高中生迷思概念的診斷路徑與教學(xué)策略研究

李金雅 林 偉 王慧娟

（1 麗水中學(xué) 浙江麗水 323000 2 麗水市教研院 浙江麗水 323000）

生物學(xué)概念是生物學(xué)知識(shí)體系的基石。對(duì)其正確理解，是落實(shí)生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的關(guān)鍵。如果學(xué)習(xí)者對(duì)概念不明確，則不能形成良好的知識(shí)框架，影響大概念的構(gòu)建，進(jìn)而影響生命觀念的確立；同時(shí)學(xué)習(xí)者不可能利用錯(cuò)誤概念進(jìn)行正確的判斷和推理，進(jìn)而影響科學(xué)思維的過(guò)程。因此，形成正確的生物學(xué)重要概念是落實(shí)課程目標(biāo)的關(guān)鍵因 素之一［1］。

《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》建議：“在教學(xué)過(guò)程中，教師還必須注意學(xué)生頭腦中已有的前概念，特別是那些與科學(xué)概念相抵觸的錯(cuò)誤概念。課堂教學(xué)活動(dòng)要幫助學(xué)生消除錯(cuò)誤概念，建立科學(xué)概念”?？梢?jiàn)在達(dá)成教學(xué)目標(biāo)的過(guò)程中，教師準(zhǔn)確了解學(xué)生的前概念、錯(cuò)誤概念非常重要。

1 錯(cuò)誤概念、前科學(xué)概念和迷思概念的界定

錯(cuò)誤概念是研究者研究之初首選的術(shù)語(yǔ)［2］，它特指?jìng)€(gè)體持有的與科學(xué)概念不相一致的想法和觀點(diǎn)，因?yàn)樗c科學(xué)概念具有明顯的矛盾，因而是錯(cuò)誤的。

前科學(xué)概念又稱為前概念，是指?jìng)€(gè)體在科學(xué)學(xué)習(xí)之前通過(guò)一定的途徑，例如，觀察、經(jīng)驗(yàn)積累等方式形成的認(rèn)識(shí)和理解［3-5］，但是前概念不等同于錯(cuò)誤概念，學(xué)生所擁有的前概念中有一部分是與科學(xué)概念相一致的，可作為課堂教學(xué)的有利因素。

迷思概念是我國(guó)臺(tái)灣學(xué)者對(duì)“misconception”的譯法，最初“misconception”被研究者翻譯為錯(cuò)誤概念，但是隨著研究的深入，研究者認(rèn)為錯(cuò)誤概念否定意味太強(qiáng)，否定了學(xué)生原有的一切想法，因此，立足于尊重學(xué)生主動(dòng)構(gòu)建知識(shí)的基礎(chǔ)上，研究者傾向采用迷思概念的譯法，該詞暗示了學(xué)生對(duì)概念的理解與科學(xué)概念之間有出入，尚有改進(jìn)之處。本文中筆者將使用“迷思概念”一詞，指學(xué)生關(guān)于某一科學(xué)概念存在的與教材內(nèi)容不相同或不完全相同的解釋或理解。

2 迷思概念的診斷工具和研究方法

2.1 迷思概念的診斷工具 常用測(cè)試、訪談、出聲思考、糾錯(cuò)本、課堂提問(wèn)、二階層診斷測(cè)試等方法使思維活動(dòng)外顯，對(duì)迷思概念進(jìn)行診斷。其中二階層診斷測(cè)試快捷方便、獲得信息量最多而統(tǒng)計(jì)工作量較小，并且在準(zhǔn)確度和有效性方面更具優(yōu)勢(shì)，因此，本次調(diào)查采用二階層診斷測(cè)試作為診斷工具。

二階層診斷測(cè)試是指一份試題中的每個(gè)題目都包含2個(gè)階層：第一階層類似于客觀測(cè)試題中的選擇題，由題干和若干個(gè)答案選項(xiàng)構(gòu)成；第二階層則是填寫選擇第一階層選項(xiàng)的理由。答題者需同時(shí)做對(duì)2個(gè)階層的選項(xiàng)，才能視作答題正確。

2.2 二階層診斷測(cè)試研究方法 二階層診斷測(cè)試研究的技術(shù)路線見(jiàn)圖1。

圖1 二階層診斷測(cè)試研究技術(shù)路線圖

本次研究的目標(biāo)是調(diào)查學(xué)生關(guān)于重要概念“3.2有性生殖中基因的分離和重組導(dǎo)致雙親后代基因組合有多種可能”的迷思概念。二階層診斷測(cè)試問(wèn)卷涉及重要概念3.2中的下位概念——染色體、等位基因、減數(shù)分裂和受精作用、孟德?tīng)柖伞⑿詣e決定等（見(jiàn)附錄）。

問(wèn)卷的實(shí)施對(duì)象為麗水中學(xué)高二2個(gè)班的學(xué)生，總共發(fā)放85份問(wèn)卷，回收85份。由于本研究中采用的是二階層診斷測(cè)試卷，即第二階層沒(méi)有固定的選項(xiàng)，因此，研究者先將每題中學(xué)生回答的第二階層的理由進(jìn)行分類后再統(tǒng)計(jì)，并將問(wèn)卷編碼，將數(shù)據(jù)輸入電腦，利用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)各題選項(xiàng)的人數(shù)交叉表，分析結(jié)果。

3 迷思概念調(diào)查結(jié)果

第1題檢測(cè)學(xué)生對(duì)染色體的理解情況，問(wèn)卷統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1。

表1 第1題測(cè)試結(jié)果

第二階層*第一階層 交叉表 （%）

關(guān)于染色體的概念能答對(duì)第一階層的學(xué)生占24.3%，而沒(méi)有學(xué)生能順利寫出答題的理由，即雖然有24.3%的學(xué)生知道正確選項(xiàng)，卻不一定真正理解染色體的含義。結(jié)果表明，有高達(dá)71.6%的學(xué)生認(rèn)為染色體就是遺傳物質(zhì)，而4.1%的學(xué)生認(rèn)為分裂期可看到細(xì)胞核的存在。

第2題檢測(cè)學(xué)生對(duì)等位基因的理解情況，結(jié)果分析如表2。

表2 第2題測(cè)試結(jié)果

第二階層*第一階層 交叉表 （%）

關(guān)于等位基因的概念能答對(duì)第一階層的學(xué)生有82.4%，而同時(shí)做對(duì)2個(gè)階層的學(xué)生只有28.4%，說(shuō)明很多學(xué)生雖然知道等位基因是怎么回事，卻不知道理由，其中有一些猜測(cè)的成分存在。有10.8%學(xué)生認(rèn)為體細(xì)胞成對(duì)存在的基因即為等位基因，還有4.1%的學(xué)生認(rèn)為雌配子和雄配子中的基因即為等位基因，從中可看出學(xué)生對(duì)等位基因概念的掌握情況不容樂(lè)觀。

第3題檢測(cè)學(xué)生對(duì)減數(shù)分裂和受精作用概念的理解情況，結(jié)果分析如表3。

表3 第3題測(cè)試結(jié)果

第二階層*第一階層 交叉表 （%）

關(guān)于減數(shù)分裂和受精作用能答對(duì)第一階層的學(xué)生只有23.0%，而同時(shí)做對(duì)2個(gè)階層的學(xué)生只有4.1%。另有51.4%的學(xué)生認(rèn)為受精卵中的遺傳物質(zhì)父母雙方各占一半，10.8%的學(xué)生認(rèn)為通過(guò)減數(shù)分裂細(xì)胞的數(shù)目會(huì)減少，還有14.8%的學(xué)生覺(jué)得受精作用是精子整個(gè)進(jìn)入卵細(xì)胞，可見(jiàn)學(xué)生對(duì)于減數(shù)分裂和受精作用知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)還很模糊。

第4題檢測(cè)學(xué)生對(duì)孟德?tīng)柖傻睦斫馇闆r，結(jié)果如表4。

表4 第4題測(cè)試結(jié)果

第二階層*第一階層 交叉表 （%）

關(guān)于孟德?tīng)柖赡茏鰧?duì)第一階層的學(xué)生占44.6%，而同時(shí)答對(duì)2個(gè)階層的學(xué)生只有18.9%。有27.0%的學(xué)生認(rèn)為控制2對(duì)相對(duì)性狀的基因一定遵循自由組合定律，而忽略了2對(duì)或多對(duì)基因在同一對(duì)同源染色體的情況；28.4%的學(xué)生認(rèn)為孟德?tīng)柖稍谑芫饔眠^(guò)程中起作用。

第5題是檢測(cè)學(xué)生對(duì)性別決定的理解情況，結(jié)果分析如表5。

表5 第5題測(cè)試結(jié)果

第二階層*第一階層 交叉表 （%）

關(guān)于性別決定能答對(duì)第一階層的學(xué)生有44.6%，而同時(shí)答對(duì)2個(gè)階層的學(xué)生只有13.5%。有12.2%的學(xué)生認(rèn)為Y染色體一定比X的要??；21.6%的學(xué)生認(rèn)為含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%的學(xué)生認(rèn)為所有細(xì)胞中的染色體都可分為常染色體和性染色體。

4 調(diào)查結(jié)果分析

4.1 常見(jiàn)的迷思概念 根據(jù)調(diào)查結(jié)果可得，關(guān)于重要概念“有性生殖中基因的分離和重組導(dǎo)致雙親后代的基因組合有多種可能”，高二學(xué)生主要存在以下迷思概念（表5）。

表5 相關(guān)迷思概念

4.2 迷思概念來(lái)源

1）教師和科普讀物等媒介。部分學(xué)生在問(wèn)卷的理由欄中沒(méi)有填寫具體的理由，而是給出了“教師講過(guò)、書上看到過(guò)、電視上看到過(guò)”等解釋。教師在教學(xué)過(guò)程中過(guò)于強(qiáng)調(diào)概念的某一個(gè)方面而讓學(xué)生忽視了概念其他方面的內(nèi)涵和外延，從而使學(xué)生對(duì)概念全面性和準(zhǔn)確性的理解上出現(xiàn)偏差。有些科普讀物或電視等媒體渠道對(duì)科學(xué)概念的理解有時(shí)也會(huì)存在偏差，再加上學(xué)生在閱讀時(shí)作出的不恰當(dāng)推理，容易形成迷思概念。

2）個(gè)人生活經(jīng)驗(yàn)。學(xué)生日常生活中積累的經(jīng)驗(yàn)是其迷思概念產(chǎn)生的重要來(lái)源，他們利用日常知識(shí)經(jīng)驗(yàn)解決生活中碰到的問(wèn)題，這無(wú)疑增加了學(xué)生產(chǎn)生迷思概念的風(fēng)險(xiǎn)。例如，對(duì)于受精作用的過(guò)程，部分學(xué)生認(rèn)為是整個(gè)精子和卵細(xì)胞的結(jié)合，所以受精卵中的遺傳物質(zhì)是精子和卵細(xì)胞各占一半。

3）缺乏知識(shí)支持。學(xué)生缺乏對(duì)生物個(gè)體繁衍、發(fā)育和遺傳等領(lǐng)域的知識(shí)，使其對(duì)概念產(chǎn)生錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，對(duì)問(wèn)題的理解也側(cè)重于已有知識(shí)所涉及的方面，從而導(dǎo)致認(rèn)識(shí)上的偏差，形成迷思概念。

4.3 迷思概念的特點(diǎn)

1）經(jīng)驗(yàn)性。學(xué)生通過(guò)日常生活中的經(jīng)驗(yàn)積累等方式形成的觀點(diǎn)和看法大多是片面的，具有局限性。

2）隱蔽性。學(xué)生頭腦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會(huì)被喚起［5］。通過(guò)本次二階層診斷測(cè)試法，才發(fā)現(xiàn)學(xué)生的一些錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。

3）頑固性。在解決新問(wèn)題時(shí)，學(xué)生總是習(xí)慣用已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行解釋。例如，本次調(diào)查中學(xué)生“染色體”概念的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，在以前模塊的學(xué)習(xí)中就已存在，在新的情境中這種錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)又會(huì)重現(xiàn)。

5 相關(guān)概念的正確理解（表6）

表6 相關(guān)概念的正確理解

6 教學(xué)對(duì)策

6.1 通過(guò)抽象概括形成科學(xué)概念 由調(diào)查結(jié)果可知，學(xué)生個(gè)人生活經(jīng)驗(yàn)、原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)等因素極大程度上影響對(duì)科學(xué)概念的掌握。因此，教師在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)向?qū)W生提供豐富的來(lái)自生活的例證，包括正例和反例，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)這些例證進(jìn)行抽象思維，提取其本質(zhì)屬性，辨別非本質(zhì)屬性，最后概括形成科學(xué)概念。同時(shí)教師不能忽視對(duì)概念間邏輯關(guān)系和層級(jí)關(guān)系的梳理，例如，構(gòu)建重要概念3.2的概念圖（圖略），促使學(xué)生形成良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，形成正確的科學(xué)概念。

6.2 通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)形成科學(xué)概念 懷特和甘斯頓提出科學(xué)概念構(gòu)建的策略——POE策略，即“預(yù)測(cè)—觀察—解釋”，包括3個(gè)步驟：1）針對(duì)概念學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的活動(dòng)情境或?qū)嶒?yàn)，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象或結(jié)果作出預(yù)測(cè)，并說(shuō)明猜測(cè)的理由；2）讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并記錄觀察到的事實(shí)現(xiàn)象；3）對(duì)于預(yù)測(cè)和觀察之間的任何沖突作出解釋，思考并調(diào)和觀察和預(yù)測(cè)之間的不一致性。

在重要概念3.2的概念教學(xué)中，教師以POE策略為指導(dǎo)，提供機(jī)會(huì)引導(dǎo)學(xué)生充分開(kāi)展孟德?tīng)柖赡M實(shí)驗(yàn)、減數(shù)分裂模型構(gòu)建等實(shí)踐活動(dòng)，通過(guò)以上3個(gè)連續(xù)的步驟暴露學(xué)生的迷思概念，進(jìn)而促成科學(xué)概念構(gòu)建。

附錄：

重要概念“3.2有性生殖中基因的分離和重組導(dǎo)致雙親后代的基因組合有多種可能”的迷思概念調(diào)查問(wèn)卷

親愛(ài)的同學(xué)：

你好！為了更好地了解你對(duì)生物學(xué)“有性生殖中基因的分離和重組導(dǎo)致雙親后代的基因組合有多種可能”這部分內(nèi)容的理解，改進(jìn)生物學(xué)教學(xué)，我們?cè)O(shè)計(jì)了此份調(diào)查問(wèn)卷。本問(wèn)卷不計(jì)成績(jī)，不會(huì)對(duì)你產(chǎn)生任何不良影響，只是作為教學(xué)研究的一項(xiàng)參考資料，請(qǐng)你獨(dú)立認(rèn)真地回答以下問(wèn)題，因?yàn)槟愕幕卮饘⒅苯記Q定問(wèn)卷的有效性，衷心感謝你的合作！

答題要求：每個(gè)題目有4個(gè)選項(xiàng)，請(qǐng)你選擇你認(rèn)為正確的選項(xiàng)，再在“理由”橫線上寫出你選此項(xiàng)的理由。

學(xué)校：_____________班級(jí)：__________姓名：___________

1.下列有關(guān)染色體的敘述正確的是（ ）。

A.染色體是細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)

B.通常情況下同種生物體細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)目相同

C.分裂期可用電鏡看到細(xì)胞核及棒狀染色體

D.染色體均包含2條姐妹染色單體

理由：________________________________________。

2.下列關(guān)于等位基因的敘述，正確的是（ ）。

A.等位基因是控制一對(duì)相對(duì)性狀的2種不同形式的基因

B.體細(xì)胞中成對(duì)的基因互為等位基因

C.雌配子中的基因和雄配子中的基因互為等位基因

D.姐妹染色單體分開(kāi)導(dǎo)致等位基因分離

理由：________________________________________。

3.下列關(guān)于減數(shù)分裂和受精作用的敘述,正確的是（ ）。

A.通過(guò)減數(shù)分裂，細(xì)胞數(shù)目減少

B.受精卵中的遺傳物質(zhì)，來(lái)自父母雙方的各占一半

C.同種生物的受精卵中，染色體數(shù)目與體細(xì)胞中的一樣

D.整個(gè)精子進(jìn)入卵細(xì)胞內(nèi)，完成受精作用

理由：________________________________________。

4.下列有關(guān)孟德?tīng)柖蓴⑹稣_的是（ ）。

A.自由組合定律的實(shí)質(zhì)是非同源染色體上的非等位基因自由組合

B.控制2對(duì)相對(duì)性狀的2對(duì)等位基因一定遵循自由組合定律

C.分離定律和自由組合定律在受精作用過(guò)程中起作用

D.分離定律和自由組合定律適用于一切生物

理由：________________________________________。

5.下列有關(guān)性別決定的敘述，正確的是（ ）。

A.人的性別最早確定時(shí)間是形成受精卵時(shí)

B.XY型性別決定的生物，Y染色體都比X染色體短小

C.含X染色體的配子是雌配子，含Y染色體的配子是雄配子

D.各種生物細(xì)胞中的染色體都可分為性染色體和常染色體

理由:________________________________________。