运用新型测试题诊断学生错误概念
副标题#e#
错误概念是学生对事物含糊的、不完善的或者是错误的理解，这些概念以潜在的形式存在，平时不容易表现出来。因此，测评和揭示学生的错误概念成为教育，特别是理科教育中的薄弱环节和难点。加拿大、澳大利亚等国的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。这对我国教育工作者具有相当大的借鉴意义。
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者三个；第二段是学生做出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。错误的选项往往来自试点研究中学生给出的错误回答，即生物学错误概念。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，真正测评出学生头脑中的错误概念。我们以生物学科为例，具体展示如下：
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：（）
Ａ.光合作用为植物的生长提供了能量。
Ｂ.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。
Ｃ.光合作用期间，二氧化碳通过气孔被叶吸收。
Ｄ.其他原因： 。
此题例的正确答案分别是（2）和Ｂ，第一段备选项（1）和（3）是错误的，第二段备选项Ａ和Ｃ是通过文献研究、试点研究所发现的学生的错误概念。
#p#副标题#e#
要鉴别和修正学生的错误概念，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学科的内容，即科学概念（生物学概念），将其作为二段式多项测试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主题上拥有什么错误概念，可以通过个别访谈、开放性问题的回答等方式获得。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测试题，如“呼吸作用”方面的一个成熟例题：
例２.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：（）
Ａ.所有活细胞需要能量来生存。
Ｂ.只有叶子有交换气体的特别的孔。
Ｃ.只有根有呼吸的小孔。
Ｄ.只有根需要能量来吸收水分。
Ｅ.其他原因： 。
一般来说，二段式多项测试题测评工具要经过五位专家组成的团队的审核，包括经验丰富的中学教师、两位学科教育专家和两位高校相关学科教师。通过审核，最后所确定下来的是符合课程标准规定的、经过了课堂教学实践检验的内容。
运用此工具可以测量和评价学生拥有的错误概念，教师需要进行数据统计与结果分析，即明确各年级学生拥有哪些错误概念、比率各是多少。
以“例２”为例，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1Ａ、1Ｂ、1Ｃ、1Ｄ、1Ｅ、2Ａ、2Ｂ、……、3Ｄ、3Ｅ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（见表1）。
表１ 学生选择相异答案的百分比
|
年级 |
人数 |
选项 |
原因 |
总计 |
|
Ａ |
Ｂ |
Ｃ |
Ｄ |
Ｅ |
无原因 |
|
8 |
137 |
1 |
5.1 |
0.7 |
- |
4.4 |
- |
- |
10.2 |
|
|
|
2 |
42.3* |
3.6 |
0.7 |
2.9 |
- |
1.5 |
51.1 |
|
|
|
3 |
6.6 |
29.2 |
1.5 |
0.7 |
- |
0.7 |
38.7 |
|
9 |
88 |
1 |
- |
- |
- |
1.1 |
- |
2.3 |
3.4 |
|
|
|
2 |
38.6* |
- |
- |
- |
- |
- |
38.6 |
|
|
|
3 |
8.0 |
46.6 |
3.4 |
- |
- |
- |
58.0 |
|
10 |
99 |
1 |
2.0 |
- |
3.0 |
5.1 |
- |
2.0 |
10.1 |
|
|
|
2 |
37.4* |
3.0 |
1.0 |
- |
- |
- |
41.4 |
|
|
|
3 |
3.0 |
41.4 |
3.0 |
1.0 |
- |
- |
48.5 |
|
11 |
68 |
1 |
- |
1.5 |
- |
- |
- |
- |
1.5 |
|
|
|
2 |
58.8* |
- |
- |
1.5 |
- |
- |
60.3 |
|
|
|
3 |
4.4 |
33.8 |
- |
- |
- |
- |
38.2 |
|
12 |
49 |
1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0.0 |
|
|
|
2 |
87.8* |
- |
- |
- |
2.0 |
- |
89.8 |
|
|
|
3 |
- |
8.2 |
- |
- |
2.0 |
- |
10.2 |
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）、Ａ”，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。这些现象需要教师随时注意，调整自己的教学。
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 通过二段式多项测试题鉴别的中学生“呼吸作用”错误概念
|
题目 |
鉴别的错误概念 |
拥有错误概念的学生的百分比 |
|
8年级
n=137 |
9年级
n=88 |
10年级
n=99 |
11年级
n=68 |
12年级
n=49 |
|
1 |
·绿色植物的呼吸作用只发生在白天。
·有光能时，呼吸作用不发生。
·阳光下的绿色植物大量释放二氧化碳。 |
21.2
13.9
27.7 |
11.3
12.5
21.6 |
17.2
18.1
18.2 |
0.0
11.8
10.3 |
0.0
0.0
0.0 |
|
5 |
·植物的呼吸作用仅发生在叶的细胞中，因为只有叶子有交换气体的特别的孔。 |
29.2 |
46.6 |
41.4 |
33.8 |
8.2 |
|
6 |
·植物的呼吸作用是一个获得能量的化学过程，只存在于植物细胞，不存在于动物细胞。 |
5.8 |
17.0 |
5.1 |
2.9 |
2.0 |
|
7 |
·绿色植物的呼吸作用提供生存的能量，是植物用水和二氧化碳制造食物的化学过程。
·绿色植物的呼吸作用通过气孔吸入二氧化碳，释放氧气。 |
10.9
18.2 |
9.1
9.1 |
12.1
24.2 |
8.8
16.2 |
2.0
0.0 |
|
8 |
·绿色植物仅在晚上呼吸（没有光能时）。 |
24.1 |
42.0 |
34.3 |
23.5 |
12.2 |
|
9 |
·在呼吸作用的过程中，绿色植物利用二氧化碳和水产生能量，同时产生废物葡萄糖和氧气。 |
15.3 |
20.5 |
25.3 |
19.1 |
6.1 |
|
13 |
·所有植物仅在无光能时具有呼吸作用，所有动物在任何时候都具有呼吸作用。 |
22.6 |
31.8 |
28.3 |
23.5 |
16.3 |
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。
#p#副标题#e#
学生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。学生的错误概念是教学的重要资源，教学要基于学生的错误概念，有针对性地开展教学活动。学生的错误概念并不都是完全错误的，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，实际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，对于教学，特别是对科学概念的形成和发展具有积极的作用。
和传统的单段选择题相比，二段式多项测试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。二段式多项测试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，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。同时，传统选择题有4个备选项，学生猜对的可能性是四分之一；但是，二段式多项测试题，可以极大地降低学生猜题的可能性。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。
一般情况下，学生已有的错误概念超越了年级的限制，不同年级学生的错误概念具有比较显著的同一性。不仅如此，有资料显示，在生物等理科学科中，不同能力、民族、居住地或种族、教育水平、信仰的人，拥有的错误概念仍具有很高的同一性。鉴于此，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，而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。
[1] James H.Wandersee, Joel J.Mintzes, Joseph D.Novak (1994), Research on conceptions in science. Handbook of Research on Science Teaching and Learning[M]. Macmillan Publishing Company, 179.
[2] Arthur Louis Odom(1995), Secondary & college biology students’ misconceptions about diffusion & osmosis. The American Biology Teacher[M], 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 of photosynthesis and respiration in plants using a two-tier diagnostic instrument. Paper presented at the annual meeting of the National Association fro Research in Science Teaching (59th, San Francisco, CA, March 28-31, 1986).
[5] Wandersee J H, Mintzes J J & Novak J D. Research on Alternative Conceptions in Science. In Dorothy L Gabel: Handbook of Research on Science Teaching and Learning. New York: Macmillan Publishing Company, 1994: 177-179.
