高中生氣體壓強(qiáng)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(shí)際的教學(xué)中常會(huì)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在理解物理概念的過(guò)程中遇到很多障礙，長(zhǎng)時(shí)間形成一種思想包袱“物理難學(xué)”，甚至一些老師也覺(jué)得“物理難教”。其深層次的原因，是因?yàn)閷W(xué)生在學(xué)習(xí)物理概念之前和學(xué)習(xí)物理概念的過(guò)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(huì)對(duì)他們學(xué)習(xí)科學(xué)概念起著消極的阻礙作用。 自上世紀(jì)七十年代中期以來(lái)，國(guó)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(guó)內(nèi)對(duì)概念理解的研究起步較晚，但是后來(lái)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(jiàn)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(jìn)物理教學(xué)質(zhì)量的提高。 經(jīng)過(guò)本人的實(shí)際物理教學(xué)和對(duì)一線老師的教學(xué)訪談，了解到高年級(jí)學(xué)生對(duì)于氣體壓強(qiáng)概念的微觀理解比較困難，對(duì)微觀氣體分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律及運(yùn)用

3、分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律解釋氣體壓強(qiáng)時(shí)存在相當(dāng)多的相異構(gòu)想。因此本研究的目的：試圖通過(guò)問(wèn)卷測(cè)試及訪談，調(diào)查分析高年級(jí)學(xué)生對(duì)氣體壓強(qiáng)概念的微觀理解存在哪些相異構(gòu)想及錯(cuò)誤概念，分析形成這些相異構(gòu)想及錯(cuò)誤概念的成因，希望能為廣大教師提供一些解決氣體壓強(qiáng)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(guò)查閱國(guó)內(nèi)外關(guān)于學(xué)生對(duì)分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律及氣體壓強(qiáng)概念理解的研究，并且與一線老師進(jìn)行討論后設(shè)計(jì)調(diào)查問(wèn)

4、卷和訪談工具。通過(guò)對(duì)陽(yáng)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(wú)論高一的還是高三的學(xué)生對(duì)分子運(yùn)動(dòng)論（氣體）的理解以及運(yùn)用分子運(yùn)動(dòng)論對(duì)氣體壓強(qiáng)概念的微觀解釋分為三個(gè)層次：一、宏觀的定性代替微觀的解釋?zhuān)欢?、含有微觀分子運(yùn)動(dòng)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(méi)有因年齡，知識(shí)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(dāng)?shù)剡\(yùn)用宏觀壓強(qiáng)的定性概念來(lái)解釋微觀氣體壓強(qiáng)的比例相當(dāng)高。首先調(diào)查分析學(xué)生對(duì)氣體分子運(yùn)動(dòng)規(guī)

5、律的理解：對(duì)于封閉氣體分子在有外部影響和無(wú)外部影響的兩種情況，很多學(xué)生會(huì)認(rèn)為有外力影響下，分子的運(yùn)動(dòng)方向與外力方向相同。其次調(diào)查分析學(xué)生對(duì)氣體壓強(qiáng)概念的微觀理解：無(wú)論對(duì)大氣壓強(qiáng)、封閉一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)及變質(zhì)量氣體壓強(qiáng)，學(xué)生運(yùn)用微觀分子運(yùn)動(dòng)論解釋時(shí)候，均出現(xiàn)相當(dāng)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(dòng)范圍，進(jìn)而決定碰撞頻率及大氣壓強(qiáng)大??；合成與分解策略決定大氣壓強(qiáng)大小；氣體分子的擁擠程度決定碰撞頻率及壓強(qiáng)大??；內(nèi)外壓強(qiáng)平

6、衡的抵消策略；氣體壓強(qiáng)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(dāng)?shù)剡w移固體、液體壓強(qiáng)的宏觀定性定義。 然后對(duì)調(diào)查分析結(jié)果作進(jìn)一步的分析，推測(cè)學(xué)生產(chǎn)生錯(cuò)誤概念的原因：兒童的錯(cuò)誤前概念( wrong pre-conceptions)影響；學(xué)習(xí)上已有知識(shí)的負(fù)遷移；對(duì)表面現(xiàn)象的感知長(zhǎng)時(shí)間形成的錯(cuò)誤觀點(diǎn)；把生活中的經(jīng)驗(yàn)不恰當(dāng)?shù)仡?lèi)比微觀氣體壓強(qiáng)概念的微觀理解；沒(méi)有建立微觀氣體分子運(yùn)動(dòng)與氣體壓強(qiáng)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(jìn)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(kāi)放課堂；設(shè)計(jì)迷惑問(wèn)題，引發(fā)認(rèn)知沖突；建立理想模型，進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)等。同時(shí)提出了本人對(duì)于基礎(chǔ)教育課程改革的看法：強(qiáng)化微觀分子運(yùn)動(dòng)論的建立，進(jìn)而對(duì)微觀氣體壓強(qiáng)概念的教學(xué)加以重視，特別加強(qiáng)學(xué)生對(duì)微觀世界的認(rèn)識(shí)。并且提出一些教學(xué)建議，諸如：用計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬理想氣體分子運(yùn)動(dòng)及碰撞模型；閃頻照相技術(shù)的應(yīng)用------布朗運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)；基于日常生活現(xiàn)象，嘗試建立微