论文摘要
物理概念是物理基础知识中最重要、最基本的内容。在物理教学中,使学生形成清晰的物理概念,准确的掌握物理规律,并使他们的智力、能力得到充分发展,是物理教学的核心问题。20世纪70年代末以来,有关学生对物理概念的理解,以及概念转变的研究一直是国际物理教育研究的热点。静电学是电磁学重要组成部分,对静电学概念理解的研究在国内比较少,而对这部分内容学生存在很多的错误概念。本研究就是通过问卷调查结合临床访谈,探察大学生对某些静电学概念存在的错误理解。通过研究,发现学生在某些静电学概念的理解上,存在较多的错误概念,而且大部分学生的理解还停留在中学时候的水平。学生的理解如下:1.摩擦起电的概念。(1)摩擦起电是原子核对电子的束缚能力不同,电子在摩擦物之间发生转移,且转移是双向的。(2)认为摩擦起电时,电子在摩擦物之间的转移是单向的,而不是双向的。(3)认为摩擦生热是电子发生转移的关键因素。(4)摩擦生热,使被摩擦物发生电荷分离,正电荷移向摩擦端,电子移向另一端。(5)摩擦金属导体时,认为导体中原子核对电子的束缚能力太强,电子无法发生转移,所以不带电。2.电荷在绝缘体/导体上分布。(1)电荷只分布在绝缘体接触的部分,但在导体上均匀分布。(2)电荷可以均匀地分布在绝缘体上。(3)同一孤立导体,电荷可以分布在两端上且一端为正电荷另一端为负电荷。3.导体的静电感应。(1)根据电场线的方向判断电势的高低,再根据电势高低判断电子的流向。(2)未考虑整个系统,把导体A当成一个孤立导体,使用“电荷差”的错误概念,主要表现在触摸A的左端时,左端有较多的电子,电子就会流向地面;触摸右端时,右端有较多的正电荷,正电荷要么被带走要么被电子上来中和。(3)对等势体的概念不清楚,认为导体静电平衡后导体两端还有电势差,对电势的概念比较模糊,主要依据电荷的吸引或排斥(库仑定律)判断电荷的转移。(4)对于导体静电平衡条件的认识,认为当感应电荷数跟施感电荷数量相等的时候,达到了静电平衡。4.电介质的极化。(1)能正确使用极化概念,对物理现象作出正确的判断和分析。(2)使用静电感应解释,这类学生类比导体的静电感应现象,也能对问卷中两个实验做出准确的判断和相对合理的解释,而且有些学生对“感应电荷”的解释类似极化电荷。(3)使用静电感应原理解释,但是他们不很清楚“感应电荷”怎么出来,所以当给他们呈现不同的材料情景时,他们就会有选择的使用此原理。(4)认为电荷的周围有力的作用,就像两个物体周围存在万有引力一样,只要有电荷就有力,而且电荷越多引力越强。这类学生对电场中力的作用原理不清楚,认为所有的东西在电场中都受力的作用。进一步分析发现学生在理解静电学概念存在如下不同层次: 1.电势、电场线层次(较少学生)。处在这一层次上的学生,对电场线、电势理解的比较好,对静电感应电荷发生转移的原因、过程分析的比较透彻。2.库仑力层次(较多学生)。这一层次的学生,对电势、电场线的概念比较模糊,不知道电势有什么用,不懂如何判断电势的高低。3.电液质层次(较少学生)。这一层次的学生,认为电荷像液体一样可以在绝缘体或导体之中流动。4.万有引力模型层次(较少学生)。处于这一层次的学生,认为带电体能够吸引轻小物体,就像两个物体周围存在万有引力一样,只要有电荷就有力,而且电荷越多引力越强。这类学生对电场中力的作用原理不清楚,认为所有的东西在电场中都受力的作用。由于学生对概念理解没有形成系统,他们对同一个概念有时都存在相互矛盾的理解,在不同的物理情景中,发现他们对概念的理解处于不同层次。文章最后,结合建构主义学习理论,分析学生存在错误概念的原因,并提出了一些教学建议。