随着新课程改革的进行,从核心素养到学科素养的拓展是学校教育亟待解决的问题。在物理教学中,准确掌握基本概念是构成学科核心素养的关键和根本。但是学生在接受一个科学概念前并不是一无所知,他们在以往的学习和日常生活中累积了许多的个人经验,这些经验有些是正确的,有些是错误的,甚至与科学概念相违背。在学生接受了正式的物理学习后,与科学概念相悖的前概念,有些可以被转变过来,有些则保留下来。同时由于种种原因,在构建新概念的过程中,学生也会产生新的与科学概念不一致甚至违背科学概念的认识和理解,我们统称之为“迷思概念(misconception)”。这些迷思概念具有隐蔽性、顽固性及反复性等特征,广泛地存在于学生的脑海中。国内外对于物理迷思概念的研究主要集中在力学和电磁学领域,机械波迷思概念的研究相对比较少。然而机械波是物理学中重要的组成部分:作为一个复合概念,它包括力学和运动学等诸多子概念;作为一种现象,机械波在生活中随处可见,在物理学等其他领域都得到广泛的应用。多项选择测试题是诊断迷思概念的一种常用方法。为了使诊断方法更具有科学性,研究者通过在选择测试题中加入“信心指数(Confidence Rating Index)”来衡量学生对答案的确定程度,先后开发出了“三阶测试题”和“四阶测试题”。在科学教育领域,国外已有不少研究在选择测试题中加入了信心指数,但我国对于信心指数的应用才刚刚起步。由于四阶测试比三阶测试多了一阶信心指数,在实际测试时将会花费更长的时间,而且测试结果分析的复杂程度也会增加,那么四阶测试的优势在哪?它与三阶测试相比在迷思概念的诊断方面是否存在差异?差异程度如何?基于以上思考,本论文选取来自西安三所不同学校的675名高二学生作为研究对象,在翻译国外四阶机械波诊断工具4WADI(the Four-tier Wave Diagnostic Instrument)的基础上,分别编制成三阶测试题和四阶测试题;然后分别运用两类测试题对机械波概念理解情况进行调查,并对诊断结果进行对比分析,主要得到如下结论:(1)被试学生存在假阴性、假阳性以及知识缺失的情况。(2)不同学校及不同性别的学生对机械波概念的理解不存在显著性差异。(3)四阶测试的一阶正确率和二阶正确率均低于三阶测试,但两者没有明显的差异。(4)学生的平均信心指数普遍偏高,他们往往相信自己的回答是正确的;对于及个别题目,学生选择错误的答案时表现得过度自信;三阶测试和四阶测试在信心指数相关变量上不存在显著性差异。(5)在四阶测试中,超过一半的被试学生对答案阶和理由阶选择相同的信心指数,他们认为答案和理由之间相互联系,选择的理由应该是支持答案的。(6)四阶测试和三阶测试诊断出的迷思概念不存在明显差异,但是四阶测试可以诊断出更多的典型迷思概念。主要表现在3个方面:波的一般属性和波的图形表示,频率、波源和介质,波在介质中的固定属性。(7)结合迷思概念的具体内容及教育心理学等理论,总结出学生脑海中迷思概念的成因主要有以下几个方面:先入为主的生活经验、思维定势及负迁移、忽视概念教学、没能理解概念的本质。(8)关于学生头脑中存在的典型迷思概念,提出了几条针对性的教学建议:在重视基本概念内涵的讲授和充分了解学生的迷思概念的基础上,可以采用认知冲突策略、概念图策略、PDEODE策略及巩固练习策略,来实现迷思概念到科学概念的转变。本研究表明,三阶测试和四阶测试在机械波迷思概念的诊断上不存在显著性差异,但是四阶测试可以获得更多的信息,而且可以诊断出更多的典型迷思概念。因此四阶测试在某一程度上提高了选择测试题的评价效果,能够提供更为可靠的诊断结果。信心指数也可以推广至其他科学领域的迷思概念研究中。