兩種知識(shí)表征方式教學(xué)效果的比較研究
——以“蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性”為例

鄭云桓 胡桂平

(江西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 南昌 330022)

1 知識(shí)表征方式

生物學(xué)教學(xué)中常用的知識(shí)表征方式有文字表征、圖示表征、多媒體表征、模型表征、實(shí)驗(yàn)表征等多種類型。現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)的研究表明，人類知識(shí)獲得的過程并不是對(duì)外部物化知識(shí)的簡(jiǎn)單復(fù)制，而是要經(jīng)過內(nèi)部的深度加工，才能有意義地建構(gòu)自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。實(shí)際上，教師選擇的知識(shí)表征方式對(duì)學(xué)生的內(nèi)部加工過程影響巨大。但是生物學(xué)教學(xué)中相關(guān)的實(shí)證研究甚少。筆者以人教版高中生物學(xué)教材必修一“生命活動(dòng)的承擔(dān)者——蛋白質(zhì)”一節(jié)為例，采取多媒體表征和模型表征兩種不同方式進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐研究。

2 兩種知識(shí)表征方式的比較研究

2.1 教學(xué)內(nèi)容分析 課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本節(jié)內(nèi)容的要求是： 概述(理解水平)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能以及蛋白質(zhì)多樣性的原因。由于高一學(xué)生缺乏氨基酸等有機(jī)物的基礎(chǔ)知識(shí)，而蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)微觀、復(fù)雜、抽象，因此學(xué)生對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能多樣性的認(rèn)知存在困難。

2.2 兩種知識(shí)表征方式 多媒體和模型是生物學(xué)教學(xué)中常用的知識(shí)表征方式。

2.2.1 多媒體表征 多媒體是把多種媒介利用起來，形成集文字、聲音、圖像和動(dòng)畫等于一體的信息表征方式[1]。其優(yōu)勢(shì)在于使知識(shí)的表達(dá)從簡(jiǎn)單抽象、走向模擬仿真，給學(xué)習(xí)提供類似真實(shí)的情景，同時(shí)對(duì)多種感官進(jìn)行刺激，大大彌補(bǔ)了文字表達(dá)形式的不足。生物學(xué)中存在許多微觀、抽象及動(dòng)態(tài)變化的知識(shí)內(nèi)容，而借助于多媒體表征，可以將微觀變宏觀、化抽象為具體，形成豐富的直觀認(rèn)識(shí)，減輕學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，化解學(xué)生的認(rèn)知困難。

2.2.2 模型表征 模型的形式有多種，包括物理模型、概念模型、數(shù)學(xué)模型等。模型表征中的模型一般是指的物理模型，通過實(shí)物或圖畫形式直觀地表達(dá)對(duì)象的特征。

生物學(xué)中包含著大量微觀抽象的知識(shí)，可以利用物理模型組織教學(xué)，變抽象為具體，化不可見為可見，有利于學(xué)生直觀地認(rèn)識(shí)物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)。例如，利用有色導(dǎo)線這一隨處可見、成本低廉的道具，制作蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模型、細(xì)胞周期各時(shí)期染色體結(jié)構(gòu)模型以及晶狀體曲度調(diào)節(jié)原理模型，將微觀抽象的生物學(xué)知識(shí)通過一根導(dǎo)線所制作的實(shí)物模型呈現(xiàn)在學(xué)生面前，化解了學(xué)生的認(rèn)知困難，操作過程又簡(jiǎn)易可行[2]。另外，也可以讓學(xué)生主動(dòng)參與制作生物模型，在做中學(xué)，使學(xué)生獲得豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力也得到了培養(yǎng)。

2.3 兩種知識(shí)表征方式的教學(xué)實(shí)踐 選取某中學(xué)高一年級(jí)兩個(gè)平行班(按中考成績(jī)平均分班，基礎(chǔ)相同)進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐。

2.3.1 教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 除去關(guān)于“蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性”這一內(nèi)容的講授方式不同，其他部分內(nèi)容的講授方式在兩個(gè)平行班完全一致，使用多媒體動(dòng)畫方式講授蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性的班級(jí)稱為“多媒體表征組”，而以建構(gòu)模型來理解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和多樣性的班級(jí)稱為“模型表征組”，具體教學(xué)操作過程如表1所示。

2.3.2 教學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 本節(jié)課教學(xué)結(jié)束后，圍繞教學(xué)內(nèi)容，編制了測(cè)試卷(總分50分)進(jìn)行教學(xué)效果的檢測(cè)。測(cè)試結(jié)果表明，“蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)”“蛋白質(zhì)多樣性的原因”“有關(guān)蛋白質(zhì)的計(jì)算”三個(gè)部分模型表征組的平均均高于多媒體表征組，多媒體表征組的測(cè)試總平均分是39． 93 分，模型表征組的測(cè)試總平均分是42． 05 分。統(tǒng)計(jì)學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，兩組成績(jī)存在顯著性差異( P = 0． 039 ＜ 0．05)，模型表征組的成績(jī)要好于多媒體表征組。

3 結(jié)果分析

以上結(jié)果表明模型表征組在“蛋白質(zhì)多樣性的原因”這一部分表現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)明顯，更加有利于學(xué)生對(duì)于該部分內(nèi)容的理解和掌握。從課堂觀察角度來看，模型表征組課堂氣氛較為活躍。當(dāng)學(xué)生得知要建構(gòu)模型即表現(xiàn)出極大的興趣，認(rèn)真聽取建構(gòu)模型的規(guī)則。在建構(gòu)模型過程中，學(xué)生像在做游戲一樣全身心投入其中，認(rèn)真選取氨基酸依次填入至紙條上，時(shí)不時(shí)與同伴進(jìn)行小聲的討論。紙條“蛋白質(zhì)”建構(gòu)完成后，在教師的引導(dǎo)下學(xué)生之間互相交換模型，并積極地進(jìn)行討論，尋找模型之間的不同之處。教師引導(dǎo)總結(jié)時(shí)，學(xué)生認(rèn)真聽講，思維活躍，課堂氛圍輕松愉悅。而多媒體表征組的課堂氣氛相較于模型表征組較為平淡，且在動(dòng)畫演示結(jié)束之后，學(xué)生間缺乏交流和討論。積極的學(xué)習(xí)氛圍與廣泛的參與，這是模型表征組在最終的測(cè)試中表現(xiàn)得更好的重要原因。因此教師要重視直觀教學(xué)，讓學(xué)生充分利用身體感知或探究生物學(xué)相關(guān)概念的教學(xué)內(nèi)容[3]，提高教學(xué)的有效性。

當(dāng)然多媒體表征所具有的優(yōu)勢(shì)也是毋庸置疑的，即多媒體善于展示動(dòng)態(tài)變化的過程，如減數(shù)分裂的過程、DNA的復(fù)制的過程、基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成的過程等。而模型表征則更適用于噬菌體模型、DNA分子模型、流動(dòng)鑲嵌模型等靜態(tài)模型的教學(xué)。需要注意的是，建構(gòu)模型需要耗費(fèi)較多的時(shí)間且課堂氣氛容易過于活躍，教師在實(shí)際教學(xué)過程中應(yīng)該要注意對(duì)教學(xué)進(jìn)程的把握和課堂秩序的管理。