“生物變異”教學(xué)中迷思概念的轉(zhuǎn)變模型

摘" 要：本文通過研究學(xué)生在學(xué)習(xí)“生物變異”相關(guān)內(nèi)容時(shí)產(chǎn)生的迷思概念，分析其形成的原因，構(gòu)建迷思概念轉(zhuǎn)變模型，以期提高相關(guān)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)效果，為進(jìn)一步探討其他生物學(xué)核心概念的轉(zhuǎn)變模型提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：生物變異；迷思概念；概念轉(zhuǎn)變模型

文章編號(hào)：1003-7586（2024）12-0003-04

中圖分類號(hào)：G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

*基金項(xiàng)目：2022年江蘇省前瞻性教學(xué)改革實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“高中生物學(xué)‘具身創(chuàng)造式學(xué)習(xí)’模式建構(gòu)與深化實(shí)踐”（2022JSQZ0201）。

在生物學(xué)概念教學(xué)中，“生物變異”作為核心概念之一，常被歸為教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。然而，由于生物變異概念體系具有復(fù)雜性和抽象性，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中易形成一些模糊、片面和錯(cuò)誤的理解，即迷思概念。迷思概念不僅影響學(xué)生對(duì)生物變異相關(guān)知識(shí)的深入理解和應(yīng)用，還可能阻礙其科學(xué)思維的發(fā)展。因此，教師研究如何在生物變異教學(xué)中有效轉(zhuǎn)變學(xué)生的迷思概念，對(duì)于提高生物學(xué)教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)具有重要意義。［1］

近年來，隨著認(rèn)知心理學(xué)和教育心理學(xué)的不斷發(fā)展，國內(nèi)外學(xué)者在迷思概念轉(zhuǎn)變方面進(jìn)行了大量研究，提出了多種轉(zhuǎn)變模型。轉(zhuǎn)變模型大部分基于學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律并且滿足教學(xué)過程的需要，進(jìn)而幫助學(xué)生將錯(cuò)誤概念轉(zhuǎn)變?yōu)檎_概念。然而，目前關(guān)于生物變異教學(xué)中迷思概念轉(zhuǎn)變的研究相對(duì)較少，缺乏針對(duì)性的模型和實(shí)踐應(yīng)用。

本文通過深入探討生物變異教學(xué)中學(xué)生迷思概念的形成原因，結(jié)合該內(nèi)容的教學(xué)特點(diǎn)和學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，構(gòu)建適用于生物變異教學(xué)的迷思概念轉(zhuǎn)變模型，以期提高課堂教學(xué)效果，并為進(jìn)一步探討其他生物學(xué)核心概念的迷思概念轉(zhuǎn)變模型提供參考和借鑒。

1" 研究生物變異教學(xué)中學(xué)生產(chǎn)生的迷思概念

筆者運(yùn)用三階段式測(cè)試法，結(jié)合教師訪談，調(diào)查生物變異教學(xué)中學(xué)生產(chǎn)生的迷思概念，并分析其形成原因。

1.1" 生物變異教學(xué)中產(chǎn)生的迷思概念

1.1.1" 生物變異相關(guān)概念的測(cè)試

首先，筆者依據(jù)《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》內(nèi)容要求，結(jié)合高中常考的生物變異相關(guān)概念，確定需要測(cè)試的16個(gè)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(jī)選取106名學(xué)生進(jìn)行測(cè)試。最后筆者收集問卷，診斷學(xué)生對(duì)上述16個(gè)概念的掌握情況。

DNA分子上發(fā)生的堿基對(duì)增添、缺失、替換都是基因突變。（" ）

A. 正確" B. 錯(cuò)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(fā)生的堿基對(duì)增添、缺失、替換

B. DNA分子上發(fā)生的堿基對(duì)增添、缺失、替換引起的基因結(jié)構(gòu)改變才是基因突變

C. DNA分子上發(fā)生的堿基對(duì)增添、缺失、替換才是基因突變

D. 基因中插入幾千個(gè)堿基對(duì)就發(fā)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(guān)迷思概念訪談

筆者通過對(duì)10位高中生物學(xué)教師進(jìn)行訪談（見表1），調(diào)查學(xué)生產(chǎn)生的生物變異迷思概念，并歸納總結(jié)生物變異迷思概念的類型及其成因。

根據(jù)測(cè)試和訪談，筆者歸納出學(xué)生在生物變異教學(xué)中產(chǎn)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(diào)查學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、測(cè)試、問卷調(diào)查等方式和對(duì)教師的訪談，總結(jié)出學(xué)生形成迷思概念的原因有以下幾種。

1.2.1" 文字迷思

學(xué)生在學(xué)習(xí)概念時(shí)，僅理解概念的字面意思，沒有進(jìn)一步理解其內(nèi)在含義。例如，學(xué)生片面地認(rèn)為DNA分子中堿基種類、數(shù)量的變化是基因突變，或者學(xué)生把染色體結(jié)構(gòu)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(shí)的負(fù)遷移

基因重組能導(dǎo)致有性生殖的生物后代呈現(xiàn)多樣性，因此學(xué)生易將基因重組與同樣能導(dǎo)致后代多樣性的受精作用混為一談，且學(xué)生對(duì)已有概念記憶模糊，錯(cuò)誤地認(rèn)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(jīng)驗(yàn)

學(xué)生根據(jù)日常生活經(jīng)驗(yàn)，知道先天性疾病生來就有，因此錯(cuò)誤地認(rèn)為其是遺傳病，且學(xué)生受慣性思維影響，認(rèn)為既然遺傳病基因會(huì)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(xué)方法不當(dāng)

部分教師在教學(xué)中沒有對(duì)概念進(jìn)行延伸，導(dǎo)致學(xué)生僅僅理解已學(xué)概念。秋水仙素能夠抑制紡錘體的形成，進(jìn)而使得細(xì)胞中的染色體數(shù)量加倍，但并不是所有體細(xì)胞滴加秋水仙素后染色體組都加倍；果蠅基因組測(cè)序測(cè)定5條染色體，因?yàn)樾匀旧w有兩種形態(tài)，然而對(duì)于無性別的生物，基因組測(cè)序均是測(cè)n條染色體。部分教師為方便學(xué)生記憶以口訣的形式總結(jié)概念，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)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(xué)生對(duì)概念內(nèi)涵一知半解。

教學(xué)研究2024年第12期

2" 構(gòu)建迷思概念轉(zhuǎn)變模型

通過對(duì)認(rèn)知沖突等模型進(jìn)行綜合分析，筆者發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，異常情境是導(dǎo)致其形成認(rèn)知沖突的關(guān)鍵原因。當(dāng)異常情境引起學(xué)生原有知識(shí)與新知識(shí)之間的認(rèn)知沖突時(shí)，學(xué)生的心理狀態(tài)就會(huì)發(fā)生變化，從而激發(fā)學(xué)生好奇心，重新審視自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，促進(jìn)迷思概念的轉(zhuǎn)變。［3］基于上述調(diào)查結(jié)果，筆者構(gòu)建生物變異迷思概念的轉(zhuǎn)變模型（見圖2），包括4個(gè)環(huán)節(jié)：設(shè)計(jì)干預(yù)策略、實(shí)施教學(xué)干預(yù)、轉(zhuǎn)變和鞏固提升。

2.1" 設(shè)計(jì)干預(yù)策略

教師針對(duì)迷思概念的成因創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生形成認(rèn)知沖突。教師可以通過具體的探究調(diào)查課題、生產(chǎn)生活實(shí)例、概念模式圖等創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，使其在思考中發(fā)現(xiàn)自身對(duì)概念的錯(cuò)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(gè)板書插入幾個(gè)核苷酸序列，另一個(gè)板書插入一個(gè)完整的基因片段，請(qǐng)學(xué)生判斷孰為“基因突變”。再如當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)人類遺傳病的調(diào)查時(shí)，教師可以提問：調(diào)查人類遺傳病時(shí)應(yīng)選擇發(fā)病率較高的遺傳病，如果單基因和多基因遺傳病發(fā)病率均較高，在選擇調(diào)查對(duì)象時(shí)，哪種遺傳病更合適？為什么？

教師需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)概念進(jìn)行辨析對(duì)比。通過調(diào)整認(rèn)知，學(xué)生能夠形成新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，然而新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)并不穩(wěn)固，需要教師幫助學(xué)生整合知識(shí)，建立系統(tǒng)化的概念體系。教師可以通過分析比較迷思概念和科學(xué)概念之間的關(guān)聯(lián)，創(chuàng)設(shè)情境讓學(xué)生反復(fù)辨析（見表3）。

2.2" 實(shí)施教學(xué)干預(yù)

在引發(fā)認(rèn)知沖突、呈現(xiàn)迷思概念后，學(xué)生需要自主思考確認(rèn)原因，實(shí)現(xiàn)概念認(rèn)知重建。第一步需要學(xué)生重溫概念的基本內(nèi)容，這是化解迷思概念的基礎(chǔ)。例如先天性疾病與遺傳病兩個(gè)概念分別屬于生理學(xué)和遺傳學(xué)，先天性疾病是指生來就有的疾病，出生以后就會(huì)表現(xiàn)出來；遺傳病是指遺傳物質(zhì)發(fā)生變化引發(fā)的疾病，有的出生時(shí)就有表現(xiàn)，有的在出生后的不同時(shí)期表現(xiàn)，也有的終身都不表現(xiàn)。

第二步，教師需要結(jié)合具體實(shí)例實(shí)施教學(xué)干預(yù)。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(dǎo)致的發(fā)育缺陷，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合遺傳病和先天性疾病的概念，討論分析產(chǎn)生概念理解偏差的原因。不同的學(xué)生對(duì)同一生物學(xué)概念的理解不同，導(dǎo)致其產(chǎn)生不同的“迷思方向”，教師在干預(yù)過程中需要關(guān)注學(xué)生個(gè)體的差異，引導(dǎo)學(xué)生找到自身理解過程中的“堵點(diǎn)”和“拐點(diǎn)”。遇到分析線索較復(fù)雜的迷思概念時(shí)，教師可以通過設(shè)置問題串，降低分析難度。例如對(duì)“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(xué)生認(rèn)為基因重組就是性狀重組。教師可以設(shè)置問題串：“①基因重組發(fā)生在什么過程中？實(shí)質(zhì)是什么？②性狀重組出現(xiàn)在什么時(shí)候？③有性生殖后代遺傳多樣性的原因有哪些？”以幫助學(xué)生理解概念。

2.3" 轉(zhuǎn)變

“轉(zhuǎn)變”是學(xué)生在對(duì)事物產(chǎn)生認(rèn)知沖突后，調(diào)整事物本質(zhì)認(rèn)識(shí)的過程，是概念轉(zhuǎn)化的一個(gè)環(huán)節(jié)。“實(shí)施教學(xué)干預(yù)”和“轉(zhuǎn)變”可以看成一個(gè)整體，兩個(gè)步驟相互聯(lián)系，在大部分情況下是一個(gè)循環(huán)往復(fù)的過程。例如，學(xué)生在化解“單倍體只含有一個(gè)染色體組”這一迷思概念時(shí)，經(jīng)歷概念重溫、教學(xué)干預(yù)后，原有的迷思狀況會(huì)得到改觀，此時(shí)教師需要對(duì)學(xué)生進(jìn)行辨識(shí)訓(xùn)練。生物學(xué)學(xué)科的教學(xué)方法形式多樣，教師可根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的情境，引導(dǎo)學(xué)生形成認(rèn)知沖突，最終達(dá)到轉(zhuǎn)變迷思概念，構(gòu)建科學(xué)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(kuò)大概念應(yīng)用范圍，強(qiáng)化概念清晰度。教師創(chuàng)設(shè)新型情境既可以提升學(xué)生對(duì)概念的遷移運(yùn)用能力，也可以及時(shí)評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)迷思概念的化解效果。例如，為了進(jìn)一步鞏固學(xué)生對(duì)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(yīng)用，拓展學(xué)生的認(rèn)知。教師還可以通過“怎么獲得單體和三體？減數(shù)分裂的哪些過程導(dǎo)致父本、母本產(chǎn)生配子時(shí)出錯(cuò)？”等問題幫助學(xué)生鞏固科學(xué)概念，建立概念之間的聯(lián)系。鞏固提升是教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié)，既能增強(qiáng)學(xué)生遷移運(yùn)用概念的能力，也能幫助教師及時(shí)修正教學(xué)策略，從而提高科學(xué)概念教學(xué)效果。

3" 總結(jié)

在深入研究生物變異教學(xué)過程中的迷思概念后，筆者發(fā)現(xiàn)迷思概念的形成原因包括學(xué)生前概念的負(fù)遷移、教師教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不足以及教學(xué)內(nèi)容抽象。針對(duì)這些問題，筆者構(gòu)建具體的迷思概念轉(zhuǎn)變模型，包括設(shè)計(jì)干預(yù)策略、實(shí)施教學(xué)干預(yù)、轉(zhuǎn)變和鞏固提升。這一模型不僅有助于教師系統(tǒng)地識(shí)別和處理迷思概念，還能促進(jìn)學(xué)生對(duì)生物變異相關(guān)知識(shí)的理解和掌握。未來，筆者將繼續(xù)完善這一轉(zhuǎn)變模型，探索更多有效的干預(yù)策略，以期提高生物學(xué)學(xué)科的課堂教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

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

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

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