邵鋒星

學(xué)習(xí)科學(xué)的研究表明，兒童總是帶著在日常生活中通過(guò)積累經(jīng)驗(yàn)而獲得的前概念進(jìn)入學(xué)習(xí)。因此，科學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程也常常被認(rèn)為是學(xué)生原有概念的豐富和修正、由前概念向科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的過(guò)程。教科版等多個(gè)版本的小學(xué)科學(xué)教材內(nèi)容，主要安排在四年級(jí)下冊(cè)“電”單元和六年上冊(cè)“能量”單元。事實(shí)上，“電”是一個(gè)很抽象的名詞，但又與生活息息相關(guān)，兒童許多電學(xué)的用語(yǔ)與概念，都來(lái)自日常生活或其他課外讀物，導(dǎo)致一知半解，形成許多錯(cuò)誤的前概念。本研究旨在探查小學(xué)生關(guān)于電學(xué)存在哪些前概念類型，以期為小學(xué)科學(xué)教學(xué)提供參考。

一、研究設(shè)計(jì)

本研究以浙江省杭州地區(qū)16所小學(xué)為研究樣本，對(duì)這些學(xué)校四年級(jí)學(xué)生（四年級(jí)第一學(xué)期）共2878人進(jìn)行問(wèn)卷測(cè)試。其中杭州江南實(shí)驗(yàn)學(xué)校等城區(qū)小學(xué)4所，占25%；建德市明珠小學(xué)等城鎮(zhèn)小學(xué)7所，占43.8%；淳安縣青溪小學(xué)等農(nóng)村小學(xué)5所，占31.2%。在學(xué)生問(wèn)卷測(cè)試完后，根據(jù)答案內(nèi)容，對(duì)部分學(xué)生進(jìn)行訪談。

二、測(cè)試工具

以小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，在十道測(cè)試題目中，有關(guān)電路連接一題，電流方向問(wèn)題一題，電流強(qiáng)弱問(wèn)題一題，電池和小燈泡的構(gòu)造各一題，電池與燈泡的串聯(lián)、并聯(lián)及應(yīng)用有四題。在訪談方面，適當(dāng)加入學(xué)生對(duì)題目的理解與分析。

三、結(jié)果分析

（一）量化資料分析

在有效樣本2875份中，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：

1.統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，16所學(xué)校學(xué)生測(cè)試的平均正確率為38%，城區(qū)小學(xué)生與農(nóng)村小學(xué)生雖然生活環(huán)境有所不同，但對(duì)于電學(xué)前概念整體上無(wú)明顯差異。

2.第二、三題對(duì)電池和小燈泡構(gòu)造的認(rèn)識(shí)，農(nóng)村小學(xué)生正確率明顯高于城區(qū)小學(xué)生。通過(guò)訪談發(fā)現(xiàn)原因是農(nóng)村小學(xué)生在日常生活中有更多機(jī)會(huì)動(dòng)作操作、觀察過(guò)干電池和小燈泡。

3.統(tǒng)計(jì)結(jié)果同時(shí)顯示，小學(xué)生對(duì)電學(xué)的前概念有部分是與科學(xué)的理解大體一致的，但更多屬于有局限的、不完整的，或與科學(xué)概念相悖的概念。

（二）兒童關(guān)于電學(xué)前概念類型分析

1.電池和小燈泡構(gòu)造的前概念

（1）65%的小學(xué)生能夠畫(huà)出干電池形狀，是十道題目中正確率最高的一題。表明兒童由于日常生活中親自動(dòng)手操作、觀察過(guò)干電池，而有了一定的認(rèn)識(shí)。在訪談中同時(shí)發(fā)現(xiàn)有學(xué)生認(rèn)為“電池有沒(méi)有正負(fù)極，要看電池本身的樣子”。

（訪談一）

T：這種電池有正負(fù)極嗎？（拿出紐扣形狀電池）

S：這個(gè)嘛？沒(méi)有正負(fù)極。

T：為什么？

S：它的形狀不對(duì)。

其實(shí)，所有的電池都有正負(fù)極，只是有的電池沒(méi)有標(biāo)示而已。

（2）對(duì)于小燈泡構(gòu)造中的玻璃泡、燈絲和金屬架，小學(xué)生都有較高正確率的認(rèn)識(shí)。但是78%的城鎮(zhèn)小學(xué)生和57%的農(nóng)村小學(xué)生都不能正確指出小燈泡的兩個(gè)連接點(diǎn)。

2.兒童對(duì)電流前概念的認(rèn)識(shí)

兒童對(duì)電流的前概念主要有以下幾種認(rèn)識(shí)：（見(jiàn)圖一）

（1）單極模型。如題目第一題的B圖和G圖，小燈泡只與電池正極相連接，與電池負(fù)極沒(méi)有連接。一部分學(xué)生認(rèn)為電池是有電的，只要用導(dǎo)線將電池的電連接到小燈泡，小燈泡就會(huì)發(fā)亮。

（2）對(duì)沖模型。電流從電池兩極流向燈泡。這個(gè)模型的名字來(lái)自訪談過(guò)程中學(xué)生對(duì)小燈泡發(fā)亮的解釋：“電池兩端都放出電流，在中間小燈泡的地方對(duì)碰了……小燈泡就發(fā)亮了”。與單極模型比較，對(duì)沖模型反映了這部分學(xué)生認(rèn)為導(dǎo)線必須從正極連到小燈泡，再?gòu)男襞葸B接到電池負(fù)極。

（3）衰減模型。電流沿著一個(gè)方向在電路中流動(dòng)。電池從電池一端離開(kāi)后，一部分電流被燈泡“消耗”，因此只有較少的電流返回電池。在串聯(lián)電路中，越在后面的小燈泡接收的電流越少，也越暗，這是在小學(xué)生中很流行的觀點(diǎn)。

（4）科學(xué)模型。也有部分兒童同意公認(rèn)的科學(xué)模型，認(rèn)為電流在電路中沿一個(gè)方向流動(dòng)并且守恒。

（圖一：兒童對(duì)電流前概念主要幾種認(rèn)識(shí)模型）

以上各種模型中，持單極模型觀點(diǎn)占7%，27%的學(xué)生持沖模型觀點(diǎn)，持衰減模型觀點(diǎn)的竟高達(dá)46%，說(shuō)明在小學(xué)生前概念中這種觀點(diǎn)的普遍性，持科學(xué)模型觀點(diǎn)的占20%。

3.兒童對(duì)電路連接方式前概念的認(rèn)識(shí)

兒童對(duì)電路連接方式的錯(cuò)誤前概念的認(rèn)識(shí)有以下幾種類型：

（1）串聯(lián)和并聯(lián)?；煜磺?。測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，第五、六題及第九題，是正確率最低的三個(gè)題目。經(jīng)過(guò)與學(xué)生的訪談后發(fā)現(xiàn)，絕大部分學(xué)生無(wú)法將電池、小燈泡串聯(lián)和并聯(lián)的定義說(shuō)清楚，也有些學(xué)生知道串聯(lián)和并聯(lián)的不同，但是不知道哪種連接是串聯(lián)，哪種連接是并聯(lián)。

（訪談一）

T：你能告訴我電池什么情形是串聯(lián)，什么情形是并聯(lián)嗎？

S：并聯(lián)就是電池保持平行……串聯(lián)就是有兩個(gè)連接在一起，就是串聯(lián)。

T：請(qǐng)問(wèn)第9題B圖是屬于電池的串聯(lián)還是并聯(lián)？

S：這個(gè)應(yīng)該是串聯(lián)，不，是并聯(lián)吧！嗯！我想一下，應(yīng)該是……串聯(lián)才對(duì)。

（訪談二）

T：第7題和第8題燈泡的連接方法有什么不同？

S：的確是不同的。

T：你知道哪個(gè)是串聯(lián)、哪個(gè)是并聯(lián)嗎？

S：這個(gè)……我說(shuō)不清楚。

但是兒童憑借自己對(duì)簡(jiǎn)單電路圖的理解，對(duì)于第7題和第8題中A燈泡壞了以后B燈泡是否仍然發(fā)亮的判斷，正確率達(dá)到42%至51%，高于平均水平，顯示這一問(wèn)題對(duì)兒童來(lái)說(shuō)并不是難點(diǎn)。

（2）電池串聯(lián)和并聯(lián)對(duì)燈泡的效果都一樣，只是連接方式不同而已。從第10題的統(tǒng)計(jì)情況發(fā)現(xiàn)，學(xué)生只有24%的正確率，可以發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)學(xué)生判斷電池串聯(lián)和電池并聯(lián)對(duì)于燈泡的使用效果相同。

（訪談一）

T：這兩個(gè)燈泡，哪個(gè)會(huì)更亮一些？你寫(xiě)一樣亮，為什么這么認(rèn)為呢？

S：我是猜的……

T：那你覺(jué)得這個(gè)電池的連接方式對(duì)燈泡亮不亮有沒(méi)有影響？

S：應(yīng)該沒(méi)有吧！

T：為什么？

S：因?yàn)槎际莾蓚€(gè)電池?。?/p>

四、研究結(jié)論

1.兒童由于日常生活中親自動(dòng)手操作、觀察過(guò)干電池和小燈泡，而對(duì)其構(gòu)造有一定認(rèn)識(shí)，但是相當(dāng)一部分小學(xué)生不能正確指出小燈泡的兩個(gè)連接點(diǎn)。

2.兒童對(duì)電流的前概念主要有單極模型、對(duì)沖模型、衰減模型和科學(xué)模型等幾種認(rèn)識(shí)，其中衰減模型占有最高比例。

3.兒童對(duì)串聯(lián)和并聯(lián)?；煜磺?，認(rèn)為電池串聯(lián)和并聯(lián)對(duì)燈泡的效果都一樣，燈泡串聯(lián)和并聯(lián)時(shí)，以電流先通過(guò)哪個(gè)燈泡或者燈泡是否靠近電池決定明暗。?