学生对于力学理念的构想

John K Gilbert, D Michael Watts and Roger J Osborne

约翰·吉尔伯特博士是一位在萨里大学教育技术中心的资深讲师，从事科学教育技术方面的相关研究。他主要研究科学教育、高等教育，并已经在一些教育刊物上发表了文章。

迈克尔·瓦特博士在成为萨里大学的教育研究所的BP中小学教师研究员之前，已经在国内外的综合型学校任教八年，他的研究兴趣包括开发技术，探索物理学孩子的理解。

罗杰·奥斯本博士是怀卡托大学的科学教育研究部主任，是新西兰科学教育研究部的高级讲师。他撰写的物理教科书在新西兰的中学广泛使用，此外撰写了多篇科学教育相关文章。

在一代又一代的科学教师中流传一些常用的课堂用语。其中一些被学生们所领会，并经常在课堂中使用，可称之为“堂课术语”。德赖弗和伊斯利(1978)将这些含义称为“另类解读”。他们是孩子们的文化认识上的一个重要组成部分。还有一个重要性是，有助于学习认识到“个人建构主义”，心理学学院的凯利(1971)指出“hellip;hellip;人们为了认知自我、环境以及自身潜力，通过建构，并测试这种结构对该标准的时效，从而成功地预测和操控。”

如果一个词的含义先于其自身在科学课堂上被正式运用，我们将把它作为“儿童科学”的一部分(Osborne 1980)。特定的词汇往往具有多种含义，而每个孩子会根据自己的认知选择某个含义运用,将这些含义组合起来，就会构成“儿童的科学”中的很大部分(原理图)。对一个在科学界达成共识的单词的含义,我们会描述为“科学家的科学”的一部分。被教学规划师所选择的课程并且列入教学大纲或写入教科书的“科学家科学”的版本可以称为“课堂科学”。

“课堂科学”和老师的互相作用和互相影响形成“老师的科学”。在课堂上，“老师的科学”和“儿童的科学”的互相作用和互相影响产生“学生的科学”。这些知识的陈述可以按顺序明确地被表现在图1里面。

这篇文章针对这些问题：我们该怎样明确学生的理解？学生建立了什么样的理解模式？这些建立的模式蕴涵了什么值得学习的？这些模式蕴含了什么可以教的？这可以用这样一个在力学教学中心位置的一个词当作例子来阐述：“力”。

明确学生的理解

如果“儿童的科学”是课堂风景的主要特点，然后就像人们希望的那样会有人去阐明它的特征。由于研究者的工作就是测量学生在学习正确的科学或者“科学家的科学”方面正确的程度，他们会采用一种比较的办法，比方说：让学生回答一些问题或者选择题。在另一种观点上，调查员从种族学的角度用比较的方法去测试这个词汇在现实世界的意义。

斯克(1980)和Zylberstajn(1981)等进行了研究发现最通常的和复杂的设置是师范学校教室。“简化课堂”,即:两个或三个学生被给与任务并且在一个单独的房间里执行,如Tiberghien在1980做的实验。这些极端之间的“中间地带”,即适应能力“比较”的方法或模式,体现“非比较”似乎更加可能富有成效。当然,响应问题可以使用这种方式,例如Viennot(1979),可以使用修改多项选择题的方法。到这个中间地带,我们已经介绍了interview-about-instances(IAI)技术。

总之,interview-about-instances(IAI)技术包括磁带记录。

图一科学知识的转换

二进位与学生的讨论,使用一副扑克牌作为一个重点考虑一个词的应用。一张卡片包括画线的情况不一定可以当作这个词应用的例子。无论学生的反映是什么，原因是寻求。interview-about-instance技术大纲已经出现在物理教育和更详细的帐户。

学生理解的模式

从7年到20年,一些学校已经正式教牛顿“力”的概念和观察模式的理解，当一个interview-about-instances在甲板上的“力”用于各种各样的学生的时候。但是我们没有对这些模式的全面性,或分布人口,或对任何学生的承诺只有一个模式进行阐述。

我们发现五种理解的代表:

(a)我们每天使用的语言。一个词要有意义必须赋予它现实中的意义。因此，当展示一张图片里面有一个男人在推着车的时候，有一个问题“有力作用于那辆车么？”回答是“有的，因为他在推着那辆车”

（b）一个以自我为中心的和以人为本的观点。词汇和情境是与人的经验和价值观有关系的。因此，当展示一张图片里面一个男人坐在一辆匀速前进的自行车上时，有一个问题“有力作用在自行车上吗？”收到的回答是“没有，因为他并没有在蹬车或做任何其他用力的事情”

（c）不可观测的量是不存在的。对于一个真实的物理量，只有当其自身量值或它的影响可以被观察到才能确定它的存在。因此，当展示一张图片里面有一个高尔夫球从高处落下到草地上，一个问题“有力量作用在那个高尔夫球上么？”收到的回答是“没有，它只是在做自由落体运动”

（d）对象与生俱来的关于人类和动物的特征。对象是具有感觉,或目的的，这些语句通常并不是比喻。因此，当展示一张照片上显示一个盒子在一个斜坡上的时候，有一个问题“有什么力量作用在那个盒子身上么？”随之而来的反应的特征，“我想应该是有一点力量作用在上面的，因为它保持在一个斜坡上不动。”

（e）一个天生具有一定物理量的对象。一个对象所具有的物理量是给定的一个的物理现实。因此，当展示一个图片里面有一个高尔夫球正好被击上升，有一个问题“有力量作用于那个高尔夫球么？”收到的回答是“有的，因为那个男人击球，作用在那个球上的力量会越来越小当它越升越高的时候，直到它停在空中的一刹那”演示的结果是来自这些展示的存在的模块是一个物理老师很可能会在课堂上面临一系列的推导概念。

学习的意义

进一步地考虑从(A)方法那里收集到的来自学科学的孩子们的数据,结果表明了从老师的角度看问题的话，当一个儿童的科学的意义影响到老的的科学的时候。至少有五种模式的结果。一些孩子的观点似乎非常地不受到正式教育的影响，然而,尽管观点基本上是不变的,往往一些科学语言现在是用来描述观点的。图二是一个示例安静的孩子的科学教学。下面给我们了一个6岁,13岁以及一名15岁学习0级综合科学的反应:

“不,那里其实并没有重力”

对于这种情况，显示了关于力和重力的教学课似乎并没有影响到15岁儿童的科学观点。这个互相反应和互相影响的发生全部都展示在图三里面。

可以认为学生基本上会拒绝授课老师的科学世界观,但需要考虑老师的科学世界观。

图二：一个（A）卡

图三：安静的孩子的科学教学结果

图四：两个方面的结果

这是学生必须要学会的东西,比方说可以用于评估的目的。因此,大多数学生们通常会有两个观点,但学到手的那一个科学观点并不是从一个正式的学习中得到的。

例如：当问他们关于力的定义是什么的时候：

“哦,现在的我明白了hellip;hellip;力就是一种行动或者一种反应(笑)，这也许就是他们(教师)经常教给我们的(什么意思?)。他们经常会举一些很容易就能解释的例子、、、但是我并没有能够明白其中所蕴含的意思hellip;hellip;比方说如果我一直推着墙壁那么我就始终看不到它是怎么样把力推还给我的。来自一个十七岁学生的回答。

这些互相作用的发生全部展示在图四里面

强化的结果

正如前面提出的,占据学生的理解和意义的主导地位的词,常常会导致完全无意识的解释着所教的是什么。作为一个例子,“量”在科学中定义由于其特定的方式被误解,但是它可能意味着完全不同的东西。

为保持孩子们学习的科学观点的正确性提出了以下教学的观点，这些观点需要有特定的科学概念的解释和特定科学概念的支撑。许许多多年轻的孩子其实并没有被正式的教授物理学上认为的有一种力量作用于一个方向上的运动。例如下面的图五就显示了与上述内容相同的观点：

图五高尔夫球手：一个IAI卡片

图六：强化的结果

强化的结果，现在可以获得从物理知识那里得到的支持。

对一个问题：“现在有一个高尔夫球在半空中，有什么力量作用于它么？”的回答是“有一个力，是的，前进方向就是力的方向和加速度的方向，只是、、、力的质量乘以物体加速度的方向”来自十六岁学生的回答。这个互相作用和互相影响的发生全部都展示在图六里面。

混合的结果

在许多情况下,学者认为科学思想是学习,理解并欣赏的对象。然而,这些学者的想法与许多不同的学习方式是相互关联的,在任何时候基本上就只能学到一定数量的科学知识。经常的，这些情况导致了许多学生持有不全面的想法，有些想法甚至是自我矛盾的。在这样的结论里，学习者的观点是混合的，混合着“儿童的科学”和“老师的科学”。

图7显示了这种情况。并且这样的反应的一个例子是:

“是的,即使他不碰他的(对象必须在接触才有力量?)。。尽管他们碰到了(你的意思如何?)hellip;hellip;好、如果他(成人)有一个风力机器hellip;hellip;说hellip;hellip;然后你会得到空气粒子并且击中他(学生),他可能会摔倒hellip;hellip;在这种情况下,他不接触他,但空气粒子从你到他之间通过媒介碰到了。”来自一个十七岁学生的回答。

外文文献出处：http://iopscience.iop.org/0031-9120/17/2/309/

Studentsrsquo; conceptions of ideas in mechanics

John K Gilbert, D Michael Watts and Roger J Osborne

Dr John K Gilbert is a senior lecturer in science education at the Institute for Educational Technology at the University of Surrey. He researches in science education,higher education and study by independent learning and has published articles in several educational publications.

Dr Michael Watts taught for eight years in comprehensive schools in this country and abroad before becoming a BP School teacher Research Fellow at the Institute of Educational Technology, University of Surrey. His research interests include developing techniques to explore childrenrsquo;s understanding of physics.

Dr Roger J Osborne is a senior lecturer in physics and director of the Science Education Research Unit of the University of Waikato, New Zealand. He has written physics textbooks for use in New Zealand schools and is the author of a number of articles about science education.

Some statements about classrooms persist across generations of science teachers. One such is the realisation that students often bring with them, to lessons. meanings for words which are commonly used in science. Driver and Easley (1978) have referred to these meanings as lsquo;alternative interpretationsrsquo;.They are an important part of childrenrsquo;s culture.Their significance for subsequent is learning recognised in the lsquo;personal constructivistrsquo; school of psychology by Kelly (1971) who states that lsquo;. . .man understands himself, his surroundings and his potentialities by devising constructions to place upon them and then testing the tentative utility of these constructions against s

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

英语原文共 6 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[287037]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word