探索电学小学生电学前概念调查

学习科学的研究表明，儿童总是带着在日常生活中通过积累经验而获得的前概念进入学习。因此，科学学习过程也常常被认为是学生原有概念的丰富和修正、由前概念向科学概念转变的过程。教科版等多个版本的小学科学教材内容，主要安排在四年级下册“电”单元和六年上册“能量”单元。事实上，“电”是一个很抽象的名词，但又与生活息息相关，儿童许多电学的用语与概念，都来自日常生活或其他课外读物，导致一知半解，形成许多错误的前概念。本研究旨在探查小学生关于电学存在哪些前概念类型，以期为小学科学教学提供参考。

一、研究设计

本研究以浙江省杭州地区16所小学为研究样本，对这些学校四年级学生（四年级第一学期）共2878人进行问卷测试。其中杭州江南实验学校等城区小学4所，占25%；建德市明珠小学等城镇小学7所，占43.8%；淳安县青溪小学等农村小学5所，占3

1.2%。在学生问卷测试完后，根据答案内容，对部分学生进行访谈。

二、测试工具

以小学科学课程标准中内容标准为依据，在十道测试题目中，有关电路连接一题，电流方向问题一题，电流强弱问题一题，电池和小灯泡的构造各一题，电池与灯泡的串联、并联及应用有四题。在访谈方面，适当加入学生对题目的理解与分析。

三、结果分析

(一)量化资料分析

在有效样本2875份中，统计结果如下：
1.统计结果显示，16所学校学生测试的平均正确率为38%，城区小学生与农村小学生虽然生活环境有所不同，但对于电学前概念整体上无明显差异。
2.第二、三题对电池和小灯泡构造的认识，农村小学生正确率明显高于城区小学生。通过访谈发现原因是农村小学生在日常生活中有更多机会动作操作、观察过干电池和小灯泡。
3.统计结果同时显示，小学生对电学的前概念有部分是与科学的理解大体一致的，但更多属于有局限的、不完整的，或与科学概念相悖的概念。

(二)儿童关于电学前概念类型分析

1.电池和小灯泡构造的前概念

（1）65%的小学生能够画出干电池形状，是十道题目中正确率最高的一题。表明儿童由于日常生活中亲自动手操作、观察过干电池，而有了一定的认识。在访谈中源于：论文www.618jyw.com
同时发现有学生认为“电池有没有正负极，要看电池本身的样子”。
（访谈一）
T：这种电池有正负极吗？（拿出纽扣形状电池）
S：这个嘛？没有正负极。
T：为什么？
S：它的形状不对。
其实，所有的电池都有正负极，只是有的电池没有标示而已。
（2）对于小灯泡构造中的玻璃泡、灯丝和金属架，小学生都有较高正确率的认识。但是78%的城镇小学生和57%的农村小学生都不能正确指出小灯泡的两个连接点。

2.儿童对电流前概念的认识

儿童对电流的前概念主要有以下几种认识：（见图一）
（1）单极模型。如题目第一题的B图和G图，小灯泡只与电池正极相连接，与电池负极没有连接。一部分学生认为电池是有电的，只要用导线将电池的电连接到小灯泡，小灯泡就会发亮。
（2）对冲模型。电流从电池两极流向灯泡。这个模型的名字来自访谈过程中学生对小灯泡发亮的解释：“电池两端都放出电流，在中间小灯泡的地方对碰了……小灯泡就发亮了”。与单极模型比较，对冲模型反映了这部分学生认为导线必须从正极连到小灯泡，再从小灯泡连接到电池负极。
（3）衰减模型。电流沿着一个方向在电路中流动。电池从电池一端离开后，一部分电流被灯泡“消耗”，因此只有较少的电流返回电池。在串联电路中，越在后面的小灯泡接收的电流越少，也越暗，这是在小学生中很流行的观点。
（4）科学模型。也有部分儿童同意公认的科学模型，认为电流在电路中沿一个方向流动并且守恒。
（图一：儿童对电流前概念主要几种认识模型）
以上各种模型中，持单极模型观点占7%，27%的学生持冲模型观点，持衰减模型观点的竟高达46%，说明在小学生前概念中这种观点的普遍性，持科学模型观点的占20%。

3.儿童对电路连接方式前概念的认识

儿童对电路连接方式的错误前概念的认识有以下几种类型：
（1）串联和并联常混淆不清。测试结果发现，第五、六题及第九题，是正确率最低的三个题目。经过与学生的访谈后发现，绝大部分学生无法将电池、小灯泡串联和并联的定义说清楚，也有些学生知道串联和并联的不同，但是不知道哪种连接是串联，哪种连接是并联。
（访谈一）
T：你能告诉我电池什么情形是串联，什么情形是并联吗？
S：并联就是电池保持平行……串联就是有两个连接在一起，就是串联。
T：请问第9题B图是属于电池的串联还是并联？
S：这个应该是串联，不，是并联吧！嗯！我想一下，应该是……串联才对。
（访谈二）
T：第7题和第8题灯泡的连接方法有什么不同？
S：的确是不同的。
T：你知道哪个是串联、哪个是并联吗？
S：这个……我说不清楚。
但是儿童凭借自己对简单电路图的理解，对于第7题和第8题中A灯泡坏了以后B灯泡是否仍然发亮的判断，正确率达到42%至51%，高于平均水平，显示这一问题对儿童来说并不是难点。
（2）电池串联和并联对灯泡的效果都一样，只是连接方式不同而已。从第10题的统计情况发现，学生只有24%的正确率，可以发现，大多数学生判断电池串联和电池并联对于灯泡的使用效果相同。
（访谈一）
T：这两个灯泡，哪个会更亮一些？你写一样亮，为什么这么认为呢？
S：我是猜的……
T：那你觉得这个电池的连接方式对灯泡亮不亮有没有影响？
S：应该没有吧！
T：为什么？
S：因为都是两个电池啊！

四、研究结论

1.儿童由于日常生活中亲自动手操作、观察过干电池和小灯泡，而对其构造有一定认识，但是相当一部分小学生不能正确指出小灯泡的两个连接点。
2.儿童对电流的前概念主要有单极模型、对冲模型、衰减模型和科学模型等几种认识，其中衰减模型占有最高比例。
3.儿童对串联和并联常混淆不清，认为电池串联和并联对灯泡的效果都一样，灯泡串联和并联时，以电流先通过哪个灯泡或者灯泡是否靠近电池决定明暗。?