学生解决电学问题的能力是其科学问题解决能力在物理领域的一个具体体现,基于科学概念成功解决电路问题对学生来说非常重要。在本研究中,采用问卷调查和眼动追踪技术研究初中生的简单电路问题解决,既可以了解学生电学概念的学习情况,又能够分析学生的电学概念模型。特别是基于神经教育学视角进行的眼动研究,更为客观精确地研究个体的认知过程提供了科学依据。本研究通过问卷调查得到以下研究结果:第一,学生在进行系统的电学学习之前,存在6个典型的前概念:(1)导线和灯泡都会消耗电流(电流消耗模型);(2)被短路的灯泡仍亮,或串联电路中一个灯泡短路,其他灯泡均不亮;(3)电路中的电阻会阻断电流,或使通过后的电流减小;(4)电路中的灯泡按照其离电池的远近先后被点亮;(5)电流从电池的正负极同时流出(碰撞模型);(6)将电池作为恒流源,电池将电流均等的分配给灯泡(共享模型)。第二,学生在进行系统的电学学习之后,存在6个典型的错误概念:(1)导线和灯泡都会消耗电流(电流消耗模型);(2)被短路的灯泡仍亮;(3)电阻不会直接影响整个电路的电流大小;(4)串联电路电压处处相等,并联电路支路分电压;(5)电流表可以并联在电路中;(6)电压表可以串联在电路中,或当电压表被错误的接入电路中时会烧坏。本研究通过眼动实验得到以下研究结果:第一,前概念可以分为“模糊不清前概念”和“确定性前概念”两类:持有模糊不清前概念的学生进行解题时,注视次数和回视次数相对较多,注视持续时间相对较长;持有确定性前概念的学生进行解题时,注视次数和回视次数相对较少,注视持续时间相对较短,快速给出错误结论。第二,概念转变程度可以分为“处于概念转变过程中”和“实现概念转变”两类:处于概念转变过程中的学生进行解题时,注视次数和回视次数相对较多,注视持续时间相对较长;实现概念转变的学生进行解题时,注视次数和回视次数相对较少,注视持续时间相对较短,快速给出正确结论。第三,存在前概念的学生,注视次数、回视次数、注视时间在前概念相关区域显著高于其他区域;实现概念转变的学生,上述眼动指标在科学概念相关区域显著高于其他区域。第四,当学生在解决电路问题过程中遇到阻碍时,注视序列折线图表明,存在前概念的学生,通常在不同区域之间依次进行交互;实现概念转变的学生,更倾向于在表明电路状态的区域之间进行交互。上述研究结果表明:(1)初中生在电学领域的学习中,存在不同特征的概念进展情况。具体表现为:在系统学习之前,分为模糊不清前概念和确定性前概念;在系统学习之后,分为处于概念转变过程中和实现概念转变。(2)在电学学习前后,学生解决问题时信息提取方式不同:在学习之前,学生通常提取与前概念相关的信息;在学习之后,学生逐渐关注与科学概念相关的信息。(3)在电学学习前后,学生解决问题的思维方式不同:在电学学习前,学生通常基于形象思维考虑电流走向解决电路问题;在电学学习后,学生更倾向于基于抽象思维考虑电路状态解决电路问题。基于眼动实验数据,本研究发现了初中生在概念转变前后的认知差异。研究结果为神经教育学领域相关研究提供了具体案例,为一线教师理解学生的概念模型和概念进展提供了理论依据,也对通过实际教学促进学生概念转变和提高学生问题解决能力具有重要的实用价值。