高中生物代代物的认知方式及其学业成绩分析

高中生物代代物的认知方式及其学业成绩分析

一、概念图策略与有意义学习在过去的一个世纪里，科学教育工作者试图研究有效的教育方法。科学技术的飞速发展、时代的变革,对科学教育提出了更新、更高的要求,因此,这一问题日益成为人们讨论的热点(Esezobor,1986;Welch,1985,andWeiss,1977)。学者们对此展开了大规模的研究,在这些研究中,多数研究结果显示,在科学教育中,教师应努力促成学习者进行有意义学习,应改革教材的呈现方式和组织方式,并在教学中转变学生的学习方式,摒弃灌输和死记硬背的教与学方法。与此同时,研究如何进行有意义学习的众多领域中,利用概念图进行教学是开展得最多的研究之一。概念图是人们基于对概念的如下理解而提出来的:概念是用某一标准区分开来的对象、事件或过程属性的有序集合(Klausmeier;Ghatala和Frayer,1974)。据此理解,概念不可能单独存在,意即每个概念都必须根据与之有关的其他概念间的关系才能确定其准确的含义。画概念图策略的基本原理是运用奥苏贝尔心理学中的有意义学习理论。这一方法得到Novak、Gowin和Johansen(1983)等人的使用、丰富和发展。奥苏贝尔的有意义学习理论(1963)强调学生已有知识(前概念)对学生进行有意义学习的影响,即当学习者有意识地、非常清晰地找出新学概念与已有概念或命题间的意义联接时,有意义学习才会发生。而与之相对的机械性学习则是在新知识与学习者已有认知结构毫无意义联系的情况下被强行加入到学习者的认知结构之中而发生的。近年来,关于使用画概念图作业促进有意义学习的效果方面的研究,不同的研究者的结果大不相同。例如,Novak等人(1983)以八年级学生为研究对象,发现运用画概念图策略进行教学的实验班,在问题解决技能方面,比控制班明显具有优势;而Lehman、Carter和Kahle(1985)研究了250名高中学生使用概念图策略进行有意义学习的效果,发现实验班与控制班之间,没有统计学意义上的显著差异。尽管这些研究结果不尽相同,但却为以后的研究指明了方向,积累了大量的研究材料。分析这些材料会发现,导致这种结果产生的原因是这些研究大多都忽略了一些干扰因子对实验结果的影响。在这些干扰因子(控制变量)中,学生的认知方式就是其中一个非常重要的控制变量。认知方式(Cognitivepreferenceorientations)是个体对外部世界稳定的知觉组织形式和概念归类模式(Heath,1964;Tamir,1985)。它是人对所输入的各种信息的一种处理策略。它赋予个体在感知、记忆、思维和问题解决的常见方式以特征。由于画概念图的程序非常典型地开始于对来自课文、授课笔记等其它信息源,因此,在画概念图练习中,个体的认知方式对作业和随后发生的有意义学习行为的影响可被推断出来。据研究,学生优先选择的认知方式有:●记忆(Recall):采用这种认知方式的学习者,机械地处理外界输入的信息。适合运用该种认知方式进行学习的内容包括:名称、数量、定义、单个的事实或观察结果。●规则(Principles):采用这种认知方式的学习者是从事物、概念、知识间所符合的基本规则或关系的角度去接受和处理信息。内容包括:用于辨别二变量间的内在逻辑关系的内容,或适用于一类对象、现象的规则,甚至对与之有关系的现象的解释。●质疑(Questioning):采用这种认知方式的学习者是从知识的完整性、合理性、有效性或有限性等方面提出自己的看法、去获取知识。对材料的真实性进行分析和评论或者提出建议,甚至做出要进一步进行研究的假设。●应用(Application):采用这种认知方式的学习者关注所获取的知识能否在现实生活情景中得到运用。例如,运用科学知识去解决商业、工业、农业或日常生活中的问题。学习者优先选择的认知方式不是学习者在进行学习或获取知识的过程中采用的唯一或最优的认知方式(Dixon,1985),而只是反映学习者已有学习经验,因此,代表着学习者处理信息的习惯。比如说,学习者选择了“应用”这种认知方式,他仍然能够完成有关规则或质疑为内容的学习任务。介于画概念图是一种探究概念之间最基本的规则和关系的事实(Ault,1985),为此我们可以假定选择认知方式P的个体将比选择A、Q、R的学习者,在概念图练习和进行有意义学习中,能达到最好的水平。二、生物学业成绩测试和测量*抽样:随机抽取阳安中学高二年级两个理科班为研究对象,共150名学生:男生99名,女生51名。平均年龄16周岁,最大为20周岁,最小为15周岁。*实验处理:实验班使用画概念图策略;控制班使用传统的教学方法。教完“新陈代谢”一章后,对研究对象进行“BCPI测试”和“生物学业成绩测试”。运用Tamir(1974)设计“生物认知行为问卷”(BiologyCognitivePreferenceInventory,BCPI)为操作变量。由于国外的教材与我国有很大差异,不能完全照搬,所以本实验根据Tamir的设计思想和方法,编制了一套含有三十个小题的BCPI测试卷,其折半信度系数为0.68。样题如下:例题:青霉素是1928年由亚历山大·弗莱明发现的。A.青霉素被医生用来治疗细菌性疾病。(应用水平——A)B.青霉素是一种抗生素。(回忆水平——R)C.青霉素像别的抗生素一样,由活的微生物个体产生,并对控制微生物有效。(规则水平——P)D.青霉素对治疗细菌性疾病并不是都有效,其它化合物也用于治疗细菌性疾病。(提问水平——Q)运用“生物学业成绩测试题”对学生进行有意义学习的效果进行量化,以比较不同认知方式间进行有意义学习的效果。三、结果和分析1.最适合在有意义学习时,对概念的意义关联到了一个教师对BCPI测试结果进行分类统计。即分别统计出R、P、Q、A的题目数。按该生回答最多的那一种认知类型(R、P、Q、A)来确定学生的认知方式。如某生在30个题目中,有20个题目是选择的P,则我们可判定该生的认知类型为P。依此,分别统计出实验班和控制班的认知类型分列于下表中。从上表我们可以看出,实验班中的学生以P为主要认知方式,而控制班则以R为主要认知方式。由此我们可以认为不同的教学策略会对学生学习知识的方式(认知方式)产生重要影响。这一结果与Okebukola,Tamir等人的研究结果极为相似(e.g.P.A.Okebukola;O.J.Jegede,1988;Tam-ir,1975;Lehman等人,1985)。对于以上结果,我们认为,优先选择原理(P)进行认知的学生,比选择其他认知方式的学生,在进行有意义学习时,更具优势。因为概念图能形象地展示和说明概念的含义及概念间的相互关系,即概念间的意义联接(Lehman等,1985)。因此,经过比较长一段时间的教学,教师和学生都分别习惯了从概念和知识间的“关系或联系、意义”入手去探究新概念与学生头脑中已有概念之间的意义联系,以便使新概念能有序地、恰当地整合到学生已有的认知结构之中,并根据概念间的意义联系,重新构建新认知结构,即皮亚杰所称的知识的同化、顺化和平衡过程。在这一过程中,学习者已经产生了一种学习定势或称认知定势对输入的信息进行加工和处理。例如,通过个案分析发现,选择以P为主要认知方式的学生,在学习新概念时,总是习惯于去分析概念之间的关系,并加以理解和记忆;而选择以R为主要认知方式的学生,则总是无数遍地去背诵整个概念,用死记硬背的方式来处理新学概念;选择以Q为认知方式的学生则总是以怀疑的眼光去分析所学概念表达的准确性和完整性,喜欢寻求概念的反例;而选择以A为认知方式的学生,则关注概念的应用性如何。总之,画概念图能形象地展示概念的含义及其概念之间的关系,经过不断训练,学生的认知方式会受到影响而发生改变。2.实验结果的分析我们对四种认知方式所对应的生物学业成绩进行了t-检验,其结果列于表Ⅱ。从表Ⅱ中可以发现,以规则(P)为认知方式的学生的生物学业成绩,在实验班和控制班之间,出现统计意义上的显著差异(P<0.01);质疑(Q)、记忆(R)这两种认知方式所对应的生物学业成绩,在实验班与控制班间,也有显著差异(Q:P<0.01;R:P<0.05);而应用(A)这种认知方式时没有显著差异(P>0.05)。运用F-检验可以看出,实验班、控制班内四种认知方式所对应的生物学业成绩之间也有显著差异(实验班为P<0.01,控制班为P<0.05)。这说明,学生选择某种认知方式而引起的生物学业成绩间的差异,是由实验处理引起的。也同时再次验证了测试卷有较高的效度。该结果证明了运用画概念图策略,让学生进行有意义学习是有效的。同时也显示出,使用画概念图策略促使学生对输入的信息采取了不同的信息处理方式。由于学生对信息的处理方式的差异,使学生进行有意义学习的程度就不同,在生物学业成绩上就发生了差异。这一结果似乎可以解释为,选择P为主要认知方式的学生,使用概念间的意义和基本规则去理解、整合、建构新输入概念的意义(Lehman等1985,MoloneDekers,1984;Stewart,VankirkandRowell,1979),因此,这种认知方式比其他认知方式,在进行有意义学习中更具优势。从认知兴趣来看,选择以P为认知方式的学习者,其主要的认知兴趣在于去辨认或理解不同概念间的相互关系(Jungwrith,1980)。这与Tamir对54篇这方面的研究分析所得结论是一致的(认为,选择以P为认知方式对学生学业成绩的影响最高(0.33);选R的则最低(-0.28))。国外许多学者和教师都主张,在科学课的教学中,应让学生通过有意义学习而不是机械学习习得概念。Klausmeir等(1974)通过研究发现,画概念图策略,有利于学生进行有意义学习:(1)对某概念的新例做出概括,并能辨别出该概念的反例。(2)通过意义联接,能理解和找到某概念的上位概念、下位概念及组合关系的概念。(3)找出某概念与其他概念间的各种对应关系(意义联接)。(4)解决与某概念相关的实际问题。据此,运用画概念图策略的学习者在习得新概念时,不但喜欢从理解规则(P)的意义方面来组织和理解新概念,还喜欢对反例提出