初中生電流迷思概念歸類與成因分析

摘 要 本文針對學生普遍認為電流相關概念難學的問題，在查閱并分析資料的基礎上，通過二段式問卷調查，用SPSS統計軟件進行分析，發現學生在電流概念、電流形成的科學本質理解、串并聯電流大小與方向等方面存在明顯的迷思概念；并對其進行成因分析后認為主要有直覺和想象、非正式教輔資料、學科背景知識不足、不恰當類比等方面的原因。

關鍵詞 電流 迷思概念 成因分析

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2016.06.052

Abstract This paper for students' generally think the current related concepts to learn， in reading and analyzing data based， through the second stage questionnaire survey， with SPSS statistical software analysis， current concepts， current students in the form of nature of science understanding， series parallel current size and direction and found the existence of significant misconception； and the for genetic analysis that mainly intuition and imagination， informal supplementary information， subject background insufficient knowledge and inappropriate analogy of reason.

Key words electric current； misconceptions； cause analysis

針對初中學生普遍認為電流相關概念難學的問題，本文先從電流前概念的問卷調查分析入手，再對初中生電流錯誤概念進行歸類，最后對初中生存在的錯誤概念進行成因分析。

1 初中生電流前概念的問卷調查

問卷信度檢測后，挑選市內兩所初中學校的學生作為施測對象，共計4個班級169名學生。在浙教版科學八年級下冊電流教學前進行問卷調查。問卷回收后，依據不同學校、不同性別進行編碼，然后將學生作答結果整理輸入電腦，再用SPSS統計軟件進行分析，逐題呈現學生各種組合的百分率，并分析各種組合作答所呈現的概念類型。采用二段式問卷調查的部分題目內容如下：

第一題目的在于探查學生是否知道電流的形成原因是電荷的定向移動以及簡單電路中電流是否被消耗的理解。

題目1：用導線連接電池及燈泡，形成回路，使燈泡發亮，如圖1所示；假設電池和導線都沒有電阻，電流是否會被燈泡消耗掉？（ ）

（1）是 （2）否

你作答的理由是：（ ）

（A）燈泡會消耗掉所有的電流

（B）燈泡會消耗掉部分的電流

（C）由電池流出的電流會全部流回電池

（D）其他理由：

如表2所示，在第一階段選項中能夠選出正確選項2（電流不會被消耗）的學生僅占23.1 %，在第二階段選項中選擇正確選項C的占測試總人數的14.8%，說明大部分學生不知道由電池流出的電流會全部流回電池。而在第一階段能選出2的學生中，只有56.4%的選擇了C選項，還有41.0%選擇了B（電流部分被消耗）。說明即使選對了第一階段2選項還是一半左右的學生選錯了理由。

在二段式配對中以選擇1B（部分被消耗）和1A（全部被消耗）人數較多，分別占到39.6%和35.5%，這說明75%以上的學生認為電路中的電流部分或全部被消耗，而選擇正確配對選項2C的學生僅占總人數的13.0%，此類型的迷思概念可能來自日常直觀的生活經驗（手電筒燈泡亮久了電池就會沒電燈泡不亮了）。

第二題目的在于探查學生對簡單電路中電流方向、電池流出電流的大小和流入電池電流大小關系的理解。也是為了探查學生對電流的形成原因是電荷的定向移動這一科學本質以及電荷守恒規律的理解。

題目2：用導線連接電池及燈泡形成回路，使燈泡發亮，如圖2所示；若I出為從電池流出的電流，I回為流回電池的電流，請問I出和I回的大小關系怎么樣？（ ）

（1）I出>I回 （2）I出 = I回 （3）I出你作答的理由是：（ ）

（A）電流會被燈泡消耗掉；

（B）電流、電能都會被燈泡消耗掉；

（C）電流是電荷的移動，而電荷是守恒的，因此流出電池和流回電池的電流相等；

（D）電流是電能的移動，而能量是守恒的，因此流出電池和流回電池的電流相等。

（E）其他理由：

如表2所示，在第一階段選項中能夠選出正確選項2（電池流出電流的大小和流入電池電流大小相等）的學生占43.2 %，僅次于錯誤選項1，在第二階段選項中選擇正確選項C的占測試總人數的28.4%，僅次于錯誤選項A的30.8%，而在第一階段能選出2的學生中，還有58.9%的選擇了正確第二階段選項C。說明43.2%中一半左右的學生不知道電路中電荷守恒。

在二段式配對中以選擇1A（全部被消耗）人數最多，占28.4%，選擇1B的占到21.3%這說明一半以上的學生認為電池流出的電流大于流回電池的電流，此類型的迷思概念可能來自日常現象的直覺或猜測（燈泡亮可能是電流消耗了的原因），而選擇正確配對選項2C的學生占總人數的25.4%，選擇2D的占14.2%，這說明他們知道電池流出的電流等于流回電池的電流，但不清楚電流的科學本質（電流是電荷定向移動形成的，電路中電荷是守恒的），此類型的迷思概念可能來自學科背景知識不足。

2 初中生電流迷思概念的歸類

根據半開放式問卷、訪談以及二段式問卷施測的情況分析，總結出初中生一般有如下一些常見的電流迷思概念。

2.1 電流概念方面

由于受到來自日常直觀的生活經驗的影響，學生往往把電流和生活中的電及電能的概念混淆，如“認為電路中的電流部分或全部被消耗”、 “部分電流會被導線消耗”、“電流會被用電器消耗”、“電阻較小的用電器消耗的電流少”。模糊概念的理解同樣表現在串并聯電路中認為的電流大小是按需分配的和在串聯電路中認為的電阻大的用電器消耗的電流大。

2.2 電流形成的科學本質方面

電流是電荷定向移動形成的且電路中電荷是守恒的。學生沒理解這一科學本質，所以表現出認為同一電池流入的電流不等于流出的電流，經過同一用電器的電流流出的電流不等于流入的電流，串聯電路中電流是不相等的以及并聯電流中兩分支點的電流流出的電流不等于流入的電流。

2.3 串聯電路電流大小及方向

串聯電路中電流是處處相等的，這是由電流形成的本質決定的。學生對其的理解可能是憑生活經驗或是直覺的，如“電阻大的用電器通過的電流大” 或“電阻大的通過的電流小”， 學生也有按需分配的想法有“電阻大的需要的電流大”，還有就近原則的想法有“離電源近的用電器所通過的電流大”。

串聯電路電流方向上的理解表現有：受電流大小迷思概念理解的影響，認為串聯電路的電流有大小，學生自然會認為電流是從電阻較大的用電器流向電阻較小的用電器，也有的學生對電流方向的規定不清楚而出現電流方向“碰撞模式”的迷思概念。

2.4 并聯電路電流的大小

學生對于并聯電路中電流如何分配問題，有的認為電流是各支路平均分配的，如兩個電阻相等的用電器并聯的電路電流相等，不能科學地解釋原因，當在兩個用電器電阻不等的并聯電路中，也會理解為是電流相等；有的認為是就近原則的，學生一開始接觸的是電路圖，沒接觸實物圖，會認為各支路離電源是有遠近的，如離電源近的用電器所通過的電流大；也有按需分配的理解，如憑直覺認為電阻大的用電器需要通過的電流多，故它通過的電流大。

2.5 并聯電路電流的方向

學生對電流方向理解也表現出憑直覺和想象，如“電流優先通過電阻小的支路”、“電流方向婉轉模式” 、“碰撞模式”等。

3 初中生電流前概念的成因分析

在國內外學者對電流迷思概念的研究基礎上，結合作者的問卷調查和訪談分析，我們將初中生電流迷思概念形成的原因歸結為以下幾個方面。

3.1 直覺和想象

當學生對一些科學現象無法做出科學分析進而得出結論時，就憑借自己的直覺和想象簡單地得出結論，然而會形成一些迷思概念。例如學生在訪談時談到“我是憑直覺想的”。

3.2 正式或非正式的教學及教材

研究表明，一旦學生對某些自然現象形成了錯誤概念，要想改變是相當困難的。甚至在接受了數年正規的科學教育之后，那些錯誤概念在特定的情景中依然會存在，影響著他們的思維和問題解決的能力。教師同樣也擁有大量的科學領域中的迷思概念。在教學中，教師有時在科學用語、術語上的表達不夠嚴謹以及教師口語發音等問題都會對學生產生影響。而正式或非正式教材上的定義、圖表或者提供的實例不夠全面也會使學生產生歧義，從而導致迷思概念。①

3.3 學科背景知識不足

電學部分是初中科學中教學的重點，而電流內容是電學內容學習的基礎。電流內容相對比較抽象，并且涉及的知識點較多，再加上有些作為基礎的知識點學生還未學習過，因此電流內容理解起來有一定的難度。一旦學生學科背景知識不足，就容易造成混淆，這也是形成迷思概念的原因之一。例如，電流是電荷的定向移動，電荷屬于微觀領域的微粒，學生不能直觀地感知。而燈泡發光是電能轉化為光能和熱能，涉及多個知識點也會增加學生理解的難度。

3.4 對概念的不全面理解

初中生日常生活經驗的積累會使他們對某些概念雖有一定的了解，但往往對概念的認識不夠全面、準確，往往是零散的。學生知道很多有關電的詳細名詞信息，但卻無法有意義地將其組合成一個整體，因此，學生對電流的理解，極大多數是持片段的理解。

3.5 不恰當的類比

類比是推理的一種重要學習方式，是人們認識新事物或作出新發現的重要思維形式。但如果不恰當地運用類比推理一些科學概念時，往往會導致錯誤的結論，從而形成迷思概念。例如，學生對電流定義的理解，當問到閉合電路中是有什么在移動，較多的學生會回答是電的流動，這僅僅停留在語詞方面的理解。

探究初中生在電流概念理解上存在有哪些迷思概念，并分析迷思概念形成的原因，目的是為了在此基礎上能設計出相應的教學策略來促進學生電流迷思概念的轉變，從而使學生建立科學的認知。

注釋

① 轉引自曹芬芳.初中生光合作用迷思概念及其轉變研究[D].浙江師范大學，2009.

參考文獻

[1] 蔡鐵權，姜旭英，胡玫.概念轉變的科學教學[M].教育科學出版社，2009.27.

[2] 蔡家興.從量子哲學觀探討概念理解本質之研究：以國三學生電流概念為例[D].臺灣高雄師范大學，2006.

[3] 陳妙龍.初中“電流”概念轉變教學的研究[D].浙江師范大學，2010.