不同智力類型學生“有氧呼吸”概念表征的研究

張素燕+許艷冰+胡薇

摘 要 不同智力類型學生“有氧呼吸”概念表征進行問卷調查，結果發現：在文字表征和具體表征上，分析性智力類型學生顯著好于實踐性和創造性智力類型學生；在抽象表征上，實踐性智力類型學生具有先天優勢，表現為能有序地運用較為完善的認知結構，抽象概念的內涵，而分析性和創造性智力類型學生則存在認知無序、認知結構不良等問題，未能真正理解該概念。

關鍵詞 概念表征 “有氧呼吸”概念 不同智力類型

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

許多研究發現，學生對“有氧呼吸”概念的理解存在誤區，如學生認為，有氧呼吸與有機物在體外燃燒是相同的過程，認為有氧呼吸的底物只是葡萄糖。對概念的表征情況可反映學生對概念的理解水平。從概念表征的角度研究對概念的理解，已取得大量成果，主要是數學、化學等學科的研究。下面從概念表征的角度探究不同智力類型學生對“有氧呼吸”概念的表征差異，為理解“有氧呼吸”概念的教學提供參考。

1 研究對象

對福建省某一級達標校高二年級四個教學平行班203位學生施以斯滕伯格的三元智力量表，從中選出典型的分析性、實踐性和創造性智力類型學生各15位，以這45位學生為研究對象，探究不同智力類型學生對“有氧呼吸”概念的表征差異。

2 研究工具

2.1 “有氧呼吸”概念表征水平及其評價指標

參考Craig W. Bowen和李廣洲等人的研究結果，依據生物學概念的特點，將生物學概念的心理表征劃分為文字表征、具體表征和抽象表征三個水平，各表征水平的評價指標見表1。

2.2 “有氧呼吸”概念表征問卷細目表及其編制

從概念表征過程來看，是否正確理解“有氧呼吸”概念，不僅需要準確提取概念中的關鍵詞，如細胞、在氧的參與下、多種酶、有機物、徹底氧化、生成大量ATP等，而且還需要理解關鍵詞的正確含義，進而能夠運用已有的認知結構，抽象概念的內涵。本研究以表征理論為基礎，以人教版高中生物《必修1·分子與細胞》模塊教材的相關內容為素材，編制了“有氧呼吸概念表征調查問卷”，在征求學科專家意見的基礎上，進行了問卷試驗，其效度和信度經檢驗，達到要求。問卷設計細目表見表2。

3 結果統計與分析

運用SPSS21.0軟件，對不同智力類型學生各表征水平的平均得分進行統計，并進行單因素方差分析，分析結果見表3。

表3結果顯示：分析性智力類型學生，在文字表征及具體表征上，均極顯著好于實踐性和創造性智力類型學生，呈現分析型>實踐型>創造型的水平趨勢；而在抽象表征上，實踐性智力類型學生極顯著好于分析性智力類型的學生、顯著好于創造性智慧類型學生，呈現實踐型>創造型>分析型的水平趨勢。

如下以三種智力類型學生對問卷中對應具體表征和抽象表征測試的三個問題的作答情況進行分析。

① 選出你認為的“有氧呼吸”概念中的關鍵詞。② 對你所認為的關鍵詞，選出你所能想到的可能含義。③ 理解上述關鍵詞的含義，你調用了哪些已學過的知識？（請按解決問題的順序書寫）

表4結果顯示：學生對“有氧呼吸”概念的表征普遍存在以下幾個問題：① 不明確概念的外延；② 不能準確理解有氧呼吸的目的和本質；③ 除實踐性智力類型學生外，普遍存在認知無序、認知結構不完善的問題。

從分析性智力類型學生概念表征存在的問題來看，首先，教材或教師呈現概念的方式影響學生對概念的內部表征，如將有氧呼吸的底物“有機物”呈現為“葡萄糖”。其次，新概念未納入概念體系的教學，也影響學生對概念的理解，如有氧呼吸屬于細胞呼吸，應納入細胞代謝范疇。這樣，學生就不會不明白有氧呼吸的概念外延是細胞，概念內涵是徹底氧化有機物，將儲存在有機物里的穩定化學能逐級釋放出來，生成大量活躍的化學能ATP，以為細胞生命活動提供能量。

從實踐性智力類型學生概念表征情況來看，在抽象表征上，實踐性智力類型學生具有先天優勢，表現為具有較好的認知結構，能夠將工作記憶中獨立的、分散的關鍵詞整合起來，建立聯系，形成有意義的信息組塊，抽象出概念的內涵。相形之下，分析性和創造性智力類型學生，顯然未能從當下的學習中習得應有的認知結構及其建構方法。

4 教學建議

綜上結果，準確提取概念關鍵信息，并能運用已有認知結構抽象概念的內涵，是概念理解的關鍵。針對上述存在的問題，總結為如下教學建議。

4.1 建構知識體系，完善認知結構

布魯納認為，任何學科都有其基本結構，任何與該學科有聯系的事實、論據、概念都可以不斷地納入一個處于不斷統一的結構之內，而這種結構應該成為教學的核心。生物學學科知識的基本結構包括生物學核心概念，依次包含系列生物學一般概念和生物學事實。與“有氧呼吸”概念相關的知識結構見圖1。在進行該概念教學時，首先，教師應將其納入“細胞代謝”這一核心概念體系中，以確定其概念外延（即細胞）；其次，要讓學生明確有氧呼吸的目的和本質，即通過酶催化的系列化學反應，徹底氧化分解有機物，將其所貯存的穩定的化學能逐級釋放出來，以生成細胞生命活動所需的活躍的化學能ATP；最后，運用圖1，幫助學生建構知識體系，運用“歸納”從生物學事實自下而上形成概念，通過“演繹”從生物學核心概念自上而下的反映生物學事實的本質，完善學生的認知結構。

4.2 基于概念模型建構的概念教學

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，概念模型建構的概念教學，首先，從概念中提取關鍵信息；然后，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整合起來，建立聯系，形成有意義的信息組塊，實現對概念內涵的抽象；再使用記號將概念的內涵形象直觀地聯系起來構成概念模型。例如，運用多媒體自制課件，動態建構“有氧呼吸”概念模型（圖2），具體步驟為：① 建構概念外延——細胞（細胞膜、細胞質和線粒體等）；② 提取概念內涵——徹底氧化有機物（生成CO2、H2O），逐級釋放有機物所貯藏的穩定的化學能，生成大量ATP；③ 選擇和使用記號，將概念內涵連接起來構成概念模型。其中，三組箭頭表示三個階段的酶促反應，箭頭分別連接反應物和生成物，包括物質的變化（有機物——丙酮酸、[H]——CO2、H2O）和能量的變化（穩定化學能變成ATP）。

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