北京市西城區初中學生光合作用前概念調查*

潘 青 畢詩秀 張國東

（北京市西城區教育研修學院 北京 100035）

“光合作用”是初中生物學課程標準第四大主題“生物圈中的綠色植物”的重要內容，也是需要幫助學生形成的50 個重要概念之一。由于受生活經驗、媒體信息、相關學科學習等因素的影響，學生在建立科學的“光合作用”概念前，往往已具有了一定的前概念。其中，既包括與科學概念相近但并不完整的“相異概念”，也包括與科學概念相悖的“錯誤概念”。錯誤概念具有隱蔽性和頑固性等特點，如果教師在教學中不給予關注，學生對反復講過的知識難以理解、容易遺忘，更無法遷移應用地解決日常生活中的相關問題［1］。本研究調查了北京市西城區部分初中學生“光合作用”的前概念，以期能幫助教師以此為基礎開展“光合作用”的概念教學，提高教學的針對性和實效性。

1 調查方法

1.1 調查工具“光合作用”的前概念調查問卷采用Tregust 提出的二階層測試法編制而成，對58 名學生進行預測后，通過SPSS 軟件分析，信度為0.66。每道題目由2 個部分組成，第1 部分是選擇題，由題干和選項組成，主要測評學生對相關知識的了解情況；第2 部分列出了第1 部分作答的理由，包括正確理由和學生易于出現的錯誤概念。學生必須同時答對這2 個部分才視為正確作答。二階層測試法兼具了訪談法的質性和測驗法可量化的優點,而且受測者作答時間短,測試數據易于分析,也便于探測學生對概念的真正想法［2］。

1.2 問卷發放與回收 本研究以北京市西城區12 所學校的7年級學生為調查對象，共發放“光合作用”前概念調查問卷1 320 份，回收1 320 份，其中有效問卷1 292 份，有效率為97.9%。試卷作答時間為15 min，實測后信度為0.71。

2 調查結果與分析

由表1可知，問卷的整體得分率為0.43，反映學生在正式學習“光合作用”前，已具有一定的知識基礎。不同題目的得分率差異較大，反映學生對不同概念的掌握水平不同。得分率越高，說明學生對相應概念的掌握越好，在教學中以此為固著點同化新知有利于學生接受和理解新概念。而得分率較低的題目，說明學生存在的錯誤概念較多，教學中應給予重點關注，并設計有針對性的教學活動加以突破。

表1 問卷中各題目的得分率

本文結合具體試題及學生的作答情況對部分得分率較低的題目進行分析。

1）第1 題,1-1.你認為太陽對植物最大的作用是（ ）。

A.提供光能 B.提供熱能 C.提供營養物質

1-2.作答的理由（ ）。

A.使植物保持溫暖

B.植物利用它,才能制造營養物質

C.吸收陽光中的營養物質,植物才能長得更高大

D.其他______________________

本題旨在探查學生對光合作用條件的理解。由表2-1 可知，在第1 階段中，選擇A 的比例最高，為55.3%。在第2 階段中，選擇理由B 的比例最高，為54.1%。但將2 個階段的答案進行組合后，最終選出正確組合AB 的學生只有34.6%。第1 階段選擇C 的學生也相對較多，占30.9%。在這部分學生中，有占總人數16.3%的學生第2 階段選擇了邏輯自洽的理由C，而13.8%的學生選擇了與其第1 階段答案矛盾的理由B。此外，除了CA、BD 組合外，其他組合均有學生選擇。由此反映學生對于光合作用條件的認識處于較為模糊的狀態。

表2-1 第1 題作答情況

2）第3 題，3-1.光合作用對植物而言,最主要的意義是（ ）。

A.使大自然的空氣清新

B.使植物得到有機營養物質,維持生命

C.吸收陽光的能量，降低環境溫度

3-2.作答的理由（ ）。

A.制造植物需要的淀粉等有機物

B.吸收二氧化碳,產生氧氣

C.吸收光能

D.其他_____________

本題旨在探查學生對光合作用意義的理解。由表2-2 可知，在第1 階段中，選擇B 的比例最高，為87.8%。但這部分學生中，只有占總人數38.2%的學生在第2 階段選出了正確的理由A，有29.3%的學生選擇了理由B，認為植物光合作用的重要意義是吸收空氣中的二氧化碳、釋放氧氣。反映學生容易站在人類自身的立場上思考光合作用的重要意義。

表2-2 第3 題作答情況

3）第5 題，5-1.在溫室中種植蔬菜時，為增加產量，可適當提高溫室中的（ ）。

A.二氧化碳濃度 B.氧氣濃度 C.氮氣濃度

5-2 作答的理由（ ）。

A.植物可以利用二氧化碳來合成有機物

B.植物的生長、發育等生命過程需要氧氣

C.氮氣是空氣的重要成分之一

D.其他___________________

本題旨在探查學生對于光合作用原料及應用的理解。由表2-3 可知，選擇正確組合AA 的比例最高，為47.6%。本題的錯答較為集中，有37.8%的學生選擇了組合BB，認為若要提高蔬菜的產量，需增加溫室中氧氣的濃度，因為植物的生長、發育等生命過程需要氧氣。由此反映學生對于光合作用和呼吸作用的過程存在混淆現象。

表2-3 第5 題作答情況

4）第8 題，8-1.一棵柳樹從樹苗長成大樹,它所增加的重量主要來自（ ）。

A.土壤和空氣 B.陽光和水

C.水和二氧化碳 D.水和無機鹽

8-2.作答的理由（ ）。

A.植物的生存離不開土壤和空氣，需要從中獲取營養

B.植物從陽光中吸收能量和營養物質,同時吸收水分,來維持生長

C.植物能利用水和二氧化碳合成自身所需的營養物質

D.植物通過根從土壤里吸收水分和無機鹽等營養物質,來維持生長

E.其他________________________

本題旨在探查學生對光合作用原料及意義的理解。由表2-4 可知，選擇正確組合CC 的學生只占總人數的6.5%。而有46.4%的學生選擇了組合DD，認為柳樹長大過程中增加的重量主要依賴根部從土壤中吸收水和無機鹽。這應該是與學生的生活經驗有關。栽種植物時需要澆水、施肥是常見的生活現象，但學生卻忽略了肉眼不可見的二氧化碳在植物光合作用過程中的重要性。反映學生對于植物的生長、增重離不開光合作用，光合作用的原料是水和二氧化碳等概念不清楚。

表2-4 第8 題作答情況

5）第9 題，9-1.下列生物或生物的一部分,能進行光合作用的有（ ）。

①綠色的小麥幼苗 ②樹林里的磨菇

③玉米白化苗 ④梨花的白色花瓣

⑤蓮的地下莖 ⑥綠蘿綠色的莖

A.①②③④⑤⑥ B.①②③ C.①⑥

9-2.作答的理由（ ）。

A.它們都屬于植物或植物的一部分

B.只有植物的葉能進行光合作用

C.植物只有地上部分能進行光合作用

D.在它們的細胞內都含有葉綠素

E.其他______________________

本題旨在探查學生對光合作用場所的理解。由表2-5 可知，在第1 階段中，選擇C 的比例最高，為47%。在第2 階段中，選擇理由D 的比例最高，為42.3%。但將2 個階段的答案進行組合后，最終選出正確組合CD 的學生只占總人數的26.8%。除了AB、AE 組合外，其他組合均有學生選擇，反映學生對于光合作用場所的認識是模糊的。

表2-5 第9 題作答情況

6）第10 題，10-1.將裝有水草的實驗裝置放在陽光下（圖1）半天后,試管里產生的氣泡是（ ）。

圖1 實驗裝置圖

A.空氣 B.二氧化碳 C.氧氣 D.水蒸氣

10-2.作答的理由（ ）。

A.太陽使水草進行蒸騰作用釋放的

B.在陽光下,水草進行光合作用釋放的

C.陽光下水草呼吸后產生的

D.原來溶解在水中的空氣

E.其他________________

本題旨在探查學生對植物光合作用產生氧氣的理解。由表2-6 可知，在第1 階段選擇正確選項C 的學生占35.7%，低于選擇D 的比例。最終選擇正確組合CB 的學生只有20.8%，而32.1%的學生認為試管中的氣泡是太陽使水草進行蒸騰作用釋放的水蒸氣。反映學生對于光合作用產生氧氣，以及光合作用和蒸騰作用的過程存在混淆。

表2-6 第10 題作答情況

3 調查結論與建議

根據調查結果發現，學生在“光合作用”部分存在較多的錯誤概念（表3），涉及光合作用的原料、條件、場所、意義和應用等各個方面。教學過程中應以此為依據選擇恰當的教學策略，幫助學生突破錯誤概念、構建科學概念，提高“光合作用”概念教學的針對性和實效性。

表3 初中生存有的關于“光合作用”的錯誤概念