學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)生理學(xué)和生物化學(xué)中的一般性誤解分析

王成績(jī)

（巢湖學(xué)院體育系，安徽 巢湖 238000）

1 前言

體育與運(yùn)動(dòng)科學(xué)（SES）是大學(xué)學(xué)科中發(fā)展最快的科目之一。SES的定義為：“促進(jìn)、維護(hù)和增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)和訓(xùn)練相關(guān)行為的應(yīng)用科學(xué)”[1]。從教學(xué)和研究前景來看，SES主要是對(duì)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)的研究或什么樣的規(guī)律運(yùn)動(dòng)能夠促進(jìn)健康和康復(fù)。這門學(xué)科還包括生理學(xué)、生物化學(xué)、心理學(xué)、社會(huì)學(xué)、生物力學(xué)和動(dòng)作學(xué)習(xí)分支等學(xué)科，這就要求每一個(gè)學(xué)生集中精力去學(xué)習(xí)。

雖然SES是處于發(fā)展較快的一門學(xué)科，但是直接指導(dǎo)和改善SES教學(xué)的可利用的教育性研究還是很有限[2，3]。在SES所有分支學(xué)科中，學(xué)生反應(yīng)比較典型的是在學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)生理學(xué)和生物化學(xué)中遇到困難最大，這些是SES中最基礎(chǔ)的。最令人驚訝的或許不是這些課程事實(shí)上和概念上的困難。例如，運(yùn)動(dòng)生理學(xué)和生物化學(xué)引入分子生物學(xué)對(duì)于學(xué)生和教師來說都是一個(gè)挑戰(zhàn)。學(xué)生現(xiàn)在渴望理解整個(gè)身體對(duì)急性和慢性運(yùn)動(dòng)時(shí)的生理應(yīng)答，同時(shí)也對(duì)這些適應(yīng)的分子機(jī)制產(chǎn)生興趣。

在運(yùn)動(dòng)生理和生物化學(xué)教學(xué)中，因?yàn)橛X得學(xué)生已經(jīng)喜歡這門課程，很多教師常常認(rèn)為學(xué)生具有一定的基礎(chǔ)。我們假設(shè)學(xué)生已經(jīng)完成中學(xué)或大學(xué)的生物、化學(xué)或體育，因此他們?cè)诟叩冉逃型ㄟ^學(xué)習(xí)高級(jí)內(nèi)容而獲得好處。根據(jù)假設(shè)，隨后設(shè)計(jì)相關(guān)課程的教育目標(biāo)和教學(xué)策略。假設(shè)學(xué)生通過大學(xué)1~3年級(jí)的學(xué)習(xí)取得進(jìn)步。但是，當(dāng)我們共同仔細(xì)考慮教學(xué)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)僅僅喜歡這門課程，所學(xué)的知識(shí)是不能確保充分理解生理學(xué)和生物化學(xué)的基礎(chǔ)概念的。

研究的目的是對(duì)文獻(xiàn)中的誤解進(jìn)行闡述的初步研究，嘗試確定SES學(xué)生在學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)生理學(xué)和生物化學(xué)時(shí)常識(shí)性的誤解。通過發(fā)問卷（可以自由調(diào)整答案）給1~3年級(jí)學(xué)生，嘗試跟蹤他們?cè)趯W(xué)習(xí)過程中那些普遍性的誤解。

2 方法

常識(shí)性誤解列表由運(yùn)動(dòng)生理學(xué)和生物化學(xué)各個(gè)方面內(nèi)容構(gòu)成。這個(gè)列表是由研究者在課堂與學(xué)生互動(dòng)過程中以及課程作業(yè)和考試評(píng)分過程中得出的。這些誤解的陳述見表1。 由這些誤解構(gòu)成問卷，表1由10條問題構(gòu)成。為研究者進(jìn)一步理解誤解產(chǎn)生的根源，預(yù)留空白讓學(xué)生說明他們回答的理由。采用群體普查法，研究的學(xué)生樣本來源于巢湖學(xué)院體育系。為了獲得在整個(gè)教學(xué)計(jì)劃中任一誤解的普遍率，選擇的學(xué)生從1年級(jí)到3年級(jí)。

表1 根據(jù)筆者的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出學(xué)生對(duì)生理學(xué)和生物化學(xué)中可能存在的誤解

3 結(jié)果

筆者提出10條誤解，其中9條在學(xué)生中常見。表3顯示每個(gè)年級(jí)出現(xiàn)誤解的學(xué)生人數(shù)百分比。對(duì)乳酸的誤解，1年級(jí)、2年級(jí)、3年級(jí)學(xué)生人數(shù)的百分比分別為85%、80%和60%。反映了關(guān)于理解肌肉收縮過程中導(dǎo)致乳酸產(chǎn)生的細(xì)胞狀態(tài)的誤解（問題1）。乳酸產(chǎn)生增加的相關(guān)功能（問題2），誤解的普遍率從1年級(jí)到3年級(jí)呈線性下降?？傊?年級(jí)和2年級(jí)學(xué)生誤解了乳酸是代謝產(chǎn)物引起疲勞或?qū)⑦M(jìn)一步產(chǎn)生氫離子引起疲勞。對(duì)于3年級(jí)學(xué)生，僅19%的人出現(xiàn)誤解。81%的學(xué)生能正確理解乳酸是一個(gè)重要的產(chǎn)生能量的底物。這些數(shù)據(jù)顯示，在對(duì)乳酸代謝的學(xué)習(xí)中要更細(xì)致，使學(xué)生正確地理解乳酸是代謝產(chǎn)物，而不是可能引起疲勞的因素。然而，學(xué)生沒有理解或注意在氧合狀態(tài)時(shí)也能產(chǎn)生乳酸。

對(duì)于脂肪代謝的誤解。學(xué)生對(duì)于運(yùn)動(dòng)中脂肪氧化的最佳運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的誤解的人數(shù)約44%（1年級(jí)），43%（2年級(jí)），72%（3年級(jí)）。 對(duì)于運(yùn)動(dòng)中脂肪和碳水化合物代謝的相互作用的誤解1~3年級(jí)的人數(shù)超過95%（問題4）。這種情形下，所有的學(xué)生對(duì)由于肌糖原和血糖或者兩者都降低導(dǎo)致碳水化合物降低，肌肉只能利用脂肪作為能源有明顯的誤解。

對(duì)于肌肉收縮的誤解。關(guān)于肌肉收縮過程相關(guān)問題 （問題5），回答錯(cuò)誤的學(xué)生人數(shù)為84%（1 年級(jí)），75%（2 年級(jí)），90（3 年級(jí)），對(duì)于肌肉收縮的外周過程，產(chǎn)生誤解的學(xué)生較多，僅6%（1年級(jí)），25%（2年級(jí)），10%（3年級(jí)） 學(xué)生能正確回答，這些學(xué)生都能正確解釋肌肉收縮起始于大腦的沖動(dòng)。然而研究數(shù)據(jù)顯示，僅6~25%的學(xué)生能理解中樞神經(jīng)系統(tǒng)在肌肉隨意收縮中的重要作用。在回答問題6時(shí)，56%（1年級(jí)），50%（2年級(jí)），57%（3年級(jí)） 對(duì)關(guān)于縮短收縮時(shí)肌原纖維成分發(fā)生什么變化時(shí)出現(xiàn)誤解。就只一點(diǎn)來說，主要的誤解是收縮時(shí)A帶也縮短。因此，約50%學(xué)生沒有理解肌肉收縮的機(jī)制。關(guān)于最重要的耐力預(yù)測(cè)因子的誤解 （問題7），63%（1 年級(jí)），84%（2 年級(jí)），68%（3 年級(jí)）進(jìn)行了回答。最主要的誤解是最大攝氧量是最重要的決定因素。僅 37%（1年級(jí)），16%（2年級(jí)），32%（3年級(jí)）的學(xué)生正確回答乳酸閾是耐力最重要的決定因素。

對(duì)于氧化反應(yīng)的誤解。關(guān)于自然氧化反應(yīng)（問題 8）81%（1 年級(jí)），61%（2 年級(jí)），67%（3 年級(jí)）學(xué)生進(jìn)行回答。最主要的誤解是氧化反應(yīng)涉及唯一從（或被）氧分子丟失（或獲得）電子。因此，學(xué)生的誤解是任何生物底物都能被氧化或氧化反應(yīng)式從特異性底物丟失（不是獲得）電子。

對(duì)于血壓調(diào)節(jié)的誤解。關(guān)于在熱環(huán)境中運(yùn)動(dòng)過程中導(dǎo)致脫水的血壓應(yīng)答（問題9）有78%（1年級(jí)），54%（2 年級(jí)），80%（3年級(jí)）作答。 數(shù)據(jù)顯示，學(xué)生沒有理解血壓是如何被調(diào)節(jié)的，以及如何對(duì)運(yùn)動(dòng)應(yīng)答的。

4 討論

初步研究的目的是了解運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)學(xué)生在學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)生理學(xué)和運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)概念中的一般性誤解。用特異設(shè)計(jì)的多選題問卷，共有9條常見誤解。在9條誤解中，僅1條可以在目前的教學(xué)中輕松解答。誤解可能來源于班級(jí)、課本或?qū)嵺`[4~8]。

很難闡述文章中提及的誤解的起源，也可能1~3年級(jí)學(xué)生誤解的起源不同。例如，1年級(jí)學(xué)生沒有接受任何“運(yùn)動(dòng)”科學(xué)教育，但是接受“生理學(xué)基礎(chǔ)”視為2年級(jí)學(xué)習(xí)“運(yùn)動(dòng)生理學(xué)”的必要前提。就這方面來說，可以推測(cè)1年級(jí)學(xué)生的誤解歸因于缺乏運(yùn)動(dòng)科學(xué)知識(shí)。這些學(xué)生的誤解可能由于缺乏課外實(shí)踐。但是，考慮到＞50%和＞70%的學(xué)生分別完成了中學(xué)和大學(xué)的生物和體育教育，學(xué)生進(jìn)入大學(xué)以后在這些方面有更多的誤解，如肌肉收縮、乳酸代謝、脂肪和碳水化合物聯(lián)合代謝，甚至更為焦慮的是誤解在2年級(jí)和3年級(jí)仍然較為普遍，盡管逐漸強(qiáng)調(diào)運(yùn)動(dòng)科學(xué)史發(fā)展中的課程。目前的教學(xué)方法可以減少對(duì)乳酸代謝的誤解，然而，1年級(jí)~3年級(jí)誤解的普遍性顯示目前教室和實(shí)驗(yàn)室教學(xué)沒有顯示獲得滿意的結(jié)果。與Michael等[6]一致，很明顯“我們?cè)诮淌易龅幕蛘f的抑或包括我們寫的材料”將會(huì)促成學(xué)生產(chǎn)生誤解。所以在教學(xué)和學(xué)習(xí)中，教師和學(xué)生不要使用模糊語言。

表2 學(xué)生群體調(diào)查的概要

Jacobs[9]也注意到，每一個(gè)科學(xué)學(xué)科常用術(shù)語在學(xué)科中都有特定的含義。不能正確使用這些術(shù)語，就可能導(dǎo)致誤解的產(chǎn)生，同時(shí)提出教師的視覺呈現(xiàn)[10]和過分單純相似科學(xué)[11]是誤解的起源。為此，很顯然要求我們教學(xué)語言（或視覺輔助）必須盡量精確和清楚以致能正確表述這些術(shù)語。

除“教室實(shí)踐”外，很多誤解的產(chǎn)生也有可能是由于研究文獻(xiàn)呈現(xiàn)的矛盾結(jié)果或 “信息閉塞的”和“含糊的”內(nèi)容的教材。在這些誤解中有些格外的突出，如乳酸代謝和耐力的決定因素。例如，乳酸的功能是2006年《應(yīng)用生理學(xué)》雜志“觀點(diǎn)碰撞”爭(zhēng)論的主題[12，13，14，15]。 此外，盡管有豐富的研究證據(jù)支持乳酸閾是最重要的預(yù)測(cè)因素[15]，還有一些作者援引VO2max作為耐力成績(jī)最重要的決定因素[16]，。與其他教師的授課方式一樣，教科書的作者在起草時(shí)也應(yīng)該盡量精確和清楚地表達(dá)。了解一般性誤解的產(chǎn)生根源和了解學(xué)生的理解力是寫作過程最好的起始點(diǎn)。

課外實(shí)踐活動(dòng)也可能是誤解產(chǎn)生的根源[6]。這可能存在于當(dāng)前的學(xué)習(xí)中，如乳酸閾疲勞或脂肪和碳水化合物聯(lián)合代謝。例如，很多體育輿論和普通大眾經(jīng)常提及競(jìng)賽中乳酸積累引起疲勞。大量的廣告助長(zhǎng)了運(yùn)動(dòng)飲料中碳水化合物對(duì)最佳能力的重要性，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)時(shí)脂肪不是能量的重要來源的感覺。當(dāng)然，很難說什么原因引起這些誤解。但是，作為教師和科學(xué)家，我們有責(zé)任告知普通大眾和媒體相關(guān)的研究結(jié)果。也應(yīng)該注意到大多數(shù)學(xué)生能正確回答問題，但是不能證明他們能夠理解這些主題之外的問題。在這種形勢(shì)下，可能還低估了誤解的范圍。與Michael等[7]一樣，作者也觀察到學(xué)生“理解”要少于“知道”。這些數(shù)據(jù)說明學(xué)生可能記住他們讀到的或者聽到的特別事情，但是不能理解這些是如何發(fā)生的。

不論誤解的明確起源，我們意識(shí)到誤解的存在是事實(shí)。確實(shí)，可能較多的教育工作者在陳述問題的時(shí)候沒有意識(shí)到誤解的存在。而且，如果沒有意識(shí)到這些一般性誤解，這些教師講課的深度可能超過目前學(xué)生的理解水平。對(duì)誤解的正式確立是恰當(dāng)和寶貴的開始，就可以了解學(xué)習(xí)者的需要和目前的理解水平，同時(shí)也促進(jìn)對(duì)同類課程的教學(xué)方法的改進(jìn)。一旦確定一個(gè)誤解，合理的改變是制定教學(xué)方法以糾正和/或防止誤解在以后的學(xué)習(xí)中再次發(fā)生。改進(jìn)的教學(xué)方法包括積極的實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐提供對(duì)特殊現(xiàn)象的理解，互動(dòng)學(xué)習(xí)的教室環(huán)境[18，19，20]等。 如果學(xué)生沒有機(jī)會(huì)使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備，建議用運(yùn)動(dòng)生物化學(xué)和運(yùn)動(dòng)生理學(xué)的“經(jīng)典文獻(xiàn)教學(xué)”。如 Brown[21]報(bào)道如何用Gollnick等[22]的經(jīng)典文獻(xiàn)教學(xué)解釋有訓(xùn)練和無訓(xùn)練個(gè)體運(yùn)動(dòng)中生物酶、肌纖維類型和適應(yīng)特征的差異特別有用。

表3 各年級(jí)學(xué)生對(duì)1~9問題中存在誤解的百分比

5 結(jié)論

總之，研究闡明體育與運(yùn)動(dòng)科學(xué)學(xué)生在學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)生理學(xué)和生物化學(xué)時(shí)出現(xiàn)的一般性誤解，為我們了解學(xué)生目前的理解水平，從而采取系統(tǒng)闡述的教學(xué)策略大有意義。通過在線多選題形成的課程評(píng)價(jià)，也許是一個(gè)獲得這些信息的可能途徑。研究數(shù)據(jù)也顯示學(xué)生似乎理解的比知道的少，就這一點(diǎn)而言，我們關(guān)注于發(fā)展培養(yǎng)學(xué)生的思想和理解力，而不是讓學(xué)生成為被動(dòng)接受的教學(xué)活動(dòng)是必要的。創(chuàng)造教學(xué)互動(dòng)環(huán)境、積極的實(shí)驗(yàn)、精心選擇評(píng)價(jià)任務(wù)是必須的。最后，一旦我們了解了學(xué)生的理解水平，作為教育者的任務(wù)就是要提供給大學(xué)生易于領(lǐng)會(huì)的、容易接受的、綜合的和可以負(fù)擔(dān)的主題。提供運(yùn)動(dòng)生理學(xué)和生物化學(xué)目前的研究方向，如從眾多學(xué)科中提煉的主題以及和各種水平的化學(xué)機(jī)構(gòu)合作。

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