概念国外生物学错误概念测评的二段式多项选择题的结构与运用

国外生物学错误概念测评的二段式多项选择题的结构与运用

李高峰 刘新娟

陕西师范大学生命科学学院 陕西西安 

《基础教育课程》 2009年第6期

错误概念是对事物1含糊的v ague、不完善的imperfec t或者是错误的mistaken[理2]解understanding [ ] 是学生拥有的与通常从科学家那里获得的概念不同的观念ideas。学生头脑中的错误概念以潜在的形式存在平时不易表现出来具有隐蔽性。因此测评和揭示学生的错误概念成为科学教育中的薄弱环节和难点。 [3]加拿大、澳大利亚等国的科学教育工作者运用二段式多项选择题two-tier multiple choice instrument测评学生的错误概念取得了很好的效果。这对我国科学教育工作者测评学生的错误概念具有重要的借鉴意义。

一、二段式多项选择题的结构

二段式多项选择题由两段构成每一段都是多项选择包括题干和备选项。第一段的备选项通常有两个或三个第二段是学生做出上述第一段选择的原因备选项一般有三个或四个其中有一个是正确的其余都是错误的。错误的选项来自试点研究中学生给出的错误回答 即生物学错误概念。 [4]第二段的最后一项通常为空格供学生自由作答。

学生要在第一段的备选项中选择一项然后在第二段中选择自己之所以这样回答的原因。如果学生对原因备选项有不同的意见则可以在后面的空白处写出自己这样选择的原因。这样做可以让学生提供真正的原因从而降低对原因的猜测真正测评出学生头脑中的错误概念。 [4]具体示例如下

例1.光合作用对绿色植物的最大益处是

1除去空气中的二氧化碳。

2光能向化学能的转变。

3能量的产生。

我的回答的原因是

.光合作用为植物的生长提供了能量。

.光合作用期间来自太阳的能量被转化贮藏在葡萄糖分子中。

.光合作用期间二氧化碳通过气孔被叶吸收。

. 。

此例的正确答案是2、  即光合作用对绿色植物的最大益处是“光能向化学能的转变”原因是“光合作用期间来自太阳的能量被转化贮藏在葡萄糖分子中”。第一段备选项 1和3是错误的第二段备选项和是通过文献研究、试点研究所发现的学生拥有的错误概念。

二、二段式多项选择题的运用

1.开发工具

二段式多项选择题可运用于生物学教学中从而鉴别和修正学生的错误概念。运用的前提是开发出能够诊断中学生生物学错误概念的有效工具。工具开发的关键是开发者要明确科

学的内容 即科学概念生物学概念将其作为二段式多项选择题中第二段的正确答案开发的难点是第二段的干扰项即学生可能拥有的错误概念。要想确定学生在某一科学主题上拥有什么错误概念可以通过个别访谈individual student interview s、开放性问题的回答open-ended response questions获得。但是如果教师本人通过对学生的访谈来获取这些信息不仅要耗费大量的时间而且也需要专门的训练。因此通过文献研究运用他人已有的研究成果便成为获取学生错误概念信息的一个便捷的方式。例如通过检索和阅读Treagust David F.和Haslam Filocha的论文可以轻而易举地知道学生在呼吸作用方面拥有的13个错误概念也可以直接运用他人已有的二段式多项选择题如呼吸作用方面的一个成熟例题

例.植物的呼吸作用发生在

 1仅根部细胞。

2每一个植物细胞。

3仅叶细胞。

我的回答的原因是

.所有活细胞需要能量来生存。

.只有叶子有交换气体的特别的孔。

.只有根有呼吸的小孔。

.只有根需要能量来吸收水分。

. 。

由二段式多项选择题构成的测评工具要经过5位左右有经验的中学生物学教师、 2位科学教育专家和2位高校生物学教师的审核。通过审核不合适的陈述会被删除掉还有不恰当的陈述会变得严谨最后确定下来的陈述应是教学大纲规定的、经过了课堂教学的内容。

2.统计数据与分析结果

运用此工具可以测量和评价学生拥有的生物学错误概念实施测评的过程在此不再赘述。需要说明的是数据的统计与结果的分析即明确各年级学生拥有哪些错误概念、比率各是多少。

笔者以“例 ”为例来说明。统计项目要包括年级、人数、选项、原因最后总计各项百分比之和。在统计时要将第一段和第二段中的各选项的不同组合全部写出如本例中的答案的不同组合有1、 1、 1、 1、 1、 2、 2、……、 3、 3及无原因共18种。只有当第一段和第二段的选择都正确时才能认定为正确表1。

表 学生选择相异答案的百分比[4]

年级 人数 选项总计

8 137 1 5 1 07 - 44 - - 102

2 423 36 07 29 - 1 5 51 1

3 66 292 1 5 07 - 07 387

9 88 1 - - - 1 1 - 23 34

2 386 - - - - - 386

3 80 466 34 - - - 580

10 99 1 20 - 30 5 1 - 20 101

2 374 30 10 - - - 414

3 30 414 30 10 - - 485

11 68 1 - 1 5 - - - - 1 5

2 588 - - 1 5 - - 603

3 44 33 8 - - - - 382

12 49 1 - - - - - - 00

2 878 - - - 20 - 898

3 - 82 - - 20 - 102

注 1 “”号表示选择正确 2“-”号表示无人选择。

通过对统计数据的分析可以得到许多有价值的信息。例2的正确答案是“ 2、 ”即“植物的呼吸作用发生在每一个细胞”原因是“所有活细胞需要能量来生存”。在分析统计数据时要特别注意超过10的那些选项如8年级有10.2的学生、 9年级有10.1的学生认为“植物的呼吸作用只发生在根部细胞”。然而进一步地分析数据会发现一些反常这10.2的学生虽认为“植物的呼吸作用只发生在根部细胞”但其中有一半的学生5.1给出的原因是“所有活细胞需要能量来生存”。在8年级 “呼吸作用”被确定为一个标题其概念贯穿9年级和10年级的生物学单元但是令人惊奇的是在8年级还有51的人正确地认为“植物的呼吸作用发生在每一个细胞”而9年级只有38.6、 10年级只有41.1这样认为。甚至在11年级有38.2的学生错误地认为“呼吸作用只发生在叶的细胞中”其中大多数33.8给出了与之一致的原因“只有叶子有交换气体的特别的孔”。到了12年级拥有此错误概念的人数就很少了。对于低于10的选项可以在以后测评学生的错误概念时将其略去。

3.汇总错误概念

通过对数据的统计和分析可以了解和掌握学生对某一主题内容特别是核心概念的理解状况。 “例2”的测评结果显示相当比例的样本学生对“呼吸作用”仍持有错误概念 8年级学生有29.2、9年级学生有46.6、 10年级学生有41.4、 11年级学生有33.8认为“呼吸作用仅发生在叶的细胞中”他们给出的原因是“只有叶子有交换气体的特别的孔”。将所有题目测评出的错误概念汇总便可清晰地了解各年级有多大比例的学生在哪些主题上存在什么错误概念。

表2 通过二段式诊断测试鉴别的中学生呼吸作用错误概念[4]

注表中的错误概念一般是5个年级中有至少一个年级超过10的学生拥有时才被列出的。

三、对我国生物学教育的启示

1.错误概念是一种教育资源要充分利用这一资源

学生对科学概念的学习并不是从零开始的而是基于原有的认识逐步建构的。学生的错误概念是科学教学的重要资源生物学教学要基于学生的错误概念有针对性地开展教学活动。漠视错误概念的科学教学是在构建“空中楼阁”是脱离现实的科学空想。这是因为学生的错误概念并不都是错误的其作用并不都是消极的而且很多错误概念是学生在现实生活中对周围事物获得的一些感性印象、积累的一些缺乏概括和科学性的经验对处理和解释现实世界中的问题是合理和有用的。那种将错误概念定位于科学概念的绝对对立面的观念和思想是对学生个体知识经验的忽略是对错误概念资源价值的否认。明确学生已有的错误概念对于生物学教学特别是对科学概念的形成和发展具有积极的作用。

2.二段式多项选择题能够测评出学生的错误概念科学教师要有效运用这一工具

和传统的多项选择题相比二段式多项选择题的命制要复杂一些但其在测评学生的错误概念方面具有独特的优势。第一二段式多项选择题可以有效地测评出学生的概念究竟错在哪里不仅知其然而且知其所以然。如果只有一段即用传统的多项选择题测评我们只知道学生的概念可能出了问题但究竟错在哪里不得而知。二段式多项选择题可以使教师明确学生为什么有如此认识有利于生物学教学从根本上了解和修正学生的错误概念。第

二二段式多项选择题可以极大地降低学生猜题的可能性。传统多项选择题以4个备选项为例学生猜对的可能性是四分之一但是如果是二段式多项选择题每段均有4个备选项学生猜对的可能性就是十六分之一。第三其尊重学生的相异认知。在第二段的原因选项除了备选的正确答案和错误概念选项还留出了空格为学生回答自己头脑中的相异认知提供了条件有助于测评、发现更多的错误概念。

3.错误概念超越了年级的限制科学教师可在教学中借鉴不同年级学生的错误概念

一般情况下学生拥有的错误概念超越了年级的限制不同年级的学生拥有的错误概念具有比较显著的同一性。不仅如此有资料显示不同能力、民族、居住地或种族、教育水平、信仰的人拥有的错误概念均具有很高的同一性。 [5]鉴于此生物学教师可借鉴其他年级学生表现出来的错误概念 以至借鉴其他国家、地区、学校的教师揭示出来的错误概念。生物学教师不必在测评学生的错误概念上“事必亲恭”这样可以避免重复研究、重复劳动节约人力、物力和时间资源。例如本文中所述及的错误概念生物学教师可将其直接运用于自己的教学中 “有则改之无则加勉”。

参考文献

[1] James H Wandersee, Joel J Mintzes, Joseph D Novak (1994),Research on conceptions in scienceHandbook ofResearch on Science Teach ing and Learning M acmillan Publishing Comp any, 179

[2]Arthur Louis Odom(1995), Secondary&college b iolo gy students’misconceptions about diffusion&osmosis The American Biology Teacher,Vol 57,No 7,October

[3]李高峰初中生生物学前科学概念的研究[D]北京师范大学博士学位论文 2007:31

[4] Treagust David F, Haslam Filocha (1986), Evaluating secondary students’misconceptions ofphotosynthesis and respiration in plants using a two-tier diagnostic instrument Paper presented at the annualmeeting of the National Association fro Research in Science Teaching(59th, San Francisco,CA,M arch 28-31,

1986)

[5]Wandersee J H,Mintzes J J&Novak J D Research on Alternative Conceptions in Science In Dorothy LGabel:Handbook of Research on Science Teaching and Learning New York:M acmillan Publishing Company,

1994: 177-179

作者简介李高峰1970 男汉族河南沁阳人 陕西师范大学生命科学学院副教授教育学博士硕士生导师主要从事科学课程与教学论研究刘新娟1984 女汉族陕西临潼人 陕西师范大学生命科学学院硕士研究生主要从事生物学课程与教学论研究。

联系方式:李高峰,陕西师范大学生命科学学院, 手机: E-mail: bsdlgf@163.com