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八年级学生对蒸发、液化和沸腾概念理解的研究

周黔峰  
【摘要】: 关于物质状态变化部分的内容,在中小学的教学中是很重要的。然而,现在大多数不同年级的科学(及物理)教材里,对这一内容的设计并没有明显的区分,没有考虑到儿童认知能力的发展。笔者认为要回答“水的三态”和“物质的三态”内容在什么阶段进行教学比较合适,解决教材的设计和学生的认知发展水平相匹配的问题,有必要深入研究三至九年级学生对蒸发、液化和沸腾概念的理解。同时,也应该研究科学课教师对学生相关概念理解程度是否有一定的了解;综合两方面的研究结果,也许能提供一些对解决问题有帮助的信息。 本文调查研究了八年级学生对蒸发、液化和沸腾概念的理解以及教师对八年级学生理解蒸发、液化和沸腾概念情况的了解水平。 研究工具以中国台湾学者张敬宜编制的蒸发、凝结和沸腾的概念学生测试卷及教师调查问卷为基础,考虑到中国大陆的教材、被试所在地区的实际情况进行了少量修改和补充,本研究学生的测试卷及教师调查问卷还增加了国际教育成绩评价协会(IEA)对八年级的国际数学和科学评测活动TIMSS 1999科学项目中有关蒸发的一项测试内容:油和醋的蒸发。调查问卷的信度和效度,均按照教育测量与统计的要求。被试选自梧州市区十九所中学78名初中物理教师以及梧州市区的23所中学的924名学生。 参照台湾学者张敬宜的做法,对教师在调查问卷上反馈的意见经多次整理、阅读,本人将教师们认为八年级学生对各命题的各种可能想法分成几大类,然后逐条列出。而对于八年级学生在开放式纸笔测试卷上的回答,则经详细、重复的阅读后,列出所有本人认为学生头脑里持有的另有概念类型,再持续地比较、对照这些另有概念与原始纪录,经反复调整、修正,以使对学生头脑里持有的另有概念的判断尽可能客观准确。之后,本人再把对教师做问卷调查后分析所得结果与对学生测试结果作详细比较,评价两份数据的异同。研究结果表明: 1.教师们结合丰富的教学经验,指出了八年级学生有关蒸发、液化和沸腾概念的绝大部分想法。综合上述研究数据,可以发现凡是百分比超过3%(除表三外)的学生回答,均有教师提出学生会持有此种想法。研究中还发现,虽然某些教师预估八年级学生可能拥有的想法,但在对八年级学生测试中发现实际出现的几率却很低,可能对其他年级的学生来说是个重要的想法。 2.从水的蒸发迁移到油和醋的蒸发,对学生来说应有一定的难度,参加测试学生回答的正确率从87.12%降低到54.22%(比8年级学生国际平均答对率48%高出6.22个百分点),教师预估达到了74.65%,对学生持有的想法做出了相当有效的预估。问题(3)开放系统中的液化与问题(7)沸腾的答对率都未超过50%,说明八年级学生对“水蒸气”并没有真正透彻的了解,在他们头脑里无法想象出水蒸气存在于空气中的状态。 3.八年级学生蒸发、沸腾概念发展得比液化好,有高层次液化概念的大部分学生都有蒸发概念,但是有沸腾概念的学生却不一定有高层次的液化概念,而这种现象也说明蒸发、沸腾概念是液化概念的基础。 在和张敬宜研究的比较中发现:八年级学生液化概念发展得要比四年级要好得多,但仍有超过50%学生对“水蒸气”并没有真正透彻的了解;从四年级和八年级对“沸腾时,壶嘴口的白色烟雾”的正确回答中发现,八年级学生在他们头脑里仍然无法想象出水蒸气存在于空气中的状态,这与张敬宜的研究结果一致,再次验证学生蒸发、液化与沸腾概念是有成长过程的,而且还存在着发展的阶层性。 论文还提出了建立数据库以鼓励合作、教师要根据学生认知水平来调整教学建议、重视儿童的学习意愿和制造认知矛盾等建议。 最后,论文从研究样本、研究资料的收集等方面进行了反思与总结。


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