基于学习进程的“遗传”概念发展实证研究.doc

基于学习进程的“遗传”概念发展实证研究-科学论文基于学习进程的“遗传”概念发展实证研究 张 驰 彭 香 一、问题提出 在儿童科学概念学习进程遗传的课题研究中，我们将“遗传”这一概念以拼图式的进程关系体现出来，遵循儿童观察事物时习惯从个别到一般的认知发展特点，将“遗传”的概念划分为三个水平层次，第一个层次主要针对一、二年级，要求学生从身边的人、动物、植物身上发现子代和亲代的相似之处和不同；第二个层次针对三、四年级，学生可以了解到生物的子、亲代间都普遍存在相似的规律，并知道有些相似之处是遗传导致，有些是外部环境和后天学习导致；第三个层次针对五、六年级，学生可以对生物的子代和亲代相似的遗传因素作出解释由于遗传物质的存在。 在这样的假设下，我们进行了大量调查和测试来求证，发现假设的第二层次目标之一“子代生物和亲代生物之间的相似之处部分是遗传导致，部分是后天学习或环境因素导致”与理想的假设进程不太吻合，本目标下设两道题目，对每个年级学生的平均分进行统计，得到以下数据： 从上表中可以看到，低、中、高三个年级段的学生，中段学生对本概念的理解最弱，低段学生反而要比中段的均值要高，高段学生的理解水平最高。 我们原本在假设中将本目标定位在中段，测试结果却显示中段学生对此目标的理解水平是最低的，说明中段学生的原有认知水平和我们假设的水平有较大差距。因此，本条目标是否应该放在中段就成了我们的疑惑。 二、在教学中求证 为了解决这个问题，我们对学生进行教学干预，开发了相似的秘密一课。由于“生物”包含的范围太广，本课重点研究人的子代和亲代的相似性，主要面向三到五年级学生进行授课，以检验不同年级学生关于本条概念的理解能力。本节课的教学设计如下。 教学目标 1人的子代和亲代有很多相似之处，这些相似之处部分是遗传导致，部分是后天学习和环境因素导致。 2通过观察能够找出子代和亲代的相似之处，并能对其比较和分类。 3对子代和亲代的相似性好奇，具有持续探究原因的意识。 教学准备 为每组学生准备蓝色、橙色小纸卡若干、彩笔一盒、海报纸若干（分栏簿）、胶棒、亲情树关系图。 课前让学生回家认真观察家人，以人物简介的形式分别对自己、爸爸妈妈、爷爷奶奶、姥姥姥爷三代人进行观察和记录，画好亲情树。教学中会依据自己的调查进行梳理和发现。 教学过程 1以“找家人”活动切入学习主题 提问：观察投影中的几张照片，有你认识的人吗？猜猜他们可能是什么关系？为什么这么说？ 小结：如果是孩子和爸爸妈妈的关系，他们就会有很多相似的地方，比如眼睛、鼻子、嘴巴、脸型、肤色。 提问：除了这些，孩子和父母间还有什么地方可能相似呢？ 小结：可能在性格、饮食习惯、爱好、特长上有所相似。 意图：教学开始，投影出示三对该班学生和家长的照片，打乱顺序，让学生从外貌特征上进行配对找家人，并让学生说出理由和依据，初次发现父母和孩子在眼睛、鼻子、嘴巴、脸型、肤色等外貌特征上有相似之处。通过文字资料和问答，提示学生注意一家人在特长、爱好等方面可能也会存在相似之处。这样，就直接切入主题，确定了研究范围。 2自己和父母哪里相似 提问：刚刚我们观察的是别人，那么我们自己和家人间是不是也存在这样的相似特点呢？结合亲情树和自己的回忆，找找你和爸爸妈妈在哪些方面比较像？用纸卡记录下来，和爸爸的相似点用蓝色卡片，和妈妈的相似点用橙色卡片。 小结：通过梳理，我们发现自己和爸爸妈妈在外貌特征、性格、爱好、特长等方面的确存在很多相似之处。 意图：每位学生通过研究自己和爸爸妈妈的相似特点，再进行全班交流，让他们发现孩子和父母的确有很多地方都很像，这样的发现不是个别现象，而是普遍存在的，让学生有一个量的积累过程，使依据更可靠。采用不同颜色的纸卡记录，目的是培养学生快速简洁的捕捉重点信息的能力，而且卡片的不同颜色对后期梳理爸爸、妈妈两个家族的信息提供了方便。 3父母和他们的上一代哪里相似 提问：刚刚我们发现自已和爸爸妈妈这两代人在相貌特征、性格、爱好、饮食等方面都有很多共同点，那爸爸妈妈和他们的上一代有没有这样的特点呢？观察你的亲情树，再试着找找看。 小结：这个发现过程尽管有些难度，但我们依然找到了我们的父母和他们的父母间也存在很多相似之处。 意图：用同样的方法，找到爸爸和爷爷奶奶、妈妈和姥姥姥爷间的相似点，并用卡片简单记录，爸爸家族的用蓝色，妈妈家族的用橙色，指导学生把两次的记录粘贴到海报纸相应的位置上。本环节的设置打破常规，让学生再次发现上两代人也存在很多相似之处。到此，学生的大脑里已经积累了大量事实，也开始不由自主地去探究相似的原因，为下一个问题做好了铺垫。 4找找三代人间的相似点 提问：大家把卡片按颜色已经固定在海报纸上了，观察两个区域中蓝色卡片上的相似点，你发现了什么？橙色区域的呢？这些相似之处有什么不同吗？ 小结：蓝色词卡的相似性有些重复出现，说明你、爸爸、爷爷或奶奶三代人间存在一些共同的特点，同样的，妈妈家族的三代人间也存在一些相似特点。 意图：通过三次梳理，让学生发现三代人间，甚至更多代人间都会具有一些相似特征。这既是对前面两个环节的补充总结，又对接下来探究原因找到充分的事实依据。 提问：我们经过这样的梳理发现，从爷爷奶奶、姥姥姥爷到爸爸妈妈，再到我们，好像这个家族中总在记录着一些共同的信息，为什么？ 小结：通过讨论我们知道，遗传是爸爸妈妈生了我们，同时把他们的一些特征传递给我们，所以我们和父母在外貌上很像。遗传的过程是爸爸妈妈传递给我们一些特征，不能反向传递，是单方向的，也不会是我们相互作用、相互影响的。而爱好、特长等不是这样，它们更多受到后天的学习和环境影响。 意图：引导学生探究相似的秘密，知道什么是遗传，哪些相似性是遗传导致的，并通过讨论出的“遗传具有只能单向传递的特点”来判断孩子和父母的相似之处并不全是遗传导致的结果，同时会受到后天的学习和环境因素影响。 5引导和提升 讲解：其实，子代和亲代的很多相似之处并不是单纯地受某一因素的影响，而是先天和后天因素共同作用的结果，比如整容现象。本节课的研究内容，也一直是科学家们的困惑。经过研究，我们发现饮食习惯也会有遗传的作用，但遗传因素究竟占多少，科学家们也众说纷纭。 （播放曹操家族DNA的热点新闻视频。） 提问：看到这些热点新闻，你有什么感受？ 意图：通过新闻热点，让学生发现本节课他们其实和科学家做着同样的事，和科学家不同的是，他们是从小学生的角度研究自己家的家族图谱。关于遗传的奥秘还有很多，这势必会激励他们保持一颗好奇心，继续研究下去。 至此，本课打破以往教学只研究两代人的模式，让学生经历了从别人到自己，从两代人到三代人，从观察现象到原因推理，从量变到质变的过程，在层层递进的教学活动中，使学生形成正确的科学概念。 三、学生的概念发展情况及分析 通过观察学生的课堂表现，发现同样的教学内容，三年级学生只能对子代和亲代的外貌特征进行描述，很难提取导致相似之处的不同因素，很明显，本条目标对于三年级学生偏难。在四年级和五年级的教学中，相对顺利很多，对于子代和亲代相似之处的原因，五年级学生更容易提取出来。 课堂实证结合先前不同年级学生所反映的情况，我们发现五年级不上这节课也能达到较好的理解水平，因此我们推测四年级很可能是这个概念发展的关键点。为了验证这个问题，我们选择了四年级一个班30人进行前测和后测，欲通过数据比较找到答案。 （一）试题分析 1大家都说小明和爸爸长得简直是“一个模子出来的”，有很多相似的特点。以下几个相似的特点中，与其他三个不同的特点是( )。 A都是圆脸 B皮肤都很白 C鼻子都高高的 D都喜欢看球类比赛 我的理由 2珍珍有黑色的眼睛、酒窝、短头发和额头V形发际线，不是来自父母的是( )。 A眼睛颜色 B头发长度 C酒窝 D额头V形发际线 我的理由 3南希和爸爸在很多地方看起来很像，比如： A都是黑色的卷发 B都爱吃水果味的披萨 C脚的形状又宽又厚D都喜欢跑步 E都有厚厚的嘴唇 F都很热情 你能试着把以上特点进行分类吗？你为什么这么分？ 本试题在先前统测试题基础上又加了一道，测试时要求每题都要写明理由。根据学生的答案，将学生的概念水平细化为四个水平层次： 水平一代表没有全部答对； 水平二代表选项正确，但理由答非所问，如第1题有学生回答的理由是：因为男人都喜欢踢足球。 水平三代表选项正确，可以对子代、亲代相似的原因从生活经验、看到的现象层面进行解释，但不能对相似之处进行分类，理由停留在相似性的表面现象上，如第2题有学生回答的理由是：因为头发是自己长的，所以不是来自父母。 水平四代表选项正确，能够发现子代、亲代相似之处有的是遗传所致，有的是后天学习或环境所致，能够用“遗传”“先天”“后天”“环境”“学习”来解释。 （二）学生的概念发展情况 根据以上水平层级，对30名学生答题情况进行数据统计，得到以下图表： 前测中暴露了学生对本目标的理解水平，超过三分之一的学生处于水平一和水平二，即对“子代和亲代间的相似部分是遗传导致，部分是后天学习和环境因素导致”认识错误或者认识片面；有三分之一的学生处于水平三，表明他们具备一些生活经验，可以从子代、亲代间相似性的具体表现上进行描述和分析，可以在表象上区分哪些相似点是属于外貌特征的，哪些是属于爱好、性格、饮食习惯的，但对相似的本质原因没有太多认识；只有不足17%的学生处于水平四，他们能够提到“遗传”“基因”“先天”“后天”，对相似性的本质原因有一些认识。 经过本节课的学习，从后测数据可以明显看到，水平一、二、三的学生数量越来越少，水平四的学生增长为原来的四倍多，说明学生概念发展水平从认识错误或认识片面的水平一、二、三，逐步迁移、转变达到水平四，绝大多数学生对亲代和亲代相似之处的原因有了更深入、更全面的认识。 通过对学生进行前测、课堂中的实际观察以及课程结束后的测试进行