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揭示科學教師的錯誤概念 推進學生對科學概念的正確理解

文章來源:科普所 作者: 趙立新 高宏斌 等 發布時間:2019-02-13 13:57

        《全民科學素質行動計劃綱要(2006—2010—2020 年)》明確指出,要提升未成年人的科學素質,必須要“完善基礎教育階段的科學教育,提高學校科學教育質量”,只有這樣,才能“使中小學生掌握必要和基本的科學知識與技能”。教育工作的重心一直指向受教育者——運用的是針對受教育者的教育策略,揭示的是受教育者的錯誤概念,轉變的是受教育者的錯誤概念,提升的是受教育者的科學概念水平;教育管理者、教育工作者常常自覺、不自覺地忽略了這樣一個事實:教育者——科學教師也擁有相當數量的錯誤概念。
        一、科學教師對科學概念的理解并不佳
        (一)所有的初中生物學教師都有生物學錯誤概念。據 2006 年對六個省(河南、河北、山西、安徽、廣東、遼寧)的抽樣調查顯示,被調查的 374 名科學教師都有錯誤概念;問卷共探查了 36 個科學概念,理解最好的老師能夠理解 34 個,仍然有 2 個錯誤概念。理解最差的老師有 29 個錯誤概念。2016 年,研究者用同樣的問卷,在全國抽樣調查了 9 個省區(安徽、遼寧、江西、河南、甘肅、青海、貴州、河北、廣西)的科學教師;調查顯示,仍然是 100% 的教師擁有錯誤概念,理解最好的教師仍然有 1 個錯誤概念,最差的教師擁有 28 個錯誤概念。能夠看出,十年來科學教師的科學概念理解水平沒有明顯提升。教師擁有錯誤概念,意味著學生在概念學習的“源頭”上就出錯了,學生所學的就是錯誤概念。
        (二)小學科學教師對小學科學概念的認知狀況并不樂觀。研究者通過對全國 21 個省(市、自治區)的 913 名小學科學教師抽樣調查了其對“鉆石”“鯨魚”“月相”和“日晷”四個概念的理解。鉆石實際上是一種單質晶體;但是,有 12.9% 的教師(118 人)不知道,或者錯誤地認為“鉆石是一種貴重的玉石”或“鉆石是一種重金屬”。“鉆石是由碳元素組成的”,這是科學概念;但是,有 23.0% 的教師(219 人)不知道,或者錯誤地認為“鉆石是由金屬原子組成的”“鉆石是由多種無機物構成的”“鉆石是由多種無機物和有機物構成的”。小學科學教師不僅在科學概念的理解上出現了錯誤,有的教師對概念的術語也會讀錯、寫錯。例如,“日晷”的“晷”字,雖說有 84.3% 的教師(770 人)知道其正確讀音“guǐ”(同“軌”音),但是仍有 3.1% 的教師(28 人)不知道其讀音,另有 4.3% 的教師(39 人)將其錯讀成“jìu”(同“舊”音),有 5.7% 的教師(52 人)將其錯讀成“mi?n”(同“免”音),有 2.5% 的教師(23 人)將其錯讀成“shēng”(同“聲”音)。不僅在術語的讀音上出錯,其在概念的理解上也不正確,有9.3% 的人錯誤地認為“日晷是一種指南針”,或者認為“日晷是一種觀測太陽運動的工具”;還有 27.7% 的教師不確定,不知道日晷是用來做什么的。
        二、小學科學教師不知道自己有錯誤概念
        小學科學教師不僅在“鉆石”和“日晷”上具有錯誤概念,在其他概念、其他內容、其他學科上都具有錯誤概念;錯誤概念還具有隱蔽性,以潛在的形式存在于人的頭腦中,平時不易表現出來。這些特性導致人們擁有很多錯誤概念,同時還意識不到自己擁有錯誤概念。
        (一)部分科學教師不知道自己擁有錯誤概念
        例如,“鯨魚與馬、牛、羊的親緣關系比較近,因為它們都用肺呼吸”,擁有這樣的科學概念的教師的比例不到一半(44.7%)。另外,有8.0% 的教師不知道自己擁有“鯨魚”的錯誤概念——他們錯誤地認為“鯨魚與鯊魚、鯉魚、草魚的親緣關系比較近,因為它們都終生生活在水中”。還有 47.3% 的教師,或者擁有正確的概念,或者擁有錯誤的概念,但他們不知道是對還是錯,具有模糊概念(見表 1)。

表 1 小學科學教師擁有的“鯨魚”概念狀況
 
        (二)三成教師不知道自己對“月相”的概念理解錯誤
        具有科學概念“上弦月月面朝西,月相約為總面積的一半左右”,能夠正確識別上弦月的教師只占 10.6%,這個比例很低。相反,錯誤地識別上弦月,并且還確信自己是對的,這部分教師占到 31.3%。可以肯定,他們會將自己的錯誤概念傳授給學生。還有超過一半(58.1%)的教師,不能正確識別上弦月,擁有模糊概念(見表 2)。
表 2 小學科學教師擁有的“月相”概念狀況
 
        三、不斷提升科學教師對科學概念的理解水平的幾點建議
        錯誤概念具有地域的廣泛性,不同國家、不同地區的人均有錯誤概念;錯誤概念具有學科的廣泛性,人們不僅具有生物學錯誤概念,也具有物理學錯誤概念、化學錯誤概念;錯誤概念具有學段的廣泛性,小學、初中、高中等各個學段的人都具有錯誤概念;錯誤概念具有人員的廣泛性,不僅學生有,科學教師也有,科普工作者也有。因此,不僅要提升小學科學教師的科學概念水平,也要提高初中和高中物理學、化學、生物學、地理學等各個學科的科學教師和科普工作者的科學概念水平。
        一要研制有效的“錯誤概念的揭示工具”。工欲善其事,必先利其器;很多科學教師有錯誤概念而不自知,因此運用恰當的工具揭示其擁有的錯誤概念,幫助他們更好的發現自己在科學概念理解方面的問題非常重要。相關部門需要加強錯誤概念工具和量表研發方面的研究的支持力度。
        二要搜集和整理錯誤概念的資料庫,發揮錯誤概念的教育價值。不同年齡、不同年級的學生的錯誤概念具有很高的一致性,揭示往屆學生的錯誤概念,對于未來學生避免形成錯誤概念、少走彎路具有價值。教師和學生之間,不同人員之間的錯誤概念,也有比較高的一致性,因此搜集和整理錯誤的資料庫,具有很好的警示作用,是一個重要的教育教學資源。它可以使科學教師和科普人員明確,學生及公民在哪些方面容易形成錯誤概念,以便采取有針對性的教育教學策略,有的放矢地降低受教育者的錯誤概念比率,提高其科學概念水平。
        三要在科學教師培訓課程中加入科學概念理解內容。目前的科學教師培訓課程中,關于如何教學方面的內容講授較多。在今后的一些科學教師培訓課程中,應注重加入科學概念轉變的內容,幫助科學教師更好的理解科學概念。
撰寫人:趙立新 高宏斌 李秀菊 李高峰



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