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小学生电路部分相异构想成因与解决策略

时间:2020-06-22 来源:曲阜师范大学 本文字数:6066字
作者:孔维丽 单位:曲阜师范大学
  摘要
 
  
  小学对学生的科学启蒙起着重要的作用,所以小学的科学教育对我国科学教育的全方位发展有着至关重要的作用。在推动小学科学电学部分教学的诸多力量中,小学生们对于电路部分的相异构想是不可或缺的一部分。因此,研究小学生电学部分相异构想对于小学生的电学学习具有重要意义。
  
  本课题选取小学生学习电学部分时存在的相异构想(AlternativeFramework)作为研究内容,编制并修订出两套诊断性测试题,对Q市S小学的三年级和四年级共938名学生进行了问卷调查。

小学生电路部分相异构想成因与解决策略
 
  
  调查结果表明,小学生学习前后,对于电学知识的典型相异构想存在着明显的不同。学习前的表现主要为以下四个部分: (1) 对小灯泡的结构不了解: (2) 没有通路的概念; (3) 电池的负极没有电的流入和流出: (4) 不知道小灯泡亮度与连接方式有关。学习后有了明显的不同,主要为下面四个部分: (1) 对小灯泡的结构不了解: (2)认为电池的正、负极同时供电; (3) 认为导线的距离影响电流的大小; (4) 将电力、电量、电流、电压混为一谈。.
  
  综合测试调查与非正式访谈的结果,将小学生关于电路部分相异构想的成因归纳为: (1) 生活因素:①日常生活经验的影响,②生活语言的不严谨: (2) 学校因素:①教师忽视学生的原有概念,②采取不恰当的教学方法; (3) 个人因素:①粗略的观察和错误的想象,②学生的思维发展水平,③直觉和想象,④进行不恰当的类比。
  
  在.上述研究基础上,结合小学科学教学实际,提出了转变小学生电路部分相异构想的5点建议:(1)全方位调查小学生在电学部分的相异构想,使小学科学课堂活动更高效; (2) 设计开放式课堂,引发思维冲突; (3) 促进学生思考; (4) 重新定位教师角色; (5) “学而时习” ,促进科学概念的内化。
  
  关键词:   科学教学:小学生:电路;相异构想。
  
  Abstract
  
  Primary school plays an important role in students' scientific enlightenment, so primary school science education plays a vital role in the all-round development of science education in our country. Among all the factors that affect the teaching of science and electricity in primary schools, altemative conception about the circuit part is indispensable for pupils. Therefore, it is of great significance to study the alternative conceptions of the electrical part of primary school students for their electrical learming.
  
  The alternative frameworks about the electrical science of the pupils are selected as the research content for this article. Two sets of diagnostic test questions were compiled and revised,and 938 pupils in grade 3 and grade 4 of S primary school in Q city were investigated by questionnaires.
  
  The survey results show that there are obvious differences in the typical alternative conceptions of electrical knowledge among pupils before and after learning. The performancebefore leamning mainly includes the following four parts: (1) not knowing the structure of the small bulb; (2) not having the concept of access; (3) the negative electrode of the battery does not bave the inflow and outflow of electricity; (4) not knowing that the brightness of the small bulb is related to the connection mode. After lerning, the differences are obvious, mainly to the following four parts: (1) do not understand the structure of the small light bulb; (2) consider the positive and negative poles of the battery supply power at the same time; (3) have the idea of the distance of the conductor affects the size of the current; (4) think the power, electricity, currentand voltage are mixed together.
  
  According to the results of comprehensive test investigation and informal interviews, the causes of pupils' ideas about circuit heterogeneity are summarized as follows: (1) life factors: (1) the influence of daily life experience; (2) inadequate living language; (2) school factors: (1) teachers neglect students' original concepts; (2) adopt inappropriate teaching methods; (3) personal factors: (1) rough observation and wrong ideas Such as, the level of students' thinking development, intuition and imagination, and inappropriate analogy.
  
  Based on the above research and the combining with the reality of science teaching in primary schools, five suggestions are put forward to change pupils' idea of heterogeneity in circuit part: (1) to investigate pupils' idea of heterogeneity in electrical part in an all-round way,so as to make primary school science classroom activities more efficient, (2) to design open classes and trigger thinking conflicts; (3) to promote students' thinking; (4) to reorient the role of teachers; (5) "Learning from time to time" promotes the internalization of scientific concepts.
  
  Key words:    science teaching, pupils, circuits, heterogeneous ideas。
  
  1. 问题的提出。
  
  随着基础教育的改革,小学科学教学也逐渐受到重视。许多研究发现,小学生天生好奇心强,身边的事物让他们产生很多看法。这些看法不仅数量非常可观,而且都存在-定程度的不可改变性,会对学生的后续学习产生深远的影响。所以,对儿童在正式学习之前的已有认识进行深入探索非常有必要。小学生有关外界事物的了解常常以概念化的样式出现,他们的已有概念包括了对物体与行迹的直接认识,经历的归纳以及升华。
  
  引导小学生通过已有生活经历有步骤的形成科学概念,也是小学科学的主要教学目标之-[。
  
  当代认知建构主义理论提出,学习是学习者的已有认知结构和在环境中提炼的知觉信息互相作用,以及自主意识建构的过程。学生已经获取的知识,积累的个人经验和思维方式都会对学生的学习方式产生更为重要的影响。拥有相异认知结构的个体在遇到同一个外界信息时,有可能会产生不同认识。在物理教育领域,研究者和教师也发现在传统教学中,教与学之间存在巨大差距,许多学生并没有真正理解一些 最基本的物理概念(21。这就启示我们:在教学中必须重视小学生头脑里面的知识结构,同时了解小学生的已有知识、经历状况和思维习惯,特别是要调查小学生在已存在的看法里面是否存在一些不全面甚至错误的概念。原因是,小学生在认知结构中的错误概念一定会影响小学生正确地认识并且理解相关的新知识和新概念,最终导致生成新的错误认识和错误概念。
  
  在教学过程中发现,小学生在学习青岛版三年级下册科学第三单元"电的本领”
  
  时,头脑中存在着很多影响学生学习的前概念。比如,部分小学生以为电池、导线、灯泡一旦相连,不管连在哪里,灯泡都会发亮;电池的电量会使他们触电等。因此,调查小学生在电路部分的相异构想,以及采用哪些教学方法可以帮助学生把那些不全面甚至错误的概念转变为科学的概念,是-一个迫切需要解决的问题。
  
  因此,深入研究小学生电路部分的相异构想,对小学生电路部分的学习起着至关重要的作用。
  
  2. 电学部分相异构想的已有研究。
  
  2.1、国外相关研究。

  
  在国外,人们对电学前概念的研究主要集中在电学概念的模型、电学概念的分析与电学概念转化的策略这几个方面。奥克斯(Oakes,1974)对 大量有关学生对自然现象的解释的研究进行了综述。杜伊特(Duit,1995)甚至认为这一 综述已包括了 目前在研究学生的科:学概念的领域中所讨论的许多概念印。1985 年,Rosalind Driver在(《Children's idea inScience》-书中也介绍到:电源(如电池)、用电器(如灯泡)是学生在开始接受正式教育时头脑中就具有的观点,而且很多看法将会一直保存4。2001 年,HarcharanPardhan等人提出,在成人和学生的头脑中都会对电学前概念留有印象,但是如果试着去运用就会有障碍,主要是因为他们并没有完全理解相关的概念或原理。Harcharan Pardhan等人利用笔试、随机访问若干学生等形式对简单电路建立了4种模型,(1) 单极模型,(2)碰撞模型,(3) 电流消耗模型,(4) 科学模型。并且对电流又做了更深层次地研究,发现有两种模型: (1) 电流减小模型:这类模型是指电源可以存电流,电流又在流经元件时慢慢被消耗掉。(2) 电流分享模型:这种模型是假如元件相同,那么元件通过分配流经的电流也相同。Harcharan Pardhan等人得出结论,如果只是告诉学习者正确的模型,是不能对学习者正确理解概念或者解释现象有所帮助的5。研究发现,欧洲5国的学生在学习电学过程中遇到的困难具有一定的相似性,比如有关电流消耗的前概念普遍存在理解偏差间。
  
  2.2、国内相关研究。
  
  在上个世纪90年代,我国的学者们就已经对前科学概念的研究有所涉猎。早在1991年,广西师大的罗星凯和江西师大的周中权老师就已经对前科学概念进行了探讨,并在在江西师范大学报上发表了《学生头脑中的前科学概念研究》-文, 重点研究了学生的前概念的表现以及其在课堂教学中的作用,在探求拓宽执教方法方面进行了细致思考。
  
  在我国,电学部分相异构想的研究大致包括导线、电池、灯泡这三种元件各起什么作用:断路和短路概念:闭合电路:电流在三种电路中如何分配的;全局考虑问题的能力等几方面。
  
  1999年,河北师范大学的盂秀兰和鲁增贤研究分析了我国和美国学生在电路部分的理解_上存在的典型错误概念,还对他们在同一观点上一些错误概念进行了比较D]。
  
  2002年,潘江洪对广西师大外语实验学校和桂林五中没有学习电学的学生有关电路的认识进行了调查,并总结了4个模型: (1) 单极模型; (2) 碰撞电流模型; (3) 消耗电流模型: (4) 恒定电流源模型8。
  
  2002年,相凤华等人采取调查测试和个别学生访谈等方法测查了初中生有关简单电路的认知情况。他们在河北某中等城市调查了两个初中班,在山东某中等城市调查了一个初中班。题目旨在考察学生能否掌握如下5个方面的内容:是否了解使一个灯泡发光,一定将灯泡连接在一一个闭合电路中:在由导线、电池、灯泡组成的简单电路中,这三种元件分别起什么作用:断路和短路概念;电流如何在三种电路中分配;全局考虑问题的能力。从测试和访谈的结果可以看出:初中生学习该部分知识时,他们能够熟练记忆有关简单电路的电流、电压规律性的内容,同时也扎实地背过了对这些内容的表述9。初中生在接触到真正的电学知识前,学生的头脑中只会有一些相关的电学常识。
  
  2005年,朱喜香对初二学生的相关电学知识的间卷调查表明,初中生在接触到真正的电学知识前,学生的头脑中只会有一- 些相关的电学常识,会指出电压、电流、电能等概念的一些区别,并不能有效理解。更多的相关的错误概念是在以后的正式学习过程中形成的,而且部分学生只是机械地记住了书本上的定义,并没有真正理解10]。
  
  2008年,姜圣国通过调查研究初三的三个班级发现,初中生大多认为“电能从电源的正极流出”、“灯泡 与正极离的近则会先亮,得到的电也会更多”等,其中48.9%的学生认为正电荷是从电池的正极流出然后经过电器的消耗后回到电池的负极,还有认为电的传输类似水在水管中流动的学生占35.9%叫。
  
  2010年,石志敏,卢慕雅,徐力通过对初二年级学生进行前测、前测结果分析和个别访谈发现,初中生有关串联电路的前概念表现在三方面: (1) 越接近电源正极,流过用电器的电流就越大: (2) 离电池正极越远,用电器流过的电流就越小: (3) 甲和乙两个灯泡串联时,如果甲比较亮,那么经过甲的电流就大:如果乙较暗,那么流过乙的电流就小12]。
  
  2011年,霍思含在新乡地区的各一所市重点中学、市普通中学与农村中学中,通过对448位初三学生进行问卷调查以及个别访谈发现,对于简单电路的错误认知主要分布在三个方面:对灯泡结构的外在认识;对短路的理解;认为电源是一个恒流源131。
  
  2014年,郑挺谊调查发现,学生的思维主要是形象思维,他们经由图像和声音去认识世界,而且经由表象去判断,极大程度地缺少辩证思维和对科学本质的认识。例如,错误的认为灯不亮是因为没有电流通过14。
  
  2.3、已有研究的不足与启示。
  
  国外已开发了比较成熟的电路部分相异构想的测试卷,可供我国借鉴,但由于文化背景差异和教育方式不同,研究得到的结果并不完全适用于我国学生,因此电路部分相异构想在我国的教学实践面临着诸多挑战。
  
  我国对于这方面的研究主要关注点在初中生身上,而对于小学生这方面的研究则相对比较欠缺,并且大多局限于学习者所具有的前概念,学习过程中由于教材使用不当或教师不当教学引起的错误概念,以及学生自身感觉生成的谬误等方面的研究较少。
  
  学习者的相异构想的本原可能会随着社会的发展进步和生活社会环境的变化产生相应的改变。所以,以往的研究结论是否适用于当今也是急需考虑的一个问题。
  
  因此,本研究将借鉴因内外已有研究成果,将小学生作为调查对象,研究他们关于电路部分的相异构想。
  
  【由于本篇文章为硕士论文,如需全文请点击底部下载全文链接】
 
  
  3. 概念界定与研究设计.

  
  3.1  概念界定
  3.1.1  相异构想
  3.1.2  前概念
  3.1.3  概念辨析.
  3.2  研究
  3.2.1  研究标.
  3.2.2  研究内容与方法.
  3.2.3  研究意义
  
  4. 问卷的编制与 .
  
  4.1  问卷初稿的形成
  4.2  试测及发现题.
  4.3  问卷的修订.
  4.3.1  学前测试卷A的.
  4.3.2  学后测试卷B的修订
  4.3.3  两份问卷的结构与施测说明
  4.4  问卷的信度与效度
  
  5.  调查结果与分析.
  
  5.1  样本选取与调查过程
  5.2  调查结果与.
  5.2.1  学习电学前的调查结果与析
  5.2.1.1  对简单电路连接方式的理解
  5.2.2  学习电学后的调查结果与分析
  5.3  小学生电学部分相异构想的典型表现.
  5.3.1  学习前电学部分相异构想的典型表现
  5.3.2  学习后电学部分相异构想的典型表现
  5.3.3  学前与学后小学生电学部分相异构想的比
  
  6. 讨论与建议
  
  6.1  小学生电学部分相异构想的成因.
  6.1.1  生活因素
  6.1.2  学校因素
  6.1.3  个人因素.
  6.2  转变小学生电学部分相异构想的教学建议.
  6.2.1  全面探查学生的相异构想,提高课堂针对性.
  6.2.2  设计开放式课堂,引发思维冲突
  6.2.3  促进学生思考
  6.2.4  重新定位教师角色,
  6.2.5  “学而时习”,促进科学概念的内化,
 
  7.  研究结论。

  调查研究发现,关于简单电路部分,学习电学知识前小学生存在的典型相异构想主要表现在以下4个方面: (1) 对小灯泡的结构不了解: (2) 没有通路的概念; (3) 电池.的负极没有电的流入和流出; (4) 不知道小灯泡亮度与连接方式有关。

  学习电学知识后小学生关于电路部分的典型相异构想主要表现在以下4个方面:(1)学生对小灯泡结构的不了解: (2)电池的正、负极同时供电: (3) 导线的距离影响电流的大小: (4) 电力、电量、电流、电压混为一谈。

  结合问卷调查结果和非正式访谈的结果,把小学生形成相异构想的原因总结为以下3点:(1)生活因素:①日常生活经验的影响,②生活语言的不严谨; (2) 学校因素:①教师忽视学生的原有概念,②采取不恰当的教学方法; (3) 个人因素:①粗略的观察和错误的想象,②学生的思维发展水平,③直觉和想象,④进行不恰当的类比。

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