基于問題表征理論的生物習題教學策略

吳進強

摘要：以高中生生物問題表征的動態特征研究成果為指導，構建生物習題教學的三步教學策略，即課前的自我診斷、課中多形式表征問題解決和課后的變式訓練，能夠有效提高習題教學的有效性。

關鍵詞：問題表征習題教學

【分類號】G633.7

一.問題的提出

在近期我校的一次高二年理科班學生期中測試中，選擇題第3題如下：

下圖表示某海域大黃魚種群的增長速率與種群數量的關系。有關分析錯誤的是（ ）

A. 要獲得最大持續捕撈量，捕撈后大黃魚種群數量應處于b點

B. 用標志重捕法調查種群密度時，若標記個體更易被捕食，則調查值偏高

C. a點時種群的年齡組成是增長型，c點時年齡組成為衰退型

D. c點時種群數量未達到 K值，其增長速率與a點相同

本題正確答案是C，難度系數0.7。做錯的學生絕大多數選擇D選項，“排除A、B；曲線前半段上升后半段下降，所以認為C正確”，這是錯選的學生中很有代表性的臨場分析思路，反應學生對問題的表征停留在文字表征和圖示表征等淺層次、基于表面結構特點的外部表征形式。因此，在習題教學過程中，如何提高學生問題的表征水平，對問題的順利正確解決具有重要意義。

二.教學策略

問題表征是指解題者根據問題所提供的信息和自身已有的知識經驗形成問題空間的過程。高中生物生物問題表征過程符合一般問題解決模式，同時又表現出用于情境表征的時間較長，用于形成思路和數學運算的時間較短的特征。因此，生物習題教學中應著重于引導學生利用題目條件、問題及自身已有的知識經驗，形成問題空間，提高學生的問題表征能力。

1.課前提供自我診斷表

在實際教學過程中，許多老師對于測試后的質量分析僅停留在錯誤率高低的評價上，認為這樣在試題評講中就能做到有的放矢。但這樣簡單粗放的方式，從教師的角度看，無法真正了解導致學生答題錯誤的是相關概念、原理、規則未掌握，還是問題表征水平低，未能構建完整的條件間、條件問題間的關系，還是學生的元認知水平制約解題的準確性；從學生的角度看，缺乏對自己認知過程的再認知，對于到底是什么原因導致錯誤答題云里霧里，勢必影響聽課的有效性及元認知能力的發展。

針對以上問題，可以在試題講評前提供給學生問題分析表格，表格如下：

這種按部就班的問題分析策略，不僅有利于提高學生問題表征水平，同時也是對學生元認知策略的訓練，使學生聽課時更有針對性，有效提升學生學習的自信心和自我效能感，降低學生的認知負荷，也遵循了教學的準備性原則。同時，使生生交流更有針對性，讓后進生能夠更好地體會學優生的思維過程，更好地借鑒他人的思維成果。

本案例中，學生在測試后依據分析表進行剖析時，能夠獨立發現是因為未能建立起種群增長速率與年齡結構的關系，也未能建立起條件間的比較關系，因此導致問題解答錯誤。通過策略訓練，能夠有效地幫助學生建立問題圖式，提高學生問題表征水平。

2.課中運用多種形式表征問題

從教學角度看，教師需要考慮認知方式、學習風格等影響問題表征的因素，不同學習風格的學生擅長于不同的表征形式。賀迎飛根據學生獲取信息的渠道從視覺型/語言表達型這一維度探索其與生物學問題表征的關系，提出視覺型的學習者善于記住他們看到的東西，語言表達型的學習者則對書面語言和口頭語言非常敏感。姜子云等也在其研究中指出，運用多種表征方式解決問題，可以充分利用個人工作記憶的特點，降低工作記憶的認知負荷。因此，在教學實踐中，同一問題的解決可以引導學生盡量用不同的方式進行表征，不僅可以滿足不同學習風格的學生的需求，也可以在學生的長時記憶中形成更多的檢索線索。

例如，針對上題的C項，在明確種群年齡結構類型及種群增長率概念的基礎上，引導學生發現，增長型的種群，其種群增長速率大于0，反過來講，種群增長速率大于0也意味著種群年齡結構為增長型，然后引導學生將如下種群數量變化曲線轉化為種群增長速率變化曲線及建構完整概念圖：

通過文字表征，再通過曲線圖和概念圖進行圖示表征的多種表征形式，逐步讓學生意識到，種群年齡組成能夠反應未來種群的數量變化情況，深化了知識的概括水平，促使學生的問題表征水平由文字表征、圖像表征向理論表征發展，由外部表征向內部表征發展，形成良好的認知結構，提高教學的有效性。

3.提供變式題促進策略反思

“策略習得之后，需要讓學生體驗到策略適當應用和不適當應用的條件，使策略學習達到反省認知水平，才能使所學的策略向新情境遷移”，變式題是提供這一方面訓練的有效途徑。例如，針對上述選擇題中暴露的問題表征狀況，可以提供以下變式訓練：

變式.如圖為某地人口出生率和死亡率的變化曲線。則該種群的年齡組成（ ）

A.由穩定型變為增長型

B.由衰退型變為穩定型

C.由增長型變為穩定型

D.由穩定型變為衰退型

本題沒有直接出現種群增長速率這一信息，這在學生進行知識遷移的過程中造成障礙，但能夠促使學生從條件出發，發現起初一段時間種群出生率=死亡率，隨著時間推移，種群出生率上升而死亡率下降，問題是種群的年齡組成將發生什么變化？從未來種群數量變化情況與種群年齡組成關系，使得條件與問題逐漸接近，讓學生在對比中對自己的認知過程進行反省，不僅有利于策略習得，同時達到提高學生元認知水平的目標。

參考文獻：

[1]賀迎飛.高中生生物學問題表征的理論與實踐研究.

[2]姜子云，鄧鑄.問題表征與學科問題解決的研究現狀及啟示.徐州師范大學學報（哲學社會科學版），（4）2011.

[3]孫瑞嫻.高中生生物學問題表征特點的研究.山西師大教育碩士論文專刊.（6）2004.