羅庚 賴(lài)聞玲 陳小珺 陳娟

【摘 要】對(duì)高中生物學(xué)《遺傳與進(jìn)化》一次教學(xué)實(shí)施前后學(xué)生的前概念水平和概念轉(zhuǎn)變情況進(jìn)行調(diào)查分析，總結(jié)出前概念正確率、教學(xué)轉(zhuǎn)變后正確率基本情況、前概念轉(zhuǎn)變情況。并提出三點(diǎn)建議：將新舊知識(shí)建立聯(lián)系，讓學(xué)生進(jìn)行有意義學(xué)習(xí)；采用多種教學(xué)方法，促進(jìn)學(xué)生理解概念原理；讓學(xué)生在運(yùn)用概念的過(guò)程中鞏固概念。

【關(guān)鍵詞】高中生物學(xué) 《遺傳與進(jìn)化》 前概念 概念轉(zhuǎn)變

【中圖分類(lèi)號(hào)】G633.91? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A? 【文章編號(hào)】1002-3275（2023）15-66-04

一、問(wèn)題的提出

前科學(xué)概念又稱(chēng)前概念，目前國(guó)內(nèi)認(rèn)同的前概念是指學(xué)習(xí)者在接受正式的科學(xué)教育之前，在現(xiàn)實(shí)生活中通過(guò)長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)積累與辨別式學(xué)習(xí)而獲得的一些感性印象，積累的概括性和科學(xué)性的經(jīng)驗(yàn)，包括科學(xué)、片面、不完整甚至完全錯(cuò)誤的想法。在長(zhǎng)期研究中發(fā)現(xiàn)，高中生關(guān)于生物學(xué)學(xué)科普遍具有不同的前概念，這些前概念在學(xué)習(xí)過(guò)程中會(huì)發(fā)生不同的變化，在教學(xué)中需要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整教學(xué)策略。摸清高中學(xué)生生物學(xué)前概念及其轉(zhuǎn)變的情況，積極探索前概念轉(zhuǎn)變策略，成為提高生物學(xué)概念教學(xué)效果的迫切需要，也是選考生物學(xué)的學(xué)生后期再提高的基礎(chǔ)。

本文以江西省贛州三中為例，采用問(wèn)卷調(diào)查法對(duì)2019年人教版高中生物學(xué)教材必修二《遺傳與進(jìn)化》中學(xué)生的前概念情況進(jìn)行調(diào)查，并設(shè)計(jì)針對(duì)性的后測(cè)試卷，對(duì)部分前概念的一次轉(zhuǎn)變情況進(jìn)行調(diào)查分析。

二、研究方法

（一）前測(cè)問(wèn)卷與后測(cè)試卷設(shè)計(jì)

根據(jù)高一學(xué)生的實(shí)際情況，從《遺傳與進(jìn)化》中篩選出16個(gè)重要概念進(jìn)行前概念調(diào)查問(wèn)卷的設(shè)計(jì)。問(wèn)卷共16道題目，每題分為2部分，學(xué)生對(duì)某一題目做出選擇后，再對(duì)自己的選擇進(jìn)行確定性評(píng)價(jià)，確定性評(píng)價(jià)分為肯定的、根據(jù)經(jīng)驗(yàn)推測(cè)的、完全猜測(cè)的三個(gè)選項(xiàng)。再根據(jù)前測(cè)問(wèn)卷編制后測(cè)試卷，由題目和選項(xiàng)組成。對(duì)于同一概念，有些后測(cè)題目和前測(cè)題目難度相當(dāng)，有些后測(cè)題目相比前測(cè)題目情境更復(fù)雜、設(shè)問(wèn)方式更靈活，前測(cè)處于識(shí)記和理解層面，后測(cè)則處于運(yùn)用層面，前測(cè)問(wèn)卷和后測(cè)試卷問(wèn)題設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

（二）前測(cè)問(wèn)卷的信度和效度分析

問(wèn)卷編制完成，通過(guò)問(wèn)卷星在網(wǎng)上發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷，共回收了85份問(wèn)卷，利用SPSS 26.0進(jìn)行信度和效度分析，結(jié)果如表2所示。

從表2可看出，問(wèn)卷的Cronbach's Alpha系數(shù)大于0.9，說(shuō)明問(wèn)卷的內(nèi)部一致性非常高；問(wèn)卷的KMO檢驗(yàn)結(jié)果超過(guò)0.6，Bartlett球形檢驗(yàn)結(jié)果達(dá)到顯著水平（P<0.05），說(shuō)明問(wèn)卷可以進(jìn)行探索性因子分析。

（三）調(diào)查實(shí)施

2021年12月24日，調(diào)查人員在江西省贛州三中隨機(jī)抽取了4個(gè)班發(fā)放前測(cè)問(wèn)卷，發(fā)出150份問(wèn)卷，回收146份問(wèn)卷，有效問(wèn)卷為143份，問(wèn)卷有效率為97.9%。2022年7月3日，調(diào)查人員在贛州三中原抽樣班級(jí)發(fā)放后測(cè)試卷，此時(shí)學(xué)生已經(jīng)完成《遺傳與進(jìn)化》的學(xué)習(xí)，此次發(fā)出150份問(wèn)卷，回收問(wèn)卷140份，有效問(wèn)卷125份，問(wèn)卷有效率為89.3%。

（四）分析結(jié)果

在前概念的調(diào)查中，學(xué)生會(huì)出現(xiàn)猜測(cè)答案的情況，有時(shí)盡管答案是正確的，但并不代表學(xué)生已經(jīng)掌握相關(guān)概念。答案正確但是完全依靠猜測(cè)或者推測(cè)，這類(lèi)情況屬于“缺乏知識(shí)”，只有答案正確且肯定的為正確前概念。用正確前概念比率代表前測(cè)的正確率和后測(cè)的正確率進(jìn)行比較，分析概念的轉(zhuǎn)變情況。

三、結(jié)果和分析

（一）前概念正確率和教學(xué)轉(zhuǎn)變后正確率基本情況

《遺傳與進(jìn)化》前概念和轉(zhuǎn)變基本情況如表3所示。16個(gè)概念的前概念正確率在7.34%到71.40%之間，其中，分離定律、減數(shù)分裂、同源染色體、相對(duì)性狀、性染色體這5個(gè)前概念的正確率較高，達(dá)到了60%以上。人類(lèi)遺傳病、基因突變、物種、生殖隔離、種群、染色體變異、基因重組這7個(gè)前概念的正確率低于40%，而基因重組前概念的正確率只有7.34%?；蛑亟M前概念正確率較低的原因可能如下：首先，掌握基因重組需要許多前期的概念（如分離定律、自由組合定律、基因突變）作為鋪墊，如果學(xué)生對(duì)這些相關(guān)概念的理解是錯(cuò)誤的、片面的，那么就會(huì)阻礙學(xué)生對(duì)基因重組的理解；其次，基因重組遠(yuǎn)離學(xué)生的生活，可能部分學(xué)生在新聞中聽(tīng)過(guò)這個(gè)名詞，但是幾乎沒(méi)有了解過(guò)基因重組的內(nèi)涵和外延。

一次教學(xué)后進(jìn)行后測(cè)顯示，概念的總體正確率高于前測(cè)，正確率在42.67%到76.00%之間，有11個(gè)概念的正確率超過(guò)了60%，只有基因重組的正確率低于50%。

（二）前概念轉(zhuǎn)變情況及教學(xué)建議

經(jīng)過(guò)一次教學(xué)后，不同的概念轉(zhuǎn)變情況有所差異，大致可以分為以下兩種情況：

1．錯(cuò)誤思想難以有效轉(zhuǎn)變的概念

如果學(xué)生在學(xué)習(xí)某個(gè)概念之前已經(jīng)形成了錯(cuò)誤的思想，那么很難通過(guò)一次教學(xué)得到轉(zhuǎn)變，這類(lèi)概念的轉(zhuǎn)變情況又可以分為以下三種。

（1）一次教學(xué)后正確率下降幅度較大（見(jiàn)表3的A類(lèi)型概念）。減數(shù)分裂和分離定律這2個(gè)概念的正確率在一次教學(xué)后下降了，究其原因，后測(cè)的題目對(duì)學(xué)生的要求不再停留在記憶層面，還要求學(xué)生能夠運(yùn)用概念解決問(wèn)題。這種情況又分為兩種類(lèi)型，第一種類(lèi)型是后測(cè)的題目相比前測(cè)難度有所增加，例如減數(shù)分裂在前測(cè)中考查體細(xì)胞和配子中染色體的數(shù)量，因?yàn)閷W(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)過(guò)精子和卵細(xì)胞的特點(diǎn)，所以部分學(xué)生通過(guò)回憶配子的特點(diǎn)可以直接得出配子中染色體的數(shù)量，而后測(cè)進(jìn)一步考查減數(shù)分裂后配子中基因的分配情況，只有掌握了減數(shù)分裂的過(guò)程才能判斷基因的分配情況，導(dǎo)致后測(cè)正確率有所下降。馬栓在《高中生“遺傳與進(jìn)化”迷思概念的診斷及轉(zhuǎn)變的研究》中研究了高一和高三學(xué)生的相關(guān)生物學(xué)迷思概念（與本文的前概念大致相同）轉(zhuǎn)化情況，其中也包括減數(shù)分裂的概念。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，高三學(xué)生經(jīng)過(guò)多輪復(fù)習(xí)所以對(duì)概念的掌握程度更好，在馬栓的研究中減數(shù)分裂的轉(zhuǎn)變率顯著高于本研究，這說(shuō)明僅經(jīng)過(guò)一次教學(xué)學(xué)生仍很難理解減數(shù)分裂。［1］如果僅讓學(xué)生機(jī)械地記憶減數(shù)分裂的幾個(gè)時(shí)期，那么一段時(shí)間后知識(shí)的留存率很低，因此建議教師在講解減數(shù)分裂的過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生思考染色體各種行為的原因以及各個(gè)時(shí)期排序的原因，并且和有絲分裂的過(guò)程進(jìn)行對(duì)比，使學(xué)生的新舊經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生聯(lián)系。通過(guò)這些教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生理解減數(shù)分裂過(guò)程的內(nèi)在邏輯，從而有效記憶減數(shù)分裂的過(guò)程。第二種類(lèi)型是學(xué)生在前測(cè)中雖然選擇正確且肯定，但是實(shí)際上并沒(méi)有理解概念，一旦涉及計(jì)算就會(huì)思維混亂，這說(shuō)明學(xué)生并沒(méi)有真正掌握概念。例如學(xué)生在初中已經(jīng)接觸過(guò)分離定律，前測(cè)只需要判斷出親本的基因型，而后測(cè)需要求出后代患病概率，一旦出現(xiàn)計(jì)算學(xué)生就會(huì)答錯(cuò)，可見(jiàn)學(xué)生還不能熟練地運(yùn)用分離定律概念分析實(shí)際問(wèn)題。建議教師在具有針對(duì)性的練習(xí)中讓學(xué)生運(yùn)用概念解決問(wèn)題。

（2）一次教學(xué)后正確率變化不明顯（見(jiàn)表3的B類(lèi)型概念）。相對(duì)性狀、同源染色體、受精作用這3個(gè)概念在前測(cè)和后測(cè)的正確率相差不大，說(shuō)明這些前概念在學(xué)生的頭腦中已經(jīng)根深蒂固，很難發(fā)生轉(zhuǎn)變。學(xué)生在初中接觸過(guò)相對(duì)性狀，在高中相對(duì)性狀作為孟德?tīng)杻纱筮z傳定律的重要術(shù)語(yǔ)。關(guān)于相對(duì)性狀的考查中，前測(cè)考查的是人能卷舌和不能卷舌，在后測(cè)中考查的是人的紅綠色盲和正常色覺(jué)。相對(duì)性狀判斷混亂這一情況表明學(xué)生并沒(méi)有掌握概念的本質(zhì)，因此建議教師多展示不同形式的例子，提煉概念的本質(zhì)。在前測(cè)中，學(xué)生只需要知道同源染色體是成對(duì)存在的，而后測(cè)要求學(xué)生了解同源染色體的來(lái)源，即一條來(lái)自父方，一條來(lái)自母方。通過(guò)訪談發(fā)現(xiàn)，一部分學(xué)生對(duì)同源存在誤解，認(rèn)為同源指同一個(gè)親本，建議教師教學(xué)時(shí)解釋清楚同源的含義，及時(shí)消除學(xué)生可能存在的疑惑。在前測(cè)中，受精作用概念的考查內(nèi)容為受精作用后體細(xì)胞的染色體數(shù)目，后測(cè)則考查子代細(xì)胞遺傳物質(zhì)的組成情況，可見(jiàn)后測(cè)難度顯然提升，不僅要求學(xué)生知道受精作用中精子和卵細(xì)胞各提供一半的染色體，而且還要求學(xué)生了解遺傳物質(zhì)既存在于細(xì)胞核中，也存在于細(xì)胞質(zhì)中，且受精卵的細(xì)胞質(zhì)主要由卵細(xì)胞提供。馬栓也調(diào)查了同源染色體、受精作用的正確率，對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在馬栓的研究中的高三學(xué)生對(duì)于同源染色體、受精作用的正確率提升不明顯，說(shuō)明增加復(fù)習(xí)次數(shù)并不能有效提升這些概念的正確率［2］。陳珊珊在研究中發(fā)現(xiàn)受精作用是學(xué)生較難理解的內(nèi)容［3］，這與本研究的研究結(jié)論一致。通過(guò)訪談得知，一部分學(xué)生認(rèn)為只有染色體上存在遺傳物質(zhì)，另一部分學(xué)生認(rèn)為受精作用只是精卵細(xì)胞通過(guò)細(xì)胞膜的融合形成一個(gè)新細(xì)胞，精細(xì)胞的全部細(xì)胞質(zhì)都進(jìn)入新細(xì)胞。建議教師在組織受精作用的模擬活動(dòng)時(shí)，可以讓學(xué)生錯(cuò)誤的前概念充分暴露出來(lái)，再對(duì)癥下藥強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)。

（3）一次教學(xué)后正確率有所提高，但正確率仍然較低（見(jiàn)表3的D類(lèi)型概念）?；蛑亟M、基因突變、種群、共同進(jìn)化這4個(gè)概念經(jīng)過(guò)一次教學(xué)后正確率雖然有所提升，但是最終正確率仍低于60%，未達(dá)到合格的教學(xué)效果，說(shuō)明這些概念本身比較抽象，理解起來(lái)有一定的難度?；蛑亟M在前測(cè)與后測(cè)中均考查的是基因突變與基因重組的區(qū)分，這一概念的前概念正確率最低，只有7.34%，后測(cè)只是更換了問(wèn)題情境，正確率仍然較低，可見(jiàn)學(xué)生并未掌握基因重組和基因突變的本質(zhì)區(qū)別。宋雪梅發(fā)現(xiàn)高三學(xué)生對(duì)基因重組理解的正確率較低，這說(shuō)明進(jìn)行多輪復(fù)習(xí)并不是使基因重組轉(zhuǎn)變率提高的有效方法。［4］相同的問(wèn)題情境更有利于學(xué)生對(duì)比區(qū)分兩種變異，因此建議教師先設(shè)計(jì)一個(gè)貫穿基因突變和基因重組的問(wèn)題情境，介紹這2種變異是如何發(fā)生的，再通過(guò)模型建構(gòu)的活動(dòng)提高學(xué)生對(duì)微觀概念的感性認(rèn)識(shí)，最后通過(guò)設(shè)計(jì)育種方案的活動(dòng)鞏固概念。經(jīng)過(guò)一系列活動(dòng)，在建構(gòu)概念的同時(shí)幫助學(xué)生區(qū)分這2種變異。基因突變?cè)谇皽y(cè)和后測(cè)中考查的均是基因突變是否可以遺傳，教師可以先結(jié)合實(shí)例講解概念，再組織開(kāi)展遺傳咨詢師角色扮演的活動(dòng)，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，加深印象。種群前測(cè)和后測(cè)均考查的是種群的定義，由于學(xué)生容易望文生義，經(jīng)常以為種群就是物種，或者忽略種群的社會(huì)屬性，認(rèn)為種群只是聚集在一起的物種相同的生物。建議教師舉例對(duì)比幫助學(xué)生區(qū)分。共同進(jìn)化前測(cè)考查的是動(dòng)物之間競(jìng)爭(zhēng)和捕食關(guān)系中的共同進(jìn)化，后測(cè)考查的是人與病毒之間寄生關(guān)系中的共同進(jìn)化，有些學(xué)生認(rèn)為病毒毒性減弱、傳染性增強(qiáng)與人類(lèi)免疫力增強(qiáng)不屬于共同進(jìn)化，建議教師多展示不同的例子，避免學(xué)生思維僵化。

2．一次教學(xué)后轉(zhuǎn)變?yōu)檎_概念概率高的概念

容易轉(zhuǎn)變?yōu)檎_概念的相關(guān)概念及轉(zhuǎn)變情況見(jiàn)表3的C類(lèi)型概念。隱性性狀、染色體變異、生殖隔離、人類(lèi)遺傳病、物種這5個(gè)概念在一次教學(xué)后，正確率都能達(dá)到60%以上。究其原因，隱性性狀概念在初中首次出現(xiàn)，在高中主要作為分離定律和自由組合定律的重要術(shù)語(yǔ)被回顧，在分析遺傳問(wèn)題時(shí)進(jìn)一步得到了鞏固。教學(xué)前學(xué)生很難通過(guò)染色體變異和生殖隔離這兩個(gè)名詞推測(cè)出概念含義，但是大部分學(xué)生對(duì)相關(guān)的生物學(xué)現(xiàn)象并不陌生，教學(xué)后學(xué)生將這2個(gè)名詞和熟悉的生物學(xué)現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)，從而加深了對(duì)概念的理解。在學(xué)習(xí)概念前，學(xué)生容易混淆人類(lèi)遺傳病和先天性疾病、物種和種群這兩對(duì)概念，經(jīng)過(guò)教師的舉例對(duì)比后大部分學(xué)生能順利區(qū)分。因此，對(duì)于這部分概念，建議教師采用豐富的生活實(shí)例幫助學(xué)生理解概念。

四、結(jié)論

在所調(diào)查的《遺傳與進(jìn)化》的16個(gè)概念中，前概念正確率高于60%的概念有5個(gè)，低于40%的概念有7個(gè)，一次教學(xué)后概念的正確率總體高于教學(xué)前的正確率。其中，容易轉(zhuǎn)變的概念有5個(gè)，難以轉(zhuǎn)變的概念有9個(gè)。針對(duì)不同概念的轉(zhuǎn)變情況，教師需要采用不同的策略進(jìn)行教學(xué)，對(duì)于一次教學(xué)后容易轉(zhuǎn)變的概念，教師應(yīng)將概念與學(xué)生熟悉的生物學(xué)現(xiàn)象結(jié)合起來(lái)，使新舊知識(shí)建立聯(lián)系，讓學(xué)生進(jìn)行有意義的學(xué)習(xí)。對(duì)于一次教學(xué)后難以轉(zhuǎn)變的概念，一方面教師需要用類(lèi)比、舉例和直觀教具等方法解釋概念的原理，另一方面教師應(yīng)該讓學(xué)生運(yùn)用科學(xué)概念解決問(wèn)題，通過(guò)輸出知識(shí)來(lái)鞏固科學(xué)概念。在分析學(xué)生前概念轉(zhuǎn)變情況的基礎(chǔ)上調(diào)整教學(xué)策略，能更有效地提高課堂效率。

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［4］宋雪梅．高中生生物學(xué)繼發(fā)性前概念的調(diào)查與轉(zhuǎn)變研究：以“基因突變及其他變異”為例［D］．蘭州：西北師范大學(xué)，2022：25．