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齐利生的博客

生物学--高中段

 
 
 

日志

 
 

中学生常见生物迷思概念及其转化策略的研究  

2012-04-18 10:21:12|  分类: 生物教学 |  标签: |举报 |字号 订阅

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r style='text-align:center'>浙江省衢州第一中学生物组    课题组负责人 邹蓁

                            报告执笔人   宋君

一、课题的现实背景及意义

生物学概念是对生物学结构、生理乃至一切生命现象、原理及规律精确而本质的阐述,是生物学科知识体系的基础。正确把握概念有利于学生对知识的理解以及能力的培养。正是基于此,《普通高中生物课程标准》在课程目标知识方面明确提出“获得生物学基本事实、概念、原理、规律和模型等方面的基础知识,……”。依据新课程的理念,我们进行概念教学就应该使学生明确每一个生物学概念的内涵和外延,为培养学生分析、解决生命现象的能力以及生物科学素养奠定坚实的基础。

但生物学概念虽然反映的是客观存在的活生生的生物界,却具有很强的客观性、抽象性和规律性。在教学实践过程中,我们往往发现学生对概念的理解总是与科学的生物学概念有偏差,不同的学生对同一概念可能会有不同的理解。学生可能记住了生物学概念的定义,但并没有真正理解概念的实质,存在着一些模糊甚至是错误的认识。这些与科学的概念不一致的认识叫做“迷思概念(misconception)”。

学生若存在迷思概念,对实验的观察和示范、对观察的解释、对生物课程的理解和记忆会有很大的妨碍。传统的教学无视学生的迷思概念,认为只要通过传授科学知识,科学概念就会代替学生的错误概念。学生的迷思概念是经过长期发展而形成的,只依赖一、两堂课灌输科学概念并不能使他们转变过来(Driver1983)

我们课题组经过一年多的研究,以适当的教学理论为指导,结合中学生物教学实际,找出了学生在生物学科上若干的迷思概念;并在借鉴西方以及台湾学者在迷思概念研究中提出的概念转变的策略的基础上,针对找出来的生物迷思概念,提出改革课堂教学的方法及实现概念转变的教学策略。我们认为迷思概念的转化策略,将使教师能在教学过程中通过分化、统整、区别、调适、替换及概念联结的引导过程,把学生引导到正确的生物概念上,从而让学生在学习上较能顺利,提高对知识的理解以及能力的培养,使教与学成为一种有效的活动,促进学生进行有意义学习。

二、国内外有关同类课题的研究综述

迷思概念的研究越来越受到教育教学工作者的重视,已成为国际教育研究的重要课题。

(一).迷思概念的相关研究

大规模的关于迷思概念的研究开始于二十世纪70年代中期,在80年代迅速扩展(WanderseeMintzes&Novak1994),并召开了多届有关自然科学与数学教育中学生的迷思概念的国际研讨会,至今仍是研究的热点。

1.迷思概念的特性

迷思概念具有以下特性(钟圣校,1993;吴相儒,1996):

规律性:即“大众化”的规律性,其特征是“人虽异而行相同”,相当有系统性,通常可以找出正确的理论解释之。

个别性:许多迷思概念具有相当的个别性,属于个人私有的。因为迷思概念是以个体自己的想法,将外在信息内化,用自己的经验建构事物意义而产生的,所以其概念具有相当的个别性。必须观察个体回答一连串相关问题的反应后,才能发现学生是如何运作的。

顽固性:虽然有些迷思概念很容易经过教学或解说,就得到改变,但仍有些错误的概念,经过教师提出大量证据或口舌讲解,仍然一再出现,不得承认其根深蒂固存在的事实。

不稳定性:迷思概念在学生缺乏概念的情形下,是相当不稳定的,容易出现,也容易抛弃。此外,学生会在访谈前后,发生迷思概念不一致的情形,因没有正确的见解,想法易变,显示为不稳定。

思考性:由于迷思概念是一种陈述出来的内容,但也含有概念思考的成分,这些概念可能是利用直觉、错误的模拟、不正确的推理、不成熟的思虑等思考方式所造成的结果。

普遍性:教学过程统计出的迷思概念在教学的前、中、后出现的消长情形,可证实迷思概念确有普遍性的存在。综观全球各地可发现许多一样的迷思概念。

非正统性:学生的迷思概念与专家知识有相当的差距,属于非正统性的概念。

历史性:指有些迷思概念具有历史惯例(historical precedence),也就是说学生所发生的迷思概念在过去的学生身上亦曾发生过。

2.迷思概念的实质

在学习过程中,人们常会发现头脑中原有的知识经验或迷思概念常常与科学概念不一致,为什么会产生不一致呢?

Reif1987)认为学生在学习科学概念时发生的概念错误是由于日常生活对概念理解的要求和对科学概念理解的要求不一致引起的。日常生活概念对现象的解释要求以满意为主,它允许概念的模糊,不准确或不一致。而科学概念追求的是对现象的完美解释和预测,为达到这一目标,就要求科学概念必须是最小的不确定性,最大的精确性、一致性和最高的概括性。对日常生活概念和科学概念掌握要求的不同,导致了学生在掌握科学概念时遇到很大的认知和原认知困难,这些困难就是学生产生迷思概念的原因。

Chi1992)根据一连串的研究结果对自然科学迷思概念的实质提出了新的见解。Chi指出,人们从日常生活中获得的许多朴素概念的错误会随着年龄的发展而逐渐被纠正过来,这些错误对人们接受相关的正确概念知识没有太大的影响。但是另一些朴素概念的错误在人们的头脑中往往根深蒂固,在不同年龄的人身上表现出极大的一致性,而且与中世纪时人们的一些迷思概念也极相似,如:物理学中关于力和运动之间的关系,人们往往认为力是维持物体运动的原因。Chi1995)认为人们头脑中有关自然科学的迷思概念大多属于后者。其错误的原因在于人们对这些概念进行了不正确的本体论范畴的归类,往往将本该属于过程的概念归到物质属性,认为会随着物体的运动而不断的被消耗掉,而力实质上是物体与物体之间的相互作用,是一个反映过程的概念。

关于迷思概念产生的原因和实质除了以上观点外,另外一些研究者依据自己的研究也提出了自己的观点。如Naoki Ueno1993)认为学生在学习物理时发生的概念错误是由于学生头脑中的物理认知情境和实际物理现象发生的物理情境的不一致引起的。

(二).概念转变的相关研究

泰森等(Tyson et al.1997)考察了80年代至90年代早期所发表的有关概念转变的文献,发现作者们所用的术语多得令读者目眩,例如,同化和顺应,弱调整与强调整,部分改变和整体改变,概念获得和概念交换,分化和重新概念化,丰富和修改等。学生迷思概念转变的心理机制研究主要以建构主义为理论基础,一般认为学生的学习活动过程是一种科学的探究过程,遵循“不平衡(问题)    平衡(问题获得解决)    不平衡(新问题)     …”的适应机制(许育彰,台湾)

目前,国内教育界对迷思概念的研究还刚刚起步。首都师大教育硕士刘瑞东作了自我解释策略对转变学生化学平衡迷思概念的研究,广西师范大学罗海军进行了中小学生对浮沉现象及其原因理解的案例研究,而关于中学生生物学习过程中迷思概念的成因及转化策略的研究还暂缺。此外,在已有的关于迷思概念的研究成果中,对迷思概念转化的具体策略的研究还很少,尚有很大的研究空间。因此,无论在理论上还是在实践上,对中学生生物迷思概念的成因及转化策略的研究都具有重要的现实意义。

三、研究的理论基础

(一).建构主义理论

建构主义认为,“学习是建构内在的心理表征的过程,学习者并不是把知识从外界搬到记忆中,而是以已有的经验为基础,通过与外界的相互作用来建构新的理解”。学生在学习知识时并不是一个经验的无产者,在日常生活中,在过去的学习中他们已经获得了丰富的知识经验,这些知识经验有些是科学的、准确的,有些则可能是日常的、感性的,但不管怎么说,这些都是学生掌握新的知识经验、建构新的意义的必要基础,学生正是在这些知识经验的基础上,通过新旧知识经验之间反复地、双向地相互作用过程中建构起新的意义,从而充实和改造了自己的知识经验。

教学不能无视学生已经具有的这些知识经验,而是要把学生现有的知识经验作为新知识的生长点,引导学生从这些知识经验中“生长”出新的知识经验。学习不是简单的信息输入、贮存和提取的过程,不是简单的积累,而是在已有的知识经验、心理结构和信念的基础上去形成知识的意义,实现新旧知识的综合和概括,形成新的假设和推论,而在应用中加深对知识的理解。这是我们开展本课题研究的前提。

(二).波斯纳的同化和顺应理论

波斯纳等(Posener et al.1982)所提出的概念转变模式在科学教学文献中产生了相当大的影响,许多研究用以作为理论框架,在皮亚杰(J .Piaget.195019521971)的同化理论与库恩(T.S.Kuhn1970)的“范式转换”(paradigm shift)的基础上,他们提出了知识概念转变的机制:个体学习是同化(assimilation)、顺应(aaccommodation)的认知建构过程和平衡     不平衡    新的平衡     … 认知发展过程的统一。同化(assimilation),用以描述学生用己有概念处理新现象的过程,而新旧知识并没有发生重组,学习者原有概念体系的中心概念没有发生变化;顺应(aaccommodation),用以描述学生必须替换或重新组织其中心概念的过程。这样主体通过同化和顺应两种机制,达到与环境的平衡。但这种平衡是暂时的,一旦原有认知结构与新环境产生矛盾或认知冲突,就会出现不平衡。

波斯纳的概念同化和顺应学习理论在一定程度上符合人们概念和知识学习的认知规律,这是我们课题开展研究时具体操作的理论基础。

(三).合作学习理论

合作学习理论是指以小组为单位,共同完成某项学习任务的学习,它一方面强调成员之间的合作和相互帮助,同时也强调小组成员的独立性和探索精神。通过成员之间的合作和每个成员的独立行动,一方面使小组成员的协作精神和团队意识得到发展,另一方面使每个成员个体的好奇心得到满足,提高他们的探索能力、发现能力和研究能力。

本次实践活动在设计时充分考虑到了合作学习的优势,鼓励学生以小组、班级等形式进行合作,围绕不同的区域去调查。力图创造合作基础上有明确的分工,在分工前提下又能紧密合作的活动实施环境,使学生在活动的同时既能学到科学文化知识,又能更好的学会交往,增强责任性、合群性。这次活动对培养学生的合作精神,学会合理地认识自己和评价他人,在相互的交流中学会了尊重和信任,懂得成果的分享等都有积极意义。

四、研究内容和方法

(一).研究内容

本课题是在建构主义理论基础上,对中学生生物概念学习的过程提出了与传统教学不同的观点——科学概念的学习就是学生由迷思概念向科学概念的转变过程。研究的主要内容包括以下两个方面。

1.中学生常见生物迷思概念调查

学生在接受高中生物教育之前或在生物学习过程中,通过自己的观察、体会和对各种生物现象与过程的理解和认识。在此过程中,由于在一些环节上或是发生了误解,或是使用了错误的策略而形成了自己个人的迷思概念。现阶段中学生有哪些常见的迷思概念?这些迷思概念的成因如何?这是本课题研究的第一个方面。

根据实际的教学内容,我们主要将把教材内容按照以下几个方面对迷思概念进行施测:

(1)      在新称代谢方面(如光合作用、呼吸作用、植物的水分代谢和矿质代谢、人的三大营养物质代谢等)的迷思概念;

(2)      在遗传的基本规律、生物的变异方面的迷思概念;

(3)      在生物的进化、生态系统方面(如生态系统的物质循环、能量流动、稳定性等)的迷思概念。

并对所测得的迷思概念进行分类、界定,确认迷思概念在学生头脑中是否具有顽固性,对新概念的建立的影响及这些迷思概念的成因。

2.迷思概念转化策略的研究

本课题研究的第二阶段是,针对所测知的学生迷思概念,研究如何针对学生的迷思概念设计、实施教学策略,实现概念的转变,从而将学生引导到正确的生物概念上,提高学生对知识的理解以及能力的培养,使教与学成为一种有效的活动,促进学生进行有意义学习。

概念同化是一种典型的有意义接受学习过程,是课堂教学的主要形式。例如教给学生原核生物的概念,依照概念同化的方式,当老师呈现原核生物的概念或定义时,就自然会唤起学生的有关原核细胞的概念或特殊属性等(老师也可通过启发激活学生已经具有的适当观念),这是学生掌握原核生物概念的基础。

在整个概念同化的教学中主要注重以下几个方面:

1.充分利用实验

正确的实验结论是最有说服力的,实验有利于激发学生的学习兴趣,使学习理解起来更形象。实验应尽可能在教师指导下,让学生自己动手去做。实验前先让学生根据自己的理解预测实验结果,先是定性的,然后是定量的把实验结果和自己预测的结果对比,使学生信服生物概念的正确。例如,植物吸收水和吸收矿质元素的过程是否为同一个过程?若老师只解释说是相对独立的两个过程,则有些同学始终怀疑态度,如果通过实验,让学生亲自做,由他们自己得出结论,情况就大不一样了。

2.激发学生的认知冲突

由于学生的迷思概念有其顽固性,对生物概念存在不正确的论据,不准确的结论,以及理解和表达上的错误,如果只在课堂上一下了解他们面对课本上的“真理”,通常只能是适得其反。所以,教师在课堂上既不能急于求成,也不能强行纠正,而应启发学生的思维,发挥他们的主观能动作用。在教学上,教师因势利导,让学生把迷思概念和生物科学概念对照比较,引起冲突,让学生为自己的迷思概念辩护,通过讨论,引导学生逐步认清概念的本质。转变、拓宽、重建他们的思维结构。

4.联系实际问题

正确的生物概念建立之后,还要进行针对性的训练,设计一些习题进行练习或测试。把所学的知识运用到有意义的实际中去,巩固课堂效果,加深学生对生物概念的理解。

(二).研究方法

课题的研究过程中,我们采用多种研究方法进行研究。

1.中学生常见生物迷思概念的调查方法。

学生生物迷思概念都是进行教学决策的基础,所以在概念转变教学实施前都必须首先诊断学生的迷思概念。根据袁维新的观点,生物教学中错误概念诊断的最有效技术是实施诊断性评价。诊断性测验题的编制与设计必须以日常观察为基础,即以日常观察为定性分析的主要手段,诊断性测验可以作为定量分析的主要手段。

2.在迷思概念转化策略的研究过程中主要采用实验比较法。

即在不影响原教学计划的前提下,由同一教师对同一实验对象组织教学,分别采用迷思概念转化策略和传统教学方式进行生物概念教学,最后进行统一、综合测试。

之所以采用这种研究方法,主要是目前国内教育界对迷思概念的相关研究还刚刚起步。为了研究迷思概念转化策略的效用,设置5个班级为实验组,5个班级为对照组,通过教学以后,对比最终的教学效果,得出比较有价值的理论成果。

另外,研究过程中结合问卷调查法、观察法等。因为在进行概念教学的过程中,教师必须很好的把握学生平时的学习能力、学习积极性及学习成绩等因素才能进行迷思概念的追
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