“创设型”生物学概念表征现状的调查研究

杨绘绘 邓秋露 杨秋媚 胡薇

摘要 通过对高中生“创设型”生物学概念表征水平进行问卷调查，发现学生普遍存在以下问题：（1）欠缺思维逻辑方法及思维形式的训练，以致不能正确提取概念中的关键字词，未能正确判断关键词的含义，不能抽象出概念的内涵;（2）未能通过建构完整的概念体系，形成完善的认知结构，导致认知无序;（3）不具备将内部表征外显化的技能。依据调查结果，提出有关“创设型”生物学概念的教学策略，为一线教学提供参考。

关键词 生物学概念 创设型概念 调查研究

中图分类号 G633.91

文献标志码 B

文件编号：1003-7586（2018）11-0064-03

概念性知识是生物学教学的重要内容，张树虎等人依据生物学概念存在的形态将生物学概念分为直接概念、描述型概念、创设型概念。其中，创设型概念是指事实存在的生命现象，但无法将其对应到实质的知觉上，必须依靠想象后才能知道，例如基因、有氧呼吸、进化等。从某种程度上说，学习生物学科知识的重点，就是理解概念及由概念构成的知识系统，学生只有准确、清晰、有层次地理解和掌握了生物学“创设型”概念，才能更好地学会生物学，这也是提高学习能力和解决生物学问题的逻辑基础。下面从概念表征的角度探究学生的“创设型”生物学概念的表征现状，为构建“创设型”生物学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学生施以“高中学生‘基因概念表征水平的问卷调查”、“高中学生‘有氧呼吸概念表征水平的问卷调查”两份概念水平问卷，调查学生对创设型概念的表征水平。

2研究工具

2.1“基因”概念表征水平及其评价指标参考

鲍恩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劃分为文字表征、具体表征、抽象表征和形象表征四个水平，各表征水平的评价指标见表1。

2.2概念表征问卷细目表及编制

从概念表征过程来看，是否正确理解“基因”概念，不仅需要准确提取概念中的关键词，如是有、遗传效应、DNA片段，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2·遗传与进化》教材的相关内容为素材，编制了“基因概念表征调查问卷”，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，均达到要求。问卷设计细目表见表2。其中“有氧呼吸”概念表征问卷细目表及编制具体参见张素燕等人撰写的《不同智力类型学生“有氧呼吸”概念表征的研究》。

3高中生创设型生物学概念表征现状

运用SPSS21.0软件，对学生各表征水平的平均得分进行统计，并进行分析，分析结果见表3。

表3结果显示：在概念表征的四个水平中，学生的平均分与满分之间具有显著差异，由此可说明学生的四个水平均较弱，并且内外表征水平均没有相关性，可知学生不善于将内部表征外显化。

根据学生在问卷中对应具体表征、抽象表征和形象表征测试的四个问题的作答情况进行分析。A.选出你认为的概念中的关键词。B.对你所认为的关键词，选出你所能想到的可能含义。C.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）D.利用生物学用语、图形语言或表格等具体工具，把这段文字在你脑海中形成的信息以外在的形式呈现出来。

以“基因”为例，其中“有氧呼吸”概念表征数据统计汇总表参见张素燕的不同智力类型学生“有氧呼吸”概念表征的研究。

通过对问卷数据的总结可以归纳出学生对“创设型”概念表征问卷情况汇总表，结果见表4。

表4结果显示：学生对“创设型”概念的表征普遍存在以下几个问题：（1）欠缺思维逻辑方法及思维形式的训练，以致不能正确提取概念中的关键字词，未能正确判断关键词的含义，不能抽象出概念的内涵;（2）未建构完整的概念体系，使得认知结构不完善，进而导致认知无序;（3）不具备将内部表征外显化的技能。

4创设型概念教学建议

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，是创设型概念理解的关键。针对上述存在的问题，作出以下教学建议。

4.1构建概念体系，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，依次包含一系列生物学重要概念和一般概念，如“基因”概念相关的知识结构见图1。在进行该概念教学时，教师应将基因纳入到“遗传本质”的概念体系中：首先，明确“遗传本质”上、下位关系的概念组成，并根据概念进阶的路径组织相互间的位置关系构建概念框架图。其次，从教学内容分析，建立本单元教学内容之间的逻辑关系，绘制概念图，帮助学生建构知识体系，完善学生的认知结构，让学生明确“基因”概念的本质，即基因是有遗传效应的DNA片段。

4.2采用样例教学，化抽象为具体

具身认知理论认为人类的范畴、推理等认知能力是基于身体经验的，人类的思维和理性是在对外部世界种种现象的感知体验过程中逐步形成的，其最基本的形式主要依赖于对身体部位、空间关系、力量运动的感知。但是创设概念是抽象的、内在的，没有特定实物可以对应，无法对应到实质的知觉上，必须经过想象后才能得到。通过具身认知理论可知，要想将抽象的概念具体化、内在的概念外显化必须依靠外部世界种种现象的感知体验过程，而样例可以作为教学载体为学生提供该感知体验过程。样例，也称原型事件，是一种能够例说或表征抽象概念或原理的相对具体的实体，能展示同一类事物性质或值得模仿的榜样。因此，通过样例教学可将抽象的、内在的“创设型”概念具体化、外显化，以便于学生理解、吸收。

例如在“基因”的课时的教学中，教师可选择利用“大肠杆菌的拟核上分布着大约4400个基因，每个基因的平均长度为1000个碱基对”和“人类基因的碱基数占碱基总数的比例不超过20%”两项样例从“原核生物”和“真核生物”两个角度归纳出基因是DNA上特定的碱基对序列。同时，通过“将海蜇的绿色荧光基因转入小鼠体内，小鼠也会发荧光”与“小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关”两项样例从“自身基因”和“外来基因”两个角度，归纳出基因均可控制生物性状，促进学生理解“基因”概念的内涵。

4.3建构概念模型，使概念内涵外显化

样例的实体中包含原型，原型又包括冗余信息原型与非冗余信息原型。研究发现，表面上与问题无关的冗余信息对原型激活具有干扰效应。“原型启发”理论认为，概念内涵的获得依赖于激活原型中的关键启发信息，即可通过减少、缩小类别对象获得关键信息。由于概念模型是利用图形、符号和文字组合而成的流程图，能对生命活动的规律和机理等进行分类、描述和揭示，所以可利用概念模型将原型中的关键信息呈现出来。

在教学过程中，教师教会学生利用概念模型建构概念，有利于学生对所学知识的理解或记忆。例如，运用多媒体自制课件，动态建构“创设型”生物学概念模型。以“基因”为例，具体步骤为：①提取概念内涵。学生通过样例教学后，首先，根据“大肠杆菌的拟核上分布着大约4 400个基因，每个基因的平均长度为1 000个碱基对”和“人类基因的碱基数占碱基总数的比例不超过20%”两个样例，对原核生物和真核生物DNA的碱基对数与基因的碱基对数的进行分析，综合得出原核生物和真核生物的基因碱基对数小于DNA的碱基对数。接着，分析“将海蜇的绿色荧光基因转入小鼠体内，小鼠也会发荧光”与“小鼠体内的HMGIC基因与肥胖直接相关”两项样例，综合推出无论是外来基因还是自身基因，都具有控制生物性状的作用，再抽象出基因是具有遗传效应的特定碱基对序列。最后，由个体到一般，概括得出基因是具有遗传效应的DNA片段。②选择和使用记号，将概念内涵连接起来构成概念模型。其中，利用曲线画出双螺旋结构，标出基因DNA片段及遗传效应位点（图2）。