初中生电流迷思概念归类与成因分析

摘 要 本文针对学生普遍认为电流相关概念难学的问题，在查阅并分析资料的基础上，通过二段式问卷调查，用SPSS统计软件进行分析，发现学生在电流概念、电流形成的科学本质理解、串并联电流大小与方向等方面存在明显的迷思概念；并对其进行成因分析后认为主要有直觉和想象、非正式教辅资料、学科背景知识不足、不恰当类比等方面的原因。

关键词 电流 迷思概念 成因分析

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.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

针对初中学生普遍认为电流相关概念难学的问题，本文先从电流前概念的问卷调查分析入手，再对初中生电流错误概念进行归类，最后对初中生存在的错误概念进行成因分析。

1 初中生电流前概念的问卷调查

问卷信度检测后，挑选市内两所初中学校的学生作为施测对象，共计4个班级169名学生。在浙教版科学八年级下册电流教学前进行问卷调查。问卷回收后，依据不同学校、不同性别进行编码，然后将学生作答结果整理输入电脑，再用SPSS统计软件进行分析，逐题呈现学生各种组合的百分率，并分析各种组合作答所呈现的概念类型。采用二段式问卷调查的部分题目内容如下：

第一题目的在于探查学生是否知道电流的形成原因是电荷的定向移动以及简单电路中电流是否被消耗的理解。

题目1：用导线连接电池及灯泡，形成回路，使灯泡发亮，如图1所示；假设电池和导线都没有电阻，电流是否会被灯泡消耗掉？（ ）

（1）是 （2）否

你作答的理由是：（ ）

（A）灯泡会消耗掉所有的电流

（B）灯泡会消耗掉部分的电流

（C）由电池流出的电流会全部流回电池

（D）其他理由：

如表2所示，在第一阶段选项中能够选出正确选项2（电流不会被消耗）的学生仅占23.1 %，在第二阶段选项中选择正确选项C的占测试总人数的14.8%，说明大部分学生不知道由电池流出的电流会全部流回电池。而在第一阶段能选出2的学生中，只有56.4%的选择了C选项，还有41.0%选择了B（电流部分被消耗）。说明即使选对了第一阶段2选项还是一半左右的学生选错了理由。

在二段式配对中以选择1B（部分被消耗）和1A（全部被消耗）人数较多，分别占到39.6%和35.5%，这说明75%以上的学生认为电路中的电流部分或全部被消耗，而选择正确配对选项2C的学生仅占总人数的13.0%，此类型的迷思概念可能来自日常直观的生活经验（手电筒灯泡亮久了电池就会没电灯泡不亮了）。

第二题目的在于探查学生对简单电路中电流方向、电池流出电流的大小和流入电池电流大小关系的理解。也是为了探查学生对电流的形成原因是电荷的定向移动这一科学本质以及电荷守恒规律的理解。

题目2：用导线连接电池及灯泡形成回路，使灯泡发亮，如图2所示；若I出为从电池流出的电流，I回为流回电池的电流，请问I出和I回的大小关系怎么样？（ ）

（1）I出>I回 （2）I出 = I回 （3）I出

你作答的理由是：（ ）

（A）电流会被灯泡消耗掉；

（B）电流、电能都会被灯泡消耗掉；

（C）电流是电荷的移动，而电荷是守恒的，因此流出电池和流回电池的电流相等；

（D）电流是电能的移动，而能量是守恒的，因此流出电池和流回电池的电流相等。

（E）其他理由：

如表2所示，在第一阶段选项中能够选出正确选项2（电池流出电流的大小和流入电池电流大小相等）的学生占43.2 %，仅次于错误选项1，在第二阶段选项中选择正确选项C的占测试总人数的28.4%，仅次于错误选项A的30.8%，而在第一阶段能选出2的学生中，还有58.9%的选择了正确第二阶段选项C。说明43.2%中一半左右的学生不知道电路中电荷守恒。

在二段式配对中以选择1A（全部被消耗）人数最多，占28.4%，选择1B的占到21.3%这说明一半以上的学生认为电池流出的电流大于流回电池的电流，此类型的迷思概念可能来自日常现象的直觉或猜测（灯泡亮可能是电流消耗了的原因），而选择正确配对选项2C的学生占总人数的25.4%，选择2D的占14.2%，这说明他们知道电池流出的电流等于流回电池的电流，但不清楚电流的科学本质（电流是电荷定向移动形成的，电路中电荷是守恒的），此类型的迷思概念可能来自学科背景知识不足。

2 初中生电流迷思概念的归类

根据半开放式问卷、访谈以及二段式问卷施测的情况分析，总结出初中生一般有如下一些常见的电流迷思概念。

2.1 电流概念方面

由于受到来自日常直观的生活经验的影响，学生往往把电流和生活中的电及电能的概念混淆，如“认为电路中的电流部分或全部被消耗”、 “部分电流会被导线消耗”、“电流会被用电器消耗”、“电阻较小的用电器消耗的电流少”。模糊概念的理解同样表现在串并联电路中认为的电流大小是按需分配的和在串联电路中认为的电阻大的用电器消耗的电流大。

2.2 电流形成的科学本质方面

电流是电荷定向移动形成的且电路中电荷是守恒的。学生没理解这一科学本质，所以表现出认为同一电池流入的电流不等于流出的电流，经过同一用电器的电流流出的电流不等于流入的电流，串联电路中电流是不相等的以及并联电流中两分支点的电流流出的电流不等于流入的电流。

2.3 串联电路电流大小及方向

串联电路中电流是处处相等的，这是由电流形成的本质决定的。学生对其的理解可能是凭生活经验或是直觉的，如“电阻大的用电器通过的电流大” 或“电阻大的通过的电流小”， 学生也有按需分配的想法有“电阻大的需要的电流大”，还有就近原则的想法有“离电源近的用电器所通过的电流大”。

串联电路电流方向上的理解表现有：受电流大小迷思概念理解的影响，认为串联电路的电流有大小，学生自然会认为电流是从电阻较大的用电器流向电阻较小的用电器，也有的学生对电流方向的规定不清楚而出现电流方向“碰撞模式”的迷思概念。

2.4 并联电路电流的大小

学生对于并联电路中电流如何分配问题，有的认为电流是各支路平均分配的，如两个电阻相等的用电器并联的电路电流相等，不能科学地解释原因，当在两个用电器电阻不等的并联电路中，也会理解为是电流相等；有的认为是就近原则的，学生一开始接触的是电路图，没接触实物图，会认为各支路离电源是有远近的，如离电源近的用电器所通过的电流大；也有按需分配的理解，如凭直觉认为电阻大的用电器需要通过的电流多，故它通过的电流大。

2.5 并联电路电流的方向

学生对电流方向理解也表现出凭直觉和想象，如“电流优先通过电阻小的支路”、“电流方向婉转模式” 、“碰撞模式”等。

3 初中生电流前概念的成因分析

在国内外学者对电流迷思概念的研究基础上，结合作者的问卷调查和访谈分析，我们将初中生电流迷思概念形成的原因归结为以下几个方面。

3.1 直觉和想象

当学生对一些科学现象无法做出科学分析进而得出结论时，就凭借自己的直觉和想象简单地得出结论，然而会形成一些迷思概念。例如学生在访谈时谈到“我是凭直觉想的”。

3.2 正式或非正式的教学及教材

研究表明，一旦学生对某些自然现象形成了错误概念，要想改变是相当困难的。甚至在接受了数年正规的科学教育之后，那些错误概念在特定的情景中依然会存在，影响着他们的思维和问题解决的能力。教师同样也拥有大量的科学领域中的迷思概念。在教学中，教师有时在科学用语、术语上的表达不够严谨以及教师口语发音等问题都会对学生产生影响。而正式或非正式教材上的定义、图表或者提供的实例不够全面也会使学生产生歧义，从而导致迷思概念。①

3.3 学科背景知识不足

电学部分是初中科学中教学的重点，而电流内容是电学内容学习的基础。电流内容相对比较抽象，并且涉及的知识点较多，再加上有些作为基础的知识点学生还未学习过，因此电流内容理解起来有一定的难度。一旦学生学科背景知识不足，就容易造成混淆，这也是形成迷思概念的原因之一。例如，电流是电荷的定向移动，电荷属于微观领域的微粒，学生不能直观地感知。而灯泡发光是电能转化为光能和热能，涉及多个知识点也会增加学生理解的难度。

3.4 对概念的不全面理解

初中生日常生活经验的积累会使他们对某些概念虽有一定的了解，但往往对概念的认识不够全面、准确，往往是零散的。学生知道很多有关电的详细名词信息，但却无法有意义地将其组合成一个整体，因此，学生对电流的理解，极大多数是持片段的理解。

3.5 不恰当的类比

类比是推理的一种重要学习方式，是人们认识新事物或作出新发现的重要思维形式。但如果不恰当地运用类比推理一些科学概念时，往往会导致错误的结论，从而形成迷思概念。例如，学生对电流定义的理解，当问到闭合电路中是有什么在移动，较多的学生会回答是电的流动，这仅仅停留在语词方面的理解。

探究初中生在电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，目的是为了在此基础上能设计出相应的教学策略来促进学生电流迷思概念的转变，从而使学生建立科学的认知。

注释

① 转引自曹芬芳.初中生光合作用迷思概念及其转变研究[D].浙江师范大学，2009.

参考文献

[1] 蔡铁权，姜旭英，胡玫.概念转变的科学教学[M].教育科学出版社，2009.27.

[2] 蔡家兴.从量子哲学观探讨概念理解本质之研究：以国三学生电流概念为例[D].台湾高雄师范大学，2006.

[3] 陈妙龙.初中“电流”概念转变教学的研究[D].浙江师范大学，2010.