怎样理解气体压强的微观意义?
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发布时间：2022-04-24 20:48
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时间：2023-10-10 16:08
自上世纪七十年代中期以来，国外科学教育研究者就更多地关注学生概念理解的研究，并取得了丰硕成果。主要涉及力、电、磁、光、热等物理概念的研究，尤其力学概念研究比较深入。国内对概念理解的研究起步较晚，但是后来关于学生前概念及相异构想的研究引起大批物理教育工作者的投入，并总结学生在物理学习中常见的相异构想模式并且提出相应的概念转变策略，大大促进物理教学质量的提高。
经过本人的实际物理教学和对一线老师的教学访谈，了解到高年级学生对于气体压强概念的微观理解比较困难，对微观气体分子运动规律及运用分子运动规律解释气体压强时存在相当多的相异构想。因此本研究的目的：试图通过问卷测试及访谈，调查分析高年级学生对气体压强概念的微观理解存在哪些相异构想及错误概念，分析形成这些相异构想及错误概念的成因，希望能为广大教师提供一些解决气体压强概念教学的初步建议，为教学改革做一些基础性的工作。
本研究是在建构主义学习理论和概念转变理论的指导下，通过查阅国内外关于学生对分子运动规律及气体压强概念理解的研究，并且与一线老师进行讨论后设计调查问卷和访谈工具。通过对阳朔中学高一和高三学生的小样本调查分析，我们了解到无论高一的还是高三的学生对分子运动论（气体）的理解以及运用分子运动论对气体压强概念的微观解释分为三个层次：一、宏观的定性代替微观的解释；二、含有微观分子运动解释的相异构想；三、近似正确的微观解释。高三的同学并没有因年龄，知识的增多存在的相异构想减少，甚至部分还多一些。高一出现不恰当地运用宏观压强的定性概念来解释微观气体压强的比例相当高。首先调查分析学生对气体分子运动规律的理解：对于封闭气体分子在有外部影响和无外部影响的两种情况，很多学生会认为有外力影响下，分子的运动方向与外力方向相同。其次调查分析学生对气体压强概念的微观理解：无论对大气压强、封闭一定质量的气体压强及变质量气体压强，学生运用微观分子运动论解释时候，均出现相当丰富的相异构想。主要模式有：容器的容积大小决定气体分子活动范围，进而决定碰撞频率及大气压强大小；合成与分解策略决定大气压强大小；气体分子的拥挤程度决定碰撞频率及压强大小；内外压强平衡的抵消策略；气体压强是由分子间的斥力及引力引起等。另外宏观定性代替微观理解层次大多是不恰当地迁移固体、液体压强的宏观定性定义。
然后对调查分析结果作进一步的分析，推测学生产生错误概念的原因：儿童的错误前概念( wrong pre-conceptions)影响；学习上已有知识的负迁移；对表面现象的感知长时间形成的错误观点；把生活中的经验不恰当地类比微观气体压强概念的微观理解；没有建立微观气体分子运动与气体压强概念的本质联系等。提出相关概念转变的策略，诸如：促进学生由原有观念（相异构想）向科学概念转化；创设有效情景，大胆开放课堂；设计迷惑问题，引发认知冲突；建立理想模型，进行模拟实验等。同时提出了本人对于基础教育课程改革的看法：强化微观分子运动论的建立，进而对微观气体压强概念的教学加以重视，特别加强学生对微观世界的认识。并且提出一些教学建议，诸如：用计算机技术模拟理想气体分子运动及碰撞模型；闪频照相技术的应用――布朗运动实验；基于日常生活现象，尝试建立微观气体分子运动与微观气体压强概念的纽带等等。
最后，对研究的方法、过程、结论及建议进行反思和总结。
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时间：2023-10-10 16:09
