高中生物问题解决中表征能力的研究-教育文档.pdfVIP

高中生物问题解决中表征能力的研究

生物在众多学生的眼中是一门偏文科的课程，大部分学生认

为多记忆就可以把生物学好。然而，随着新课改的实施，和历年

的高考导向都反应了生物问题不再局限于表面层次，而更注重学

生的综合分析和实践应用能力。高中阶段学生对生物问题的理解

程度如何？如何让学生更有效的学习？一直是萦绕于生物教学

中不变的话题。

对于问题的解决而言，认知心理学认为，对事物正确的表征

是解决问题的关键。Larkin和McDermott[1]将表征概括为4个

层次：①字面表征；②朴素表征，或“真实世界”表征；③科学

理论表征，也叫“物理”表征；④数学表征。其中文字表征和朴

素表征主要由问题的表面特征决定，属于低层次的外部表征的范

畴；物理表征主要由问题的深层次规律决定，属于高层次的内部

表征。表征的越深刻，表征的手段越丰富，问题解决效果就越好。

著名认知心理学家Simon[2]认为若问题有了正确的表征，可以

说已解决了一半。

本研究采用精细作业分析法，对刚进入高中的高一学生生物

问题解决情况进行了量化分析，分析了在解决生物问题过程中学

生认知层次及遇到的困难，为以后在教学中，有针对性的培养学

生的认知能力，促进高效生物课堂，提供建设性意见。

1研究方法

1.1实验的被试

测试形式：闭卷考试。测试的对象是兴义市八中高一年级高

素养班（6）班和（7）班学生，被试人数分别为51人和53人。

1.2实验的工具和方法

本研究主要采用精细作业分析法[3]。精细作业分析法是指

认真研究学生解题过程，从中发现典型的错误类型，同时根据学

生每个表征阶段完成的情况打分，从而对学生各个层次表征能力

实现量化统计分析。这是本文实证部分分析测试卷时采用的主要

方法。典型的错误产生于不完整、不准确的思维加工，一般不是

随机产生的，可以为找出学生认知活动的过程和特点提供有价值

的信息。

（1）试卷组成的三个部分

①测试的生物问题。题目要能涵盖较多的生物知识和方法，

利于了解和分析学生掌握各个生物知识的情况。题目总体难度适

中，既符合高考要求，又符合测试人群的能力水平。根据以上原

则，选择了光合作用和呼吸作用问题组成测试用的生物试题（详

见附录）。

②辅助问题。由于文字表征和朴素表征较为隐性，并非显性

表征，因此不易从卷面答题情况分析其表征情况。为此，每道题

目都设计了几道辅助问题，用于了解学生其隐性的表征情况，评

分时会根据辅助问题加以评分。（详见附录）

③补充测试。学生可能会因为前面层次表征的困难导致无法

继续后面的表征过程，但其实学生是能完成后面的表征过程的，

为了避免此类情况影响分析的结果，因此本研究先通过辅助问题

率选出这部分学生，再告知其对应的光合作用和呼吸作用过程，

或者生物知识和方法分析其是否能完成剩下的表征过程。

（2）表征能力得分的处理方法

采用给各个表征阶段分别打分统计的处理方法，每个表征层

次总分为3分。试题A和试题B，以概念→推导→分析→设计，

由浅入深，设计问题和辅助问题。其中问题和辅助问题（1）代

表学生文字表征层次，问题和辅助问题（2）代表学生朴素表征

层次，问题和辅助问题（3）和（4）代表学生科学表征层次，问

题和辅助问题（5）代表学生数学表征层次。全对的给3分，只

答对辅助问题的给1分，否则得0分，其他情况酌情给分，但不

得超过2分。

若学生是通过补充测试求解得出结果，依然根据上述标准赋

分，不作扣分。

1.3数据分析

采用MicrosoftExcel2007对数据进行分析和绘图.

2结果分析

2.1各表征层次的差异

试题A（光合作用问题）4个表征层次得分呈很显著的递减

趋势。随着表征的深入，得分降低。其中文字表征层次得分较高，

除了2位同学对题目一知半解，得1分以外，其他全部能读懂题

目并理解题目意思，得3分。数学表征得分较低，很多同学数学

表征过程无从下手，也有大部分同学以偏概全，不能够全面分析

问题，并回归到实际情况设计完整的实验。（图1）

试题B（光合作用与呼吸作用综合问题）4个表征层次整体

也呈递减趋势，但科学表征过程例外，超过了朴素表征过程得分。

可能源于综合题目知识联系的薄弱，或基