【《中学生基因概念学习进阶研究》11000字（论文）】

中学生基因概念学习进阶研究摘要：学习进阶的研究成为科学教育领域的一个研究热点，美国国家研究委员会颁布的新的《K—12科学教育框架：实践、跨学科概念和核心概念》中，对科学课程中的概念进行了进阶研究，其中特别强调了核心概念在科学课程中的重要地位。生物学科中充满了各种各样的知识，要想让学生把所有的知识点都记住是不可能的事情。通过对概念的记忆和理解会帮助学生梳理知识框架，建构知识系统，简化学习过程，成为一种必然的趋势。教师在组织学生学习新知识的时候要关注由浅入深、由简繁的记忆过程，这是所有知识学习的一个必然过程，通过学习进阶的方式来进行知识的分析和探究，会达到事半功倍的学习效果。本文主要以中学生物学中的基因概念为研究载体，引导高中生通过对概念的记忆和学习来梳理生物学中的要点知识，建构自己的知识框架，形成对生物学知识的系统化认识。在学习过程中，教师要关注学习进阶，通过循序不断地探究和分析来引导学生掌握知识，提高学生的学习能力，增强实践性，促进教学质量和学生核心素养的提高。关键词：中学基因概念；学习进阶；学习进阶框架1.问题的提出1.1研究背景“基因”作为重要的科学概念，在解释各种自然现象，构建各个自然学科的相关理论时均发挥着不可替代的作用。美国《K-12科学教育框架》将“基因”概念列为生命科学四大核心概念(coreideas)之一，强调了“基因”在生命科学领域的重要作用，同时在学科核心概念部分以及根据《框架》所制定的《下一代科学标准》中，将“基因”作为生命科学部分的核心概念在课程标准中加以详细阐述。然而，学生对于“基因”概念的学习则表现出诸多困难，一些大规模基础教育评价项目(如TIMSS、PISA)以及研究者的实证研究结果显示，学生对于“基因”具有多种与科学认识不相符的迷思概念，并且学生运用基因原理解释自然现象的能力较弱。NRC认为学习进阶是指学生在课堂内外认知一系列科学知识时，所依思维方式的逐渐发展和成熟过程。学习进阶理论为研究者、教师等人重新审视科学课程标准、课程与教学提供了一条有效的新途径.当前国内与国际的科学课程标准主要由一系列的对不同学段学生的学科知识期望构成。然而从建构主义的观点出发，学习是学生主动构建知识的过程，学生的原始认知在构建对概念的科学理解过程中起着至关重要的作用。因此，当前的课程文件由于缺乏对学生原始思维的考量，从而有可能无法有效引导科学课程的教学工作。与科学课程文件不同，学习进阶是关注学生思维与想法的理论，描述了学生在理解真实世界时所发展而成的一系列日臻成熟的思维与推理方式。学习进阶(learningprogression)简单来说，是对学生学习知识时的路径描述，路径一般呈现为由简单到复杂、相互关联的概念序列。该理论自提出后，一度成为国际科学教育领域的热点问题，为研究者、教师等人重新审视科学课程标准、课程与教学的关系提供了一条有效的新途径。我国的教育变革的趋势是促进课程标准、教学和评价的和谐统一，促进学生核心素养的发展。由此可以看出，两者的目标是不谋而合的。核心素养是以整合、系统的视角对学生发展所需的知识与能力进行梳理与整合，而我国当前所用课程文件主要是由一系列的知识期望构成，对学生原有知识、思维方式的考量比较少，而了解学生的原有认知对构建、理解概念起着至关重要作用。有研究者认为学习进阶是促进学习理论研究与课堂教学实践相联系的良丹妙药。学习进阶的实证研究结果，不仅为教学实践活动提供理论指导，也为课程设计、教育评价的发展奠定基础。学习进阶的研究成为科学教育领域的一个研究热点，美国国家研究委员会颁布的新的《K—12科学教育框架：实践、跨学科概念和核心概念》中，对科学课程中的概念进行了进阶研究，其中特别强调了核心概念在科学课程中的重要地位。生物学科中充满了各种各样的知识，要想让学生把所有的知识点都记住是不可能的事情。通过对概念的记忆和理解会帮助学生梳理知识框架，建构知识系统，简化学习过程，成为一种必然的趋势。教师在组织学生学习新知识的时候要关注由浅入深、由简繁的记忆过程，这是所有知识学习的一个必然过程，通过学习进阶的方式来进行知识的分析和探究，会达到事半功倍的学习效果。以上背景反映出开展“基因”进阶研究的重要性，聚焦于“基因”概念的学习进阶理论研究，能够更好地描述学生在学习“基因”概念时所处认知水平与变化过程，为课堂教学提供有效的指导，也为日后构建评价、课程与教学相结合的新模式奠定基础。1.2研究问题为了使学习进阶框架能够真正刻画学生的思维特征，满足为教学提供丰富有效的反馈信息的实践需要，当前关于“基因”概念的学习进阶研究仍然面临两个挑战：一是如何从以知识逻辑为中心转向以学生认知为中心来构建描述学生认知状态的“基因”学习进阶框架；二是如何提升描述学生认知状态的“基因”学习进阶框架的实证有效性。为此，本研究将问题聚焦于：中学“基因”概念的学习进阶研究。研究问题确定后，首要的也是核心的任务是构建中学“基因”概念的学习进阶框架。结合我国学习进阶的研究现状：多基于学科知识本身的逻辑关系抑或结合课程文件中对学生的知识期望分析得到进阶框架。而这样构建的进阶框架仍局限于理论层面，对学生的原始思维、认知水平关注较少。为使“基因”的学习进阶框架较客观地反映学生的认知发展情况，以便为教学提供较有效、针对性较强的反馈信息，本研究将分如下几个方面展开：“基因与染色体的关系”等专题是生物遗传学的基础，该专题的学习与整个高中阶段遗传学的学习成果紧密相连，因此，必须要选择合适的相关专题的概念作为本研究的重要概念。首先，本研究借用密歇根州立大学Charles.W.Anderson教授科研团队发布的“碳循环”学习进阶中的四个水平，确定为本研究学习重要概念需经历的四个水平。结合人教版高中生物教材内容和对一线教师的调查结果，确定“基因与染色体的关系”专题的重要概念。在找到重要概念的前提下，然后对重要概念进行具体的水平层级的描述。之后选取对应于每个水平的试题进行验证研究，即证明前一部分得出的对重要概念各水平层级的描述是否可靠，最后形成“基因与染色体的关系”专题中重要概念的学习进阶。本研究主要解决的问题是以下两个：首先，如何预设“基因“概念专题中的学习进阶？1如何确定概学习重要概念需经历的四个水平？2如何确定“基因与染色体的关系”专题的重要概念？3如何描述重要概念的具体水平的预期表现？其次，如何验证“基因与染色体的关系”专题中的学习进阶？1如何编制测试工具?2如何分析测试结果？2.学习进阶的理论基础要想构建学习进阶的进阶框架就需要了解学生认知水平发展的关键点；本研究内容之一是构建“基因”概念的学习进阶框架，它是用来描述学生“基因”概念认知状态发展的，究其本质就是“基因”概念的学习与转变过程。因此，认知发展理论、概念学习及概念转变理论都将是本研究重要的理论基础。2.1学习进阶的概念及组成要素不同学者对学习进阶概念的理解不同(表2.1)。Roseman等指出学习进阶是一条由小学延续到高中的、有逻辑的、符合学生发展规律的“概念序列”；美国国家研究委员会将学习进阶界定为“对孩子们在一个较大时间跨度内学习和研究某一主题时，所遵循的连贯的、逐渐深入的思维路径的描述”；Stevens等在研究物质本质的教学时，将学习进阶定义为“学习进阶是一种方式，通过它可以使科学内容、教学和评价策略这三者更为一致和有组织，最终促使学生掌握核心概念。”；Merrit等人认为学习进阶是“在描述学生对某一领域由浅入深、逐渐复杂的概念理解过程；Alonzo和Steedle指出，学习进阶是“学生对某一概念理解的有序描述”Salinas在综合多个定义之后，提出学习进阶是“以实证为基础的、可检验的假说，它描述了在一段时间内经过适当的教学指导，学生对科学核心概念、科学解释以及科学实践的理解和运用是如何逐渐发展、逐渐深入的”。本文站在课程论的立场上，认同Roseman等人的观点，认为学习进阶就是学生学习概念的序列。表2.1不同学者对学习进阶概念的理解学习进阶的组成要素主要包括五个方面，它们是彼此相互联系相互影响的。这五个要素分别是：进阶终点、进阶维度、多个相互关联的成就水平的预期表现、特定的评测工具。进阶终点，也就是学习目标，需要学生根据学科性质和知识本质进行分析和探究，完成学习目标，达到理想的学习效果。学习的最终目标就是为了能够适应社会生活，在社会生活中可以发展自己的知识技能，顺利地进行生活，所以教师在学习进阶过程中要关注学生的学习终点，注重学习目标的完成。进阶维度，也就是学科内或科学实践过程中的核心概念。教师需要通过进阶维度来了解学生的学习情况和学习能力，明确学生在学习过程中对知识的学习情况。只有学生达到了一定的维度，才能够说明学生掌握了这些知识。教师要了解学生掌握多少知识，通过追踪学生在这些维度上的发展就可以了，学生满足了要求就可以度过学习进程，进入到下一个维度。多个相互关联的成就水平，也就是学生在学习过程中不断成长和进步的几个关键点，他们是在学生学习进阶所追踪的发展路径上存在的相互关联的一些中间步骤。只有学生完成了其中的一向成就才能够进入到下一个阶段，进入下一步探究和学习。这些成就水平是相互影响，相互制约的，也是环环相扣的，学生需要通过巩固和复习的方式来不断地强化认识，提高自己的成就水平。在不断地对知识的应用过程中了解思维发展过程的普遍阶段。各水平的预期表现，也就是学生学习了一定的知识后所表现出来的能力和对知识的掌握情况。这是处于特定理解水平的学生在完成任务时所应有的表现，学生表现的好，则说明学生对知识掌握的牢固；如果学生表现的不好，则说明学生在知识在掌握方面还存在一定的不足，存在一定的偏差，需要进一步加强和巩固。这种预期表现可以通过评价工具来进行衡量和测定。特定的评测工具，这些评测工具是用于对学生的学习情况进行评价和测量的方式，通过这些测评的帮助，教师可以了解学生的学习情况。测评工具方便了教师对学生的学习情况和发展情况的追踪，更好地评价学生的学习阶段性成果，进而对学生的学习进行评价和测量，使学生可以更好地融入到下一阶段的学习过程中，对自己有一个清楚有明确的认识。教师在生物学中通过核心概念的学习进阶中需要关注的这五方面要素的探究，会明确如何培养学生自主学习的兴趣和主动性，培养学生的积极性，引导学生参与到课堂过程中。通过用这些要素来评价学生的学习情况，总结学生对知识的掌握情况，进而引导学生进行下一阶段的学习和探究。2.2概念学习和转变理论学习进阶理论可以追溯到对概念的学习研究中，它实际上延续了课程与教学论对“怎样的学习路径适合学生的学习”问题的探索。而要解决这一问题还需要了解学生学习概念的过程是怎样的。维果茨基认为生活中的经验及常见现象对科学概念的形成有非常重要的影响，但是这些个人主观色彩强烈的生活经验，仅仅是是一种直观的表象认识，缺少实践检验，因而并不一定与科学概念一致。恰恰是这些不一致的经验背后所对应的知识点就是我们所寻找的学习过程中的“阶”，而那些与科学概念一致的经验、观念，也为学生认知发展过程中的“阶”的确立提供了重要依据。概念的理解过程就是原有的概念不断发生转变的过程，在这个过程中伴随着教的过程以及学生对外界信息进行加工的过程。信息加工理论的代表人物Posner等人提出，在以下情况中容易出现接受新的科学概念的契机：1对现有概念不满；2新概念可理解；3新概念合理；4新概念有效。详细展开来说就是：当学生遇到用已有概念解释不了的情境时，就会导致对原有概念的不满足；此时他们可以通过教师在讲授过程中受到的启发进行类比、比喻以及抽象出物理模型来建构新观念。而教师如果在讲授过程中让学生看到新概念的合理性以及价值，或者使学生认识到新概念才是解决某一问题更好的途径。他们会更容易相信并且接受新概念是对的。罗斯认为只有学生用已有概念对实验现象的解释是不合理的、不完整的，而利用新的概念对该现象可以进行科学的解释时，新概念作为说服力强的合理的替代物时，概念转变才会发生。2.3建构主义理论建构主义是行为主义与认知主义等学习理论流派长期论争而进一步发展的产物。认知建构主义认为，人们对于别人“所给”的信息并不能立刻理解和运用的，而是每一个人在那些能够使自己生成图式的建构性学习过程中获得知识的，这是一个很个别化的建构学习过程。这个过程是随着学习者逐渐地去发现、接受、理解和运用中不断发展的[2]。皮亚杰的认知发展理论认为学习必须要遵循儿童的思维发展规律；维果茨基认为学生不是被动的接受知识，而是有能动性的，学生的学习要收他们在特定情境下所激活的经验的影响[3]，他提出的最近发展区(ZPD)阐明教学应符合学习者当时的认知水平，而教学之道就是要为学习者创造最近发展区[4]；奥苏泊尔的认知-接受学习理论是针对机械学习而言，在学习过程中，符号所代表的新知识与学习者认知结构中已有的适当观念建立实质性和非人为的联系过程；布鲁纳的认知-发现学习理论强调的是学生学习知识，主要是通过类别化的信息加工活动，积极主动地形成认知结构或知识的类目编码系统的过程。布鲁纳曾经提出螺旋式的课程设计(spiralcurriculum)，如果将学习过程比喻为一条学习序列，这条序列不仅能够展现前后知识的联系，还能够遵循由易到难的渐进顺序，通过序列前段的学习能够更容易掌握序列后端的学习内容，序列后端的内容即是序列前段学习内容的延伸。学生可以通过递进式的学习，从而达到更高的水平。那么学习进阶的构建也就是找出这条序列，并标识出每一段学习应达到的预期目标。Carpenter(卡朋特)和Lehrer(莱勒)在小学数学教育中开展的“CGI(认知指导下的教学)”研究项目[7]；Brown(布朗)和Campione(坎皮奥内)主张高年级的学习是对低年级学习内容的深入扩展所提出的“Developmentcorridor(发展阶梯)”、“跨年级、跨年龄的学习路径”等；以及Maste(玛斯特)和Forster(福斯特)用课程标准对学习进程预期的表述，呈现学生学习时所遵循的典型路径时所提出的ProgressMap(进展图)等理论基础，都是本研究参考的重要理论依据。中学生基因概念的学习进阶框架研究3.1有关中学生物学“基因”概念的梳理首先我们依据人教版高中生物教材的内容安排，其中“基因与染色体的关系”专题主要分布在必修二的第2章，其中包含3个小节的内容。通过梳理本章内容，可以得到，在“基因与染色体的关系”中，一级主题主要包含的基因概念是“基因在染色体上”。3.2重要概念的水平层次分析为了探索本研究中重要概念层次的具体划分，笔者详细研究了2017年新版高中生物课程标准对生命概念和科学思维的学业质量水平要求。生命观应该是这样的：“学生在更好地理解生物概念的基础上形成生命观，如结构与功能、进化与适应、内稳态与平衡、物质与能量等，我们可以用生命观来理解生物的多样性与统一性，形成科学的自然观和世界观，引导探索生命活动规律，解决实际问题。”在科学思维中是这样说的：“学生应该在科学思维逐步发展的过程中学习，如运用归纳和总结的方法，依据生物事实和证据，演绎与推理、模型与建模方法、批判性思维、探究、解读生命现象与规律、考察社会问题的生物学或论据。”笔者根据2017年新版高中生课程标准和学业素质水平，对遗传学部分的内容做了详细的划分，具体如下：作者参考了美国密歇根州立大学CharlesW.Derson教授科研团队在黄福谦介绍的《美国学习进程的研究进展与启示》一文中发表的“碳循环”学习进程的表达方法。将同一概念的学习过程分为四个层次，并描述了每一层次的期望表现。期望成绩是指学生在某一特定理解水平上完成某一类型学业任务的表现，或学生在该水平上表现的核心特征。也就是说，如果学生在学习某一概念的过程中表现出一级的特点，就意味着学生已经将该概念掌握到了一级水平。同样，如果学生表现出更高水平的特征，就意味着他们已经达到了更高水平的概念掌握。结合新一代美国科学标准和2017年版中国高中生物课程标准的要求，以及布鲁姆认知目标分类理论中相应的具体要求，总结出四个学习层次的重要概念，如表3.2所示：表3.2学习重要概念的水平层次及其特征表成就水平预期表现水平1能够对现象进行宏观描述水平2能够利用“原理或机理”解释现象发生的过程水平3能够举例说明并用专业术语分析现象过程水平4能够定性地、基于模型地、科学地解释现象过程2017年版高中生物课程标准在我国学业质量水平描述中“讲物质基础和遗传变异规律”“能理解基因突变相关概念的内涵，理性思维的概念和方法解释了“生命现象”在简单情境中的两个要求，对应于绽放的认知对象分类，这两个要求在认识和理解两个层面。因此，知识和理解层面的概念要求可以概括为1级：能够从宏观层面描述现象；同样，与应用层次相对应的概念性要求概括为第二层次：运用“原理或机制”解释现象发生过程的能力；分析层次的概念性要求概括为第三层次：说明和分析现象学过程的能力；最后，分析层次的概念性要求综合和评价层面的概念要求概括为四个层面：定性、基于模型和科学地解释现象学过程的能力。3.3预期表现的预设遗传是我国高中生物课程的必修课，在每年的高考中所占比例最大。同时，大多数学生发现研究遗传很困难。可见，本研究对遗传部分的特定主题预设学习进展具有重要的研究价值。根据我国2017年高中生物课程标准的要求，笔者梳理了遗传学部分的内容目标，具体内容标准见表3.3。表3.3遗传学部分内容目标梳理表(1)亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上①概述多种生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因在RNA分子上，蛋白质的氨基酸序列是由基因决定的②概述DNA分子是由四种脱氧核苷酸构成的长链，一般由两条反向平行的长链上的碱基互补配对形成双螺旋结构，碱基的排列顺序编码了遗传信息③概述DNA分子通过半保留方式进行复制④概述DNA分子上的遗传信息通过RNA指导蛋白质的合成，细胞分化的本质是基因选择性表达的结果，生物的性状主要是由蛋白质决定的⑤举例说明某些基因序列不变但表型改变的表观遗传现象(2)有性生殖中基因的分离和重组导致双亲后代的基因组合有多种可能①阐明减数分裂产生只含有一半遗传信息的精细胞或卵细胞②说明进行有性生殖的生物体，其遗传信息通过配子传递给子代③阐明有性生殖中基因的分离和自由组合使得子代的基因型和表型有多种可能，并可由此预测子代的遗传性状④概述性染色体上的基因传递和性别相关联(3)由突变和基因重组引起的变异是可以遗传的①概述碱基的替换、插入或缺失会引发基因序列的改变②阐明基因序列的改变有可能导致它所编码的蛋白质及相应的细胞功能发生变化，甚至带来致命的后果③描述细胞在某些化学物质、射线以及病毒的作用下，基因突变概率可能提高，而某些基因突变能导致细胞分裂失控，甚至发生癌变④阐明进行有性生殖的生物在减数分裂过程中，染色体所发生的自由组合和交叉互换，会导致控制不同性状的基因重组，从而使子代出现变异⑤举例说明染色体结构和数量的变异都可能导致生物性状的改变⑥举例说明人类遗传病是可以检测和预防的根据美国新一代科学教育标准（NGSS）的分析，9-12阶段遗传学概念的具体要求如下：“HS-LS3-1。阐明DNA和染色体在编码从父母传给后代的性状中的作用；Hs-ls3-2。可以理解遗传基因的变异可能来自1个新基因，通过减数分裂重组2错误复制3环境突变；Hs-ls3-3。应用统计和概率概念来解释群体中基因特征表达的变异和分布。”由于《美国科学标准》（NGSS）和《2017年中国高中生物课程标准》对遗传学部分的要求只是针对几个大模块，没有细分为具体概念。因此，笔者根据自己对染色体上基因概念的理解，并参考高中生物教师的教材和学生的学习资料，预设了重要概念在不同层次上的预期表现。基因在染色体上的预期表达有以下四个层次：（1）“表明DNA是主要的遗传物质”；（2）“举例说明生物性状受基因控制”；（3）“描述染色体、DNA和基因之间的关系”；（4）“阐明染色体上基因结构变化的原因”可以影响蛋白质，从而影响生物体的结构和功能”。具体如表3.4所示：表3.4重要概念各水平的预期表现预设表成就水平预期表现重要概念基因在染色体上水平4(能够定性地、基于模型地、科学地解释现象过程)阐明为什么位于染色体上的基因结构的改变会影响蛋白质，从而对生物体的结构和功能造成影响水平3(能够举例说明并用专业术语分析现象过程)描述染色体、DNA和基因的关系水平2(能够利用“机理”解释现象过程的发生)说明生物的性状是由基因控制的水平1(能够对现象进行宏观描述)说明DNA是主要遗传物质重要概念在学习过程中预设了四个层次的预期目标，在具体的教学中，不仅可以帮助学生在学习过程中可以参照此表对自己的层次有一个清晰的认识，同时教师在教学过程中也可以根据学生的不同教学内容和进度进行调整，使学生能够更准确地掌握重要的概念。中学“基因”概念的学习进阶验证4.1“基因在染色体上”的学习进阶验证测试题目测试“基因在染色体上”的题目包括试卷中的第1、2、3、17、4、5等七道题目。结果分析表4.1第1题回答情况分布表频率百分比有效百分比累计百分比有效B27796.296.296.2C113.83.8100.0合计288100.0100.0根据上表中期权的分布频率，笔者对此进行了以下具体分析：噬菌体感染的实验过程如下：由此可见，噬菌体细菌感染实验证明DNA是遗传物质。因此，B是正确答案，准确率高达96.2%（H），说明大部分学生已经掌握了实验过程和结论。很少有学生选择C，这可能是因为他们不熟悉实验的具体过程，所以得出错误的结论。通过观察期权分布表可以看出，这个问题的集中度比较高。根据浓度因子公式，该问题的浓度为0.925，处于较高水平（H）。因此，这个问题的二维类型是HH，对应于“基础在染色体”概念中最高层次的高级水平。表4.2第2题回答情况分布表频率百分比有效百分比累计百分比有效A103.53.53.5B26592.092.095.5C134.54.5100.0合计288100.0100.0根据上表中期权的分布频率，笔者对此进行了以下具体分析：本次测试的目的是测试学生对噬菌体感染实验的掌握程度，要求学生熟记噬菌体的结构和化学组成，掌握噬菌体的繁殖过程，然后根据问题的要求做出准确的判断。首先要意识到的是，当噬菌体感染细菌时，它的蛋白外壳不能进入细菌。整个过程保持在细菌外部，只有噬菌体的DNA才能进入细菌。因此，用同位素35S标记噬菌体蛋白，最终在细菌中检测不到35S。排除A和C。当同位素32P标记噬菌体的DNA时，当噬菌体感染大肠杆菌时，最终可以在细菌中检测到32P。大多数学生都记得DNA是一种遗传物质的概念。少数学生选择错误的选择，可能主要是因为他们对噬菌体感染实验掌握不够扎实，在解决问题的过程中出现了思维错误。根据集中系数公式，该问题的集中度为0.844，处于较高水平（H）。因此，这个问题的二维类型是HH，它对应于“染色体上的基因”概念的最高层次根据上表中期权的分布频率，笔者对此进行了以下具体分析：生物性状受DNA控制。生活在同一牧场的牛和羊的味道不同，因为它们有不同的DNA，而DNA又控制着不同蛋白质的产生。因此，正确答案为B，正确率为87.5%，处于高准确度水平（H）。根据集中系数公式，该问题的集中度为0.762，处于中等水平（M）。因此，这个问题的二维类型是HM，它对应于“染色体上的基因”概念的较低层次。表4.3第3题回答情况分布表频率百分比有效百分比累计百分比有效A196.66.66.6B25889.689.696.2C113.83.8100.0合计288100.0100.0根据上表中期权的分布频率，笔者对此进行了以下具体分析：基因是控制生物性状的基本单位。染色体成对存在于体细胞中。通过减数分裂形成染色体数目为一半的精子或卵细胞，然后通过受精将亲本和母体的配基融合，获得与亲本细胞染色体数目相同的受精卵，形成新的个体。后代的遗传信息只有双亲的一半。如果父母表现出显性性状并携带隐性基因，而子女继承了隐性基因，则不会表现出与父母相同的性别。生物体不直接继承性状，而是继承控制性状的基因。D）这是没有科学依据的。正确答案为89.6%，属于高水平（H）。大约6.6%的学生选择A选项，可能是因为他们认为父母同源染色体上的遗传物质是相同的，所以染色体数目减少了一半，但他们所含的遗传物质是相同的。但是父母的遗传物质一半来自父亲，一半来自母亲，所以这显然是错误的。根据集中系数公式，该问题的集中度为0.798，处于中等水平（M）。因此，这个问题的二维类型是HM，它对应于“染色体上的基因”概念的较低层次。表4.4第4题回答情况分布表频率百分比有效百分比累计百分比有效A227.67.67.6B5218.118.125.7D21474.374.3100.0合计288100.0100.0根据上表中期权的分布频率，笔者对此进行了以下具体分析：这个问题考察了基因、染色体和DNA之间的关系。学生要正确理解“基因”的概念，确定基因是遗传的物质基础，理解基因是位于DNA片段上的具有遗传效应的片段。DNA分子主要存在于染色体上，少量存在于细胞质中。在高度分化的细胞中，每个染色体只包含一个DNA分子是事实，但大多数细胞在细胞间增殖过程中复制，从一个加倍到两个。B）这不是真的。C）这是假的。C）DNA分子只包含一个基因。C）DNA分子只包含一个基因。D）DNA分子包含许多控制不同性状的基因。D）不同的基因因其特异性而具有不同的核苷酸序列。从上表可以看出，该题的正确率为74.3%，属于中等水平（M）。在做出错误选择的学生中，大多数选择了选项B，可能没有考虑染色体复制。根据集中系数公式，该问题的集中度为0.537，处于中等水平（M）。因此，这个问题的二维类型是MM，它对应于更高层次的“染色体上的基因”概念。表4.5第5题回答情况分布表频率百分比有效百分比累计百分比有效A258.78.78.7B4616.016.024.7C165.65.630.2D20169.869.8100.0合计288100.0100.0根据上表中期权的分布频率，笔者对此进行了以下具体分析：本课题主要考察学生对遗传基本规律等知识点的理解，正确认识基因的变化会影响蛋白质从而影响生物体的结构和功能的知识点。对红眼雌果蝇（XAX）和白眼雄果蝇（XaY）进行了杂交。在正常情况下，如果雌性果蝇的基因型为XAXA，则其后代的基因型为XaY和XAXA，即F1代雌雄果蝇均为红眼。如果雌性果蝇的基因型为XAXa，则其后代的基因型为XAXa、XAXa、XAY和XAY，即F1代的雌性果蝇一半为红眼，一半为白眼，一半为红眼，一半为白眼。根据分析题目，在正常情况下，f1代雌果蝇不可能有白眼。D）准确率为69.8%。属于中等水平（M）。大多数学生做出了错误的选择，因为他们没有考虑到雌蝇可能有两种基因型。根据集中系数公式，该问题的集中度为0.447，处于较低水平（L）。因此，这个问题的二维类型是ML，它对应于“染色体上的基因”概念中的高级水平的最高水平。进阶水平根据以上结果分析，可以得到表4.6。表4.6“基因在染色体上”的进阶水平题号正确率集中