北京市西城区初中学生光合作用前概念调查*

潘 青 毕诗秀 张国东

（北京市西城区教育研修学院 北京 100035）

“光合作用”是初中生物学课程标准第四大主题“生物圈中的绿色植物”的重要内容，也是需要帮助学生形成的50 个重要概念之一。由于受生活经验、媒体信息、相关学科学习等因素的影响，学生在建立科学的“光合作用”概念前，往往已具有了一定的前概念。其中，既包括与科学概念相近但并不完整的“相异概念”，也包括与科学概念相悖的“错误概念”。错误概念具有隐蔽性和顽固性等特点，如果教师在教学中不给予关注，学生对反复讲过的知识难以理解、容易遗忘，更无法迁移应用地解决日常生活中的相关问题［1］。本研究调查了北京市西城区部分初中学生“光合作用”的前概念，以期能帮助教师以此为基础开展“光合作用”的概念教学，提高教学的针对性和实效性。

1 调查方法

1.1 调查工具“光合作用”的前概念调查问卷采用Tregust 提出的二阶层测试法编制而成，对58 名学生进行预测后，通过SPSS 软件分析，信度为0.66。每道题目由2 个部分组成，第1 部分是选择题，由题干和选项组成，主要测评学生对相关知识的了解情况；第2 部分列出了第1 部分作答的理由，包括正确理由和学生易于出现的错误概念。学生必须同时答对这2 个部分才视为正确作答。二阶层测试法兼具了访谈法的质性和测验法可量化的优点,而且受测者作答时间短,测试数据易于分析,也便于探测学生对概念的真正想法［2］。

1.2 问卷发放与回收 本研究以北京市西城区12 所学校的7年级学生为调查对象，共发放“光合作用”前概念调查问卷1 320 份，回收1 320 份，其中有效问卷1 292 份，有效率为97.9%。试卷作答时间为15 min，实测后信度为0.71。

2 调查结果与分析

由表1可知，问卷的整体得分率为0.43，反映学生在正式学习“光合作用”前，已具有一定的知识基础。不同题目的得分率差异较大，反映学生对不同概念的掌握水平不同。得分率越高，说明学生对相应概念的掌握越好，在教学中以此为固着点同化新知有利于学生接受和理解新概念。而得分率较低的题目，说明学生存在的错误概念较多，教学中应给予重点关注，并设计有针对性的教学活动加以突破。

表1 问卷中各题目的得分率

本文结合具体试题及学生的作答情况对部分得分率较低的题目进行分析。

1）第1 题,1-1.你认为太阳对植物最大的作用是（ ）。

A.提供光能 B.提供热能 C.提供营养物质

1-2.作答的理由（ ）。

A.使植物保持温暖

B.植物利用它,才能制造营养物质

C.吸收阳光中的营养物质,植物才能长得更高大

D.其他______________________

本题旨在探查学生对光合作用条件的理解。由表2-1 可知，在第1 阶段中，选择A 的比例最高，为55.3%。在第2 阶段中，选择理由B 的比例最高，为54.1%。但将2 个阶段的答案进行组合后，最终选出正确组合AB 的学生只有34.6%。第1 阶段选择C 的学生也相对较多，占30.9%。在这部分学生中，有占总人数16.3%的学生第2 阶段选择了逻辑自洽的理由C，而13.8%的学生选择了与其第1 阶段答案矛盾的理由B。此外，除了CA、BD 组合外，其他组合均有学生选择。由此反映学生对于光合作用条件的认识处于较为模糊的状态。

表2-1 第1 题作答情况

2）第3 题，3-1.光合作用对植物而言,最主要的意义是（ ）。

A.使大自然的空气清新

B.使植物得到有机营养物质,维持生命

C.吸收阳光的能量，降低环境温度

3-2.作答的理由（ ）。

A.制造植物需要的淀粉等有机物

B.吸收二氧化碳,产生氧气

C.吸收光能

D.其他_____________

本题旨在探查学生对光合作用意义的理解。由表2-2 可知，在第1 阶段中，选择B 的比例最高，为87.8%。但这部分学生中，只有占总人数38.2%的学生在第2 阶段选出了正确的理由A，有29.3%的学生选择了理由B，认为植物光合作用的重要意义是吸收空气中的二氧化碳、释放氧气。反映学生容易站在人类自身的立场上思考光合作用的重要意义。

表2-2 第3 题作答情况

3）第5 题，5-1.在温室中种植蔬菜时，为增加产量，可适当提高温室中的（ ）。

A.二氧化碳浓度 B.氧气浓度 C.氮气浓度

5-2 作答的理由（ ）。

A.植物可以利用二氧化碳来合成有机物

B.植物的生长、发育等生命过程需要氧气

C.氮气是空气的重要成分之一

D.其他___________________

本题旨在探查学生对于光合作用原料及应用的理解。由表2-3 可知，选择正确组合AA 的比例最高，为47.6%。本题的错答较为集中，有37.8%的学生选择了组合BB，认为若要提高蔬菜的产量，需增加温室中氧气的浓度，因为植物的生长、发育等生命过程需要氧气。由此反映学生对于光合作用和呼吸作用的过程存在混淆现象。

表2-3 第5 题作答情况

4）第8 题，8-1.一棵柳树从树苗长成大树,它所增加的重量主要来自（ ）。

A.土壤和空气 B.阳光和水

C.水和二氧化碳 D.水和无机盐

8-2.作答的理由（ ）。

A.植物的生存离不开土壤和空气，需要从中获取营养

B.植物从阳光中吸收能量和营养物质,同时吸收水分,来维持生长

C.植物能利用水和二氧化碳合成自身所需的营养物质

D.植物通过根从土壤里吸收水分和无机盐等营养物质,来维持生长

E.其他________________________

本题旨在探查学生对光合作用原料及意义的理解。由表2-4 可知，选择正确组合CC 的学生只占总人数的6.5%。而有46.4%的学生选择了组合DD，认为柳树长大过程中增加的重量主要依赖根部从土壤中吸收水和无机盐。这应该是与学生的生活经验有关。栽种植物时需要浇水、施肥是常见的生活现象，但学生却忽略了肉眼不可见的二氧化碳在植物光合作用过程中的重要性。反映学生对于植物的生长、增重离不开光合作用，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 题作答情况

5）第9 题，9-1.下列生物或生物的一部分,能进行光合作用的有（ ）。

①绿色的小麦幼苗 ②树林里的磨菇

③玉米白化苗 ④梨花的白色花瓣

⑤莲的地下茎 ⑥绿萝绿色的茎

A.①②③④⑤⑥ B.①②③ C.①⑥

9-2.作答的理由（ ）。

A.它们都属于植物或植物的一部分

B.只有植物的叶能进行光合作用

C.植物只有地上部分能进行光合作用

D.在它们的细胞内都含有叶绿素

E.其他______________________

本题旨在探查学生对光合作用场所的理解。由表2-5 可知，在第1 阶段中，选择C 的比例最高，为47%。在第2 阶段中，选择理由D 的比例最高，为42.3%。但将2 个阶段的答案进行组合后，最终选出正确组合CD 的学生只占总人数的26.8%。除了AB、AE 组合外，其他组合均有学生选择，反映学生对于光合作用场所的认识是模糊的。

表2-5 第9 题作答情况

6）第10 题，10-1.将装有水草的实验装置放在阳光下（图1）半天后,试管里产生的气泡是（ ）。

图1 实验装置图

A.空气 B.二氧化碳 C.氧气 D.水蒸气

10-2.作答的理由（ ）。

A.太阳使水草进行蒸腾作用释放的

B.在阳光下,水草进行光合作用释放的

C.阳光下水草呼吸后产生的

D.原来溶解在水中的空气

E.其他________________

本题旨在探查学生对植物光合作用产生氧气的理解。由表2-6 可知，在第1 阶段选择正确选项C 的学生占35.7%，低于选择D 的比例。最终选择正确组合CB 的学生只有20.8%，而32.1%的学生认为试管中的气泡是太阳使水草进行蒸腾作用释放的水蒸气。反映学生对于光合作用产生氧气，以及光合作用和蒸腾作用的过程存在混淆。

表2-6 第10 题作答情况

3 调查结论与建议

根据调查结果发现，学生在“光合作用”部分存在较多的错误概念（表3），涉及光合作用的原料、条件、场所、意义和应用等各个方面。教学过程中应以此为依据选择恰当的教学策略，帮助学生突破错误概念、构建科学概念，提高“光合作用”概念教学的针对性和实效性。

表3 初中生存有的关于“光合作用”的错误概念