以下為此情境下問題 5 的敘述:
一個人正在推一個靜止的石塊,有力作用在石塊嗎?如果有,是什麼 力?
本研究所要測驗的概念為物體靜止,並且受到一個人的作用。科學上 正確的解釋為:「物體靜止,受到地心引力、地面支撐力,還有受到人的 推力,若接觸面不光滑,則需考慮地面摩擦力」。
此情境下學生的回答有數種類別包括人數統計,均整理在表 4-2-3。及 圖 4-2-4。以力的數量分析,如圖 4-2-4,在這個情境下,沒有人回答不受 力,回答受「一種力」的人數最多,佔全部的 64%,受「兩種力」的有 20%,
最少的是「三種力」,佔 6%,表示在人去推物體這個情況,沒有人會認為 物體沒有受力,既使物體不動,學生仍然覺得有受力。
表 4-2-3 學生回答問題 5 之力的種類統計表
力的種類(人數) 力的解釋編碼(人數) 總人數(%) 不受力 0(0) 0(0%) 一種力 3(2) 4(48) 6(2) 7(1) 53(64%) 兩種力 1,4(1) 3,4(11) 3,10(1) 4,6(2) 4,10(1) 16(20%) 三種力 1,3,4(2) 1.1,3,4(1) 1,3,7(1) 3,4,6(1) 5(6%) 四種力(含以上) 1,3,4,6(3) 1,3,4,7(1) 1,3.1,4,6(1) 1,3,4,5,6(1) 3,4,5,6(2) 8(10%)
兩種力 20%
三種力 6%
四種力(含 以上)
10%
一種力 64%
圖 4-2-4 情境二:學生回答力的總數之人數比例圖
我們分析受一種力的情形,大部分學生都回答受到人力(佔 90.6%),表 示大多數人對力的解釋都是很直覺的,人在推物體,人施力給物體,就是 人的推力,但是,這些人卻忽略了看不見的「地心引力」。其他只有回答
「地心引力」與「地面摩擦力」的各有兩人,他們都是很片面的認為有一 種力,只有一人回答動力,他認為人推物體是人提供「動力」給物體。
6.地面摩擦 力 3.9%
7.動力
2.0% 0.0%
4.人力 94.1%
圖 4-2-5 情境二:一種力的種類與人數比例圖
接著,我們分析兩種力的情形,如圖 4-2-6,比例較多的學生(佔 69%) 認為物體受到「地心引力+人的推力」,表示他們還記得地心引力還是有 作用在物體上,現在有人在推,故再多受一種人的推力。此比例第二多數 (佔 13%)解釋為「人的推力+摩擦力」,有此解釋表示考慮到現實生活中存 在有摩擦力,以及推力與摩擦力有對應的方式出現,唯注意到水平方向的 受力情形,但卻忽略鉛直方向仍有受力的情況。另外,其餘三種類型各有 1 人,對力的解釋有一種說法為「地心引力、作用力與反作用力」誤用牛 頓的第三定律。另一人則是說「人的推力、作用力與抗力」。第三種就是 持有「人推力+大氣壓力」的迷思概念想法。
1,4:大氣壓 力+人推力
6%
4,10:人推 力+其他 4,6:人推力 6%
+摩擦力 13%
3,10:地心 引力+其他
6%
3,4:地心引 力+人推力
69%
圖 4-2-6 情境二:兩種力的種類與人數比例圖
三種力的類型如圖 4-2-7 所示,其中有 1 人提到「地心引力+人推力+
摩擦力」,可惜缺少一個「地面支撐力」,否則就符合科學性的解釋。另外,
其餘三類可視為一種即「大氣壓力+地心引力+人的推力」,有 4 人,為 不完整與迷思概念的類型。
3,4,6,:
1,3,4 1.1,3,4 1,3,7 3,4,6 力的種類
1,3,4,6 1,3,4,7 1,3.1,4,6 1,3,4,5,6 3,4,5,6 力的種類
人數
圖 4-2-8 情境二:四種力(含以上)的種類與人數分佈圖