مرداد
درک دانش آموزان از مدار الکتریکی ساده
در این مقاله قصد داریم بپردازیم به درک‌دانش‌آموزان از مدار الکتریکی ساده با استفاده از چند سری مثال و شکل های مربوط به مدار الکتریکی
فهرست
1- مقدمه
2- درک‌دانش‌آموزان از مدار الکتریکی
3- مدارالکتریکی سری و موازی
5- پرنده زنی
6- جریان ، مقاومت ، ولتاژ
7- قانون اهم
8- عوامل موثر بر مقاومت
———————————————————
مقدمه
اعتقاد بر این‌است که فیزیک یک علم سخت‌است، بنابراین برای دانش آموزان یک موضوع دشوار است [1،2]. دلایل دشواری یادگیری مفهوم فیزیک عبارتند از: (1) یک مفهوم انتزاعی، (2) سیستم های پیچیده، (3) دانش یا تجربه قبلی دانش آموزان محدود است، (4) درک یک نماد محدود، (5) تصورات غلط. که در دانش آموزان رخ می‌دهد [3]. تحقیقات در‌مورد درک مفهوم فیزیک به طور مداوم توسط محققان برای مدت طولانی انجام میشود. نتایج این تحقیق قرار‌است به عنوان مرجعی توسط معلمان برای استفاده‌از مدل‌ها یا راهبردهای یادگیری برای بهبود درک مفهوم فیزیک دانش‌آموز استفاده شود. تحقیق در‌مورد درک‌دانش‌آموزان از مفهوم مدار الکتریکی ساده توسط برخی از متخصصان انجام شده‌است [4، 5، 6، 7، 8، 9، 10، 11]. برخی از نتایج تحقیق در‌مورد مفهوم الکتریکی در جدول 1 زیر قابل مشاهده است.
از نتایج آن تحقیق می‌توان نتیجه گرفت که:
(1) دانش‌آموزان تصور جایگزینی از جریان الکتریکی، اختلاف پتانسیل و مدار ساده دارند.
(2) دانش‌آموزان تصور نادرست و تصور نادرستی از مفهوم الکتریکی دارند. در این تحقیق باید رابطه بین تصور و ادراک دانش آموزان را بدانیم.
برق یک مفهوم مهم در فیزیک‌است زیرا در زندگی روزمره ما کاربرد دارد. در خانه ما، تجهیزات الکتریکی زیادی وجود دارد که اغلب از آنها‌استفاده می کنیم، مانند تلویزیون، لامپ، یخچال، تهویه مطبوع و غیره. این تجهیزات آرایشی در مدار پیچیده با منبع ولتاژ نیروگاه هستند. مدار الکتریکی در خانه ما سیستم پیچیده‌تری‌است، بنابراین دانش آموزان باید ابتدا مدارهای ساده را درک کنند.
جریان های الکتریکی و مدارهای ساده مفاهیم اساسی هستند که برای یادگیری آسان تر مفهوم الکتریکی باید توسط دانش آموزان درک شوند.
مدار ساده مداری با یک یا چند باتری، لامپ و سیم کوتاه‌است. برای یادگیری مدار ساده، دانش آموزان باید مفهوم جریان الکتریکی، ولتاژ و مقاومت را درک‌کنند.
مقاله مقاومت ها
برای مواد اهمی، جریان، ولتاژ و مقاومت توسط قانون اهم توضیح داده شده‌است. بنابراین دانش آموزان باید مدار باز را بدانند. در مدار باز، جریان صفر‌است.
درک مفهوم دانش آموزان تحت تأثیر مفهوم اولیه، ادراک آنها از مفهوم و عمیق شدن مفاهیم پذیرفته شده‌است. مفهوم، اطلاعات اولیه ای است که دانش آموزان قبل از فعالیت‌های یادگیری دارند. ادراک اساسی برای ایجاد دانش‌است.
اگر برداشت دانش‌آموز نادرست باشد، می‌تواند باعث ایجاد تصور نادرست شود .
ادراک زمانی اتفاق می افتد که دانش آموزان اطلاعاتی را دریافت میکنند و این اطلاعات بر اساس دانش دانش آموزان در مغز پردازش میشود.
ادراک دانش آموز برای ایجاد دانش مهم است. می‌تواند باعث تصور نادرست شود . پس می‌توان نتیجه گرفت که اگر مفاهیم و تصوراتی که دانش آموزان دارند نادرست باشد باعث تصور نادرست و حتی تصور نادرست خواهد شد. پس باید در تعمیق مفاهیم، مدل یا راهبردهای یادگیری مناسب را انتخاب کرد. معلمان با دانستن تصورات و ادراکات دانش آموزان می‌توانند روش مناسب را برای بهبود نتایج یادگیری انتخاب کنند .
تصورات دانش آموز می‌تواند ناشی از عوامل، (1) محیط، (2) منابع یادگیری (3) تجربیات باشد. دانش مفهومی بر اساس تجربه و دانش زمینه‌ای (از محیط) در ایجاد شهود ساخته‌می‌شود .
منابع یادگیری کتاب ها و معلمان نیز فرآیند یادگیری تعمیق درک‌مفهوم هستند.
برق یک مفهوم انتزاعی است. دانش آموزان به دلیل تجربه محدود خود در‌مورد الکتریسیته در درک مدار الکتریکی ساده مشکل خواهند داشت. این موضوع فرض محقق را برای انجام تحقیق در‌مورد تصورات و ادراک دانش آموزان در‌مورد مدار الکتریکی ساده تقویت میکند.
همه چیز در‌مورد دیود
———————————————————
درک‌دانش‌آموزان از مدار الکتریکی ساده
خلاصه. این تحقیق با هدف توصیف نیمرخ تصور و ادراک دانش آموزان از مدار الکتریکی ساده انجام شده‌است. نتایج این تحقیق قرار‌است به عنوان مرجعی توسط معلمان برای‌استفاده از مدل‌ها یا راهبردهای یادگیری برای بهبود درک مفهوم فیزیک استفاده‌شود. روش تحقیق مورد‌استفاده، توصیفی کیفی‌است. افراد مورد تحقیق دانشجویان برنامه آموزش فیزیک دانشگاه سبلاس مارت، سوراکارتا، اندونزی (49 دانشجو)هستند. نتایج نشان داد که دانشجویان مفاهیم جایگزینی دارند. تصورات آنها این‌است:
(1) یک سیم فشار قوی دارای جریان الکتریکی‌است و می‌تواند باعث شوک الکتریکی‌شود.
(2) اختلاف پتانسیل و مقدار مقاومت مورد‌استفاده در یک مدار تحت تأثیر جریان الکتریکی‌است.
(3) مقدار مقاومت یک لامپ متناسب با ضخامت رشته‌است.
(4) مقدار جریان الکتریکی که از باتری قطب مثبت خارج میشود برای همه انواع مدار، سری یا موازی یکسان‌است (باتری منبع جریان ثابت‌است)
(5) جریان در هر مقاومتی در مدار سری تحت تأثیر مقاومت مورد‌استفاده قرار‌می‌گیرد.
(6) مقاومت جریان را از طریق آن مصرف میکند. این تصور نادرست می‌تواند باعث ایجاد تصورات نادرست شود.
———————————————————
روش شناسی
روش تحقیق مورد‌استفاده، توصیفی کیفی‌است. افراد مورد تحقیق دانشجویان برنامه آموزش فیزیک، دانشگاه سبلاس مارت، سوراکارتا، اندونزی، به تعداد 49 دانشجو‌هستند. داده‌ها با استفاده از آزمون‌های مفهومی مدارهای الکتریکی ساده همراه با استدلال دانشجویان از پاسخ و مصاحبه جمع‌آوری‌شد.
نتایج و بحث
آزمون های مفهومی برای دانش آموزان دوم برنامه آموزش فیزیک داده‌می‌شود که دوره مغناطیسی الکتریکی (فیزیک پایه II) را می‌گذرانند. این آزمون مفهومی برای آگاهی از تصور و درک‌دانش‌آموزان از مدار الکتریکی ساده قبل از فعالیت های آموزشی انجام‌می‌شود. با این حال، دانش آموزان این مفهوم را در دوران تحصیل در دبیرستان درک‌کرده‌اند. تست مفهومی مدار الکتریکی ساده شامل مفاهیم (1) الزامات جریان الکتریکی، (2) جریان، مقاومت و ولتاژ در قانون اهم، (3) عوامل موثر بر مقدار مقاومت، (4) سری و مدار موازی
مشخصات درک و درک‌دانش‌آموزان در جدول 2 توضیح داده شده‌است. درصد تصورات دانش آموزان در جدول 3 ارائه شده‌است.
3.1. الزامات جریان الکتریکی
مسئله ای که در این مورد مطرح شد، تصور و ادراک دانش آموزان در زیر ارائه شده‌است.
مورد 1:پرنده‌ای که پرواز می‌کرد ناگهان روی یک سیم پوست کنده پرید و هر دو پایش آن سیم را لمس کرد. چه اتفاقی برای پرنده خواهد افتاد؟
الف. پرنده شوکه خواهد شد به دلیل سیم ولتاژ بالا
ب. پرنده شوکه خواهد شد زیرا در هر دو پای پرنده اختلاف احتمالی وجود دارد
ج. پرنده شوکه‌می‌شود زیرا جریانی روی سیم وجود دارد
د. پرنده شوکه نمی‌شود زیرا هیچ تفاوت پتانسیلی در هر دو پای پرنده وجود ندارد
ه. پرنده شوکه نخواهد شد زیرا جریان الکتریکی در مدار کم‌است.
27 دانش آموز پاسخ صحیح (د) و مفهوم واقعی را انتخاب میکنند. 21 دانش آموز تصورات نادرست داشتند، یک دانش آموز پاسخ (الف)، 19 دانش آموز پاسخ (ب)، 1 دانش آموز پاسخ (ج) را انتخاب کردند.
یک دانش آموز پاسخی را انتخاب نکرد.
تصور دانش آموزان مبنی بر اینکه اگر سیم دارای ولتاژ بالا باشد، سیم دارای جریان‌است و می‌تواند باعث برق گرفتگی شود.
استدلال دانشجو:
“چون سیم پوست کنده‌است، بنابراین در هر دو پای پرنده اختلاف پتانسیل دارد.”
«از آنجایی که سیم لایه‌بردار جداکننده ندارد، جریان الکتریکی ایجاد میشود و باعث اختلاف پتانسیل در پاهای پرنده میشود.»
“جریان الکتریکی می‌تواند باعث ولتاژ سیم شود، 𝑉∼𝐼، جریان بیشتر باعث ولتاژ بالاتر میشود. پرنده‌ای که روی سیم لایه بردار روشن میشود، دچار شوک الکتریکی میشود.
درک‌دانش‌آموزان از جریان الکتریکی
دو اطلاعات وجود دارد. اول، دانش‌آموزان این تصور را دارند که سیم لایه‌برداری دارای اختلاف پتانسیل‌است و می‌تواند باعث شوک الکتریکی شود. تصور دیگر نشان می‌دهد که سیم دارای جریانی‌است که باعث اختلاف پتانسیل میشود. مفهوم درست این‌است که سیمی با ولتاژ بالا، جریان نداشته‌باشد زیرا در هر نقطه ای تا زمانی که سیم دارای ولتاژ یکسانی‌باشد. اگر مداری در دو نقطه اختلاف پتانسیل داشته‌باشد، جریان الکتریکی ممکن‌است رخ دهد. هر دو پای پرنده در‌مورد 1 روی یک سیم هستند که اختلاف پتانسیل یکسانی دارد، بنابراین پرنده دچار شوک الکتریکی نمی‌شود. شوک الکتریکی زمانی اتفاق می‌افتد که در یک قسمت از بدن اختلاف پتانسیل با قسمت دیگر وجود داشته‌باشد که باعث ایجاد جریان الکتریکی میشود .
نتیجه مصاحبه نشان می‌دهد که دانشجویان می‌توانند وضعیت جریان الکتریکی یعنی اختلاف پتانسیل و مدار بسته را ذکر کنند. برداشت دانش آموزان در این مورد ناشی از تجربه ای است که دارند. هنگامی که ما در حال لمس یک سیم فشار قوی بودیم، ممکن‌است دچار شوک الکتریکی شویم. این تصور دانش آموزان می‌تواند باعث تصور نادرست شود. این نتیجه با نتایج تحقیقات دیگر مطابقت دارد که نشان می‌دهد مفاهیم دانش آموزان و فرآیندهای شناختی او بر آنچه که می بیند تأثیر میگذارد .
———————————————————
3.2. جریان، مقاومت و ولتاژ در قانون اهم
مسئله‌ای که در این مورد مطرح‌شد، تصور و ادراک دانش آموزان در زیر ارائه شده‌است:
مدار ساده کناری متشکل از یک باتری با ولتاژ V و یک لامپ با مقاومت R است. وقتی کلید باز‌است، عبارت صحیح زیر بر اساس شکل …
I. لامپ روشن نمی‌شود زیرا جریانی در مدار وجود ندارد
II. اختلاف پتانسیل بین نقطه A و B صفر‌است زیرا جریانی در مدار وجود ندارد
III. اختلاف پتانسیل بین نقطه A و B Vاست زیرا اختلاف پتانسیل در مدار تحت تأثیر جریان الکتریکی نیست.
IV لامپ هیچ مقاومتی ندارد زیرا جریانی در مدار وجود ندارد.
V. لامپ دارای مقاومت Rاست زیرا مقدار مقاومت تحت تأثیر جریان الکتریکی نیست.
فقط یک دانش آموز پاسخ صحیح (ج) را انتخاب کرد و مفهوم صحیح را ارائه کرد. 46 دانش‌آموز تصور نادرست داشتند، 31 دانش‌آموز پاسخ (الف)، یک دانش‌آموز پاسخ (ب)، 13 دانش‌آموز پاسخ (د) و یک دانش‌آموز پاسخ (ه) را انتخاب کردند.
دو دانش آموز پاسخی را انتخاب نکردند.
تصور دانش آموزان در‌مورد مدار باز این‌است که جریانی وجود ندارد، مقاومتی وجود ندارد و بنابراین تفاوت ولتاژی نیز وجود ندارد. طبق قانون اهم 𝑉 = 𝐼𝑅، اگر 𝐼 = 0، 𝑉 = 0، و 𝑅 = 0.
-استدلال دانشجو از مورد 2 در شکل 2 ارائه شده‌است.
از آنجایی که سوئیچ باز‌است، جریانی در مدار وجود ندارد، بنابراین هیچ اختلاف پتانسیلی وجود ندارد. مقاومت لامپ تحت تأثیر جریان الکتریکی نیست.
“I. در مدار باز جریانی وجود ندارد، بنابراین اختلاف پتانسیل وجود ندارد و لامپ خاموش‌است (درست‌است).
II. درست‌است، زیرا 𝑉 = 0. 𝑉 = 𝐼𝑅، پس 𝑉 = 0، 𝑅 = 0
III. نادرست‌است، زیرا اختلاف پتانسیل تحت تأثیر جریان 𝑉 = 𝐼𝑅است
IV درست‌است، زیرا مقاومت تحت تأثیر جریان‌است، 𝑅 = 𝑉⁄𝐼، 𝐼 = 0، بنابراین هیچ مقاومتی وجود ندارد
غلط، زیرا مقاومت تحت تأثیر جریان‌است، 𝑅 = 𝑉⁄𝐼”
———————————————————
درک‌دانش‌آموزان از قانون اهم
بر اساس استدلال دانش‌آموزان کهتصورات نادرستی دارند، دو گروه از دانش‌آموزان با برداشت‌های متفاوت وجود دارند. یعنی دانش آموزانی که فرض میکنند از آنجایی که جریان الکتریکی صفر‌است، اختلاف پتانسیل صفر‌است، اما مقاومت ثابت‌است، و سایر دانش آموزان استدلال میکنند که جریان الکتریکی صفر‌است، پس اختلاف پتانسیل و مقاومت نیز‌می‌شود. صفر
نتایج مصاحبه با دانشجویان به شرح زیر‌است:
محقق: پاسخ خود را در این مورد توضیح دهید!
دانش آموز: مدار باز‌است، بنابراین جریان الکتریکی در مدار وجود ندارد. محقق: تفاوت پتانسیل و موانع چطور؟
دانشجو: طبق قانون اهم، اگر جریان الکتریکی صفر باشد، اختلاف پتانسیل و مقاومت نیز صفر‌است.
از استدلال ها و مصاحبه های دانشجو معلوم میشود که این برداشت‌های نادرست به دلیل
آنها بر اساس معادله قانون اهم، 𝑅 = 𝑉 فرض میکنند. در زبان ریاضی، اگر یک مقدار صفر باشد، آن‌است.
در نتیجه مقدار دیگری نیز صفر‌است. اما در زبان فیزیک، جریان تحت تأثیر پتانسیل‌است.
تفاوت و مقاومت بنابراین اگر جریان وجود نداشته‌باشد به این معنی نیست که اختلاف پتانسیل و مقاومت در مدار وجود ندارد. اختلاف پتانسیل یک مدار تحت تأثیر اختلاف پتانسیل بین قطب مثبت و منفی منبع ولتاژ (باتری)است. مقاومت یک سیم باید متناسب با طول، نسبت معکوس با سطح مقطع آن باشد و ثابت تناسب را مقاومت ماده رسانا می‌نامند. واحد مقاومت اهم متر است(Ω. 𝑚) . با معادله 𝑅 = 𝜌 𝐿 توصیف میشود.
دانش‌آموزان فرض میکنند که جریان الکتریکی مفهوم اصلی است که بر مقادیر دیگر تأثیر میگذارد.
(اختلاف پتانسیل و مقاومت). این همچنین با تحقیقات دیگری در مالزی انجام شد، مطابقت دارد، که دانش آموزان یک مفهوم جایگزین را تجربه میکنند که وقتی جریان وجود ندارد، تفاوت و مقاومت بالقوه وجود ندارد. درک معنای زبان ریاضی و فیزیک برای حل این مشکل ضروری‌است.
زبان فیزیک باید به دانش آموزان تأکید شود و اطلاعات ریاضی بر درک‌دانش‌آموز تأثیر میگذارد. ادغام زبان ریاضی و زبان فیزیک برای کاهش تصور نادرست ضروری‌است . برداشت نادرست دانش آموزان از تفسیر زبان ریاضی و زبان فیزیک باعث برداشت‌های نادرست میشود.
———————————————————
3.3. عوامل موثر بر مقاومت
مسئله ای که در این مورد مطرح شد، تصور و برداشت دانش آموزان در زیر ارائه شده‌است.
مورد 3:لامپ A و B از همه نظر یکسان هستند، با این تفاوت که رشته لامپ A نازکتر از لامپ B است. آنها به منبع ولتاژ 120 ولت متصل هستند، بنابراین …
A .I روشن تر خواهد‌بود زیرا بیشترین مقاومت را‌دارد
B. II روشن تر خواهد‌بود زیرا بیشترین مقاومت را‌دارد
B .III روشن تر خواهد‌بود زیرا کمترین مقاومت را‌دارد
B .IV روشن تر خواهد‌بود زیرا کمترین مقاومت را‌دارد
V. هر دو جریان روشنایی یکسانی خواهند داشت
در مجموع 21 دانش آموز پاسخ صحیح (د) و مفهوم صحیح را انتخاب کرده اند. ۲۷ دانش‌آموز دیگر تصورات نادرست دارند، یک دانش‌آموز پاسخ (الف)، پنج دانش‌آموز پاسخ (ب)، ۲۱ دانش‌آموز پاسخ (ج) را انتخاب میکنند.
یک دانش آموز پاسخی را انتخاب نکرد.
درک‌دانش‌آموزان، مقاومت مواد متناسب با ضخامت رشته‌است. رشته‌های نازک باعث‌می‌شود لامپ مقاومت کمی داشته‌باشد، بنابراین جریان بیشتری دارد.
استدلال دانشجو از مورد 3 در شکل 3 ارائه شده‌است.
“رشته A نازکتر از B است، بنابراین A کمترین مقاومت را‌دارد. A روشن تر خواهد شد.»
———————————————————
درک‌دانش‌آموزان از مقاومت
بر اساس استدلال دانش آموز، دانش آموزان تصور نادرستی در‌مورد ضخامت رشته در برابر مقاومت مواد دارند. با توجه به درک‌دانشجو، مقاومت متناسب با ضخامت رشته‌است. هادی هایی که دارای رشته‌های نازک هستند مقاومت کمتری خواهند داشت بنابراین بیشترین جریان را دارند. مفهوم واقعی بر این‌است که مقاومت با سطح مقطع هادی نسبت معکوس دارد، در این مورد، آن را با ضخامت / نازکی رشته لامپ بیان می‌کنیم. نتایج مصاحبه‌ها نشان‌می‌دهد که دانش آموزان می‌توانند عوامل موثر بر مقاومت را به درستی توضیح دهند.
این ادراک دانش آموزان تحت تأثیر شهود آنها در نتیجه گیری در‌مورد رابطه مقاومت و ضخامت رشته‌است. “تصور و شهود ملموس تر در نتیجه گیری دانش آموز غالب‌است”.
———————————————————
3.4. مدار الکتریکی سری و موازی
مشکلاتی که در این مورد مطرح شد، برداشت‌ها و برداشت‌های دانش آموزان در زیر ارائه شده‌است.
مورد 4:
مدار A و B از 2 لامپ یکسان و یک باتری تشکیل شده‌است. عبارت صحیح زیر …
آ. جریان در نقطه A (مدار A) و نقطه A (مدار B) یکسان‌است
ب جریان در نقطه B (مدار A) و نقطه B (مدار B) یکسان‌است
ج. جریان در نقطه A (مدار A) چهار تا جریان در نقطه A (مدار B)است.
د جریان در نقطه A (مدار A) دو برابر جریان در نقطه A (مدار B)است.
ه. جریان در نقطه A (مدار A) نصف جریان در نقطه A (مدار B)است.
7 دانش آموز پاسخ صحیح (ج) و مفهوم صحیح را انتخاب میکنند. 36 دانش‌آموز دیگر تصور نادرست داشتند، 22 دانش‌آموز پاسخ (الف)، 4 دانش‌آموز پاسخ (د)، 10 دانش‌آموز پاسخ (ه) را انتخاب کردند.
6 دانش آموز پاسخ را انتخاب نکردند.
درک‌دانش‌آموزان از جریانی که از قطب مثبت منبع ولتاژ یکسان خارج‌می‌شود، مستقل از آرایش مقاومت‌ها در مدار.
مورد 5:
الف- پاسخ صحیح در‌مورد جریان الکتریکی در نقاط A، B، C، D، E در شکل زیر …
آ. A>B>C>D>E
ب A=B>C>D=E
ج. A=E>B>C>D
د A=E>B=C=D
ه. A=B=C=D=E
ب- پاسخ صحیح در‌مورد جریان الکتریکی در نقاط A، B، C، D، E در شکل زیر …
آ. A>B>C>D>E>F
ب A=B=C>D=E=F
ج. A=F>B=C=D=E
د A=F>B=E>D=F
ه. A=B=C=D=E=F
برای مورد (5.A) 19 دانش آموزان پاسخ صحیح (ه) و مفهوم صحیح را انتخاب میکنند. به اندازه 28 مورد دیگر
دانش‌آموزان تصور نادرست داشتند، 5 دانش‌آموز پاسخ (الف)، 25 دانش‌آموز پاسخ (ب) را انتخاب کردند، 2 دانش‌آموز پاسخ را انتخاب نکردند.
برای مورد (5.B) 12 دانش آموز پاسخ صحیح (ج) و مفهوم صحیح را انتخاب میکنند. 35 دانش‌آموز دیگر تصور نادرست داشتند، 25 دانش‌آموز پاسخ (ب) را انتخاب کردند، 10 دانش‌آموز پاسخ (د) را انتخاب کردند و 2 دانش‌آموز پاسخ را انتخاب نکردند.
درک‌دانش‌آموزان از جریان مدار سری، تحت تأثیر مقاومت مورد‌استفاده قرار می‌گیرد. مقدار اختلاف مقاومت بر جریان روی آن مقاومت تأثیر میگذارد. مقاومت جریان عبوری از مقاومت را مصرف میکند به طوری که جریان عبوری از مقاومت کاهش می‌یابد.
استدلال دانشجو از مورد 4 در شکل 4 ارائه شده‌است
در نقطه A، در مدار A و B، جریان الکتریکی هنوز در محل اتصال جریان ندارد. این بدان معناست که جریان الکتریکی از منبع ولتاژ یکسانی می‌آید و هیچ اتصالی همان مقدار را ندارد.»
بر اساس استدلال دانش‌آموز در شکل 4، برداشت دانش‌آموزان از جریان الکتریکی، جریانی‌است که از قطب مثبت منبع ولتاژ برای سری خارج میشود یا آرایش موازی همان مقدار را‌دارد. بر اساس مصاحبه مشخص شده‌است که درک‌دانش‌آموزان به دلیل درک مفهومی آنهاست، همان منبع ولتاژ همان جریان الکتریکی را تولید میکند. در مفهوم صحیح، محاسبه جریانی که از قطب مثبت باتری خارج میشود، ابتدا با محاسبه مقاومت معادل انجام میشود. این یافته با تحقیقات دیگر مطابقت دارد
دانش آموزان یک جریان الکتریکی را مستقل از نوع مدار تعیین میکنند. باتری ها منابع جریان ثابت هستند .
استدلال دانشجو از مورد 5 در شکل 5 ارائه شده‌است.
جریان در نقطه A = جریان در نقطه B زیرا قبل از عبور از مقاومت هنوز پر بود، پس از عبور از مقاومت جریان در نقطه C کاهش می‌یابد و پس از عبور مقاومت در نقطه D و E نیز کاهش می‌یابد (D = E).
A = B> C> D = E”
شکل 5. درک‌دانش‌آموز از مدار الکتریکی
بر اساس شکل 5 می دانیم که تصور دانش آموزان این‌است که مقاومت جریان الکتریکی را از خود مصرف میکند، به طوری که جریان عبوری از مقاومت کاهش می‌یابد. از مصاحبه، اگر دانش‌آموزان فرض کنند که مقدار اختلاف مقاومت بر جریان آن مقاومت تأثیر میگذارد، تحقیق اطلاعاتی به دست می‌آورد. دانش آموزان فراموش میکنند که جریان مدار سری یک مقدار دارد. با توجه به تصور نادرست از “مصرف جریان توسط اجزای مدار” اغلب در ادبیات وجود دارد.
بنابراین نتایج نشان داد که دانش‌آموزان هنوز مفاهیم جایگزینی از جریان، ولتاژ و مقاومت در یک مدار الکتریکی ساده دارند. تصورات آنها این‌است:
(1) یک سیم فشار قوی دارای جریان الکتریکی‌است و می‌تواند باعث شوک الکتریکی شود،
(2) اختلاف پتانسیل و مقدار مقاومت مورد‌استفاده در یک مدار تحت تأثیر جریان الکتریکی‌است،
(3) مقدار مقاومت یک لامپ متناسب با ضخامت رشته‌است،
(4) مقدار جریان الکتریکی که از باتری قطب مثبت خارج میشود برای همه انواع مدار، سری یا موازی یکسان‌است (باتری منبع جریان ثابت‌است)،
(5) جریان در هر مقاومتی در مدار سری تحت تأثیر مقاومت مورد‌استفاده قرار‌می‌گیرد،
(6) مقاومت جریان را از خود مصرف میکند، به طوری که جریان عبوری از مقاومت، کاهش می‌یابد. تصور نادرست ناشی از ادراک دانش‌آموزان‌است،
(1) تجربه، (2) درک‌زبان ریاضی و زبان فیزیک، (3) شهود برای به دست آوردن نتیجه‌گیری، و (4) درک مفاهیم محدود. اگر معلمان از راهبردها/مدل‌های یادگیری مناسب برای تعمیق مفاهیم استفاده نکنند، این تصور نادرست می‌تواند باعث ایجاد تصورات غلط شود. معلمان می‌توانند یک یادگیری اکتشافی را انتخاب کنند که در آن دانش آموزان مستقیماً فعالیتی را برای یافتن مفهوم انجام می دهند و با توضیح معلم برای ارائه مفهوم صحیح پشتیبانی‌می‌شود. همچنین واداشتن دانش آموزان به حل مسائل مفهومی به دانش آموزان در حل مسائل پیچیده تر کمک میکند. ارائه مفهوم در قالب چند بازنمایی نیز از تعمیق مفهوم حمایت میکند [2].
———————————————————
4. نتیجه گیری
بر اساس نتایج و بحث، می‌توان نتیجه گرفت که درک‌دانش‌آموزان از مدار ساده تحت تأثیر ادراک آنها‌است و فرض‌می‌شود (1) تجربه آنها، (2) درک‌زبان ریاضی و زبان فیزیک، (3) شود. برای به دست آوردن نتیجه گیری، و (4) درک مفاهیم محدود. مفهوم نادرست موجود در این تحقیق عبارتند از:
1. سیم فشار قوی دارای اختلاف پتانسیل‌است و می‌تواند باعث برق گرفتگی شود.
2. سیم رسانا جریانی دارد که ولتاژ تولید میکند و باعث برق گرفتگی‌می‌شود
3. اختلاف پتانسیل و مقاومت در یک مدار تحت تأثیر جریان الکتریکی‌است. اگر مدار باز باشد، جریان الکتریکی وجود ندارد. پس هیچ تفاوت پتانسیل و مقاومتی وجود ندارد.
4.رشته نازک باعث میشود لامپ مقاومت کمتری داشته‌باشد بنابراین جریان بیشتری دارد.
5. جریانی که از قطب مثبت منبع ولتاژ خارج‌می‌شود، مستقل از نوع آرایش مدار (مدارهای سری یا موازی) ثابت‌است.
6. مقاومت جریان را از طریق خود مصرف میکند و جریان هر مقاومتی در مدار سری تحت تأثیر مقاومت مورد‌استفاده قرار‌می‌گیرد.
این تصور نادرست می‌تواند منجر به تصورات غلط شود، بنابراین باید با یادگیری دانش آموزان برای کشف مفاهیم خود از طریق فعالیت های علمی بر آن غلبه کرد. آزمون مفهومی و ارائه آن به صورت چند بازنمایی نیز می‌تواند برای حمایت از درک مفهومی استفاده شود.