高中生遗传学迷思概念诊断及转变的实践研究2012-06-25 苏州市教育科学“十二五”规划课题 高中生遗传学迷思概念诊断及转变的实践研究 课题方案 江苏省沙溪高级中学蔡留忠 一、课题的提出 （一）课题提出的背景 2003年国家教育部设计的生物课程标准中将“提高每个高中学生的生物科学素养”确定为课程标准实施的核心任务。科学素养是以科学知识和科学方法为基础的，而科学知识又以科学概念为基本组成单元。由此可见，只有掌握了基本的科学概念才能了解科学知识的本质，才能进行科学的思考，才能将科学知识恰当地运用到所处的环境中。因此，在当前教学实践中必须要重视学生科学概念的形成、建立和发展，以帮助他们形成和提高科学素养。 然而，大量的研究与教学实践表明，学生在科学概念教育前，头脑里并非一片空白，他们通过对日常生活现象的感知，以及长期的经验积累与辨别式学习，已经对常见现象和事实形成大量的个人观点和认识。这些想法中，有些是与科学家理解一致，有些是与科学家的理解有所不同。这些与科学家不同的想法，研究者称之为“迷思概念(misconception)”。 由于遗传学概念的抽象性和相互之间联系的复杂性，高中生形成了较多的遗传学迷思概念。因此，本课题选择了高中生遗传学迷思概念作为研究对象，尝试应用二段式诊断的方式调查高中生的遗传学迷思概念，分析高中生遗传学迷思概念的成因并尝试设计相应的教学模式和教学策略来实现迷思向科学概念的转变。 （二）所要解决的主要问题 高中生遗传学迷思概念的来源、类型、特点，剖析高中生遗传学迷思概念形成的外因和内因，并依此设计相应的教学模式和策略来推进学生由迷思概念向科学概念转变。 二、国内外研究现状、本课题与之区别与联系、创新之处 （一）国内外研究现状 1国外学者的相关研究 较早提出迷思概念研究的是美国的霍尔（StanleyHall），在1903年就启动一个计划调查儿童对一些自然现象如热、霜和火的观念。1929年皮亚杰出版了儿童对于世界的认识这一经典著作，在著作中论述了他采用临床法研究儿童运用自己语言解释自然现象，发现儿童有时会具有一些与科学家不同的想法，这是关于迷思概念的早期研究。 迷思概念的研究从20世纪70年代开始形成规模，研究的重点主要采用调查问卷、访谈、作业分析以及观察学生的活动等方法，探查出学生拥有哪些具体的迷思概念。如对热、光、能量、燃烧、光合作用、遗传等的迷思概念探查。从20世纪80年代中期开始，研究转向理论层面，几乎同时概念转变策略的研究也发展起来，并在教学实践中取得了一些效果。 2我国学者的相关研究 国内关于科学教育中迷思概念的研究起步较晚，但也取得了一些成果。台湾地区从1990年起即整体规划针对自然领域的主题进行探讨。在生物学方面，主要研究了小学和初中学生在植物光合作用、生物呼吸作用、细胞、生物生殖等方面迷思概念的情况；大陆地区在生物科学迷思概念研究方面主要集中在高校，研究的内容主要为生物体能量转化方面的迷思概念。 （二）本课题与之区别与联系 联系：研究方法上借鉴了前人的“二段式诊断性测验工具”对迷思概念进行研究。 区别：在研究内容上，本课题所研究的高中学生的遗传学迷思概念研究的较少；在研究方向上，前人主要研究迷思概念形成的外因，而本课题将从内部与外部因素系统探查学生迷思概念形成的原因。 （三）创新之处 本课题主要运用“二段式诊断性测验工具”对高中遗传学所涉及的七个板块的内容“细胞分裂、有性生殖、孟德尔遗传定律、基因、染色体、变异、遗传工程”等开展迷思概念的调查，并从内部与外部因素系统探查学生迷思概念形成的原因，揭示科学概念建构的障碍所在。在此基础上设计相应的概念教学模式和策略，增强概念教学的有效性。 三、概念界定 1概念 在心理学大辞典，“概念是人脑反映客观事物本质特性的思维形式”。此种定义强调概念是对认识对象本质特性的反映而非表面的非本质的特性。但是，在很多关于“迷思概念”的文献中，“迷思概念”中的“概念”与一般心理学上“概念”的涵义有所不同，其还表示一种看法、理论或原理。在本研究中，对于“迷思概念”中的“概念”作广义的理解，也就是说不仅仅狭义地代表一类享有共同特性的人、物体、事件或观念的符号，还包括对某一对象的观点、看法。 2迷思概念 “迷思概念”是我国台湾学者对英文“misconception”一词的有趣译法，它由“mis-”的音译和“conception”的意译两部分造组成的，指会造成不利或错误的概念或想法，暗示概念尚有不足之处，有别于正规的科学概念，需要改进。也有学者将“misconception”一词译为“错误概念”，我们认为用错误概念表示学生的想法，似乎对错分明，倾向否定学生原先的想法，站在尊重学生主动建构知识的前提下，我们倾向采用迷思概念的译法。在本研究中，迷思概念指的是学生对于某件事、现象所持有的一些有别于目前科学家所公认的科学概念的想法或概念。 3概念转变 概念转变指个体原有的某种知识经验由于受到与此不一致的新经验的影响而发生的重大改变。有关概念的研究表明，概念的变化有两种可能:一种可称为“丰富”，即新知识的纳入补充了原因知识，通过积累的方式使这些知识发生变化。在这种情况下，新知识与原有知识之间基本上是一致的；另一种情况可以称为“修订”，这是指新获得的信息与现有的信念、假定或有关理解之间存在着冲突，因而要对现有的理解作出调整。本文的概念转变是针对后一种情况，即个体在面临与原有经验不一致的情境时，对原有的理解和解释做出调整、改造，而不是新信息的点滴累加。概念转变的过程是一个认知冲突的引发及其解决的过程。 4二段式诊断性测验 二段式诊断测验是由Treagust所发展，它不同于传统的单一阶层选择题呈现方式，采取二阶段选择题的形式。每一题测验分为两个阶段，第一阶段的选择题为答案部分，第二阶段的选择题为理由部分，目的是要了解学生选择该项答案背后所持的理由。此种诊断工具又称“二段式问卷”、“二段式选择题问卷”等。 四、理论依据 1皮亚杰的认知发展理论 瑞士心理学家皮亚杰(J.Riaget)是当代最著名的儿童心理学家之一，它是认知发展理论的代表人物。皮亚杰认为，知识既不是客观的，也不是主观的，而是个体在与环境的交互作用的过程中逐渐建构的结果。在这个过程中，学习者将新经验或新材料和旧经验或旧材料结为一体，形成学习者内部的知识结构，即认知结构。皮亚杰指出，这个结构是以图式、同化、顺应和平衡的形式表现出来的。所谓图式，就是个体对世界的知觉、理解和思考的方式。图式是认知结构的起点和核心。图式的形成和变化是认知发展的实质，而影响认知发展的三个基本过程是：同化、顺应和平衡。 2奥苏贝尔的意义学习理论 奥苏贝尔把学习者的原有认知结构看做是课堂教学中的最重要因素。他认为，当学习者把教学内容与自己的认知结构联系起来时，意义学习就发生了。奥苏贝尔认为认知结构的三种变量影响学习者的意义学习：一是学习者的认知结构中是否具有对新概念起固着作用的有关概念，如果有与新教材建立联系的有关概念可以利用，就为学习和记忆新教材提供了必要的固定点；二是新旧概念之间的区别程度如何，要防止新旧概念的混淆，使新概念能够作为独立的实体保持下来；三是认知结构中起固定点作用的概念是否稳定、清晰，这既影响到为新知识提供的固定点的强度，也影响学生能否对新旧概念做出区别。 3建构主义学习理论 建构主义学习观是学习理论发展到认知主义后的进一步发展，这种观点认为，学习是由学生自己建构知识的过程。学生不是简单被动地接收信息，而是主动地建构知识的意义；他们根据自己的经验背景，对外部信息进行主动的选择、加工和处理，从而获得自己的意义；同化和顺应是学习者认知结构发生变化的两种途径或方式。建构主义学习观告诉我们：学习者不是空着脑袋进入学习情境中的、学习是学习者主动建构知识经验的过程、学习过程不是简单的信息输入、存储和提取，而是新旧经验之间的双向的相互作用过程、学习者建构意义的过程是在一定的情境中进行的。 五、研究目标 1通过本课题研究，了解高中生遗传学迷思概念的来源、类型、特点； 2通过本课题研究，剖析高中生遗传学迷思概念形成的外因和内因； 3通过本课题研究，设计相应的教学模式和策略来推进学生由迷思概念向科学概念转变。 六、研究内容 1收集分析前人有关高中生遗传学迷思概念的研究成果； 2调查研究高中生遗传学迷思概念的来源、类型、特点； 3调查研究高中生遗传学迷思概念形成的外因和内因； 4根据高中生遗传学迷思概念对科学概念建构的影响设计相应的教学模式和策略来推进学生的概念转变。 七、研究方法 1文献法：收集整理国内外关于前概念研究方面的相关文献，了解前人研究的成果。 2访谈法：对高一学生和有经验的生物教师进行访谈，初步了解学生遗传学前概念来源和思维过程。 3问卷调查法：在访谈的基础上形成高中生遗传学前概念调查问卷，对前概念来源和思维过程进行范围更广的调查。 4实验法：针对高中生遗传学前概念建构中的思维缺陷，制订出转变策略，进行对照实验，在高一年级平行班之间设置4个对照班级，4个实验班级，实施不同的教学策略，观察针对前概念形成过程中的思维缺陷制订的教学策略的有效性。 5二段式测验：设计迷思概念调查的二段式问卷，每一道题均包括两大部分：第一部分是由题干和若干个简单的定性答案选项(事实选项)所构成；第二部分为根据第一部分的答案要求学生写出可能的理由(理由选项)所构成。 八、研究步骤 第一阶段：研究准备 时间：2011年9月2012年2月 目标：完成课题研究方案的制定，确定课题组成员及分工，进行理论资料的准备。 内容：调查分析，收集资料，起草“课题实施方案”及实施执行计划，方案论证和申报课题，并撰写研究综述。 成果：课题实施方案、课题执行计划、研究综述。 负责：蔡留忠、杨惠国。 第二阶段：调查研究 时间：2012年3月2013年2月 目标：完成高中生遗传学迷思概念的调查，并分析遗传学迷思概念的来源、类型、特点和成因。 内容：根据研究方案进行遗传学迷思概念的调查，并进行数据分析。 成果：高中生遗传学迷思概念的调查报告。 负责：蔡留忠、顾春花。 第三阶段：教学实验 时间：2013年3月2015年2月 目标：完成相关教学模式和策略的课堂教学实验。 内容：针对高中生遗传学迷思概念对科学概念建构的影响设计相应的教学模式和策略，并根据设计的教学模式和策略进行课堂教学实验。 成果：课堂教学实验报告。 负责：蔡留忠、杨秋萍。 第四阶段：研究总结 时间：2015年3月2015年6月 目标：对本课题进行系统总结，形成实验报告和课题总结报告。 内容：在前面工作的基础上，对本课题的过程及资料进行分析，形成实验报告和课题总结报告，并将专题论文汇编成集。 成果：实验报告、课题总结、论文集。 负责：蔡留忠、朱澜。 九、保证措施 （一）研究力量 课题组核心成员7人中，教育硕士2人，中、高级职称的教师4人；太仓市学科带头人2人，太仓市教坛新秀2人、太仓市教学能手2人。其中有2人为省“十一五”规划课题的核心成员，2人主持太仓市“十一五”规划课题。在“十一五”期间，课题组成员共撰写论文36篇，其中省级获奖23篇，