從概念轉化的本體論視角分析單倍體迷思概念

牛波

摘 要 單倍體概念是理解生物染色體變異和育種等生物概念的基礎概念。由于概念表征的原因，導致學生存在很多類型迷思概念。本文從概念轉化的本體論視角分析教科書有關單倍體概念的不同表征方式及與單倍體有關迷思概念，結合教學實踐給出單倍體概念表征的理想范式，對改變學生單倍體迷思概念大有裨益。

關鍵詞 迷思概念 迷思概念類型 單倍體 二倍體

Abstract The concept of haploid is a basic concept to understand biological concepts such as biological chromosome variation and breeding. Due to the reasons of conceptual representation， there are many types of misconceptions. This article from the concept of ontology into different representations of concepts from the perspective of textbook analysis on haploid and haploid related misconceptions， the ideal paradigm combined with teaching practice are haploid concept representation， to change the students' misconceptions of haploid be of great advantage.

Keywords misconception； types of misconceptions； haploid； diploid

1 介紹

概念轉化科學教育的一個熱門研究領域，始于上個世紀80年代的改變概念運動。概念轉化最有影響的理論是Posner等（1982）①提出的概念轉化理論，該理論概述了概念轉化需要滿足四個條件，指出概念轉化時學生持有的教學前概念地位必須下降，科學概念的地位必須上升，這樣學習才會發生。這個理論是從認識論視角提出的概念轉化理論，除此以外還可以從本體論和情感與社會的視角分析概念轉化。本體論視角看概念轉化，認為概念轉化是本體改變（Chi，1992；Chi et al，1994）。②根據Monk（1995），③本體是指簡單的事情，有關“自然及世界上的事情”，然而認識論是有關一個人知道世界是什么和怎樣。根據概念本質的認識論假定，Chi（1992）提出自然世界的三個基本本體分類，后又經過修訂，分別是物質（物體）、過程和心智狀態。據此，Chi（1992）將概念轉化分為兩種：在一個本體類別內的漸進的概念轉化和跨越本體類別的激進的概念轉化。提出科學學習的困難在于第二種類型的概念轉化。Chi（1994）解釋學生在學習某個科學概念當涉及到激進的概念轉化時，通常表現出嚴峻的困難，它需要將概念從一個本體類別重新分配到其他類別。如從“物質”到“過程”。學生通常會將一個概念思考成“物質”而不是思考成“過程”。因為他們更熟悉以物質為基礎的概念（圖1）。

Treagust （1996）④指出在教師在教細胞膜的流動鑲嵌模型時，要以改變學生的本體觀為目的，要將學生的細胞膜的靜態結構觀轉變為更多的過程導向的膜動態結構觀。要將基因是從親代傳給子代的被動粒子（物質本體），轉變為基因是能控制性狀的主動粒子（過程本體）。

2 從本體論的視角分析單倍體概念

“體細胞中含有本物種配子染色體數目的個體，叫做單倍體”（haploid）（人教版，2007）。⑤這個概念如果依據Chi的觀點，是強調單倍體概念的“物質”本體，“由配子發育而來，體細胞中含有本物種配子染色體數目的個體，叫做單倍體”，這個概念更強調單倍體概念的“過程”本體，單倍體怎樣來的，強調了“過程”。與正確理解單倍體概念有關的概念如“二倍體”，強調“物質”本體的概念是“體細胞中含有兩個染色體組的個體叫做二倍體（人教版，2007）”；強調過程本體的概念是“由受精卵發育而來的個體，體細胞中含有兩個染色體組的個體叫做二倍體（人教版，2015）”（見表1）。⑥

教科書對二倍體的定義發生了改變，從“物質”本體轉向“過程”本體來定義二倍體概念，但對單倍體的定義沒有改變。如此，單倍體有關的迷思概念形成與基于物質本體的定義密切相關。

3 單倍體常見迷思概念及類型分析

3.1 與單倍體有關的迷思概念

通過教學積累，發現與單倍體有關的常見迷思概念有如下：（1）體細胞中含有兩個染色體組的個體就是二倍體。（2）用秋水仙素處理單倍體植株后得到的一定是二倍體。（3）基因型是aaaBBBCcc的植物一定是單倍體。（4）含有奇數染色體的個體一定是單倍體。（5）在自然條件下，單倍體生物只見于植物中，動物中不存在單倍體。（6）單倍體的體細胞中只有一個染色體組。（7）含有兩個染色體組的生物體，一定不是單倍體。（8）單倍體生物的細胞中染色體組數不可能為偶數

3.2 迷思概念的類型

Treagust（1995）⑦指出迷思概念形成的原因有化約型、語言直覺型和邏輯推理型。

（1）化約型。運用不適當的原理來解釋現象，對于概念的解釋有張冠李戴的情形。學生因為將A的概念原理用來解釋B的現象及事實因而產生的迷思概念，我們稱為“化約型”。如“用有氧呼吸過程的知識解釋光合作用的過程”屬于化約型迷思概念。

（2）語言直覺型。從題目或概念的文字敘述望文生義，沒有從相關概念的內容及原理來解釋，而是以字面日常用口語的語義去詮釋題目。因為這樣的不適當解釋而產生的迷思概念，我們稱為“語言直覺性”。如“暗反應只能在黑暗條件下進行的反應”。“單倍體是只含有一個染色提足的個體”、“單基因遺傳病是有一個致病基因引起的遺傳病”。endprint

（3）邏輯推理型。雖然運用了正確的原理來解釋相關的現象，但是對于原理的了解不夠完整，適用條件的考慮不周全，因此在推理解釋現象時出現以偏概全的現象。因為這樣不正確的解釋而產生的迷思概念，我們稱為“邏輯推理型”。如學生學習細胞學說后，認為“地球上所有生物都是由細胞構成的”。

3.3 單倍體有關的迷思概念分類

根據上述迷思概念類型劃分方法，將單倍體有關的迷思概念所屬迷思類型歸納如表2。

上述分析，學生對單倍體和二倍體等概念的理解從“物質”本體出發，出現了語言直覺性、化約型和邏輯推理型的迷思概念。如果從“過程”本體來理解單倍體、二倍體概念，則可以避免發生上述三種類型的迷思概念。因此建議將單倍體定義為：“由配子直接發育而來的個體，體細胞中含有本物種配子染色體數目的個體”；將二倍體定義為“由受精卵發育而來，體細胞中含有兩個染色體數目的個體”。

4 結論

生物幾倍體的判斷，不能只從“物質”本體定義概念，只看體細胞內含有多少個染色體組。關鍵要從“過程”本體定義單倍體概念，即看生物個體發育的起點，如果發育的起點是生殖細胞（卵細胞或花粉），則無論體細胞中有幾個染色體組都叫單倍體，如果發育的起點是受精卵，其體細胞中含有幾個染色體組就叫幾倍體。學生習慣于從“物質”本體理解生物概念，容易產生迷思概念，針對學生的思維習慣，教師在教學中加強概念的“過程”本體分析，可以減少迷思概念產生或有助于將迷思概念轉化。

注釋

[1] Posner， G.J.， Strike， K.A.， Hewson， P.W.， & Gertzog， W.A. （1982）. Accommodation of a scientific conception： Toward a theory of conceptual change. Science Education， 66， 211–227.

[2] Chi， M.T.H. （1992）. Conceptual change within and across ontological categories： Examples from learning and discovery in science. In R. Giere （Ed.）， Cognitive models of science： Minnesota studies in the philosophy of science （pp. 129-186）. Minneapolis， MN： University of Minnesota Press.Chi， M.T.H.， Sl€髏ta， J.D.， & deLeeuw， N. （1994）. From things to processes： Atheory of conceptualchange for learning science concepts. Learning and Instruction， 4， 27-43.

[3] Monk， M. （1995） What do epistemology and ontology have to offer in considering progression inphysics education in： B. C. C. Tarsitani & M. Vincentini （Eds） Thinking physics for teaching（New York， Plenum Press）， 127-137.

[4] Treagust， D.F.， Harrison， A.G.， Venville， G.J.， & Dagher Z. （1996）. Using an analogical teaching approach to engender conceptual change.International Journal of Science Education，18， 213-229.

[5] 生物必修2.人民教育出版社，2007.6：87.

[6] 生物必修2.人民教育出版社，2015.7：87.

[7] Treagust， D.F（1995）Diagnostic assessment of students science knowledge. In S.M.Glynn，&R.Duit（Eds.），Learning science in the school：research reforming practice，327-346.Lawrence，NJ：Erbaum.endprint