学习运动生理学和生物化学中的一般性误解分析

王成绩

（巢湖学院体育系，安徽 巢湖 238000）

1 前言

体育与运动科学（SES）是大学学科中发展最快的科目之一。SES的定义为：“促进、维护和增强运动和训练相关行为的应用科学”[1]。从教学和研究前景来看，SES主要是对运动表现的研究或什么样的规律运动能够促进健康和康复。这门学科还包括生理学、生物化学、心理学、社会学、生物力学和动作学习分支等学科，这就要求每一个学生集中精力去学习。

虽然SES是处于发展较快的一门学科，但是直接指导和改善SES教学的可利用的教育性研究还是很有限[2，3]。在SES所有分支学科中，学生反应比较典型的是在学习运动生理学和生物化学中遇到困难最大，这些是SES中最基础的。最令人惊讶的或许不是这些课程事实上和概念上的困难。例如，运动生理学和生物化学引入分子生物学对于学生和教师来说都是一个挑战。学生现在渴望理解整个身体对急性和慢性运动时的生理应答，同时也对这些适应的分子机制产生兴趣。

在运动生理和生物化学教学中，因为觉得学生已经喜欢这门课程，很多教师常常认为学生具有一定的基础。我们假设学生已经完成中学或大学的生物、化学或体育，因此他们在高等教育中通过学习高级内容而获得好处。根据假设，随后设计相关课程的教育目标和教学策略。假设学生通过大学1~3年级的学习取得进步。但是，当我们共同仔细考虑教学经验时，我们会发现仅仅喜欢这门课程，所学的知识是不能确保充分理解生理学和生物化学的基础概念的。

研究的目的是对文献中的误解进行阐述的初步研究，尝试确定SES学生在学习运动生理学和生物化学时常识性的误解。通过发问卷（可以自由调整答案）给1~3年级学生，尝试跟踪他们在学习过程中那些普遍性的误解。

2 方法

常识性误解列表由运动生理学和生物化学各个方面内容构成。这个列表是由研究者在课堂与学生互动过程中以及课程作业和考试评分过程中得出的。这些误解的陈述见表1。 由这些误解构成问卷，表1由10条问题构成。为研究者进一步理解误解产生的根源，预留空白让学生说明他们回答的理由。采用群体普查法，研究的学生样本来源于巢湖学院体育系。为了获得在整个教学计划中任一误解的普遍率，选择的学生从1年级到3年级。

表1 根据笔者的教学经验总结出学生对生理学和生物化学中可能存在的误解

3 结果

笔者提出10条误解，其中9条在学生中常见。表3显示每个年级出现误解的学生人数百分比。对乳酸的误解，1年级、2年级、3年级学生人数的百分比分别为85%、80%和60%。反映了关于理解肌肉收缩过程中导致乳酸产生的细胞状态的误解（问题1）。乳酸产生增加的相关功能（问题2），误解的普遍率从1年级到3年级呈线性下降。总之，1年级和2年级学生误解了乳酸是代谢产物引起疲劳或将进一步产生氢离子引起疲劳。对于3年级学生，仅19%的人出现误解。81%的学生能正确理解乳酸是一个重要的产生能量的底物。这些数据显示，在对乳酸代谢的学习中要更细致，使学生正确地理解乳酸是代谢产物，而不是可能引起疲劳的因素。然而，学生没有理解或注意在氧合状态时也能产生乳酸。

对于脂肪代谢的误解。学生对于运动中脂肪氧化的最佳运动强度的误解的人数约44%（1年级），43%（2年级），72%（3年级）。 对于运动中脂肪和碳水化合物代谢的相互作用的误解1~3年级的人数超过95%（问题4）。这种情形下，所有的学生对由于肌糖原和血糖或者两者都降低导致碳水化合物降低，肌肉只能利用脂肪作为能源有明显的误解。

对于肌肉收缩的误解。关于肌肉收缩过程相关问题 （问题5），回答错误的学生人数为84%（1 年级），75%（2 年级），90（3 年级），对于肌肉收缩的外周过程，产生误解的学生较多，仅6%（1年级），25%（2年级），10%（3年级） 学生能正确回答，这些学生都能正确解释肌肉收缩起始于大脑的冲动。然而研究数据显示，仅6~25%的学生能理解中枢神经系统在肌肉随意收缩中的重要作用。在回答问题6时，56%（1年级），50%（2年级），57%（3年级） 对关于缩短收缩时肌原纤维成分发生什么变化时出现误解。就只一点来说，主要的误解是收缩时A带也缩短。因此，约50%学生没有理解肌肉收缩的机制。关于最重要的耐力预测因子的误解 （问题7），63%（1 年级），84%（2 年级），68%（3 年级）进行了回答。最主要的误解是最大摄氧量是最重要的决定因素。仅 37%（1年级），16%（2年级），32%（3年级）的学生正确回答乳酸阈是耐力最重要的决定因素。

对于氧化反应的误解。关于自然氧化反应（问题 8）81%（1 年级），61%（2 年级），67%（3 年级）学生进行回答。最主要的误解是氧化反应涉及唯一从（或被）氧分子丢失（或获得）电子。因此，学生的误解是任何生物底物都能被氧化或氧化反应式从特异性底物丢失（不是获得）电子。

对于血压调节的误解。关于在热环境中运动过程中导致脱水的血压应答（问题9）有78%（1年级），54%（2 年级），80%（3年级）作答。 数据显示，学生没有理解血压是如何被调节的，以及如何对运动应答的。

4 讨论

初步研究的目的是了解运动人体科学学生在学习运动生理学和运动生物化学概念中的一般性误解。用特异设计的多选题问卷，共有9条常见误解。在9条误解中，仅1条可以在目前的教学中轻松解答。误解可能来源于班级、课本或实践[4~8]。

很难阐述文章中提及的误解的起源，也可能1~3年级学生误解的起源不同。例如，1年级学生没有接受任何“运动”科学教育，但是接受“生理学基础”视为2年级学习“运动生理学”的必要前提。就这方面来说，可以推测1年级学生的误解归因于缺乏运动科学知识。这些学生的误解可能由于缺乏课外实践。但是，考虑到＞50%和＞70%的学生分别完成了中学和大学的生物和体育教育，学生进入大学以后在这些方面有更多的误解，如肌肉收缩、乳酸代谢、脂肪和碳水化合物联合代谢，甚至更为焦虑的是误解在2年级和3年级仍然较为普遍，尽管逐渐强调运动科学史发展中的课程。目前的教学方法可以减少对乳酸代谢的误解，然而，1年级~3年级误解的普遍性显示目前教室和实验室教学没有显示获得满意的结果。与Michael等[6]一致，很明显“我们在教室做的或说的抑或包括我们写的材料”将会促成学生产生误解。所以在教学和学习中，教师和学生不要使用模糊语言。

表2 学生群体调查的概要

Jacobs[9]也注意到，每一个科学学科常用术语在学科中都有特定的含义。不能正确使用这些术语，就可能导致误解的产生，同时提出教师的视觉呈现[10]和过分单纯相似科学[11]是误解的起源。为此，很显然要求我们教学语言（或视觉辅助）必须尽量精确和清楚以致能正确表述这些术语。

除“教室实践”外，很多误解的产生也有可能是由于研究文献呈现的矛盾结果或 “信息闭塞的”和“含糊的”内容的教材。在这些误解中有些格外的突出，如乳酸代谢和耐力的决定因素。例如，乳酸的功能是2006年《应用生理学》杂志“观点碰撞”争论的主题[12，13，14，15]。 此外，尽管有丰富的研究证据支持乳酸阈是最重要的预测因素[15]，还有一些作者援引VO2max作为耐力成绩最重要的决定因素[16]，。与其他教师的授课方式一样，教科书的作者在起草时也应该尽量精确和清楚地表达。了解一般性误解的产生根源和了解学生的理解力是写作过程最好的起始点。

课外实践活动也可能是误解产生的根源[6]。这可能存在于当前的学习中，如乳酸阈疲劳或脂肪和碳水化合物联合代谢。例如，很多体育舆论和普通大众经常提及竞赛中乳酸积累引起疲劳。大量的广告助长了运动饮料中碳水化合物对最佳能力的重要性，同时会产生运动时脂肪不是能量的重要来源的感觉。当然，很难说什么原因引起这些误解。但是，作为教师和科学家，我们有责任告知普通大众和媒体相关的研究结果。也应该注意到大多数学生能正确回答问题，但是不能证明他们能够理解这些主题之外的问题。在这种形势下，可能还低估了误解的范围。与Michael等[7]一样，作者也观察到学生“理解”要少于“知道”。这些数据说明学生可能记住他们读到的或者听到的特别事情，但是不能理解这些是如何发生的。

不论误解的明确起源，我们意识到误解的存在是事实。确实，可能较多的教育工作者在陈述问题的时候没有意识到误解的存在。而且，如果没有意识到这些一般性误解，这些教师讲课的深度可能超过目前学生的理解水平。对误解的正式确立是恰当和宝贵的开始，就可以了解学习者的需要和目前的理解水平，同时也促进对同类课程的教学方法的改进。一旦确定一个误解，合理的改变是制定教学方法以纠正和/或防止误解在以后的学习中再次发生。改进的教学方法包括积极的实验室实践提供对特殊现象的理解，互动学习的教室环境[18，19，20]等。 如果学生没有机会使用实验设备，建议用运动生物化学和运动生理学的“经典文献教学”。如 Brown[21]报道如何用Gollnick等[22]的经典文献教学解释有训练和无训练个体运动中生物酶、肌纤维类型和适应特征的差异特别有用。

表3 各年级学生对1~9问题中存在误解的百分比

5 结论

总之，研究阐明体育与运动科学学生在学习运动生理学和生物化学时出现的一般性误解，为我们了解学生目前的理解水平，从而采取系统阐述的教学策略大有意义。通过在线多选题形成的课程评价，也许是一个获得这些信息的可能途径。研究数据也显示学生似乎理解的比知道的少，就这一点而言，我们关注于发展培养学生的思想和理解力，而不是让学生成为被动接受的教学活动是必要的。创造教学互动环境、积极的实验、精心选择评价任务是必须的。最后，一旦我们了解了学生的理解水平，作为教育者的任务就是要提供给大学生易于领会的、容易接受的、综合的和可以负担的主题。提供运动生理学和生物化学目前的研究方向，如从众多学科中提炼的主题以及和各种水平的化学机构合作。

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