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
文章来源：科普所 作者: 赵立新 高宏斌 等 发布时间：2019-02-13 13:57
《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）。
（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）。
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。
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
（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
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。
撰写人：赵立新 高宏斌 李秀菊 李高峰
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