北京市西城區(qū)初中學(xué)生光合作用前概念調(diào)查*

潘 青 畢詩秀 張國(guó)東

（北京市西城區(qū)教育研修學(xué)院 北京 100035）

“光合作用”是初中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)第四大主題“生物圈中的綠色植物”的重要內(nèi)容，也是需要幫助學(xué)生形成的50 個(gè)重要概念之一。由于受生活經(jīng)驗(yàn)、媒體信息、相關(guān)學(xué)科學(xué)習(xí)等因素的影響，學(xué)生在建立科學(xué)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(xué)概念相近但并不完整的“相異概念”，也包括與科學(xué)概念相悖的“錯(cuò)誤概念”。錯(cuò)誤概念具有隱蔽性和頑固性等特點(diǎn)，如果教師在教學(xué)中不給予關(guān)注，學(xué)生對(duì)反復(fù)講過的知識(shí)難以理解、容易遺忘，更無法遷移應(yīng)用地解決日常生活中的相關(guān)問題［1］。本研究調(diào)查了北京市西城區(qū)部分初中學(xué)生“光合作用”的前概念，以期能幫助教師以此為基礎(chǔ)開展“光合作用”的概念教學(xué)，提高教學(xué)的針對(duì)性和實(shí)效性。

1 調(diào)查方法

1.1 調(diào)查工具“光合作用”的前概念調(diào)查問卷采用Tregust 提出的二階層測(cè)試法編制而成，對(duì)58 名學(xué)生進(jìn)行預(yù)測(cè)后，通過SPSS 軟件分析，信度為0.66。每道題目由2 個(gè)部分組成，第1 部分是選擇題，由題干和選項(xiàng)組成，主要測(cè)評(píng)學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)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(xué)生易于出現(xiàn)的錯(cuò)誤概念。學(xué)生必須同時(shí)答對(duì)這2 個(gè)部分才視為正確作答。二階層測(cè)試法兼具了訪談法的質(zhì)性和測(cè)驗(yàn)法可量化的優(yōu)點(diǎn),而且受測(cè)者作答時(shí)間短,測(cè)試數(shù)據(jù)易于分析,也便于探測(cè)學(xué)生對(duì)概念的真正想法［2］。

1.2 問卷發(fā)放與回收 本研究以北京市西城區(qū)12 所學(xué)校的7年級(jí)學(xué)生為調(diào)查對(duì)象，共發(fā)放“光合作用”前概念調(diào)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(shí)間為15 min，實(shí)測(cè)后信度為0.71。

2 調(diào)查結(jié)果與分析

由表1可知，問卷的整體得分率為0.43，反映學(xué)生在正式學(xué)習(xí)“光合作用”前，已具有一定的知識(shí)基礎(chǔ)。不同題目的得分率差異較大，反映學(xué)生對(duì)不同概念的掌握水平不同。得分率越高，說明學(xué)生對(duì)相應(yīng)概念的掌握越好，在教學(xué)中以此為固著點(diǎn)同化新知有利于學(xué)生接受和理解新概念。而得分率較低的題目，說明學(xué)生存在的錯(cuò)誤概念較多，教學(xué)中應(yīng)給予重點(diǎn)關(guān)注，并設(shè)計(jì)有針對(duì)性的教學(xué)活動(dòng)加以突破。

表1 問卷中各題目的得分率

本文結(jié)合具體試題及學(xué)生的作答情況對(duì)部分得分率較低的題目進(jìn)行分析。

1）第1 題,1-1.你認(rèn)為太陽對(duì)植物最大的作用是（ ）。

A.提供光能 B.提供熱能 C.提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

C.吸收陽光中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),植物才能長(zhǎng)得更高大

D.其他______________________

本題旨在探查學(xué)生對(duì)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(gè)階段的答案進(jìn)行組合后，最終選出正確組合AB 的學(xué)生只有34.6%。第1 階段選擇C 的學(xué)生也相對(duì)較多，占30.9%。在這部分學(xué)生中，有占總?cè)藬?shù)16.3%的學(xué)生第2 階段選擇了邏輯自洽的理由C，而13.8%的學(xué)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(xué)生選擇。由此反映學(xué)生對(duì)于光合作用條件的認(rèn)識(shí)處于較為模糊的狀態(tài)。

表2-1 第1 題作答情況

2）第3 題，3-1.光合作用對(duì)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(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),維持生命

C.吸收陽光的能量，降低環(huán)境溫度

3-2.作答的理由（ ）。

A.制造植物需要的淀粉等有機(jī)物

B.吸收二氧化碳,產(chǎn)生氧氣

C.吸收光能

D.其他_____________

本題旨在探查學(xué)生對(duì)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(xué)生中，只有占總?cè)藬?shù)38.2%的學(xué)生在第2 階段選出了正確的理由A，有29.3%的學(xué)生選擇了理由B，認(rèn)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(xué)生容易站在人類自身的立場(chǎng)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(shí)，為增加產(chǎn)量，可適當(dāng)提高溫室中的（ ）。

A.二氧化碳濃度 B.氧氣濃度 C.氮?dú)鉂舛?/p>

5-2 作答的理由（ ）。

A.植物可以利用二氧化碳來合成有機(jī)物

B.植物的生長(zhǎng)、發(fā)育等生命過程需要氧氣

C.氮?dú)馐强諝獾闹匾煞种?/p>

D.其他___________________

本題旨在探查學(xué)生對(duì)于光合作用原料及應(yīng)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(cuò)答較為集中，有37.8%的學(xué)生選擇了組合BB，認(rèn)為若要提高蔬菜的產(chǎn)量，需增加溫室中氧氣的濃度，因?yàn)橹参锏纳L(zhǎng)、發(fā)育等生命過程需要氧氣。由此反映學(xué)生對(duì)于光合作用和呼吸作用的過程存在混淆現(xiàn)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(zhǎng)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(jī)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(yíng)養(yǎng)

B.植物從陽光中吸收能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),同時(shí)吸收水分,來維持生長(zhǎng)

C.植物能利用水和二氧化碳合成自身所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

D.植物通過根從土壤里吸收水分和無機(jī)鹽等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),來維持生長(zhǎng)

E.其他________________________

本題旨在探查學(xué)生對(duì)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(xué)生只占總?cè)藬?shù)的6.5%。而有46.4%的學(xué)生選擇了組合DD，認(rèn)為柳樹長(zhǎng)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(jī)鹽。這應(yīng)該是與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。栽種植物時(shí)需要澆水、施肥是常見的生活現(xiàn)象，但學(xué)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(xué)生對(duì)于植物的生長(zhǎng)、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(jìn)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(jìn)行光合作用

C.植物只有地上部分能進(jìn)行光合作用

D.在它們的細(xì)胞內(nèi)都含有葉綠素

E.其他______________________

本題旨在探查學(xué)生對(duì)光合作用場(chǎng)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(gè)階段的答案進(jìn)行組合后，最終選出正確組合CD 的學(xué)生只占總?cè)藬?shù)的26.8%。除了AB、AE 組合外，其他組合均有學(xué)生選擇，反映學(xué)生對(duì)于光合作用場(chǎng)所的認(rèn)識(shí)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(shí)驗(yàn)裝置放在陽光下（圖1）半天后,試管里產(chǎn)生的氣泡是（ ）。

圖1 實(shí)驗(yàn)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(jìn)行蒸騰作用釋放的

B.在陽光下,水草進(jìn)行光合作用釋放的

C.陽光下水草呼吸后產(chǎn)生的

D.原來溶解在水中的空氣

E.其他________________

本題旨在探查學(xué)生對(duì)植物光合作用產(chǎn)生氧氣的理解。由表2-6 可知，在第1 階段選擇正確選項(xiàng)C 的學(xué)生占35.7%，低于選擇D 的比例。最終選擇正確組合CB 的學(xué)生只有20.8%，而32.1%的學(xué)生認(rèn)為試管中的氣泡是太陽使水草進(jìn)行蒸騰作用釋放的水蒸氣。反映學(xué)生對(duì)于光合作用產(chǎn)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(diào)查結(jié)論與建議

根據(jù)調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在“光合作用”部分存在較多的錯(cuò)誤概念（表3），涉及光合作用的原料、條件、場(chǎng)所、意義和應(yīng)用等各個(gè)方面。教學(xué)過程中應(yīng)以此為依據(jù)選擇恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略，幫助學(xué)生突破錯(cuò)誤概念、構(gòu)建科學(xué)概念，提高“光合作用”概念教學(xué)的針對(duì)性和實(shí)效性。

表3 初中生存有的關(guān)于“光合作用”的錯(cuò)誤概念