高中生氣體壓強概念微觀理解的調(diào)查研究.pdf

1、基本物理概念是構(gòu)成物理學(xué)的骨架，要學(xué)好物理學(xué)，首要的是要真正理解物理概念的含義。但是在實際的教學(xué)中常會發(fā)現(xiàn)學(xué)生在理解物理概念的過程中遇到很多障礙，長時間形成一種思想包袱“物理難學(xué)”，甚至一些老師也覺得“物理難教”。其深層次的原因，是因為學(xué)生在學(xué)習(xí)物理概念之前和學(xué)習(xí)物理概念的過程中，在他們的頭腦中存在豐富的前概念或相異構(gòu)想。這些相異構(gòu)想會對他們學(xué)習(xí)科學(xué)概念起著消極的阻礙作用。 自上世紀七十年代中期以來，國外科學(xué)教育研究者就更多地關(guān)

2、注學(xué)生概念理解的研究，并取得了豐碩成果。主要涉及力、電、磁、光、熱等物理概念的研究，尤其力學(xué)概念研究比較深入。國內(nèi)對概念理解的研究起步較晚，但是后來關(guān)于學(xué)生前概念及相異構(gòu)想的研究引起大批物理教育工作者的投入，并總結(jié)學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中常見的相異構(gòu)想模式并且提出相應(yīng)的概念轉(zhuǎn)變策略，大大促進物理教學(xué)質(zhì)量的提高。 經(jīng)過本人的實際物理教學(xué)和對一線老師的教學(xué)訪談，了解到高年級學(xué)生對于氣體壓強概念的微觀理解比較困難，對微觀氣體分子運動規(guī)律及運用

3、分子運動規(guī)律解釋氣體壓強時存在相當多的相異構(gòu)想。因此本研究的目的：試圖通過問卷測試及訪談，調(diào)查分析高年級學(xué)生對氣體壓強概念的微觀理解存在哪些相異構(gòu)想及錯誤概念，分析形成這些相異構(gòu)想及錯誤概念的成因，希望能為廣大教師提供一些解決氣體壓強概念教學(xué)的初步建議，為教學(xué)改革做一些基礎(chǔ)性的工作。 本研究是在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和概念轉(zhuǎn)變理論的指導(dǎo)下，通過查閱國內(nèi)外關(guān)于學(xué)生對分子運動規(guī)律及氣體壓強概念理解的研究，并且與一線老師進行討論后設(shè)計調(diào)查問

4、卷和訪談工具。通過對陽朔中學(xué)高一和高三學(xué)生的小樣本調(diào)查分析，我們了解到無論高一的還是高三的學(xué)生對分子運動論（氣體）的理解以及運用分子運動論對氣體壓強概念的微觀解釋分為三個層次：一、宏觀的定性代替微觀的解釋；二、含有微觀分子運動解釋的相異構(gòu)想；三、近似正確的微觀解釋。高三的同學(xué)并沒有因年齡，知識的增多存在的相異構(gòu)想減少，甚至部分還多一些。高一出現(xiàn)不恰當?shù)剡\用宏觀壓強的定性概念來解釋微觀氣體壓強的比例相當高。首先調(diào)查分析學(xué)生對氣體分子運動規(guī)

5、律的理解：對于封閉氣體分子在有外部影響和無外部影響的兩種情況，很多學(xué)生會認為有外力影響下，分子的運動方向與外力方向相同。其次調(diào)查分析學(xué)生對氣體壓強概念的微觀理解：無論對大氣壓強、封閉一定質(zhì)量的氣體壓強及變質(zhì)量氣體壓強，學(xué)生運用微觀分子運動論解釋時候，均出現(xiàn)相當豐富的相異構(gòu)想。主要模式有：容器的容積大小決定氣體分子活動范圍，進而決定碰撞頻率及大氣壓強大?。缓铣膳c分解策略決定大氣壓強大??；氣體分子的擁擠程度決定碰撞頻率及壓強大??；內(nèi)外壓強平

6、衡的抵消策略；氣體壓強是由分子間的斥力及引力引起等。另外宏觀定性代替微觀理解層次大多是不恰當?shù)剡w移固體、液體壓強的宏觀定性定義。 然后對調(diào)查分析結(jié)果作進一步的分析，推測學(xué)生產(chǎn)生錯誤概念的原因：兒童的錯誤前概念( wrong pre-conceptions)影響；學(xué)習(xí)上已有知識的負遷移；對表面現(xiàn)象的感知長時間形成的錯誤觀點；把生活中的經(jīng)驗不恰當?shù)仡惐任⒂^氣體壓強概念的微觀理解；沒有建立微觀氣體分子運動與氣體壓強概念的本質(zhì)聯(lián)系等。提

7、出相關(guān)概念轉(zhuǎn)變的策略，諸如：促進學(xué)生由原有觀念（相異構(gòu)想）向科學(xué)概念轉(zhuǎn)化；創(chuàng)設(shè)有效情景，大膽開放課堂；設(shè)計迷惑問題，引發(fā)認知沖突；建立理想模型，進行模擬實驗等。同時提出了本人對于基礎(chǔ)教育課程改革的看法：強化微觀分子運動論的建立，進而對微觀氣體壓強概念的教學(xué)加以重視，特別加強學(xué)生對微觀世界的認識。并且提出一些教學(xué)建議，諸如：用計算機技術(shù)模擬理想氣體分子運動及碰撞模型；閃頻照相技術(shù)的應(yīng)用------布朗運動實驗；基于日常生活現(xiàn)象，嘗試建立微