利用Nvivo12對(duì)繪圖的分析診斷迷思概念

向 炯 王姍歡 崔 鴻

（1華中師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 湖北武漢 430079 2湖南省常德市第一中學(xué) 湖南常德 415000 3武漢經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)第一中學(xué) 湖北武漢 430056）

對(duì)生物學(xué)概念的深刻理解和應(yīng)用是發(fā)展生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)，是形成生命觀念的基石，是發(fā)展科學(xué)思維和科學(xué)探究的著力點(diǎn)，也是建立社會(huì)責(zé)任的邏輯基礎(chǔ)?！镀胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》提出課堂教學(xué)活動(dòng)要幫助學(xué)生消除錯(cuò)誤概念，建立科學(xué)概念[1]。錯(cuò)誤概念被認(rèn)為是對(duì)事物含糊的（vague）、不完善的（imperfect）或是錯(cuò)誤的（mistaken）理解（understanding）[2]。但有研究者認(rèn)為錯(cuò)誤概念否定了學(xué)生原有的一切想法，應(yīng)用迷思概念（misconception）代替錯(cuò)誤概念[3]。本文采用迷思概念代替錯(cuò)誤概念，并將迷思概念定義為學(xué)生在教學(xué)前、中和后所具有的與公認(rèn)的科學(xué)理論或教科書不同的概念。

迷思概念是科學(xué)教育中重要的研究領(lǐng)域，在中國知網(wǎng)（CNKI）中文數(shù)據(jù)庫中以“迷思概念”為主題，選擇“北大核心”為數(shù)據(jù)來源，時(shí)間范圍不限進(jìn)行檢索，共檢索出與教育相關(guān)的文獻(xiàn)46篇，可見我國對(duì)于迷思概念的研究還處于起步階段。在對(duì)迷思概念的探查方面，體現(xiàn)出以下特點(diǎn)：學(xué)科發(fā)展不均，化學(xué)研究最多，生物學(xué)研究最少；研究方法上，以認(rèn)知診斷為主。尚未有研究者利用質(zhì)性研究的方法對(duì)學(xué)生的繪圖和半結(jié)構(gòu)式訪談進(jìn)行編碼以探查學(xué)生的迷思概念。本研究利用Nvivo12軟件對(duì)學(xué)生所繪制的減數(shù)分裂過程圖和半結(jié)構(gòu)式訪談進(jìn)行編碼分析，找出學(xué)生對(duì)減數(shù)分裂迷思概念的內(nèi)容和范圍，分析其出現(xiàn)的原因，以期對(duì)國內(nèi)科學(xué)教育中迷思概念的研究提供些許思考，為課堂教學(xué)質(zhì)量的提升提供參考。

1 研究方法

1.1 研究對(duì)象 本研究在高一年級(jí)完成人教版生物學(xué)必修2《遺傳與進(jìn)化》第2章第1節(jié)“減數(shù)分裂”的學(xué)習(xí)后，從高一年級(jí)隨機(jī)選取120名學(xué)生繪制的減數(shù)分裂過程圖進(jìn)行分析。然后隨機(jī)選擇存在迷思概念的15名學(xué)生進(jìn)行訪談。

1.2 數(shù)據(jù)收集 通過繪圖與訪談診斷學(xué)生對(duì)減數(shù)分裂的理解。在已學(xué)習(xí)減數(shù)分裂過程并熟悉如何繪制過程圖基礎(chǔ)上，要求學(xué)生在規(guī)定的紙張上（僅提供精原細(xì)胞和卵原細(xì)胞）進(jìn)行繪畫。此外，隨機(jī)選擇15名出現(xiàn)迷思概念的學(xué)生進(jìn)行個(gè)別訪談。訪談提綱如下：染色體與染色單體的關(guān)系是什么？染色體復(fù)制與加倍發(fā)生在什么時(shí)期？什么是同源染色體？減數(shù)分裂與有絲分裂的區(qū)別表現(xiàn)在哪些方面？精子與卵細(xì)胞形成過程有何區(qū)別？

1.3 分析方法 分析框架采用Sacit K?se提出的無繪圖（no drawing）、非代表性繪圖（non-repre‐sentational drawings）、有迷思概念的繪圖（drawings with misconceptions）、不完整繪圖（partial drawings）、完整的繪圖（comprehensive representation drawings）5個(gè)層次[4]。

1）無圖：這種類型的繪圖學(xué)生沒有繪制細(xì)胞分裂過程圖。

2）非代表性繪圖：這種類型的繪圖僅包含減數(shù)分裂的要素（公式或圖表）而不是過程圖。

3）有迷思概念的繪圖：這種類型的繪圖表現(xiàn)出對(duì)減數(shù)分裂在某種程度上的理解，但存在迷思概念，不是科學(xué)家或教材中所描述的。

4）不完整繪圖：減數(shù)分裂過程圖沒有繪制完整，未出現(xiàn)繪制錯(cuò)誤或減數(shù)分裂過程圖繪制完整，但沒有文字說明，這種繪圖方式表現(xiàn)了學(xué)生對(duì)減數(shù)分裂的部分理解。

5）完整的繪圖：這種類型的繪圖是最全面的細(xì)胞分裂過程圖。顯示學(xué)生對(duì)減數(shù)分裂過程全面的理解，包含減數(shù)分裂所有的知識(shí)要素。

筆者對(duì)分析框架進(jìn)行的討論，最終達(dá)成一致意見，共同篩選出具有迷思概念的繪圖。對(duì)隨機(jī)抽取的具有迷思概念的學(xué)生進(jìn)行個(gè)別訪談，利用Nvivo12軟件進(jìn)行獨(dú)立編碼與分析。

2 研究結(jié)果

在完成減數(shù)分裂的教學(xué)后，對(duì)隨機(jī)抽取的120名學(xué)生所繪制的減數(shù)分裂過程圖，根據(jù)Sacit K?se所提出的分析框架，在筆者充分討論的基礎(chǔ)上，對(duì)減數(shù)分裂過程圖進(jìn)行編碼分析，結(jié)果顯示：有72%的學(xué)生存在迷思概念，不完整繪圖學(xué)生占12%，非代表性繪圖的學(xué)生占8%，僅有約8%的學(xué)生繪制了完整的減數(shù)分裂過程圖（圖1）。

利用Nvivo12軟件對(duì)含有迷思概念的減數(shù)分裂過程圖進(jìn)行編碼分析，并將編碼結(jié)果進(jìn)行編碼比較分析Kappa系數(shù)，對(duì)于Kappa系數(shù)小于0.8的減數(shù)分裂過程圖討論后重新編碼共確定了20個(gè)迷思概念。其中，約有38%的學(xué)生認(rèn)為減數(shù)分裂過程中染色體形態(tài)未發(fā)生變化，約有26%的學(xué)生認(rèn)為在減數(shù)第一次分裂前的間期“染色體復(fù)制等同于染色體數(shù)目加倍”，約有20%的學(xué)生認(rèn)為生殖細(xì)胞與體細(xì)胞染色體數(shù)目相同，約有13%的學(xué)生在減數(shù)分裂Ⅰ的前期同源染色體沒有聯(lián)會(huì)（表1）。

表1 從減數(shù)分裂過程圖中確定的迷思概念

隨機(jī)抽取含有迷思概念的15名學(xué)生對(duì)其進(jìn)行訪談，也確定部分迷思概念。從訪談中確定的迷思概念多數(shù)與減數(shù)分裂過程圖中的一致。其中，有12名學(xué)生認(rèn)為減數(shù)分裂有細(xì)胞周期，有9名學(xué)生認(rèn)為減數(shù)分裂前的間期染色體復(fù)制導(dǎo)致了染色體數(shù)目加倍，有6名學(xué)生認(rèn)為同源染色體的聯(lián)會(huì)出現(xiàn)在減數(shù)分裂前的間期，另有3名學(xué)生認(rèn)為在減數(shù)分裂Ⅰ后期染色單體分離。學(xué)生訪談獲取的迷思概念見表2。

表2 從訪談中確定的迷思概念

3 討論

在完成減數(shù)分裂學(xué)習(xí)后，對(duì)學(xué)生繪制的減數(shù)分裂過程圖進(jìn)行編碼分析可見，學(xué)生對(duì)概念的理解非常薄弱。造成這種現(xiàn)象的原因可能有以下幾個(gè)方面。

1）學(xué)生對(duì)減數(shù)分裂知識(shí)理解的碎片化。由于減數(shù)分裂過程包含減數(shù)分裂Ⅰ和減數(shù)分裂Ⅱ，涉及的概念多且過程復(fù)雜，學(xué)生表現(xiàn)出對(duì)減數(shù)分裂過程中，例如，染色質(zhì)—染色體—染色單體、同源染色體—四分體、減數(shù)分裂過程中染色體形態(tài)與數(shù)量的變化等相關(guān)概念和過程知識(shí)的碎片化，對(duì)相關(guān)的知識(shí)僅處于直觀認(rèn)識(shí)、片面理解或淺層表征的階段，未能深入至減數(shù)分裂中相關(guān)概念內(nèi)涵，更缺少從整體上對(duì)減數(shù)分裂的認(rèn)識(shí)[5]。

2）教師對(duì)相關(guān)概念的描述欠準(zhǔn)確。通過對(duì)學(xué)生的訪談，教師對(duì)減數(shù)分裂相關(guān)知識(shí)的語言描述欠準(zhǔn)確可能是導(dǎo)致迷思概念產(chǎn)生的原因之一。例如，在減數(shù)分裂Ⅰ中期描述為“成對(duì)同源染色體排列在赤道板”，學(xué)生將出現(xiàn)“減數(shù)分裂Ⅰ中期每條染色體著絲粒位于赤道板上”的迷思概念。在減數(shù)分裂Ⅱ后期僅描述“染色體的著絲粒分裂，姐妹染色單體分開”，學(xué)生將出現(xiàn)“減數(shù)分裂Ⅱ后期染色體著絲粒靠近赤道板”等迷思概念。

3）對(duì)教材相關(guān)內(nèi)容理解困難。通過對(duì)學(xué)生進(jìn)行訪談，對(duì)教材相關(guān)內(nèi)容的理解困難也是造成學(xué)生產(chǎn)生迷思概念的原因。例如，減數(shù)分裂與受精作用一節(jié)中哺乳動(dòng)物精子的形成過程示意圖僅區(qū)分了初級(jí)精母細(xì)胞與次級(jí)精母細(xì)胞，以及減數(shù)分裂Ⅰ和減數(shù)分裂Ⅱ的主要特征，沒有明確標(biāo)記減數(shù)分裂Ⅰ和減數(shù)分裂Ⅱ的具體時(shí)期及其主要特征。必修1教材中“細(xì)胞增殖”將染色質(zhì)與染色體明確區(qū)分，而必修2教材中“減數(shù)分裂與受精作用”指出減數(shù)分裂前的間期“染色體呈染色質(zhì)絲的狀態(tài)”，將染色質(zhì)稱為染色體。造成學(xué)生對(duì)減數(shù)分裂過程產(chǎn)生迷思概念，也將造成學(xué)生對(duì)染色體行為產(chǎn)生迷思概念。