“生物變異”教學中迷思概念的轉變模型

摘" 要：本文通過研究學生在學習“生物變異”相關內容時產生的迷思概念，分析其形成的原因，構建迷思概念轉變模型，以期提高相關教學內容教學效果，為進一步探討其他生物學核心概念的轉變模型提供參考和借鑒。

關鍵詞：生物變異；迷思概念；概念轉變模型

文章編號：1003-7586（2024）12-0003-04

中圖分類號：G633.91

文獻標識碼：B

*基金項目：2022年江蘇省前瞻性教學改革實驗項目“高中生物學‘具身創造式學習’模式建構與深化實踐”（2022JSQZ0201）。

在生物學概念教學中，“生物變異”作為核心概念之一，常被歸為教學的重點和難點。然而，由于生物變異概念體系具有復雜性和抽象性，學生在學習過程中易形成一些模糊、片面和錯誤的理解，即迷思概念。迷思概念不僅影響學生對生物變異相關知識的深入理解和應用，還可能阻礙其科學思維的發展。因此，教師研究如何在生物變異教學中有效轉變學生的迷思概念，對于提高生物學教學質量、培養學生的生物學學科核心素養具有重要意義。［1］

近年來，隨著認知心理學和教育心理學的不斷發展，國內外學者在迷思概念轉變方面進行了大量研究，提出了多種轉變模型。轉變模型大部分基于學生的認知規律并且滿足教學過程的需要，進而幫助學生將錯誤概念轉變為正確概念。然而，目前關于生物變異教學中迷思概念轉變的研究相對較少，缺乏針對性的模型和實踐應用。

本文通過深入探討生物變異教學中學生迷思概念的形成原因，結合該內容的教學特點和學生認知規律，構建適用于生物變異教學的迷思概念轉變模型，以期提高課堂教學效果，并為進一步探討其他生物學核心概念的迷思概念轉變模型提供參考和借鑒。

1" 研究生物變異教學中學生產生的迷思概念

筆者運用三階段式測試法，結合教師訪談，調查生物變異教學中學生產生的迷思概念，并分析其形成原因。

1.1" 生物變異教學中產生的迷思概念

1.1.1" 生物變異相關概念的測試

首先，筆者依據《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》內容要求，結合高中常考的生物變異相關概念，確定需要測試的16個概念。隨后，筆者編制半開放問卷（見圖1），包括題干判斷階、信心階和理由階［2］，再隨機選取106名學生進行測試。最后筆者收集問卷，診斷學生對上述16個概念的掌握情況。

DNA分子上發生的堿基對增添、缺失、替換都是基因突變。（" ）

A. 正確" B. 錯誤——題干判斷階

你是否確定以上判斷？（" ）

A. 確定" B. 不確定" C. 猜的——信心階

你的理由是什么？（" ）

A. 基因突變的定義就是DNA分子上發生的堿基對增添、缺失、替換

B. DNA分子上發生的堿基對增添、缺失、替換引起的基因結構改變才是基因突變

C. DNA分子上發生的堿基對增添、缺失、替換才是基因突變

D. 基因中插入幾千個堿基對就發生了基因突變——理由階

你是否確定以上判斷？（" ）

A. 確定" B. 不確定" C. 猜的——信心階

1.1.2" 生物變異相關迷思概念訪談

筆者通過對10位高中生物學教師進行訪談（見表1），調查學生產生的生物變異迷思概念，并歸納總結生物變異迷思概念的類型及其成因。

根據測試和訪談，筆者歸納出學生在生物變異教學中產生的常見迷思概念及形成原因（見表2）。

1.2" 生物變異迷思概念形成原因

筆者通過調查學生的學習過程、測試、問卷調查等方式和對教師的訪談，總結出學生形成迷思概念的原因有以下幾種。

1.2.1" 文字迷思

學生在學習概念時，僅理解概念的字面意思，沒有進一步理解其內在含義。例如，學生片面地認為DNA分子中堿基種類、數量的變化是基因突變，或者學生把染色體結構變異的“缺失”理解為“缺少”某條染色體。類似的情況還有表2中的（2）、（3）、（7）。

1.2.2" 已有知識的負遷移

基因重組能導致有性生殖的生物后代呈現多樣性，因此學生易將基因重組與同樣能導致后代多樣性的受精作用混為一談，且學生對已有概念記憶模糊，錯誤地認為非姐妹染色單體間的互換是基因重組。類似的情況還有表2中的（6）和（11）。

1.2.3" 日常生活經驗

學生根據日常生活經驗，知道先天性疾病生來就有，因此錯誤地認為其是遺傳病，且學生受慣性思維影響，認為既然遺傳病基因會引起遺傳病，那么遺傳病患者的致病基因必然遺傳自父母的致病基因。

1.2.4" 教師的教學方法不當

部分教師在教學中沒有對概念進行延伸，導致學生僅僅理解已學概念。秋水仙素能夠抑制紡錘體的形成，進而使得細胞中的染色體數量加倍，但并不是所有體細胞滴加秋水仙素后染色體組都加倍；果蠅基因組測序測定5條染色體，因為性染色體有兩種形態，然而對于無性別的生物，基因組測序均是測n條染色體。部分教師為方便學生記憶以口訣的形式總結概念，導致學生對概念理解片面化，如“無中生有是隱性，有中生無是顯性”的口訣易造成學生對概念內涵一知半解。

教學研究2024年第12期

2" 構建迷思概念轉變模型

通過對認知沖突等模型進行綜合分析，筆者發現學生在學習過程中，異常情境是導致其形成認知沖突的關鍵原因。當異常情境引起學生原有知識與新知識之間的認知沖突時，學生的心理狀態就會發生變化，從而激發學生好奇心，重新審視自己的認知結構，促進迷思概念的轉變。［3］基于上述調查結果，筆者構建生物變異迷思概念的轉變模型（見圖2），包括4個環節：設計干預策略、實施教學干預、轉變和鞏固提升。

2.1" 設計干預策略

教師針對迷思概念的成因創設情境，引導學生形成認知沖突。教師可以通過具體的探究調查課題、生產生活實例、概念模式圖等創設情境，引導學生進行思考，使其在思考中發現自身對概念的錯誤理解。例如教師用板書展示“插入基因中的核苷酸”，其中一個板書插入幾個核苷酸序列，另一個板書插入一個完整的基因片段，請學生判斷孰為“基因突變”。再如當學生學習人類遺傳病的調查時，教師可以提問：調查人類遺傳病時應選擇發病率較高的遺傳病，如果單基因和多基因遺傳病發病率均較高，在選擇調查對象時，哪種遺傳病更合適？為什么？

教師需要創設情境，引導學生對概念進行辨析對比。通過調整認知，學生能夠形成新的認知結構，然而新的認知結構并不穩固，需要教師幫助學生整合知識，建立系統化的概念體系。教師可以通過分析比較迷思概念和科學概念之間的關聯，創設情境讓學生反復辨析（見表3）。

2.2" 實施教學干預

在引發認知沖突、呈現迷思概念后，學生需要自主思考確認原因，實現概念認知重建。第一步需要學生重溫概念的基本內容，這是化解迷思概念的基礎。例如先天性疾病與遺傳病兩個概念分別屬于生理學和遺傳學，先天性疾病是指生來就有的疾病，出生以后就會表現出來；遺傳病是指遺傳物質發生變化引發的疾病，有的出生時就有表現，有的在出生后的不同時期表現，也有的終身都不表現。

第二步，教師需要結合具體實例實施教學干預。例如，先天性心臟病是患者在胚胎初期受到各種因素的影響而導致的發育缺陷，引導學生結合遺傳病和先天性疾病的概念，討論分析產生概念理解偏差的原因。不同的學生對同一生物學概念的理解不同，導致其產生不同的“迷思方向”，教師在干預過程中需要關注學生個體的差異，引導學生找到自身理解過程中的“堵點”和“拐點”。遇到分析線索較復雜的迷思概念時，教師可以通過設置問題串，降低分析難度。例如對“基因重組和性狀重組”迷思概念的分析，受“基因控制性狀”概念的影響，大部分學生認為基因重組就是性狀重組。教師可以設置問題串：“①基因重組發生在什么過程中？實質是什么？②性狀重組出現在什么時候？③有性生殖后代遺傳多樣性的原因有哪些？”以幫助學生理解概念。

2.3" 轉變

“轉變”是學生在對事物產生認知沖突后，調整事物本質認識的過程，是概念轉化的一個環節?！皩嵤┙虒W干預”和“轉變”可以看成一個整體，兩個步驟相互聯系，在大部分情況下是一個循環往復的過程。例如，學生在化解“單倍體只含有一個染色體組”這一迷思概念時，經歷概念重溫、教學干預后，原有的迷思狀況會得到改觀，此時教師需要對學生進行辨識訓練。生物學學科的教學方法形式多樣，教師可根據實際情況選擇合適的情境，引導學生形成認知沖突，最終達到轉變迷思概念，構建科學概念的目的。

2.4" 鞏固提升

鞏固提升是化解迷思概念的最后階段，需要教師擴大概念應用范圍，強化概念清晰度。教師創設新型情境既可以提升學生對概念的遷移運用能力，也可以及時評價學生對迷思概念的化解效果。例如，為了進一步鞏固學生對于單體、單倍體、三體、三倍體的理解，教師可以介紹其在育種中的應用，拓展學生的認知。教師還可以通過“怎么獲得單體和三體？減數分裂的哪些過程導致父本、母本產生配子時出錯？”等問題幫助學生鞏固科學概念，建立概念之間的聯系。鞏固提升是教學過程中的重要環節，既能增強學生遷移運用概念的能力，也能幫助教師及時修正教學策略，從而提高科學概念教學效果。

3" 總結

在深入研究生物變異教學過程中的迷思概念后，筆者發現迷思概念的形成原因包括學生前概念的負遷移、教師教學經驗不足以及教學內容抽象。針對這些問題，筆者構建具體的迷思概念轉變模型，包括設計干預策略、實施教學干預、轉變和鞏固提升。這一模型不僅有助于教師系統地識別和處理迷思概念，還能促進學生對生物變異相關知識的理解和掌握。未來，筆者將繼續完善這一轉變模型，探索更多有效的干預策略，以期提高生物學學科的課堂教學效果。

參考文獻

［1］李想.高中生物學《基因突變及其他變異》迷思概念探查及其轉變策略研究［D］.濟南：山東師范大學，2021.

［2］劉秀菊.基于沖突圖模型的高中生物學迷思概念轉變研究［D］.貴陽：貴州師范大學，2022.

［3］陳珊珊.高中生物學“遺傳”版塊迷思概念探查及其轉變研究［D］.成都：四川師范大學，2021.