高中生迷思概念的诊断路径与教学策略研究

2020-06-21李金雅王慧娟

生物学通报 2020年8期

李金雅林伟王慧娟

（1 丽水中学浙江丽水 323000 2 丽水市教研院浙江丽水 323000）

生物学概念是生物学知识体系的基石。对其正确理解，是落实生物学学科核心素养的关键。如果学习者对概念不明确，则不能形成良好的知识框架，影响大概念的构建，进而影响生命观念的确立；同时学习者不可能利用错误概念进行正确的判断和推理，进而影响科学思维的过程。因此，形成正确的生物学重要概念是落实课程目标的关键因素之一［1］。

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》建议：“在教学过程中，教师还必须注意学生头脑中已有的前概念，特别是那些与科学概念相抵触的错误概念。课堂教学活动要帮助学生消除错误概念，建立科学概念”。可见在达成教学目标的过程中，教师准确了解学生的前概念、错误概念非常重要。

1 错误概念、前科学概念和迷思概念的界定

错误概念是研究者研究之初首选的术语［2］，它特指个体持有的与科学概念不相一致的想法和观点，因为它与科学概念具有明显的矛盾，因而是错误的。

前科学概念又称为前概念，是指个体在科学学习之前通过一定的途径，例如，观察、经验积累等方式形成的认识和理解［3-5］，但是前概念不等同于错误概念，学生所拥有的前概念中有一部分是与科学概念相一致的，可作为课堂教学的有利因素。

迷思概念是我国台湾学者对“misconception”的译法，最初“misconception”被研究者翻译为错误概念，但是随着研究的深入，研究者认为错误概念否定意味太强，否定了学生原有的一切想法，因此，立足于尊重学生主动构建知识的基础上，研究者倾向采用迷思概念的译法，该词暗示了学生对概念的理解与科学概念之间有出入，尚有改进之处。本文中笔者将使用“迷思概念”一词，指学生关于某一科学概念存在的与教材内容不相同或不完全相同的解释或理解。

2 迷思概念的诊断工具和研究方法

2.1 迷思概念的诊断工具常用测试、访谈、出声思考、纠错本、课堂提问、二阶层诊断测试等方法使思维活动外显，对迷思概念进行诊断。其中二阶层诊断测试快捷方便、获得信息量最多而统计工作量较小，并且在准确度和有效性方面更具优势，因此，本次调查采用二阶层诊断测试作为诊断工具。

二阶层诊断测试是指一份试题中的每个题目都包含2个阶层：第一阶层类似于客观测试题中的选择题，由题干和若干个答案选项构成；第二阶层则是填写选择第一阶层选项的理由。答题者需同时做对2个阶层的选项，才能视作答题正确。

2.2 二阶层诊断测试研究方法二阶层诊断测试研究的技术路线见图1。

图1 二阶层诊断测试研究技术路线图

本次研究的目标是调查学生关于重要概念“3.2有性生殖中基因的分离和重组导致双亲后代基因组合有多种可能”的迷思概念。二阶层诊断测试问卷涉及重要概念3.2中的下位概念——染色体、等位基因、减数分裂和受精作用、孟德尔定律、性别决定等（见附录）。

问卷的实施对象为丽水中学高二2个班的学生，总共发放85份问卷，回收85份。由于本研究中采用的是二阶层诊断测试卷，即第二阶层没有固定的选项，因此，研究者先将每题中学生回答的第二阶层的理由进行分类后再统计，并将问卷编码，将数据输入电脑，利用SPSS17.0统计各题选项的人数交叉表，分析结果。

3 迷思概念调查结果

第1题检测学生对染色体的理解情况，问卷统计结果如表1。

表1 第1题测试结果

第二阶层*第一阶层交叉表（%）

关于染色体的概念能答对第一阶层的学生占24.3%，而没有学生能顺利写出答题的理由，即虽然有24.3%的学生知道正确选项，却不一定真正理解染色体的含义。结果表明，有高达71.6%的学生认为染色体就是遗传物质，而4.1%的学生认为分裂期可看到细胞核的存在。

第2题检测学生对等位基因的理解情况，结果分析如表2。

表2 第2题测试结果

第二阶层*第一阶层交叉表（%）

关于等位基因的概念能答对第一阶层的学生有82.4%，而同时做对2个阶层的学生只有28.4%，说明很多学生虽然知道等位基因是怎么回事，却不知道理由，其中有一些猜测的成分存在。有10.8%学生认为体细胞成对存在的基因即为等位基因，还有4.1%的学生认为雌配子和雄配子中的基因即为等位基因，从中可看出学生对等位基因概念的掌握情况不容乐观。

第3题检测学生对减数分裂和受精作用概念的理解情况，结果分析如表3。

表3 第3题测试结果

第二阶层*第一阶层交叉表（%）

关于减数分裂和受精作用能答对第一阶层的学生只有23.0%，而同时做对2个阶层的学生只有4.1%。另有51.4%的学生认为受精卵中的遗传物质父母双方各占一半，10.8%的学生认为通过减数分裂细胞的数目会减少，还有14.8%的学生觉得受精作用是精子整个进入卵细胞，可见学生对于减数分裂和受精作用知识点的认识还很模糊。

第4题检测学生对孟德尔定律的理解情况，结果如表4。

表4 第4题测试结果

第二阶层*第一阶层交叉表（%）

关于孟德尔定律能做对第一阶层的学生占44.6%，而同时答对2个阶层的学生只有18.9%。有27.0%的学生认为控制2对相对性状的基因一定遵循自由组合定律，而忽略了2对或多对基因在同一对同源染色体的情况；28.4%的学生认为孟德尔定律在受精作用过程中起作用。

第5题是检测学生对性别决定的理解情况，结果分析如表5。

表5 第5题测试结果

第二阶层*第一阶层交叉表（%）

关于性别决定能答对第一阶层的学生有44.6%，而同时答对2个阶层的学生只有13.5%。有12.2%的学生认为Y染色体一定比X的要小；21.6%的学生认为含X的配子一定是雌配子，而含Y的配子一定是雄配子；另外有21.6%的学生认为所有细胞中的染色体都可分为常染色体和性染色体。

4 调查结果分析

4.1 常见的迷思概念根据调查结果可得，关于重要概念“有性生殖中基因的分离和重组导致双亲后代的基因组合有多种可能”，高二学生主要存在以下迷思概念（表5）。

表5 相关迷思概念

4.2 迷思概念来源

1）教师和科普读物等媒介。部分学生在问卷的理由栏中没有填写具体的理由，而是给出了“教师讲过、书上看到过、电视上看到过”等解释。教师在教学过程中过于强调概念的某一个方面而让学生忽视了概念其他方面的内涵和外延，从而使学生对概念全面性和准确性的理解上出现偏差。有些科普读物或电视等媒体渠道对科学概念的理解有时也会存在偏差，再加上学生在阅读时作出的不恰当推理，容易形成迷思概念。

2）个人生活经验。学生日常生活中积累的经验是其迷思概念产生的重要来源，他们利用日常知识经验解决生活中碰到的问题，这无疑增加了学生产生迷思概念的风险。例如，对于受精作用的过程，部分学生认为是整个精子和卵细胞的结合，所以受精卵中的遗传物质是精子和卵细胞各占一半。

3）缺乏知识支持。学生缺乏对生物个体繁衍、发育和遗传等领域的知识，使其对概念产生错误认识，对问题的理解也侧重于已有知识所涉及的方面，从而导致认识上的偏差，形成迷思概念。

4.3 迷思概念的特点

1）经验性。学生通过日常生活中的经验积累等方式形成的观点和看法大多是片面的，具有局限性。

2）隐蔽性。学生头脑中的迷思概念通常是在日常生活中形成的，一般不易暴露，只有在特定情境下才会被唤起［5］。通过本次二阶层诊断测试法，才发现学生的一些错误认识。

3）顽固性。在解决新问题时，学生总是习惯用已有的知识经验进行解释。例如，本次调查中学生“染色体”概念的错误认识，在以前模块的学习中就已存在，在新的情境中这种错误认识又会重现。

5 相关概念的正确理解（表6）

表6 相关概念的正确理解

6 教学对策

6.1 通过抽象概括形成科学概念由调查结果可知，学生个人生活经验、原有认知结构等因素极大程度上影响对科学概念的掌握。因此，教师在教学过程中，应向学生提供丰富的来自生活的例证，包括正例和反例，引导学生对这些例证进行抽象思维，提取其本质属性，辨别非本质属性，最后概括形成科学概念。同时教师不能忽视对概念间逻辑关系和层级关系的梳理，例如，构建重要概念3.2的概念图（图略），促使学生形成良好的认知结构，形成正确的科学概念。

6.2 通过实践活动形成科学概念怀特和甘斯顿提出科学概念构建的策略——POE策略，即“预测—观察—解释”，包括3个步骤：1）针对概念学习设计的活动情境或实验，让学生对实验的现象或结果作出预测，并说明猜测的理由；2）让学生观察实验现象，并记录观察到的事实现象；3）对于预测和观察之间的任何冲突作出解释，思考并调和观察和预测之间的不一致性。

在重要概念3.2的概念教学中，教师以POE策略为指导，提供机会引导学生充分开展孟德尔定律模拟实验、减数分裂模型构建等实践活动，通过以上3个连续的步骤暴露学生的迷思概念，进而促成科学概念构建。

附录：

重要概念“3.2有性生殖中基因的分离和重组导致双亲后代的基因组合有多种可能”的迷思概念调查问卷

亲爱的同学：

你好！为了更好地了解你对生物学“有性生殖中基因的分离和重组导致双亲后代的基因组合有多种可能”这部分内容的理解，改进生物学教学，我们设计了此份调查问卷。本问卷不计成绩，不会对你产生任何不良影响，只是作为教学研究的一项参考资料，请你独立认真地回答以下问题，因为你的回答将直接决定问卷的有效性，衷心感谢你的合作！

答题要求：每个题目有4个选项，请你选择你认为正确的选项，再在“理由”横线上写出你选此项的理由。

学校：_____________班级：__________姓名：___________

1.下列有关染色体的叙述正确的是（）。

A.染色体是细胞内的遗传物质

B.通常情况下同种生物体细胞内的染色体数目相同

C.分裂期可用电镜看到细胞核及棒状染色体

D.染色体均包含2条姐妹染色单体

理由：________________________________________。

2.下列关于等位基因的叙述，正确的是（）。

A.等位基因是控制一对相对性状的2种不同形式的基因

B.体细胞中成对的基因互为等位基因

C.雌配子中的基因和雄配子中的基因互为等位基因