第三章 研究方法與研究工具
第三節 不同年齡施測生的迷思概念類型
第三節 不同年齡施測生的迷思概念類型
本節將分為兩部分討論。第壹部份將探討三所公私立大學的大一新生，在各 題的答案類型與迷思概念類型； 第貳部分將針對八、九年級生的答案類型與迷思 概念類型做探討。
第壹部分：大一新生與八、九年級生於浮力概念層次題型的答案類型與迷思概念 類型
（一）普通物理圖表概念認知調查問卷與晤談題目的試題回顧：
（1）普物圖表概念認知調查問卷第二題：浮力概念層次題型
有三個材質相同但體積不相等的物體，分別置於裝有水的同一容器中，其沉 浮情形，如下圖【4-3-1 中(a)~(c)】所示。設下圖中(a)、(b)與(c)的物體在水中 所受之浮力分別為𝐵U、𝐵V與𝐵T，則三個物體所受浮力由大至小排序為 (以>、=表示)。
▲圖 4-3-1：普物問卷正式施測題目第二題示意圖 【正確答案】𝐵U> 𝐵V > 𝐵T
（2）浮力概念層次題型的晤談題目：情境二 （題目部分為口述）
如圖為相同材質的三顆球，於水中的沉浮情形，試比較a、b 與 c 三球的浮力 大小？
▲圖 4-3-2：晤談情境二問題示意圖 【正確答案】𝐵T > 𝐵V > 𝐵U
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（二）浮力概念調查問卷的試題回顧：
（1）浮力概念調查問卷情境一：浮力概念層次題型
下圖為「三顆相同材質的實心球」，於水中的沉浮情形。若球a、球 b 與球 c 所受的浮力大小分別為𝐵^、𝐵_與 𝐵`，則試：比較各球間的浮力「由大到小排 序」？ (附圖中各球體的體積大小，如圖所示！)
答案： (請由大到小排序，並以> 、 =表示) 理由：
▲圖4-3-3：浮力概念問卷正式施測題目情境一 【正確答案】𝐵T > 𝐵V> 𝐵U
59 Interview）」，並藉由學生的放聲思考（Think Aloud） 來蒐集學生的想法。
此外，下表 4-3-2 為甲、乙、丙三校的受訪者於晤談後的迷思概念類型統
Mullet 1988； Montcouquiol 1988）。
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Mullet 1988； Montcouquiol 1988）。
另有三位學生的「答案」雖然正確， 但在「概念」的運用與解釋上 是錯誤的。例如：有兩位學生認為「浮力與深度有關，因此c 球所在的深 度較b 與 a 兩球深，故 c 球的浮力最大而 a 球的浮力最小」，顯然是誤用
「物體在液中的位置」來判斷浮力大小（劉翠伶2002；黃湘武 1989；
Mullet 1988； Montcouquiol 1988），詳細請見附錄 1-2-(c) 。 另一位學生的 迷思概念類型，則是誤用「物體在液中的位置」（劉翠伶2002；黃湘武 1989 ; Mullet 1988； Montcouquiol 1988）以及「錯誤的使用其它概念來解 釋浮力」（吳昆勇2002；郭重吉 1989；林俊義 2001；黃湘武 1987），詳 細請見附件1-2-(d)。 結錯誤（Marshall 1987），而是在作答時的不專心（Distraction）（Marshall 1987）
才導致答案上的誤判；此外，「學校甲」在迷思概念的類型與數量上，明顯較甲、
乙兩校多出許多。
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二、八九年級生於浮力概念層次題型的答案類型與迷思概念類型統計：
（一）答案類型統計：
下表4-3-3 為八、九年級生，在浮力概念層次題型的答案類型統計。根 據統計結果，正確答案「𝐵` > 𝐵_> 𝐵^」的人數百分比，以「九年級生」的 答對率最高，約為56 %，意味著「學生的概念在學習前、後，確實有顯著的 差異性」。
此外，人數百分比大於1%的錯誤案類型有「𝐵^ > 𝐵_ > 𝐵`」（體積最小 且浮最高的c物體，所受的浮力最大 ; 體積最大且最沉的a物體所受的浮力最小）
「𝐵^ = 𝐵_ = 𝐵`」（a、b與c三物體的浮力大小皆相等）這兩種。根據調查結 果發現，八、九年級生主要的錯誤答案類型都集中在「𝐵^ > 𝐵_ > 𝐵`」，又 以「八年級生」的人數百分比最高。
編 號
八年級 (N=58) 九年及 (N=57)
答案類型 百分比 答案類型 百分比
1 𝐵` > 𝐵_> 𝐵^ 24.14% 𝐵` > 𝐵_ > 𝐵^ 56.14%
2 𝐵^ > 𝐵_ > 𝐵` 50% 𝐵^ > 𝐵_ > 𝐵` 24.56%
3 𝐵^ = 𝐵_ = 𝐵` 20.69% 𝐵^ = 𝐵_ = 𝐵` 14.04%
4 其他 3.44% 其他 1.75%
5 未作答 1.72% 未作答 3.51%
▲表 4-3-3：八、九年級生於浮力概念層次題型的答案類型統計
（二）迷思概念類型統計：
下表 4-3-4 為八、九年級生，於浮力概念層次題型的迷思概念類型統計：
（1）八年級生:
（a）𝐵U > 𝐵V> 𝐵T 的：
○1 誤用「物體在液中的位置」來判斷浮力（劉翠伶 2002；黃 湘武1989；Mullet 1988； Montcouquiol 1988），因為學生 認為「物體浮得愈高，代表所受的浮力愈大 ; 反之，物體沉 的愈低，則所受的浮力愈小」，詳細請見附錄1-3- (a) ;
○2 僅單方面考慮了「物體的重量」判斷了物體的浮力大小（吳 昆勇2002），因為學生認為「因為材質相同，所以體積愈 小的球，質量也就愈小（即愈輕），所以所受的浮力會愈 大」，詳細請見附錄1-3- (b)。
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（b）𝐵U＝𝐵V＝𝐵T ：
○1 誤用「物體在液中的位置」判斷浮力（劉翠伶 2002；黃湘武 1989；Mullet ＆ Montcouquiol 1988），因為學生認為「物體 浮得愈高，代表所受的浮力愈大 ; 反之，物體沉的愈低部，
所受的浮力愈小」
○2 誤用了「 物體的密度」來判斷浮力（劉翠伶 2002 ; 林福榮 2001 ; Mullet ＆Montcouquiol 1988），因為學生認為「因為 三球的材質相同」。
（2）九年級生：
（a） 𝐵U > 𝐵V > 𝐵T的迷思概念類型有三種 ：
○1 誤用「物體在液中的位置」來判斷浮力（劉翠伶2002；黃湘 武1989；Mullet and Montcouquiol 1988），因為學生認為
「物體浮得愈高，代表所受的浮力愈大 ; 反之，物體沉的愈 低部，所受的浮力愈小」，詳細請見附錄1-4-(a) 。
○2 僅單方面考慮了「物體的重量」判斷了物體的浮力大小（吳 昆勇2002），因為學生認為「因為材質相同，所以體積愈 小的球，質量也就愈小（即愈輕），所以所受的浮力會愈 大」。
○3 誤用了「物體與液體的接觸面積」來判斷浮力大小（She 2002；吳昆勇 2002），因為學生認為「a 球的表面積最大;c 球的表面積最小」。
（b）𝐵U＝𝐵V＝𝐵T 的迷思概念類型有兩種：
○1 誤用「物體的沉浮情形」來判斷浮力大小(吳昆勇 2002)，因 為學生認為「a、b 與 c 三顆球均浮在水中且未觸及盆底」，
詳細請見附錄1-4-(b) 。
○2 誤用「液體的密度」來推斷「物體的浮力大小」（劉翠伶 2002 ; 林福榮 2001 ; Mullet 1988； Montcouquiol 1988），因 為學生認為「三顆球都放置在相同的液體（水）內，故所受 的浮力都一樣」，詳細請見附錄1-4-(c)。
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第貳部分：大一新生與八、九年級生於浮力綜合應用層次題型的答案類型與迷思概 念類型
（一）普通物理圖表概念認知調查問卷與晤談題目的試題回顧：
（1）普物圖表概念認知調查問卷第三題：浮力綜合應用層次題型 某生做浮力實驗之步驟順序如下所述：
《步驟一》將一木桶置於水中後，測得其水面高度為ℎ，如下【圖 4-1-3(a)】
所示。
《步驟二》置一金屬球於木桶內，並測得其水面高度為𝐻$，如下【圖4-1-3 (b)】所示。
《步驟三》將此金屬球從木桶內取出後，用一細絲(體積可忽略不計)勾置於木 桶底部，並測得其水面高度為𝐻%，如下【圖4-1-3 (c)】所示。
《步驟四》最後再將其細絲剪斷，並待其金屬球沉入水底後，測得其水面高 度為𝐻W，如下【圖4-1-3 (d)】所示。
則水面高度ℎ、𝐻$、𝐻%與𝐻W由高至低排序為 (以>、=表示)。」
▲圖 4-3-4：普物問卷正式施測題目第二題示意圖 【正確答案】𝐻$ = 𝐻% > 𝐻W > ℎ
（2）浮力綜合應用層次的晤談題目：情境二 （題目部分為口述）
(A).如下圖 0 所示，將一塊保麗龍板置於一水盆內後，量測其液面高度為𝐻m； 如果，今將一袋彈珠放置於此塊保麗龍板上後(如下圖 1 所示)，所測得的 液面高度為𝐻$，則試比較液面𝐻m與𝐻$的高低關係？
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(B).若將原本置於保麗龍板上的彈珠袋，掛置於保麗龍下方，並使其沒入水中 後(如下圖 2 所示)，所測得的液面高度為𝐻%，則試比較液面𝐻$與𝐻%的高低 關係？
(C).若將原本掛置於保麗龍板下的彈珠袋剪斷，並使彈珠袋完全沉於水盆底部 後(如下圖 3 所示)，所測得的液面高度為𝐻W，則試比較液面𝐻%與𝐻W的高低 關係由大到小排序？
(D).將彈珠袋置於保麗龍板上後(如下圖 1 所示)，所測得的液面高度為𝐻$；若 將此彈珠袋投入盆中，待其完全沉入盆底後(如下圖 3 所示)，所測得的液 面高度為𝐻W， 則試比較液面𝐻$與𝐻W的高低關係？
▲圖 4-3-5-(0)~(3)：晤談試題情境二示意圖 【正確答案】 (1).𝐻$ > 𝐻m (2).𝐻$ = 𝐻% (3).𝐻% > 𝐻W (4).𝐻$ > 𝐻W
（二）浮力概念調查問卷的試題回顧：
（1）浮力概念調查問卷情境二：浮力綜合應用層次 同「浮力綜合應用層次題型的晤談題目情境二」。
（2）浮力概念調查問卷情境三：浮力綜合應用層次 同上，普物圖表概念認知調查問卷第三題。
66 連結錯誤（Errors In Making Concept Association）」(Marshall 1987)，
而是不小心遺忘了 h 才導致答案的錯誤。
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（二）晤談結果與迷思概念來源與類型統計：
為了能更進一步診斷學生的迷思概念來源與類型，研究者根據前面的研究 結果，將原施測題目，做了一小部分的修正而發展成四題的晤談題目，在晤談 上是採以結構式晤談法來晤談學生，而學生是採用「兩兩比較法（Paired Comparison Method）」來判斷答案，因此研究者將透過學生的「放聲思考
（Think aloud） 」來診斷學生的迷思概念來源。晤談題目說明如下：
（1）第一小題：知道𝐻$ > 𝐻{ ，即「加入彈珠袋後，浮力會變大；因此排 開液體會使水面上升」。
（2）第二小題：知道𝐻$ = 𝐻% ，即「能視彈珠袋與保麗龍板為同一系統，利 用力平衡的概念得到浮力等於重力」。
（3）第三小題：知道𝐻% > 𝐻W ，即「彈珠袋的密度大於水，因此沉入水中 時，其所受的浮力小於重力」。
（4）第四小題：知道𝐻$ > 𝐻W ，即「浮體與沉體所受的浮力大小不同，彈 珠袋在保麗龍板上雖然未與水接觸，但仍受浮力作用」。
下表 4-3-7~9 為這三所公私立大學大一新生，於晤談後的迷思概念類型統計：
（1）學校甲的迷思概念類型：
（a）第一題：學生認為「沒放彈珠袋的水位會比較高」，即「𝐻m > 𝐻$ 」 的錯誤答案類型。因為「保麗龍板及彈珠袋系統的重量，
較保麗龍板大，因此會造成液面產生形變而導致水位下 降」，故迷思概念類型為
（江新合1992；劉翠伶 2003），詳細請見附錄 2-1- (a)。
（b）第二題：學生認為「將彈珠袋掛置在保麗龍板下方，並使其沒入液 面下時的液面高度，較置於保麗龍板上的要高」，即
「𝐻% > 𝐻$」的錯誤答案類型。因為 「圖 2 的彈珠袋沒入 液面下的體積較多，因此會排開較多水的體積而使得水面 升高」，故迷思概念類型為「僅單方面利用沒入的體積來 判斷浮力」（林福榮 2001），詳細請見附錄 2-1- (b)。
（c）第三題：學生認為「將彈珠袋掛置在保麗龍板下方，並使其沒入液 面下時的液面高度，與彈珠袋沉入盆底的液面高度，沒有 差別」，即「𝐻% = 𝐻W」的錯誤答案類型。 因為「兩袋彈 珠袋所受的重力一樣，因此所受的浮力會一樣」，故迷思 概念類型為「僅單方面考慮了物體的重量來判斷物體的浮 力大小」（吳昆勇2002），詳細請見附錄 2-1- (c)。
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71 1994；Amy S. 1993；陳振威 1999；莊麗娟 1996；王龍 錫1991）即「沉在盆底的彈珠袋，是因為重量較重的 關係 ; 因此水面會上升比較多」，故此生的迷思概念類 型屬於「錯誤的使用浮力概念來解釋浮力現象」（吳 昆勇2002； 郭重吉 1989 ；林俊義 2001；黃湘武
72 1994； Sneider 1994；Amy S. 1993；陳振威 1999；莊 麗娟1996；王龍錫 1991），故迷思概念類型屬於「錯
73
74 於「概念的連結錯誤（Errors In Making Concept Association）
(Marshall 1987)，而是不小心遺忘了 h 才導致答案的錯誤。