Advertisement

Science & Education

, Volume 10, Issue 3, pp 267–286 | Cite as

The Concept of Electrical Resistance: How Cassirer's Philosophy, and the Early Developments of Electric Circuit Theory, Allow a Better Understanding of Students' Learning Difficulties

  • Jerome Viard
  • Francoise Khantine-Langlois
Article

Abstract

While students' difficulties concerning the concepts of voltage and intensity have been investigated by many science education researchers, difficulties related to the concept of electrical resistance and circuit are less known. Some researchers in science education even state that students have no preconception about this concept before being taught. Our observations are in disagreement with this assumption. In the first section of this paper the main basic features of the difficulties of students confronted with the concept of electrical resistance are investigated. In the second section we discuss the nature of the electrical resistance concept in the light of Cassirer philosophy while in the third section we give an analysis of this concept going back to its origins in the nineteenth century. Finally, an analysis of the way this concept is taught in French high schools is presented and the first results of a experimentation using an alternative teaching strategy are briefly reported.c

electrical resistance history of electric conduction relation concept students' difficulties 

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. Ampère, A.M.: 1820, 'Mémoire Présenté à l' Académie Royale des Sciences le 2 Octobre 1820', Ann. Chimie et de Physique 15, 64.Google Scholar
  2. Becquerel, A.: 1826, 'Du Pouvoir Conducteur de l'Electricité dans les Métaux, et de l'Intensité de la Force Électrodynamique en un Point Quelconque d'un Fil Métallique qui Joint les DeuxExtrémités d'une Pile', (Presented at the Académie Royale des Sciences 31 January 1825), Ann. Chimie et de Physique 32, 420-430.Google Scholar
  3. Becquerel A. & Becquerel, E.: 1858, Résumé de l'Histoire de l'Électricité et du Magnétisme, Firmin Didot Frères, Paris.Google Scholar
  4. Branly, E.: 1898, Cours Élémentaire de Physique, Librairie Ch. Poussielgue, Paris.Google Scholar
  5. Brousseau, G.: 1980, 'Problèmes de l'Enseignement des Décimaux', Recherches en Didactique des Mathématiques 1(1), 11-59.Google Scholar
  6. Cassirer, E.: 1910, Substanzbegriff und Funktionsbegriff. UntersuChungen über die Grundfrangen der Erkenntniskritik. English translation: Substance and Function, Theory of the Formation of Concepts, 1953, Dover, New York.Google Scholar
  7. Clausius, R.: 1868, Théorie Mécanique de la Chaleur, Eugène Lacroix, Paris.Google Scholar
  8. D'Alembert, J.: 1744, Traité de l'Équilibre et du Mouvement des Fluides, Préface p. iii, David l'aîné, Paris.Google Scholar
  9. Davy, H.: 1821, Journal de Physique 94, 226 quoted by Becquerel A. & Bequerel E. Ref supra.Google Scholar
  10. Hatier: 1993, Physique seconde, Hatier, Paris.Google Scholar
  11. Graetz, L.: 1911, L'Électricité et ses Applications. French translation of the 15th German edition (G. Tardy), Masson, Paris.Google Scholar
  12. Gréa, I. & Viard, J.: 1995, 'From Language to Concepts Appropriation in Physics,' in C. Bernardini, C. Tarsitani & M. Vincentini (eds.), Proceedings of the International Conference: Thinking Physics for Teaching, Roma 1994, Plenum Press, New York, pp. 97-106.Google Scholar
  13. Johnstone, A.H. & Mughol, A.R.: 1978, 'The Concept of Electrical Resistance', Physics Education 13(1), 46-49.Google Scholar
  14. Khantine-Langlois, F. & Viard, J.: 1992, 'Raisonnement Qualitatif et Raisonnement Algébrique dans la Résolution de Deux Problèmes d'Électrocinétique', Actes du IIème Séminaire National de Recherche en Didactique des Sciences Physiques, Séte, IUFM, 11-22.Google Scholar
  15. Khantine-Langlois, F. & Viard, J.: 1997, 'La Présentation Actuelle de la Résistance Électrique dans l'Enseignement Secondaire Peut-elle Expliquer les Difficultés de Certains Étudiants Face à ce Concept?', Actes du VIème Séminaire National de Recherche en Didactique des Sciences Physiques, Lyon, Lirdhist, pp. 214-221.Google Scholar
  16. Koumaras, P., Kariotoglou, F. & Psillos, D.: 1994, 'Devons-nous Utiliser des Phénomènes Évolutifs en Introduction à l'Étude de l'Électricité?', Didaskalia 4, 107-120.Google Scholar
  17. Lamé, G.: 1840, Cours de Physique de l'Ecole Polytechnique, tome III, Bachelier, Paris.Google Scholar
  18. Lenz, H.F.E.: 1838, 'Ñber die Gesetze die Elektricitätsleitung in Drähten von verschieden Lange u Dicke', Mém. Acad. St Pétersb. Sér. VI, Vol. III.Google Scholar
  19. McDermott, L. & Schaffer, P.: 1992, 'Research as a Guide for Curriculum Development: An Example from Introductory Electricity. Part I: Investigation of Students Understanding', Am. J. Phys. 60(11), 994-1003.Google Scholar
  20. Ohm, G.S.: 1827, Die Galvanische Kette, Mathematisch Bearbeitet, Berlin. French translation (J.M.Gaugain) 1860: Théorie Mathématique des Courants Électriques, L. Hachette et Cie, Paris.Google Scholar
  21. Pouillet, C S.M.: 1831, 'Mémoire lu à l'Académie des Sciences le 3 Octobre 1831', Journal le Lycée, 6 octobre 1831. Quoted by A. Becquerel & E. Becquerel, Ref. supra p. 202.Google Scholar
  22. Pouillet, C.S.M.: 1837a, 'Mémoire sur la Pile de Volta et sur la Loi Générale de 1'Intensité que Prennent les Courants...', C.R.A.S. 1er Semestre, T. IV, 8, 267-279.Google Scholar
  23. Pouillet, C.S.M.: 1837b, Eléments de Physique et de Météorologie. 3éme édtion, tome I, Béchet Jeune, Paris.Google Scholar
  24. Ritchie, W.: 1833, 'Researches in Electro-Magnetism', Phil. Trans., p. 313, quoted by Stine, Ref. below.Google Scholar
  25. Von Rhöneck, C.: 1984, 'Semantic Structures Describing the Electric Circuit Before and After Instruction', in Research on Physics Education: Proceedings of the First international Workshop, CNRS, Paris, pp. 109-123.Google Scholar
  26. Stine, W.M.: 1903, 'The Contribution of H.F.E. Lenz to the Science of Electromagnetism. Part II', Journal of the Franklin Institute 155, 363-384.Google Scholar
  27. Stockmayer, S.M. & Treagust, D.F.:1994, 'A Historical Analysis of Electric Currents in Textbooks: A Century of Influence on Physics Education', Science & Education 3, 131-154.Google Scholar

Copyright information

© Kluwer Academic Publishers 2001

Authors and Affiliations

  • Jerome Viard
    • 1
  • Francoise Khantine-Langlois
    • 1
  1. 1.Lirdhist, Bt 410DUniversité ClVilleurbanne cedexFrance

Personalised recommendations