初中生电学前科学概念表现成因的

摘 要：本文调查了初中生初学电学时几种前科学概念的具体表现,通过个人访谈分析其成因,为初中科学中电学的教学提供一些参考.

关 键 词：前科学概念；表现与成因；结果与分析

中图分类号：G630文献标识码：A文章编号：1003-2851（2013）-02-0141-02

一、问题的提出

通过对初中生科学学习状况的研究可以发现,大多数初中生在刚开始学习电学时都不同程度地存在理解上的困难.学生在理解电学概念的时候,受到原有的经验性思想的影响,这种经验性思想被称为前科学概念（pre-scientificconception）.前科学概念指的是与科学概念的内涵、外延不一致的个体概念.[1]学生的前科学概念有些与科学概念相近,有些与科学概念相差甚远,甚至是错误的.错误的前科学概念对某些科学原理的学习具有明显的负迁移作用,在学生理解科学概念时起着阻碍、消极的作用.同时,我们也应认识到,前科学概念是学习者拥有的特定的概念,是发展中的概念,最终会把学习者引导到科学概念上来,所以前科学概念是一种值得教育者注意和利用的教育资源.[1]因此,本文通过调查初中生电学前科学概念的表现,分析其成因,为初中科学中电学的教学提供一些参考.

二、研究的方法

从2010年起先后对2012届、2014届两届共4个班级的学生在初学电学时的错误进行分类统计,针对错误进行个人访谈并分析其成因.

三、调查结果及分析

（1）关于电路连接的前科学概念

如图1是学生所连的一张实物图,L2的连接出现了错误.分析其原因,学生错误地认为,只要导线连在接线柱上,就把灯泡接入电路了.学生脑海中的这个前科学概念被潘江洪归纳为单极模型[2].

（2）关于电流的前科学概念

下面的例1是一道简单的电学题,但是初学电学时班上的不同学生对其持有不同的观点.

例1如图2所示的电路,各部分元件和电路连接均完好,闭合开关,关于两灯的发光情况正确的是

A.L1先发光,L2后发光B.L2先发光,L1后发光

C.L1、L2同时发光D.无法确定

通过个人访谈了解到,在学习了电流的方向之后,部分学生会这样认为：既然在电源外部,电流是从电源正极出发,经过导线和用电器回到电源负极的,那么图中开关闭合后电流先经过L1后经过L2,应该是L1先发光,L2后发光.也有学生认为,金属导体内,电流是带负电的电子定向移动产生的,电子定向移动先经过L2再经过L1,所以L2先发光而L1后发光.这样的前科学概念的形成是自发的,在生活中从甲地出发去乙地,当然是逐一经过路上各点的.这种经验性的认识也影响了他们对下面例2的正确判断.

例2某同学将如图3所示的三个灯泡连接在电路里,接线良好,当闭合开关时,三个灯泡都不发光,则

A.甲灯炮的灯丝断了B.乙灯炮的灯丝断了

C.丙灯炮的灯丝断了D.都有可能

对两个班共101人的抽样调查中,有33.7%人错选A,在问及学生为何选择A,学生认为：如果丙灯炮的灯丝断了,电流会从电源正极出发流经灯泡甲和乙,但无法通过灯泡丙到达电源负极,所以灯泡甲和乙会发光,灯泡丙不会发光；而如果灯泡乙的灯丝断了,电流会从电源正极出发经过灯泡甲,但无法通过灯泡乙和丙到达电源负极,所以灯泡甲会发光,灯泡乙和丙不会发光；只有灯泡甲的灯丝断了,三个灯泡才都不发光.

从访谈可知,该前科学概念源于学生的生活经验.

（3）关于电压表的前科学概念

下面例3是错误率较高的一种题型,相信很多科学教师都有体会.

例3在如图4所示的电路中,电源电压保持不变.闭合开关,当滑动变阻器的滑片P向右移动时

A.V示数变大,A示数变小,V与A示数的比值不变

B.V示数变小,A示数变小,V与A示数的比值不变

C.V示数变小,A示数变大,V与A示数的比值变小

D.V示数不变,A示数变小,V与A示数的比值变大

可以发现,即使不看题干,只看选项,排除A选项并不困难,因为如果V示数变大,A示数变小,那么V与A示数的比值应该变大而不可能不变.但是从统计结果看,错选A选项的学生比例最高.为什么那么多学生认为V示数变大呢?我与错选A选项的学生进行了交流,了解他们的想法.这些学生表示,他们错误地认为电压表V是测量滑动变阻器R2两端的电压,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,R2阻值变大,根据串联电路分压原理,分得电压就变大了,所以V示数变大.后来,我还发现,错选D选项的学生错误地认为电压表V测量的是电源电压,所以V示数不变.和错选A选项的学生相似,错选D选项的学生也将电压表测量哪部分电路两端的电压判断错误了,两者错选率之和达到了惊人的53.2%,超过了统计样本的一半.（下转第143页）