构见图1。在进行该概念教学时，首先，教师应将其纳入“细胞代谢”这一核心概念体系中，以确定其概念外延（即细胞）；其次，要让学生明确有氧呼吸的目的和本质，即通过酶催化的系列化学反应，彻底氧化分解有机物，将其所贮存的稳定的化学能逐级释放出来，以生成细胞生命活动所需的活跃的化学能ATP；最后，运用图1，帮助学生建构知识体系，运用“归纳”从生物学事实自下而上形成概念，通过“演绎”从生物学核心概念自上而下的反映生物学事实的本质，完善学生的认知结构。

4.2 基于概念模型建构的概念教学

概念模型是对真实世界中问题域内事物的描述，其对概念的描述包括记号、内涵、外延，其中记号和内涵是最具实际意义的。因此，概念模型建构的概念教学，首先，从概念中提取关键信息；然后，运用已有认知结构将概念中独立的、分散的信息点或信息片段整合起来，建立联系，形成有意义的信息组块，实现对概念内涵的抽象；再使用记号将概念的内涵形象直观地联系起来构成概念模型。例如，运用多媒体自制课件，动态建构“有氧呼吸”概念模型（图2），具体步骤为：① 建构概念外延——细胞（细胞膜、细胞质和线粒体等）；② 提取概念内涵——彻底氧化有机物（生成CO2、H2O），逐级释放有机物所贮藏的稳定的化学能，生成大量ATP；③ 选择和使用记号，将概念内涵连接起来构成概念模型。其中，三组箭头表示三个阶段的酶促反应，箭头分别连接反应物和生成物，包括物质的变化（有机物——丙酮酸、[H]——CO2、H2O）和能量的变化（稳定化学能变成ATP）。

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