高一学生“牛顿运动定律”前概念的调查研究

摘要

大量研究表明每个学生在学习科学概念时，都有一些来自生活或学习过程中的前概念，这些概念往往是错误的，而且根深蒂固，难以改变。学生前概念的存在，对学生科学概念的接受和理解产生着不容忽视的影响。牛顿运动定律是整个力学的基础，是高中物理知识的重难点，学生对牛顿运动定律存在很多错误的理解。为了有针对性的转变学生牛顿运动定律的前概念，在学习牛顿运动定律之前，了解学生对相关知识的理解是十分有必要的。
　　本研究在文献研究的基础上，结合教师访谈结果，编制学生调查问卷，对高一学生牛顿运动定律的前概念进行问卷调查。通过调查结果的分析，得出了高一学生牛顿运动定律具体的前概念，根据皮亚杰的认知发展理论、奥苏贝尔的有意义学习理论和蒂塞萨的知识碎片模型理论分析了学生较典型前概念的产生原因。综合以上研究得到结论：
　　1.学生易受生活常识的影响而产生各种错误的认识，学生对惯性、力与运动、作用力与反作用力均存在不同程度的前概念，学生的表达凌乱，很难全面、广泛的描述或统计学生的前概念；
　　2.学生牛顿运动定律前概念的原因主要有经验思维模式、零碎的直觉知识和已有概念的干扰。具体的思维模式可分为以下三类：第一类，将基本正确的物理量的特征，错误的延伸到有类似特征的新的物理量上；第二类，注意物理量的效果，有追因寻果的思维倾向；第三类，非逻辑推理的直觉认识，即类似于现象学原语的零碎知识。
　　3.研究发现学生有些前概念类似于古代科学家的观念，学生对某些概念的建构过程与该概念的历史建立过程类似。
　　最后基于研究理论和研究结论，分别对牛顿运动三大定律的教学提出了建议。

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一、引言

（一）问题的提出

（二）研究目的和研究意义

（三）研究的内容

（四）研究思路与方法

二、概念界定与文献综述

（一）概念界定

（二）国内外研究综述

三、研究的理论基础

（一）皮亚杰的认知发展理论

（二）奥苏贝尔的有意义学习理论

（三）蒂塞萨（diSessa）的知识碎片模型理论

四、牛顿运动定律前概念的调查实施

（一）调查工具的设计

（二）调查对象的选取

（三）调查的实施

五、调查结果的分析

（一）高一学生牛顿第一定律前概念的调查结果分析

（二）高一学生牛顿第二定律前概念的调查结果分析

（三）高一学生牛顿运动第三定律前概念的调查结果分析

（四）高一学生牛顿运动定律前概念产生原因分析

（五）通过科学史分析学生的前概念

六、研究结论

（一）学生牛顿运动定律的具体前概念

（二）学生牛顿运动定律前概念产生的原因

（三）学生的有些前概念与古代科学家的观念是类似的

七、教学建议

（一）对牛顿第一定律教学建议

（二）牛顿第二定律的教学建议

（三）牛顿第三定律的教学建议

（三）牛顿运动定律的科学史教育

八、研究的不足与反思

参考文献

附录1

附录2

致谢