揭示科学教师的错误概念 推进学生对科学概念的正确理解

作者:赵立新 高宏斌 李秀菊 李高峰来源:科普所发布时间:2019-04-01

教育者——科学教师也拥有相当数量的错误概念。

《全民科学素质行动计划纲要(2006—2010—2020 年)》明确指出,要提升未成年人的科学素质,必须要“完善基础教育阶段的科学教育,提高学校科学教育质量”,只有这样,才能“使中小学生掌握必要和基本的科学知识与技能”。教育工作的重心一直指向受教育者——运用的是针对受教育者的教育策略,揭示的是受教育者的错误概念,转变的是受教育者的错误概念,提升的是受教育者的科学概念水平;教育管理者、教育工作者常常自觉、不自觉地忽略了这样一个事实:教育者——科学教师也拥有相当数量的错误概念。

一、 科学教师对科学概念的理解并不佳

(一)所有的初中生物学教师都有生物学错误概念。据 2006 年对六个省(河南、河北、山西、安徽、广东、辽宁)的抽样调查显示,被调查的 374 名科学教师都有错误概念;问卷共探查了 36 个科学概念,理解最好的老师能够理解 34 个,仍然有 2 个错误概念。理解最差的老师有 29 个错误概念。2016 年,研究者用同样的问卷,在全国抽样调查了 9 个省区(安徽、辽宁、江西、河南、甘肃、青海、贵州、河北、广西)的科学教师;调查显示,仍然是 100% 的教师拥有错误概念,理解最好的教师仍然有 1 个错误概念,最差的教师拥有 28 个错误概念。能够看出,十年来科学教师的科学概念理解水平没有明显提升。教师拥有错误概念,意味着学生在概念学习的“源头”上就出错了,学生所学的就是错误概念。

(二)小学科学教师对小学科学概念的认知状况并不乐观。研究者通过对全国 21 个省(市、自治区)的 913 名小学科学教师抽样调查了其对“钻石”“鲸鱼”“月相”和“日晷”四个概念的理解。钻石实际上是一种单质晶体;但是,有 12.9% 的教师(118 人)不知道,或者错误地认为“钻石是一种贵重的玉石”或“钻石是一种重金属”。“钻石是由碳元素组成的”,这是科学概念;但是,有 23.0% 的教师(219 人)不知道,或者错误地认为“钻石是由金属原子组成的”“钻石是由多种无机物构成的”“钻石是由多种无机物和有机物构成的”。小学科学教师不仅在科学概念的理解上出现了错误,有的教师对概念的术语也会读错、写错。例如,“日晷”的“晷”字,虽说有 84.3% 的教师(770 人)知道其正确读音“guǐ”(同“轨”音),但是仍有 3.1% 的教师(28 人)不知道其读音,另有 4.3% 的教师(39 人)将其错读成“jìu”(同“旧”音),有 5.7% 的教师(52 人)将其错读成“miăn”(同“免”音),有 2.5% 的教师(23 人)将其错读成“shēng”(同“声”音)。不仅在术语的读音上出错,其在概念的理解上也不正确,有9.3% 的人错误地认为“日晷是一种指南针”,或者认为“日晷是一种观测太阳运动的工具”;还有 27.7% 的教师不确定,不知道日晷是用来做什么的。


二、 小学科学教师不知道自己有错误概念

小学科学教师不仅在“钻石”和“日晷”上具有错误概念,在其他概念、其他内容、其他学科上都具有错误概念;错误概念还具有隐蔽性,以潜在的形式存在于人的头脑中,平时不易表现出来。这些特性导致人们拥有很多错误概念,同时还意识不到自己拥有错误概念。

(一)部分科学教师不知道自己拥有错误概念

例如,“鲸鱼与马、牛、羊的亲缘关系比较近,因为它们都用肺呼吸”,拥有这样的科学概念的教师的比例不到一半(44.7%)。另外,有8.0% 的教师不知道自己拥有“鲸鱼”的错误概念——他们错误地认为“鲸鱼与鲨鱼、鲤鱼、草鱼的亲缘关系比较近,因为它们都终生生活在水中”。还有 47.3% 的教师,或者拥有正确的概念,或者拥有错误的概念,但他们不知道是对还是错,具有模糊概念(见表 1)。


表 1 小学科学教师拥有的“鲸鱼”概念状况

表 1 小学科学教师拥有的“鲸鱼”概念状况


(二)三成教师不知道自己对“月相”的概念理解错误

具有科学概念“上弦月月面朝西,月相约为总面积的一半左右”,能够正确识别上弦月的教师只占 10.6%,这个比例很低。相反,错误地识别上弦月,并且还确信自己是对的,这部分教师占到 31.3%。可以肯定,他们会将自己的错误概念传授给学生。还有超过一半(58.1%)的教师,不能正确识别上弦月,拥有模糊概念(见表 2)。

表 2 小学科学教师拥有的“月相”概念状况

表 2 小学科学教师拥有的“月相”概念状况


三、 不断提升科学教师对科学概念的理解水平的几点建议

错误概念具有地域的广泛性,不同国家、不同地区的人均有错误概念;错误概念具有学科的广泛性,人们不仅具有生物学错误概念,也具有物理学错误概念、化学错误概念;错误概念具有学段的广泛性,小学、初中、高中等各个学段的人都具有错误概念;错误概念具有人员的广泛性,不仅学生有,科学教师也有,科普工作者也有。因此,不仅要提升小学科学教师的科学概念水平,也要提高初中和高中物理学、化学、生物学、地理学等各个学科的科学教师和科普工作者的科学概念水平。

一要研制有效的“错误概念的揭示工具”。工欲善其事,必先利其器;很多科学教师有错误概念而不自知,因此运用恰当的工具揭示其拥有的错误概念,帮助他们更好的发现自己在科学概念理解方面的问题非常重要。相关部门需要加强错误概念工具和量表研发方面的研究的支持力度。

二要搜集和整理错误概念的资料库,发挥错误概念的教育价值。不同年龄、不同年级的学生的错误概念具有很高的一致性,揭示往届学生的错误概念,对于未来学生避免形成错误概念、少走弯路具有价值。教师和学生之间,不同人员之间的错误概念,也有比较高的一致性,因此搜集和整理错误的资料库,具有很好的警示作用,是一个重要的教育教学资源。它可以使科学教师和科普人员明确,学生及公民在哪些方面容易形成错误概念,以便采取有针对性的教育教学策略,有的放矢地降低受教育者的错误概念比率,提高其科学概念水平。

三要在科学教师培训课程中加入科学概念理解内容。目前的科学教师培训课程中,关于如何教学方面的内容讲授较多。在今后的一些科学教师培训课程中,应注重加入科学概念转变的内容,帮助科学教师更好的理解科学概念。

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