生物學(xué)概念表征評(píng)價(jià)指標(biāo)初探

李紫虹 張瑩 胡薇

【摘 要】在文獻(xiàn)分析認(rèn)知心理學(xué)理論和實(shí)證研究的基礎(chǔ)上，從生物學(xué)概念特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合前人相關(guān)研究成果，提出了生物學(xué)概念表征層次（即：文字表征、具體表征、抽象表征和形象表征）及其評(píng)價(jià)指標(biāo)。根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)計(jì)生物學(xué)概念表征問(wèn)卷，對(duì)福建省部分不同級(jí)別達(dá)標(biāo)學(xué)校高二學(xué)生進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，采用SPSS21.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示：以本研究提出的評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)計(jì)的生物學(xué)概念表征問(wèn)卷，具有較好的信度、效度和區(qū)分度。

【關(guān)鍵詞】生物學(xué)概念表征 評(píng)價(jià)指標(biāo) 信度 效度

生物學(xué)概念表征是指生物學(xué)概念在人腦中的記載和呈現(xiàn)形式，生物學(xué)概念的準(zhǔn)確表征是成功學(xué)習(xí)生物的基礎(chǔ)。目前關(guān)于概念表征的研究，國(guó)內(nèi)外的專家和學(xué)者更多的傾向于對(duì)概念的表征特點(diǎn)、方式和層次進(jìn)行研究。且當(dāng)前關(guān)于概念表征層次的研究大多圍繞數(shù)學(xué)、化學(xué)與物理學(xué)科，并以表征的速度、深度與真度作為概念表征的評(píng)價(jià)指標(biāo)，而對(duì)生物概念表征層次的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。本研究旨在通過(guò)對(duì)高中生生物學(xué)概念表征層次的分析與驗(yàn)證，得出各個(gè)表征層次的評(píng)價(jià)指標(biāo)，將其用于概念教學(xué)的評(píng)價(jià)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)以評(píng)價(jià)促進(jìn)學(xué)生生物學(xué)概念表征能力發(fā)展的目標(biāo)。

一、理論依據(jù)

具身概念表征理論認(rèn)為：概念表征是與人們的知覺(jué)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)有直觀關(guān)系，外界刺激會(huì)引發(fā)主體知覺(jué)、運(yùn)動(dòng)和情感的體驗(yàn)，大腦神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)對(duì)這些經(jīng)驗(yàn)記錄整合存儲(chǔ)在記憶中。概念的表征就是主體在模擬或者還原自己在當(dāng)時(shí)經(jīng)驗(yàn)客體時(shí)的運(yùn)動(dòng)、知覺(jué)和內(nèi)省狀態(tài)。李善良認(rèn)為學(xué)生在對(duì)數(shù)學(xué)概念進(jìn)行表征時(shí)存在著從具體材料表征、圖畫表征、圖形表征、語(yǔ)言表征到符號(hào)表征等不同的方式，且這些表征形式有層次之分，概念的表征形式一定程度上代表了一定的表征層次；Craig W.Bowen提出研究生解決有機(jī)合成問(wèn)題時(shí)使用了七種類型的表征：言語(yǔ)表征、圖像表征、方法學(xué)表征、原理定向表征、文獻(xiàn)表征、實(shí)驗(yàn)室定向表征、經(jīng)濟(jì)表征；McDermott和Larkin認(rèn)為物理問(wèn)題的表征構(gòu)建有四步：字面表征、初始表征、科學(xué)理論表征）、數(shù)學(xué)表征。。生物學(xué)概念是對(duì)一類生物學(xué)事實(shí)，進(jìn)行抽象、概括而形成的對(duì)其本質(zhì)屬性或特征的反映的思維形式，而生命本質(zhì)屬性大多又是抽象的，無(wú)形的，更多表現(xiàn)為介于具體概念與抽象概念之間的狀態(tài)，因此，根據(jù)第二代認(rèn)知心理學(xué)理論和實(shí)證研究結(jié)果，生物學(xué)概念加工，涉及語(yǔ)義加工、情境仿真加工、符號(hào)加工和概念隱喻等機(jī)制，綜合其它學(xué)科概念表征層次研究，本研究提出生物學(xué)概念表征分為四個(gè)層次，即文字表征、具體表征、抽象表征和形象表征。

二、評(píng)價(jià)指標(biāo)的提出

生物學(xué)概念表征的評(píng)價(jià)指標(biāo)包括相應(yīng)四個(gè)表征層次的評(píng)價(jià)指標(biāo)。首先，生物學(xué)信息常常以文字、圖形和符號(hào)等形式通過(guò)視覺(jué)感官進(jìn)入人腦，影響此過(guò)程的因素是信息進(jìn)入人腦的的速度與質(zhì)量，因此用閱讀生物信息的速度和理解信息的難易度來(lái)評(píng)定文字表征。其次，具體表征是通過(guò)關(guān)鍵字、詞的意義轉(zhuǎn)換得以實(shí)現(xiàn)，所以我們用選擇關(guān)鍵字、詞的數(shù)量和準(zhǔn)確性以及所選字、詞可能的判斷（判斷的數(shù)量和準(zhǔn)確性）測(cè)量此表征層次。再次，抽象表征實(shí)際上是新舊知識(shí)經(jīng)驗(yàn)建立聯(lián)結(jié)并形成意義組塊的過(guò)程，因此，所選擇、調(diào)用知識(shí)的結(jié)構(gòu)與知識(shí)的深廣度以及推理能力很大程度上能評(píng)價(jià)抽象表征。最后，形象表征是將抽象表征外顯化和具體化的過(guò)程[5]，因此不可避免地需要利用到文字、語(yǔ)言和符號(hào)等外化工具以予呈現(xiàn)，評(píng)價(jià)形象表征可從概念能力和模型方法以及呈現(xiàn)形式予以區(qū)分（見(jiàn)表1）。由于評(píng)價(jià)指標(biāo)中各指標(biāo)的作用及重要程度存在差異，本研究通過(guò)向?qū)＜易稍冎笜?biāo)的相對(duì)權(quán)重意見(jiàn)，確定了各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。

三、評(píng)價(jià)指標(biāo)的驗(yàn)證

1.被試

本研究在福建省3所不同水平的達(dá)標(biāo)學(xué)校進(jìn)行，包括省一級(jí)達(dá)標(biāo)學(xué)校，市一級(jí)達(dá)標(biāo)學(xué)校和市二級(jí)達(dá)標(biāo)學(xué)校。從每個(gè)學(xué)校各隨機(jī)選取一個(gè)普通班高二年級(jí)學(xué)生進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查。

2.材料

確定上述各表征層次的相應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)及各指標(biāo)權(quán)重后，參照《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》（2003）中的學(xué)習(xí)要求，以“細(xì)胞是基本的生命系統(tǒng)”和“有氧呼吸”兩個(gè)概念為具體內(nèi)容，編制高中學(xué)生“細(xì)胞是基本的生命系統(tǒng)”概念表征調(diào)查問(wèn)卷（問(wèn)卷一），高中學(xué)生“有氧呼吸”概念表征調(diào)查問(wèn)卷（問(wèn)卷二），經(jīng)初測(cè)調(diào)整結(jié)構(gòu)效度后，最終形成正式的測(cè)試問(wèn)卷。

3.程序

主試提示被試閱讀理解樣例后完成問(wèn)卷，在規(guī)定時(shí)間達(dá)到時(shí)停止測(cè)試，回收問(wèn)卷。兩份問(wèn)卷分別發(fā)放160份，回收后各獲得有效問(wèn)卷142份。根據(jù)問(wèn)卷評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分，測(cè)試數(shù)據(jù)

用SPSS21.0進(jìn)行處理、分析。

4.結(jié)果與分析

第一，信度和效度的檢測(cè)。將收集到的數(shù)據(jù)，使用SPSS21.0軟件，采用Cronbachs系數(shù)法對(duì)兩份問(wèn)卷進(jìn)行了內(nèi)部信度檢測(cè)，對(duì)兩份問(wèn)卷的內(nèi)容效度進(jìn)行了Pearson相關(guān)系數(shù)分析，分析結(jié)果見(jiàn)表2、表3。

2對(duì)問(wèn)題中出現(xiàn)的關(guān)鍵詞進(jìn)行可能的判斷（判斷的數(shù)量、準(zhǔn)確性）

抽象表征 在頭腦中選擇、激活、調(diào)用原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中有關(guān)的生物學(xué)的抽象概念、原理和理論。把工作記憶中獨(dú)立的、分散的信息點(diǎn)或信息片段整合起來(lái)，建立聯(lián)系，形成有意義的信息組塊。 所選擇、調(diào)用知識(shí)的內(nèi)容及其深度、科學(xué)性和出現(xiàn)時(shí)間

1知識(shí)結(jié)構(gòu)及知識(shí)的深廣度

2推理能力

1概念能力

2模型方法

（1）概念模型指標(biāo)

（2）呈現(xiàn)形式

信度主要評(píng)價(jià)量表的精確性、穩(wěn)定性和一致性，Cronbachs系數(shù)一般要求達(dá)到0.7以上。問(wèn)卷一的Cronbachs系數(shù)為0.706，問(wèn)卷二的Cronbachs系數(shù)為0.718，符合探索研究對(duì)系數(shù)的要求，兩份問(wèn)卷的信度較好。

效度主要評(píng)價(jià)量表的準(zhǔn)確度、有效性和正確性，其中Pearson系數(shù)<0.05為有顯著性意義。內(nèi)容效度指所選的條目是否能夠代表所要測(cè)量的內(nèi)容或主題，本研究通過(guò)計(jì)算問(wèn)卷的各題得分與總得分的相關(guān)系數(shù)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。兩份問(wèn)卷的各題得分與總分之間均有極顯著相關(guān)（P<0.01），“細(xì)胞是基本的生命系統(tǒng)”概念表征調(diào)查問(wèn)卷中每題得分與總分的相關(guān)系數(shù)為0.273～0.927，“有氧呼吸”概念表征調(diào)查問(wèn)卷每題得分與總分的相關(guān)系數(shù)為0.373～0.905，問(wèn)卷的內(nèi)容效度較好。

第二，問(wèn)卷檢測(cè)。除了對(duì)問(wèn)卷的信度、效度進(jìn)行分析之外，本研究還對(duì)該問(wèn)卷的區(qū)分度作了實(shí)證研究。運(yùn)用SPSS21.0軟件，對(duì)不同類型學(xué)校各表征層次的平均得分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)行單因素方差分析（以問(wèn)卷一為例），分析結(jié)果見(jiàn)表4。

根據(jù)預(yù)期，相較于其他級(jí)別達(dá)標(biāo)學(xué)校學(xué)生，省一級(jí)達(dá)標(biāo)學(xué)校學(xué)生由于擁有更好的知識(shí)基礎(chǔ)、能力水平及學(xué)習(xí)資源等因素，在概念表征各個(gè)層次及總體上應(yīng)有更優(yōu)表現(xiàn)。問(wèn)卷結(jié)果顯示：在四個(gè)表征層次上，學(xué)生平均得分均呈省一級(jí)>市一級(jí)>市二級(jí)的趨勢(shì)，且省一級(jí)學(xué)校學(xué)生和市一級(jí)學(xué)校學(xué)生在各個(gè)層次上均呈極顯著的差異，三個(gè)學(xué)校在具體表征和形象表征上的差異尤為明顯?？梢?jiàn)，不同級(jí)別達(dá)標(biāo)學(xué)校學(xué)生，在兩份生物學(xué)概念表征水平測(cè)試問(wèn)卷上，呈顯著差異，符合預(yù)期。說(shuō)明本研究所提出的評(píng)價(jià)指標(biāo)能夠有效區(qū)分不同學(xué)生對(duì)生物學(xué)概念的表征水平。

四、結(jié)論

對(duì)以本研究確定的生物學(xué)概念表征評(píng)價(jià)指標(biāo)為依據(jù)設(shè)計(jì)的兩份生物學(xué)概念表征問(wèn)卷，采用Cronbachs系數(shù)法對(duì)其內(nèi)部信度進(jìn)行檢測(cè)，采用SPSS21.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)其內(nèi)容效度進(jìn)行Pearson相關(guān)系數(shù)分析，采用問(wèn)卷實(shí)測(cè)對(duì)其區(qū)分度進(jìn)行實(shí)證分析，結(jié)果顯示，兩份生物學(xué)概念表征問(wèn)卷具有較好的信度、效度和區(qū)分度，說(shuō)明本研究提出的生物學(xué)概念表征評(píng)價(jià)指標(biāo)的有效性。

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