高中生物代代物的認(rèn)知方式及其學(xué)業(yè)成績(jī)分析

高中生物代代物的認(rèn)知方式及其學(xué)業(yè)成績(jī)分析

一、概念圖策略與有意義學(xué)習(xí)在過(guò)去的一個(gè)世紀(jì)里，科學(xué)教育工作者試圖研究有效的教育方法。科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展、時(shí)代的變革,對(duì)科學(xué)教育提出了更新、更高的要求,因此,這一問(wèn)題日益成為人們討論的熱點(diǎn)(Esezobor,1986;Welch,1985,andWeiss,1977)。學(xué)者們對(duì)此展開(kāi)了大規(guī)模的研究,在這些研究中,多數(shù)研究結(jié)果顯示,在科學(xué)教育中,教師應(yīng)努力促成學(xué)習(xí)者進(jìn)行有意義學(xué)習(xí),應(yīng)改革教材的呈現(xiàn)方式和組織方式,并在教學(xué)中轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式,摒棄灌輸和死記硬背的教與學(xué)方法。與此同時(shí),研究如何進(jìn)行有意義學(xué)習(xí)的眾多領(lǐng)域中,利用概念圖進(jìn)行教學(xué)是開(kāi)展得最多的研究之一。概念圖是人們基于對(duì)概念的如下理解而提出來(lái)的:概念是用某一標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分開(kāi)來(lái)的對(duì)象、事件或過(guò)程屬性的有序集合(Klausmeier;Ghatala和Frayer,1974)。據(jù)此理解,概念不可能單獨(dú)存在,意即每個(gè)概念都必須根據(jù)與之有關(guān)的其他概念間的關(guān)系才能確定其準(zhǔn)確的含義。畫(huà)概念圖策略的基本原理是運(yùn)用奧蘇貝爾心理學(xué)中的有意義學(xué)習(xí)理論。這一方法得到Novak、Gowin和Johansen(1983)等人的使用、豐富和發(fā)展。奧蘇貝爾的有意義學(xué)習(xí)理論(1963)強(qiáng)調(diào)學(xué)生已有知識(shí)(前概念)對(duì)學(xué)生進(jìn)行有意義學(xué)習(xí)的影響,即當(dāng)學(xué)習(xí)者有意識(shí)地、非常清晰地找出新學(xué)概念與已有概念或命題間的意義聯(lián)接時(shí),有意義學(xué)習(xí)才會(huì)發(fā)生。而與之相對(duì)的機(jī)械性學(xué)習(xí)則是在新知識(shí)與學(xué)習(xí)者已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)毫無(wú)意義聯(lián)系的情況下被強(qiáng)行加入到學(xué)習(xí)者的認(rèn)知結(jié)構(gòu)之中而發(fā)生的。近年來(lái),關(guān)于使用畫(huà)概念圖作業(yè)促進(jìn)有意義學(xué)習(xí)的效果方面的研究,不同的研究者的結(jié)果大不相同。例如,Novak等人(1983)以八年級(jí)學(xué)生為研究對(duì)象,發(fā)現(xiàn)運(yùn)用畫(huà)概念圖策略進(jìn)行教學(xué)的實(shí)驗(yàn)班,在問(wèn)題解決技能方面,比控制班明顯具有優(yōu)勢(shì);而Lehman、Carter和Kahle(1985)研究了250名高中學(xué)生使用概念圖策略進(jìn)行有意義學(xué)習(xí)的效果,發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)班與控制班之間,沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的顯著差異。盡管這些研究結(jié)果不盡相同,但卻為以后的研究指明了方向,積累了大量的研究材料。分析這些材料會(huì)發(fā)現(xiàn),導(dǎo)致這種結(jié)果產(chǎn)生的原因是這些研究大多都忽略了一些干擾因子對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。在這些干擾因子(控制變量)中,學(xué)生的認(rèn)知方式就是其中一個(gè)非常重要的控制變量。認(rèn)知方式(Cognitivepreferenceorientations)是個(gè)體對(duì)外部世界穩(wěn)定的知覺(jué)組織形式和概念歸類模式(Heath,1964;Tamir,1985)。它是人對(duì)所輸入的各種信息的一種處理策略。它賦予個(gè)體在感知、記憶、思維和問(wèn)題解決的常見(jiàn)方式以特征。由于畫(huà)概念圖的程序非常典型地開(kāi)始于對(duì)來(lái)自課文、授課筆記等其它信息源,因此,在畫(huà)概念圖練習(xí)中,個(gè)體的認(rèn)知方式對(duì)作業(yè)和隨后發(fā)生的有意義學(xué)習(xí)行為的影響可被推斷出來(lái)。據(jù)研究,學(xué)生優(yōu)先選擇的認(rèn)知方式有:●記憶(Recall):采用這種認(rèn)知方式的學(xué)習(xí)者,機(jī)械地處理外界輸入的信息。適合運(yùn)用該種認(rèn)知方式進(jìn)行學(xué)習(xí)的內(nèi)容包括:名稱、數(shù)量、定義、單個(gè)的事實(shí)或觀察結(jié)果?！褚?guī)則(Principles):采用這種認(rèn)知方式的學(xué)習(xí)者是從事物、概念、知識(shí)間所符合的基本規(guī)則或關(guān)系的角度去接受和處理信息。內(nèi)容包括:用于辨別二變量間的內(nèi)在邏輯關(guān)系的內(nèi)容,或適用于一類對(duì)象、現(xiàn)象的規(guī)則,甚至對(duì)與之有關(guān)系的現(xiàn)象的解釋?！褓|(zhì)疑(Questioning):采用這種認(rèn)知方式的學(xué)習(xí)者是從知識(shí)的完整性、合理性、有效性或有限性等方面提出自己的看法、去獲取知識(shí)。對(duì)材料的真實(shí)性進(jìn)行分析和評(píng)論或者提出建議,甚至做出要進(jìn)一步進(jìn)行研究的假設(shè)?！駪?yīng)用(Application):采用這種認(rèn)知方式的學(xué)習(xí)者關(guān)注所獲取的知識(shí)能否在現(xiàn)實(shí)生活情景中得到運(yùn)用。例如,運(yùn)用科學(xué)知識(shí)去解決商業(yè)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)或日常生活中的問(wèn)題。學(xué)習(xí)者優(yōu)先選擇的認(rèn)知方式不是學(xué)習(xí)者在進(jìn)行學(xué)習(xí)或獲取知識(shí)的過(guò)程中采用的唯一或最優(yōu)的認(rèn)知方式(Dixon,1985),而只是反映學(xué)習(xí)者已有學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn),因此,代表著學(xué)習(xí)者處理信息的習(xí)慣。比如說(shuō),學(xué)習(xí)者選擇了“應(yīng)用”這種認(rèn)知方式,他仍然能夠完成有關(guān)規(guī)則或質(zhì)疑為內(nèi)容的學(xué)習(xí)任務(wù)。介于畫(huà)概念圖是一種探究概念之間最基本的規(guī)則和關(guān)系的事實(shí)(Ault,1985),為此我們可以假定選擇認(rèn)知方式P的個(gè)體將比選擇A、Q、R的學(xué)習(xí)者,在概念圖練習(xí)和進(jìn)行有意義學(xué)習(xí)中,能達(dá)到最好的水平。二、生物學(xué)業(yè)成績(jī)測(cè)試和測(cè)量*抽樣:隨機(jī)抽取陽(yáng)安中學(xué)高二年級(jí)兩個(gè)理科班為研究對(duì)象,共150名學(xué)生:男生99名,女生51名。平均年齡16周歲,最大為20周歲,最小為15周歲。*實(shí)驗(yàn)處理:實(shí)驗(yàn)班使用畫(huà)概念圖策略;控制班使用傳統(tǒng)的教學(xué)方法。教完“新陳代謝”一章后,對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行“BCPI測(cè)試”和“生物學(xué)業(yè)成績(jī)測(cè)試”。運(yùn)用Tamir(1974)設(shè)計(jì)“生物認(rèn)知行為問(wèn)卷”(BiologyCognitivePreferenceInventory,BCPI)為操作變量。由于國(guó)外的教材與我國(guó)有很大差異,不能完全照搬,所以本實(shí)驗(yàn)根據(jù)Tamir的設(shè)計(jì)思想和方法,編制了一套含有三十個(gè)小題的BCPI測(cè)試卷,其折半信度系數(shù)為0.68。樣題如下:例題:青霉素是1928年由亞歷山大·弗萊明發(fā)現(xiàn)的。A.青霉素被醫(yī)生用來(lái)治療細(xì)菌性疾病。(應(yīng)用水平——A)B.青霉素是一種抗生素。(回憶水平——R)C.青霉素像別的抗生素一樣,由活的微生物個(gè)體產(chǎn)生,并對(duì)控制微生物有效。(規(guī)則水平——P)D.青霉素對(duì)治療細(xì)菌性疾病并不是都有效,其它化合物也用于治療細(xì)菌性疾病。(提問(wèn)水平——Q)運(yùn)用“生物學(xué)業(yè)成績(jī)測(cè)試題”對(duì)學(xué)生進(jìn)行有意義學(xué)習(xí)的效果進(jìn)行量化,以比較不同認(rèn)知方式間進(jìn)行有意義學(xué)習(xí)的效果。三、結(jié)果和分析1.最適合在有意義學(xué)習(xí)時(shí),對(duì)概念的意義關(guān)聯(lián)到了一個(gè)教師對(duì)BCPI測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)。即分別統(tǒng)計(jì)出R、P、Q、A的題目數(shù)。按該生回答最多的那一種認(rèn)知類型(R、P、Q、A)來(lái)確定學(xué)生的認(rèn)知方式。如某生在30個(gè)題目中,有20個(gè)題目是選擇的P,則我們可判定該生的認(rèn)知類型為P。依此,分別統(tǒng)計(jì)出實(shí)驗(yàn)班和控制班的認(rèn)知類型分列于下表中。從上表我們可以看出,實(shí)驗(yàn)班中的學(xué)生以P為主要認(rèn)知方式,而控制班則以R為主要認(rèn)知方式。由此我們可以認(rèn)為不同的教學(xué)策略會(huì)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的方式(認(rèn)知方式)產(chǎn)生重要影響。這一結(jié)果與Okebukola,Tamir等人的研究結(jié)果極為相似(e.g.P.A.Okebukola;O.J.Jegede,1988;Tam-ir,1975;Lehman等人,1985)。對(duì)于以上結(jié)果,我們認(rèn)為,優(yōu)先選擇原理(P)進(jìn)行認(rèn)知的學(xué)生,比選擇其他認(rèn)知方式的學(xué)生,在進(jìn)行有意義學(xué)習(xí)時(shí),更具優(yōu)勢(shì)。因?yàn)楦拍顖D能形象地展示和說(shuō)明概念的含義及概念間的相互關(guān)系,即概念間的意義聯(lián)接(Lehman等,1985)。因此,經(jīng)過(guò)比較長(zhǎng)一段時(shí)間的教學(xué),教師和學(xué)生都分別習(xí)慣了從概念和知識(shí)間的“關(guān)系或聯(lián)系、意義”入手去探究新概念與學(xué)生頭腦中已有概念之間的意義聯(lián)系,以便使新概念能有序地、恰當(dāng)?shù)卣系綄W(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)之中,并根據(jù)概念間的意義聯(lián)系,重新構(gòu)建新認(rèn)知結(jié)構(gòu),即皮亞杰所稱的知識(shí)的同化、順化和平衡過(guò)程。在這一過(guò)程中,學(xué)習(xí)者已經(jīng)產(chǎn)生了一種學(xué)習(xí)定勢(shì)或稱認(rèn)知定勢(shì)對(duì)輸入的信息進(jìn)行加工和處理。例如,通過(guò)個(gè)案分析發(fā)現(xiàn),選擇以P為主要認(rèn)知方式的學(xué)生,在學(xué)習(xí)新概念時(shí),總是習(xí)慣于去分析概念之間的關(guān)系,并加以理解和記憶;而選擇以R為主要認(rèn)知方式的學(xué)生,則總是無(wú)數(shù)遍地去背誦整個(gè)概念,用死記硬背的方式來(lái)處理新學(xué)概念;選擇以Q為認(rèn)知方式的學(xué)生則總是以懷疑的眼光去分析所學(xué)概念表達(dá)的準(zhǔn)確性和完整性,喜歡尋求概念的反例;而選擇以A為認(rèn)知方式的學(xué)生,則關(guān)注概念的應(yīng)用性如何?？傊?畫(huà)概念圖能形象地展示概念的含義及其概念之間的關(guān)系,經(jīng)過(guò)不斷訓(xùn)練,學(xué)生的認(rèn)知方式會(huì)受到影響而發(fā)生改變。2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析我們對(duì)四種認(rèn)知方式所對(duì)應(yīng)的生物學(xué)業(yè)成績(jī)進(jìn)行了t-檢驗(yàn),其結(jié)果列于表Ⅱ。從表Ⅱ中可以發(fā)現(xiàn),以規(guī)則(P)為認(rèn)知方式的學(xué)生的生物學(xué)業(yè)成績(jī),在實(shí)驗(yàn)班和控制班之間,出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)意義上的顯著差異(P<0.01);質(zhì)疑(Q)、記憶(R)這兩種認(rèn)知方式所對(duì)應(yīng)的生物學(xué)業(yè)成績(jī),在實(shí)驗(yàn)班與控制班間,也有顯著差異(Q:P<0.01;R:P<0.05);而應(yīng)用(A)這種認(rèn)知方式時(shí)沒(méi)有顯著差異(P>0.05)。運(yùn)用F-檢驗(yàn)可以看出,實(shí)驗(yàn)班、控制班內(nèi)四種認(rèn)知方式所對(duì)應(yīng)的生物學(xué)業(yè)成績(jī)之間也有顯著差異(實(shí)驗(yàn)班為P<0.01,控制班為P<0.05)。這說(shuō)明,學(xué)生選擇某種認(rèn)知方式而引起的生物學(xué)業(yè)成績(jī)間的差異,是由實(shí)驗(yàn)處理引起的。也同時(shí)再次驗(yàn)證了測(cè)試卷有較高的效度。該結(jié)果證明了運(yùn)用畫(huà)概念圖策略,讓學(xué)生進(jìn)行有意義學(xué)習(xí)是有效的。同時(shí)也顯示出,使用畫(huà)概念圖策略促使學(xué)生對(duì)輸入的信息采取了不同的信息處理方式。由于學(xué)生對(duì)信息的處理方式的差異,使學(xué)生進(jìn)行有意義學(xué)習(xí)的程度就不同,在生物學(xué)業(yè)成績(jī)上就發(fā)生了差異。這一結(jié)果似乎可以解釋為,選擇P為主要認(rèn)知方式的學(xué)生,使用概念間的意義和基本規(guī)則去理解、整合、建構(gòu)新輸入概念的意義(Lehman等1985,MoloneDekers,1984;Stewart,VankirkandRowell,1979),因此,這種認(rèn)知方式比其他認(rèn)知方式,在進(jìn)行有意義學(xué)習(xí)中更具優(yōu)勢(shì)。從認(rèn)知興趣來(lái)看,選擇以P為認(rèn)知方式的學(xué)習(xí)者,其主要的認(rèn)知興趣在于去辨認(rèn)或理解不同概念間的相互關(guān)系(Jungwrith,1980)。這與Tamir對(duì)54篇這方面的研究分析所得結(jié)論是一致的(認(rèn)為,選擇以P為認(rèn)知方式對(duì)學(xué)生學(xué)業(yè)成績(jī)的影響最高(0.33);選R的則最低(-0.28))。國(guó)外許多學(xué)者和教師都主張,在科學(xué)課的教學(xué)中,應(yīng)讓學(xué)生通過(guò)有意義學(xué)習(xí)而不是機(jī)械學(xué)習(xí)習(xí)得概念。Klausmeir等(1974)通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),畫(huà)概念圖策略,有利于學(xué)生進(jìn)行有意義學(xué)習(xí):(1)對(duì)某概念的新例做出概括,并能辨別出該概念的反例。(2)通過(guò)意義聯(lián)接,能理解和找到某概念的上位概念、下位概念及組合關(guān)系的概念。(3)找出某概念與其他概念間的各種對(duì)應(yīng)關(guān)系(意義聯(lián)接)。(4)解決與某概念相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題。據(jù)此,運(yùn)用畫(huà)概念圖策略的學(xué)習(xí)者在習(xí)得新概念時(shí),不但喜歡從理解規(guī)則(P)的意義方面來(lái)組織和理解新概念,還喜歡對(duì)反例提出