利用Nvivo12對繪圖的分析診斷迷思概念

向 炯 王姍歡 崔 鴻

（1華中師范大學生命科學學院 湖北武漢 430079 2湖南省常德市第一中學 湖南常德 415000 3武漢經濟技術開發區第一中學 湖北武漢 430056）

對生物學概念的深刻理解和應用是發展生物學學科核心素養的基礎，是形成生命觀念的基石，是發展科學思維和科學探究的著力點，也是建立社會責任的邏輯基礎。《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》提出課堂教學活動要幫助學生消除錯誤概念，建立科學概念[1]。錯誤概念被認為是對事物含糊的（vague）、不完善的（imperfect）或是錯誤的（mistaken）理解（understanding）[2]。但有研究者認為錯誤概念否定了學生原有的一切想法，應用迷思概念（misconception）代替錯誤概念[3]。本文采用迷思概念代替錯誤概念，并將迷思概念定義為學生在教學前、中和后所具有的與公認的科學理論或教科書不同的概念。

迷思概念是科學教育中重要的研究領域，在中國知網（CNKI）中文數據庫中以“迷思概念”為主題，選擇“北大核心”為數據來源，時間范圍不限進行檢索，共檢索出與教育相關的文獻46篇，可見我國對于迷思概念的研究還處于起步階段。在對迷思概念的探查方面，體現出以下特點：學科發展不均，化學研究最多，生物學研究最少；研究方法上，以認知診斷為主。尚未有研究者利用質性研究的方法對學生的繪圖和半結構式訪談進行編碼以探查學生的迷思概念。本研究利用Nvivo12軟件對學生所繪制的減數分裂過程圖和半結構式訪談進行編碼分析，找出學生對減數分裂迷思概念的內容和范圍，分析其出現的原因，以期對國內科學教育中迷思概念的研究提供些許思考，為課堂教學質量的提升提供參考。

1 研究方法

1.1 研究對象 本研究在高一年級完成人教版生物學必修2《遺傳與進化》第2章第1節“減數分裂”的學習后，從高一年級隨機選取120名學生繪制的減數分裂過程圖進行分析。然后隨機選擇存在迷思概念的15名學生進行訪談。

1.2 數據收集 通過繪圖與訪談診斷學生對減數分裂的理解。在已學習減數分裂過程并熟悉如何繪制過程圖基礎上，要求學生在規定的紙張上（僅提供精原細胞和卵原細胞）進行繪畫。此外，隨機選擇15名出現迷思概念的學生進行個別訪談。訪談提綱如下：染色體與染色單體的關系是什么？染色體復制與加倍發生在什么時期？什么是同源染色體？減數分裂與有絲分裂的區別表現在哪些方面？精子與卵細胞形成過程有何區別？

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個層次[4]。

1）無圖：這種類型的繪圖學生沒有繪制細胞分裂過程圖。

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出對減數分裂在某種程度上的理解，但存在迷思概念，不是科學家或教材中所描述的。

4）不完整繪圖：減數分裂過程圖沒有繪制完整，未出現繪制錯誤或減數分裂過程圖繪制完整，但沒有文字說明，這種繪圖方式表現了學生對減數分裂的部分理解。

5）完整的繪圖：這種類型的繪圖是最全面的細胞分裂過程圖。顯示學生對減數分裂過程全面的理解，包含減數分裂所有的知識要素。

筆者對分析框架進行的討論，最終達成一致意見，共同篩選出具有迷思概念的繪圖。對隨機抽取的具有迷思概念的學生進行個別訪談，利用Nvivo12軟件進行獨立編碼與分析。

2 研究結果

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

利用Nvivo12軟件對含有迷思概念的減數分裂過程圖進行編碼分析，并將編碼結果進行編碼比較分析Kappa系數，對于Kappa系數小于0.8的減數分裂過程圖討論后重新編碼共確定了20個迷思概念。其中，約有38%的學生認為減數分裂過程中染色體形態未發生變化，約有26%的學生認為在減數第一次分裂前的間期“染色體復制等同于染色體數目加倍”，約有20%的學生認為生殖細胞與體細胞染色體數目相同，約有13%的學生在減數分裂Ⅰ的前期同源染色體沒有聯會（表1）。

表1 從減數分裂過程圖中確定的迷思概念

隨機抽取含有迷思概念的15名學生對其進行訪談，也確定部分迷思概念。從訪談中確定的迷思概念多數與減數分裂過程圖中的一致。其中，有12名學生認為減數分裂有細胞周期，有9名學生認為減數分裂前的間期染色體復制導致了染色體數目加倍，有6名學生認為同源染色體的聯會出現在減數分裂前的間期，另有3名學生認為在減數分裂Ⅰ后期染色單體分離。學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

在完成減數分裂學習后，對學生繪制的減數分裂過程圖進行編碼分析可見，學生對概念的理解非常薄弱。造成這種現象的原因可能有以下幾個方面。

1）學生對減數分裂知識理解的碎片化。由于減數分裂過程包含減數分裂Ⅰ和減數分裂Ⅱ，涉及的概念多且過程復雜，學生表現出對減數分裂過程中，例如，染色質—染色體—染色單體、同源染色體—四分體、減數分裂過程中染色體形態與數量的變化等相關概念和過程知識的碎片化，對相關的知識僅處于直觀認識、片面理解或淺層表征的階段，未能深入至減數分裂中相關概念內涵，更缺少從整體上對減數分裂的認識[5]。

2）教師對相關概念的描述欠準確。通過對學生的訪談，教師對減數分裂相關知識的語言描述欠準確可能是導致迷思概念產生的原因之一。例如，在減數分裂Ⅰ中期描述為“成對同源染色體排列在赤道板”，學生將出現“減數分裂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”，學生將出現“減數分裂Ⅱ后期染色體著絲粒靠近赤道板”等迷思概念。

3）對教材相關內容理解困難。通過對學生進行訪談，對教材相關內容的理解困難也是造成學生產生迷思概念的原因。例如，減數分裂與受精作用一節中哺乳動物精子的形成過程示意圖僅區分了初級精母細胞與次級精母細胞，以及減數分裂Ⅰ和減數分裂Ⅱ的主要特征，沒有明確標記減數分裂Ⅰ和減數分裂Ⅱ的具體時期及其主要特征。必修1教材中“細胞增殖”將染色質與染色體明確區分，而必修2教材中“減數分裂與受精作用”指出減數分裂前的間期“染色體呈染色質絲的狀態”，將染色質稱為染色體。造成學生對減數分裂過程產生迷思概念，也將造成學生對染色體行為產生迷思概念。