生物世界的循環(huán)(第二學習階段)

1、題目 生物世界的循環(huán)(第二學習階段)研習目的 透過所設計的問卷，找出不同年齡的小學生對生物世界的循環(huán)一主題中的已有概念，並找出他們對生物循環(huán)的迷思，從而設計教學活動幫助他們建立生物互相依全的正確科學概念。而所設計的活動希望能打破一般從課本學習的經(jīng)驗，使他們能在親身參與的活動中學習，明白生物之間的互相影響。研習步驟 首先選定主題為生物世界的循環(huán)，然後再根據(jù)該主題設定問卷。搜集到被訪者的答案後，再與科學界一致認同的概念比較，並根據(jù)被訪者對該主題的迷思設計出三個教學活動。完成後，在課堂上與其他同學分享所設計的問卷和教學活動，並收集同學與導師的意見作出反思。問卷調(diào)查與數(shù)據(jù)分析 該問卷經(jīng)導師批閱後，曾有

2、三次的修改，最終的問卷共有七題，其中三題為選擇題，設有A、B、C、D四個答案供被訪者選擇，而其餘的為開放式題目。當最終的問卷設定後，分別訪問了一位三年級、一位四年級、一位五年級和一位六年級的小學生；該訪問於同一天(二零零三年四月二十三日)用電話形式進行，並即時筆錄被訪者的答案。問卷開始時先給予被訪者一個情景在一個陽光普照的下午，一隻牛正在吃草。以下是各被訪者對問卷的回應1. 牛的食物是草，那麼草的食物從那裡來?a) 土壤 b)水 c)自己製造 d)其他被訪者的年級答案三a 和 b , 是常識書教的四陽光五a 和 c, 還有從牛的糞便而來六b, 還有從人而來正確答案c)自己製造 植物能將二氧化碳

3、和水份在陽光和葉綠素下，經(jīng)過一連串的化學反應，轉(zhuǎn)化為澱粉、葡萄糖等有機物質(zhì)，成為植物維持生命的養(yǎng)份 韓關治(1997)十萬個為什麼-植物，香港，新雅文化事業(yè)有限公司。(p.9)，此轉(zhuǎn)化過程稱之為光合作用。答案分析所有被訪者都未能選出唯一的正確答案，就算五年級的被訪者有選擇自己製造這個答案，但亦同時認為植物的食物是會從土壤而來的，這是因為他從課堂中衍生的科學模式和本身的直覺模式同時並存。光合作用是一個不能用肉眼觀察的轉(zhuǎn)化過程，小學生根據(jù)他們的過往經(jīng)驗，知道植物需要種在泥土裡，並且要澆水、施肥、放於陽光下，植物才能生長，所以他們便因此認為植物的食物是從這幾方面來的。其實在Mintze等人 Mint

4、zes,J.J et al(1991)，The psychology of learning science，Lawrence Erlbaum Associates, Inc的研究中也顯示，超過百分之六十的中、小學生，以及超過百分之五十的大學生也認為植物的食物是從土壤來的。2.若果完全沒有陽光，草兒還能生長嗎?被訪者的年級答案三不能,因為植物生長需要水, 泥土, 養(yǎng)料四不能,因為沒溫暖五不能,因為沒有光合作用六不能,因為會枯萎正確答案不能。植物需要陽光進行光合作用，當植物未能吸收陽光時，光合作用中的光反應便不能進行，水份子不能被分解，便不能製造出澱粉、葡萄糖等有機物質(zhì)，植物也不能生長。答案分析

5、只有五年級的被訪者提到?jīng)]有陽光是與不能進行光合作用有關；三年級的受訪者沒直接回答陽光與植物的關係，只提出植物生長的其他元素；四年級的受訪者則認為植物與人一樣都要從陽光中得到溫暖，至於六年級的受訪者，則只提出沒有陽光的後果，就是植物會枯萎。3.沒有草兒，牛會怎麼樣?被訪者的年級答案三會死，因沒食物，但不肯定牠會否吃花四會死，因沒食物五會死，因沒食物六會死，因沒食物正確答案若草是在這環(huán)境中的唯一食物，牛的確會死，草除了是牛隻的食物外，更因它能在光合作用中使用了二氧化碳，二氧化碳是刺激呼吸的主要元素 香港聖約翰救傷隊呼吸的控制， ，瀏覽日期21-05-2003，若二氧化碳在大氣中的濃度得以平衡，牛的

6、呼吸作用便不會受影響。答案分析所有被訪者都清楚牛是依靠草為食物，也從他們的經(jīng)驗得知，沒有食物的話就會餓死。這是一個較簡單的概念，故一般的小學生已能掌握，也以此作為沒有草牛便會死的原因。至於二氧化碳循環(huán)的概念，由於氣體交換是不能直接觀察的，也不是容易掌握，所以所有受訪者都未提及這個原因。4.草兒在白天時會製造出什麼氣體?a) 氧氣 b)二氧化碳 c)兩種都有 d)其他被訪者的年級答案三b，是常識書教的四b，老師教的五a，從課外書中知道的六a，老師教的正確答案c)，兩種氣體都有 植物在白天時，會同時進行呼吸作用和光合作用 馬翠蘿(1996)植物王國搜奇，香港，新雅文化事業(yè)有限公司(p.112)。植

7、物亦如動物一般，能藉呼吸作用將糖氧化為二氧化碳及水，並釋放可供利用的化學能。與此同時，亦會利用太陽能將空氣中的二氧化碳變成碳水化合物，並產(chǎn)生氧氣為副產(chǎn)品。故此，植物會在白天時同時製造出氧氣和二氧化碳。答案分析常識科的教科書和課堂特別著重植物的光合作用，忽略了植物在任何時間也會進行呼吸作用，在白天也不例外，所以五六年級的受訪者也因課堂所著重的而對此觀念有所誤解。5.牛在呼吸時會消耗了那種氣體? 製造出那種氣體?a) 氧氣 b)二氧化碳 c)兩種都有 d)其他被訪者的年級答案三a，b四不知道五a，b六a，b正確答案a，b 呼吸作用是消耗了氧氣，產(chǎn)生二氧化碳 林達森、栗婉容生物能量迷思概念之相關研究

8、，.tw/place/1thesis/main%5F1thesis%5F3.htm ，瀏覽日期21-05-2003。答案分析四位受訪者中有三位都知道呼吸時的氣體交換，當中五年級的受訪者提到牛的呼吸作用可能是和人一樣的，這可能是與他們學習時只以人的角度去了解呼吸作用，若提到動物時，他們需要找出人與動物在呼吸作用的相似關係，再推論出答案。6. 牛吃完草後便會排出糞便來，那些糞便對草有什麼用處?被訪者的年級答案三可以當養(yǎng)料四可作草的肥料，令草生長得更好五當作草的養(yǎng)份六當作草的食物正確答案動物的糞便還含有大量的養(yǎng)份，能夠成為植物的養(yǎng)份，使植物生長得健康。答案分析各受

9、訪者也了解到在生物世界的循環(huán)中，動物對植物也有貢獻。7. 若果草沒有被牛吃掉，一段時間之後它們便會腐化，是什麼令它們腐化的? 腐化後有什麼用?被訪者的年級答案三太陽腐化後沒有用了四不知道有用，但不知有什麼用五蟲, 雨水, 風化, 一些環(huán)境因素成為其他植物的養(yǎng)份六草自己被其他植物吸收正確答案植物死亡後，它們的屍體是靠一種腐敗細菌的作用，最後分解成植物生長所需要的養(yǎng)料韓關治(1997)十萬個為什麼-植物，香港，新雅文化事業(yè)有限公司。(p.60-61)。細菌和微生物是自然生態(tài)中的分解者，能將死去的動物和植物分解成簡單合成物，再次進入生物的循環(huán)中成為植物所需的養(yǎng)份。答案分析所有被訪者也不知道植物的腐化

10、是細菌引起的，也可能是細菌不是肉眼所能觀察，故未有細菌這個概念。他們提出太陽、蟲、雨水等導致植物腐化，這些都是植物通常接觸的環(huán)境，被訪者也直截了當?shù)卣J為這些是植物腐化的原因。問卷結(jié)論 根據(jù)問卷的分析，受訪者對光合作用和呼吸作用兩個概念未能完全了解，未能掌握箇中的植物與動物的依全關係。另外，受訪者亦沒有細菌、微生物的概念，而這些生物在大自然中是非常重要的，故以下的教學活動，是針對學生在這些概念中的迷思或不足，幫助他們建立具科學性的概念。問卷反思與檢討 完成問卷後，同學、導師都給予我一些意見，使我能從中學習和進步，我也因他們寶貴的意見對問卷作出修改。首先，同學們都覺得問卷由一個情景開始能令受訪者較

11、容易理解，因為生物世界的循環(huán)是一個抽象的概念。其實為問題訂立一情景這概念是導師提議的，於未訂立情景時，我所設訂的問題是小學生不容易理解的，例如植物的養(yǎng)份從哪裡來？動物在呼吸時製造出什麼氣體？加入情景後，不但使問卷更生動，將動物改成牛兒、植物改成草兒時，能令受訪者更易理解，也將生物循環(huán)這概念帶到一實際情景上。另外，在問卷中的用字方面也需要改進。原來呼吸作用中的吸入氧氣，呼出二氧化碳是一個不正確的概念，故此我也在最終問卷中改為消耗了那種氣體，製造出那種氣體？。除此之外，在訪問進行中，當受訪者被問及若果草沒有被牛吃掉，一段時間之後它們便會腐化，是什麼令它們腐化的?時，他們顯然對腐化這一詞語不太理解，

12、需要一番解釋才能回答。若改用一些普通的形容詞例如爛了或是壞了一類的詞語，會令他們更易理解和回應。教學活動活動(一) 有關植物呼吸作用的實驗目的令學生明白植物在白天進行光合作用的同時，亦會進行呼吸作用。該實驗的設計如下實驗說明 於實驗前，先向?qū)W生介紹當中所用的化學物品的功能。鹼石灰是用作吸收二氧化碳，而碳酸氫鹽指示劑是用來測試二氧化碳的存在，當二氧化碳的濃度高於某一標準時，此液體的顏色便會由紅轉(zhuǎn)為黃。 此實驗的最終結(jié)果，是碳酸氫鹽指示劑會變?yōu)辄S色。當普通空氣進入玻璃罩時，其中的二氧化碳會被鹼石灰吸收，這排除了碳酸氫鹽指示劑變?yōu)辄S色是因為受外面空氣影響的可能。由於玻璃罩內(nèi)的植物會同時進行光合和呼吸

13、作用，植物也因此會同時釋放出氧氣和二氧化碳。所放出的二氧化碳會經(jīng)輸氣管進入碳酸氫鹽指示劑，令其變?yōu)辄S色，也就證明植物在進行光合作用的同時亦會進行呼吸作用，亦會製造出二氧化碳。 要注意的是，植物的泥土部份需用膠袋封著，以免當中的細菌和小昆蟲進行呼吸作用時影響實驗結(jié)果。另外，用來入水的管必須長期有水流入和流出，以確保氣體是單方向流入和流出的?；顒?二) 觀察霉菌目的令學生對生物循環(huán)中的分解者有初步的認識?；顒雍喪鰧⒁豢糜酌缬猛该髂z袋完全地包著，然後將它放在潮濕、陰暗的環(huán)境下數(shù)天，然後讓學生觀察腐生在植物上的霉菌。因衛(wèi)生問題，學生必需隔著膠袋觀察，並不可用手觸摸?；顒?三) 展示生態(tài)圖，利用網(wǎng)上資源

14、目的利用生態(tài)循環(huán)圖，向?qū)W生闡述生物依全、互利的概念，使他們對生物世界中各生物的角色和貢獻有一個完整的理解。(生態(tài)循環(huán)圖將載於附件中)另外，在教與學資訊庫 香港教育工作者聯(lián)會(2000-2001)生物世界的循環(huán)，中，亦有一關於生物世界循環(huán)的動畫，可作為教學的總結(jié)。教學活動反思及檢討 首先，活動(一)的實驗對小學生而言，可能太過繁複，由於汲及一些化學反應，所以在介紹實驗時，只要向?qū)W生講解最主要的部份，即證明植物也會製造出二氧化碳而令碳酸氫鹽指示劑的顏色有轉(zhuǎn)變，帶出實驗的最終目的。其他的部份，例如怎樣排除外界因素對實驗結(jié)果的影響，則不需要詳細說明，以免小學生因此感到混亂，但當然也要因才施教，對一些理

15、解能力較強的學生，可以對實驗作更全面的解釋。而一般小學也可能沒有實驗室和實驗用具，要解決這問題可以先用攝錄機拍下實驗過程，然後再在堂上播放。這實驗能令學生清晰植物在進行光合作用之餘，亦會進行呼吸作用。 活動(二)能讓學生對霉菌有初步的認識。通常若學生種植植物，在植物死時會立即被棄掉。在此活動中，學生能觀察一些可能是他們從未見過的生物，亦令他們對生物的多樣化有進一步的了解，生物不單止有植物、動物，更有微生物，而且微生物對生物的依全亦有很大貢獻。致於大多數(shù)同學所關心的衛(wèi)生問題，若用透明膠袋包著植物和不讓學生用手觸摸，觀察後即時拋棄該植物，問題應該不是太大。 活動(三)可令學生宏觀地看整個生物世界的

16、相互關係和影響，而且利用圖解能令學生更易明白。而作總結(jié)的動畫網(wǎng)頁，可令學生在一個實際的情境中知道每樣生物的角色、對環(huán)境的依靠和貢獻。 總結(jié) 一般的學生對科學的了解往往都是從常識科課堂或課本中得到的，但這樣的學習通常都會使他們一知半解或不求甚解。若教師能為學生設計一些針對他們理解情況的教學活動，不但能提高學生的學習興趣，更能使他們對一些科學概念有更全面和正確的理解，提高教與學的成效。 參考資料1. 韓關治(1997)十萬個為什麼-植物，香港，新雅文化事業(yè)有限公司。2. 馬翠蘿(1996)植物王國搜奇，香港，新雅文化事業(yè)有限公司3. Mintzes,J.J et al(1991)，The psycholo