高中生迷思概念的診斷路徑與教學策略研究

李金雅 林 偉 王慧娟

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

生物學概念是生物學知識體系的基石。對其正確理解，是落實生物學學科核心素養的關鍵。如果學習者對概念不明確，則不能形成良好的知識框架，影響大概念的構建，進而影響生命觀念的確立；同時學習者不可能利用錯誤概念進行正確的判斷和推理，進而影響科學思維的過程。因此，形成正確的生物學重要概念是落實課程目標的關鍵因 素之一［1］。

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》建議：“在教學過程中，教師還必須注意學生頭腦中已有的前概念，特別是那些與科學概念相抵觸的錯誤概念。課堂教學活動要幫助學生消除錯誤概念，建立科學概念”。可見在達成教學目標的過程中，教師準確了解學生的前概念、錯誤概念非常重要。

1 錯誤概念、前科學概念和迷思概念的界定

錯誤概念是研究者研究之初首選的術語［2］，它特指個體持有的與科學概念不相一致的想法和觀點，因為它與科學概念具有明顯的矛盾，因而是錯誤的。

前科學概念又稱為前概念，是指個體在科學學習之前通過一定的途徑，例如，觀察、經驗積累等方式形成的認識和理解［3-5］，但是前概念不等同于錯誤概念，學生所擁有的前概念中有一部分是與科學概念相一致的，可作為課堂教學的有利因素。

迷思概念是我國臺灣學者對“misconception”的譯法，最初“misconception”被研究者翻譯為錯誤概念，但是隨著研究的深入，研究者認為錯誤概念否定意味太強，否定了學生原有的一切想法，因此，立足于尊重學生主動構建知識的基礎上，研究者傾向采用迷思概念的譯法，該詞暗示了學生對概念的理解與科學概念之間有出入，尚有改進之處。本文中筆者將使用“迷思概念”一詞，指學生關于某一科學概念存在的與教材內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 常用測試、訪談、出聲思考、糾錯本、課堂提問、二階層診斷測試等方法使思維活動外顯，對迷思概念進行診斷。其中二階層診斷測試快捷方便、獲得信息量最多而統計工作量較小，并且在準確度和有效性方面更具優勢，因此，本次調查采用二階層診斷測試作為診斷工具。

二階層診斷測試是指一份試題中的每個題目都包含2個階層：第一階層類似于客觀測試題中的選擇題，由題干和若干個答案選項構成；第二階層則是填寫選擇第一階層選項的理由。答題者需同時做對2個階層的選項，才能視作答題正確。

2.2 二階層診斷測試研究方法 二階層診斷測試研究的技術路線見圖1。

圖1 二階層診斷測試研究技術路線圖

本次研究的目標是調查學生關于重要概念“3.2有性生殖中基因的分離和重組導致雙親后代基因組合有多種可能”的迷思概念。二階層診斷測試問卷涉及重要概念3.2中的下位概念——染色體、等位基因、減數分裂和受精作用、孟德爾定律、性別決定等（見附錄）。

問卷的實施對象為麗水中學高二2個班的學生，總共發放85份問卷，回收85份。由于本研究中采用的是二階層診斷測試卷，即第二階層沒有固定的選項，因此，研究者先將每題中學生回答的第二階層的理由進行分類后再統計，并將問卷編碼，將數據輸入電腦，利用SPSS17.0統計各題選項的人數交叉表，分析結果。

3 迷思概念調查結果

第1題檢測學生對染色體的理解情況，問卷統計結果如表1。

表1 第1題測試結果

第二階層*第一階層 交叉表 （%）

關于染色體的概念能答對第一階層的學生占24.3%，而沒有學生能順利寫出答題的理由，即雖然有24.3%的學生知道正確選項，卻不一定真正理解染色體的含義。結果表明，有高達71.6%的學生認為染色體就是遺傳物質，而4.1%的學生認為分裂期可看到細胞核的存在。

第2題檢測學生對等位基因的理解情況，結果分析如表2。

表2 第2題測試結果

第二階層*第一階層 交叉表 （%）

關于等位基因的概念能答對第一階層的學生有82.4%，而同時做對2個階層的學生只有28.4%，說明很多學生雖然知道等位基因是怎么回事，卻不知道理由，其中有一些猜測的成分存在。有10.8%學生認為體細胞成對存在的基因即為等位基因，還有4.1%的學生認為雌配子和雄配子中的基因即為等位基因，從中可看出學生對等位基因概念的掌握情況不容樂觀。

第3題檢測學生對減數分裂和受精作用概念的理解情況，結果分析如表3。

表3 第3題測試結果

第二階層*第一階層 交叉表 （%）

關于減數分裂和受精作用能答對第一階層的學生只有23.0%，而同時做對2個階層的學生只有4.1%。另有51.4%的學生認為受精卵中的遺傳物質父母雙方各占一半，10.8%的學生認為通過減數分裂細胞的數目會減少，還有14.8%的學生覺得受精作用是精子整個進入卵細胞，可見學生對于減數分裂和受精作用知識點的認識還很模糊。

第4題檢測學生對孟德爾定律的理解情況，結果如表4。

表4 第4題測試結果

第二階層*第一階層 交叉表 （%）

關于孟德爾定律能做對第一階層的學生占44.6%，而同時答對2個階層的學生只有18.9%。有27.0%的學生認為控制2對相對性狀的基因一定遵循自由組合定律，而忽略了2對或多對基因在同一對同源染色體的情況；28.4%的學生認為孟德爾定律在受精作用過程中起作用。

第5題是檢測學生對性別決定的理解情況，結果分析如表5。

表5 第5題測試結果

第二階層*第一階層 交叉表 （%）

關于性別決定能答對第一階層的學生有44.6%，而同時答對2個階層的學生只有13.5%。有12.2%的學生認為Y染色體一定比X的要小；21.6%的學生認為含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%的學生認為所有細胞中的染色體都可分為常染色體和性染色體。

4 調查結果分析

4.1 常見的迷思概念 根據調查結果可得，關于重要概念“有性生殖中基因的分離和重組導致雙親后代的基因組合有多種可能”，高二學生主要存在以下迷思概念（表5）。

表5 相關迷思概念

4.2 迷思概念來源

1）教師和科普讀物等媒介。部分學生在問卷的理由欄中沒有填寫具體的理由，而是給出了“教師講過、書上看到過、電視上看到過”等解釋。教師在教學過程中過于強調概念的某一個方面而讓學生忽視了概念其他方面的內涵和外延，從而使學生對概念全面性和準確性的理解上出現偏差。有些科普讀物或電視等媒體渠道對科學概念的理解有時也會存在偏差，再加上學生在閱讀時作出的不恰當推理，容易形成迷思概念。

2）個人生活經驗。學生日常生活中積累的經驗是其迷思概念產生的重要來源，他們利用日常知識經驗解決生活中碰到的問題，這無疑增加了學生產生迷思概念的風險。例如，對于受精作用的過程，部分學生認為是整個精子和卵細胞的結合，所以受精卵中的遺傳物質是精子和卵細胞各占一半。

3）缺乏知識支持。學生缺乏對生物個體繁衍、發育和遺傳等領域的知識，使其對概念產生錯誤認識，對問題的理解也側重于已有知識所涉及的方面，從而導致認識上的偏差，形成迷思概念。

4.3 迷思概念的特點

1）經驗性。學生通過日常生活中的經驗積累等方式形成的觀點和看法大多是片面的，具有局限性。

2）隱蔽性。學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被喚起［5］。通過本次二階層診斷測試法，才發現學生的一些錯誤認識。

3）頑固性。在解決新問題時，學生總是習慣用已有的知識經驗進行解釋。例如，本次調查中學生“染色體”概念的錯誤認識，在以前模塊的學習中就已存在，在新的情境中這種錯誤認識又會重現。

5 相關概念的正確理解（表6）

表6 相關概念的正確理解

6 教學對策

6.1 通過抽象概括形成科學概念 由調查結果可知，學生個人生活經驗、原有認知結構等因素極大程度上影響對科學概念的掌握。因此，教師在教學過程中，應向學生提供豐富的來自生活的例證，包括正例和反例，引導學生對這些例證進行抽象思維，提取其本質屬性，辨別非本質屬性，最后概括形成科學概念。同時教師不能忽視對概念間邏輯關系和層級關系的梳理，例如，構建重要概念3.2的概念圖（圖略），促使學生形成良好的認知結構，形成正確的科學概念。

6.2 通過實踐活動形成科學概念 懷特和甘斯頓提出科學概念構建的策略——POE策略，即“預測—觀察—解釋”，包括3個步驟：1）針對概念學習設計的活動情境或實驗，讓學生對實驗的現象或結果作出預測，并說明猜測的理由；2）讓學生觀察實驗現象，并記錄觀察到的事實現象；3）對于預測和觀察之間的任何沖突作出解釋，思考并調和觀察和預測之間的不一致性。

在重要概念3.2的概念教學中，教師以POE策略為指導，提供機會引導學生充分開展孟德爾定律模擬實驗、減數分裂模型構建等實踐活動，通過以上3個連續的步驟暴露學生的迷思概念，進而促成科學概念構建。

附錄：

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

親愛的同學：

你好！為了更好地了解你對生物學“有性生殖中基因的分離和重組導致雙親后代的基因組合有多種可能”這部分內容的理解，改進生物學教學，我們設計了此份調查問卷。本問卷不計成績，不會對你產生任何不良影響，只是作為教學研究的一項參考資料，請你獨立認真地回答以下問題，因為你的回答將直接決定問卷的有效性，衷心感謝你的合作！

答題要求：每個題目有4個選項，請你選擇你認為正確的選項，再在“理由”橫線上寫出你選此項的理由。

學校：_____________班級：__________姓名：___________

1.下列有關染色體的敘述正確的是（ ）。

A.染色體是細胞內的遺傳物質

B.通常情況下同種生物體細胞內的染色體數目相同

C.分裂期可用電鏡看到細胞核及棒狀染色體

D.染色體均包含2條姐妹染色單體

理由：________________________________________。

2.下列關于等位基因的敘述，正確的是（ ）。

A.等位基因是控制一對相對性狀的2種不同形式的基因

B.體細胞中成對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.姐妹染色單體分開導致等位基因分離

理由：________________________________________。

3.下列關于減數分裂和受精作用的敘述,正確的是（ ）。

A.通過減數分裂，細胞數目減少

B.受精卵中的遺傳物質，來自父母雙方的各占一半

C.同種生物的受精卵中，染色體數目與體細胞中的一樣

D.整個精子進入卵細胞內，完成受精作用

理由：________________________________________。

4.下列有關孟德爾定律敘述正確的是（ ）。

A.自由組合定律的實質是非同源染色體上的非等位基因自由組合

B.控制2對相對性狀的2對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.下列有關性別決定的敘述，正確的是（ ）。

A.人的性別最早確定時間是形成受精卵時

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.各種生物細胞中的染色體都可分為性染色體和常染色體

理由:________________________________________。