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人體體溫恆定性概念連結與教學的影響

前面四節的研究結果呈現學生在問卷的答題表現,分別從概念層次和心智模 式層次進行分析,並在第四節探討答題一致性。本節將分析透過質性研究工具所 收集的資料,深入討論學生的概念架構,以及如何受教學影響。第一部份呈現學 生在訪談時所轉錄的口語資料,透過編碼分析學生的心智模式。第二部份呈現甲 教師組在教學前後,主要心智模式受到教學影響的轉變情形。

一、人體體溫恆定性概念連結與心智模式

研究者將前測的二階層診斷問卷答題結果分析完,瞭解學生的問卷答題所對 應的心智模式後,找出持有不同心智模式的四位學生進行訪談。訪談對象共有,

為 S1、S2、S3 和 S4(S:學生代號;1-4 為流水號)。前測問卷答題分析結果中,

S1 為不調節模式,S2 為外因模式、S3 為科學模式、S4 為運動模式。半結構訪 談問題內容可以分成三個種類的問題,預測並解釋在不同情境下「體溫變化情形」、

「身體反應與體溫調節」和「體溫來源」,如附錄二和附錄三。

(一)前測時學生對於體溫改變的預測與解釋

在訪談問題內容裡,小櫻為了瞭解體溫變化情形,在進行不同行為後立即測 量體溫並紀錄。小櫻的初始體溫為 36.8oC,訪談對象必頇預測在接下來的 30 分 鐘內,每次測量時小櫻的體溫會是多少。不論體溫是否發生變化,他們都必頇解 釋原因。前測時學生對於體溫變化情形的預測和理由如表 4-5-1。四位學生對範 例 30 分鐘的體溫預測中,小櫻的體溫皆有發生改變。他們認為當身體做一些動 作時,就會提高體溫。當研究者追問什麼樣的動作可以提高體溫時,他們認為只 有大幅度或激烈的動作才能產生熱能。以下節錄一位學生解釋的片段(T 代表研 究者、S1~S4 為學生):

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T:你剛剛說她會產生熱能嘛,那這個熱能是怎麼產生出來的?你覺得身體哪一

個部分或是她做了什麼事,或是說她產生了什麼變化才能產生熱能?

S1:做運動的時候,肢體會做一些動作就會產生一些熱能。

T:那你覺得為什麼她做那些動作可以產生熱?

S1:這個的話,做運動的時候會…比較劇烈的時候會產生一些熱能。

接著研究者請學生解釋,他們預測體溫會下降的理由。他們認為當動作的幅 度變小、緩和或靜止時,體溫就會慢慢降低。以下節錄一位學生解釋的片段:

T:後來她在快步走完之後,她們後面這裡在聊天,為什麼她體溫又下降了?

S4:就比較緩和。然後心跳變慢。

……

T:她原本體溫是 36.8,為什麼在五分鐘之後下降了 0.2 度 C?

S4:前面就是講得還沒有很開心,可能就是不太熟悉。

在前測僅有一位學生認為流汗可以降低體溫,當研究者追問時,他認為汗水 可以把熱排出體外。以下節錄一位學生解釋的片段:

T:好,那這裡運動完之後,為什麼體溫會比較低?

S2:嗯…因為她有流汗阿!不是會變濕濕的?

……

T:一直流汗就越來越低。那你覺得為什麼流汗的時候體溫會下降?

S2:把熱排出身體外面。

只有 S2 和 S4 在預測體溫變化時,認為過程中有一段時間體溫沒有改變。他

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們認為此時身體沒有激烈動作,因此體溫沒有變化。以下節錄一位學生解釋的片 段:

T:為什麼實驗剛開始在聊天的時候體溫慢慢上升,可是為什麼在後面這裡體溫

都維持沒有變?

S4:因為她前面已經有做一些運動,然後到後面緩和的時間比較長。

T:緩和的時間?

S4:就是緩和,然後維持在一定的溫度,會比較長。

根據表 4-5-1,這四位學生在前測時持有的心智模式皆為運動模式,主要以 身體行為的激烈程度作為體溫改變的解釋理由。雖然 S2 有提及流汗可以散失體 熱,但在其他解釋都以動作激烈程度解釋,因此仍歸類為運動模式。

表 4-5-1 前測時學生對於體溫的改變的解釋

時間 5 分後 10 分後 15 分後 20 分後 25 分後 30 分後 心智 行為 聊天 聊天 快步走 快步走 聊天 聊天 模式

S1

預測 下降 下降 上升 上升 下降 下降

運動 理由 適應 適應 運動 運動 不動 不動

S2

預測 不變 不變 上升 上升 下降 上升

運動 理由 無 無 運動 運動 流汗 回溫

S3

預測 上升 上升 下降 下降 上升 上升

運動 理由 聊天 聊天 很累 很累 聊天 聊天

S4

預測 下降 上升 上升 上升 下降 不變

運動 理由 未聊開 已聊開 心跳 心跳 心跳 心跳

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(二)前測時學生預測體溫改變的反應

在學生解釋完體溫改變的理由後,研究者指著體溫改變的時間點,詢問學生 當體溫改變時,身體是否會有什麼反應,以及此反應是否會影響體溫。若學生認 為在前述反應不會改變體溫,研究者仍會問他是否會有其他反應會影響體溫。表 4-5-2 整理了四位學生的回答。訪談結果發現在體溫上升時,S1 提出最多種反應,

包括流汗、喘氣和心跳加快,但他認為這三種反應都不會改變體溫。S2、S3 和 S4 認為當體溫上升時,身體會開始流汗,而且流汗會使體溫降低。但是在教學 前並不知道這些反應如何調節體溫。因此他們會將熱視為物質,會被汗液帶離身 體。然而四位學生皆認為,當體溫下降時,身體不會產生任何反應。以下節錄一 位學生解釋的片段:

T:為什麼流汗會幫助我們體溫下降?

S4:就是把我們體內的熱,用汗腺把它排出去。

T:為什麼流汗可以幫助我們體溫下降?

S4:嗯…就是在身體裡面的水會吸收體內的熱,然後把汗水排出去的時候,就順

便把熱排出去。

雖然有三位學生提到排汗這個散熱方式,然而這並未與他們在解釋體溫改變 時理由牴觸。學生在這裡所指出的反應,是在體溫上升時出現的反應。換句話說,

他們認為運動時會因為激烈的動作使得體溫上升,此時身體開始透過汗液將體內 的熱從體內帶到體外排出去,使得體溫下降,但僅是讓體溫上升的幅度略減。只 有當運動結束後,身體動作漸趨緩和,體溫才會降回到正常範圍。因此這四位學 生仍為運動模式,其中三位學生持有排汗降溫的另有概念。

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(三)前測時學生對於體溫來源的解釋

在訪談問題的前兩部份討論的是,學生是否能以產熱方式和散熱方式解釋體 溫的改變。在訪談問題最後一部分,探討的是人體體溫來源為何,以瞭解學生是 否能結合產熱方式和散熱方式解釋。研究者要求學生解釋為何死亡時體溫立即降 低,以及身體各個部位的體溫是否相同, 以逐漸瞭解體溫的來源。

表 4-5-2 前測時學生預測體溫改變的反應

○:完全解釋正確 △:部份解釋正確 ╳:不影響體溫

四位學生都認為體溫的來源為心臟,由心臟產生熱之後經由血液在血管裡的 流動將熱傳到全身。研究者進一步追問其他器官是否能產生熱,學生則認為僅有 心臟,然而在科學模式中應該是全身細胞都能透過呼吸作用產生熱能。以下節錄 一位學生的訪談資料:

T:那為什麼血會是熱的?你有沒有想過?

S1:因為心臟就像是一塊…一個煮沸的鍋子。然後每次心臟打出血的時候,經過

體溫上升 體溫下降 心智模式

S1

反應 流汗 喘氣 心跳加快

— 運動

影響 ╳ ╳ ╳

S2

反應 流汗

— 運動

影響 △

S3

反應 流汗

— 運動

影響 △

S4

反應 流汗

— 運動

影響 △

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熱鍋不是會變成熱的,水一經過熱鍋就會變成熱的。

T:然後呢?

S1:熱的再…然後血經過那邊再跑出來,就會變成熱的。

T:所以你覺得那個熱的主要是由誰所產生的?

S1:由誰產生…產生的話應該是心臟產生的。

T:是心臟,那你覺得心臟怎麼產生熱?

S1:心臟收縮的時候,就會持續它的溫度。

T:收縮的時候。

S1:就跟我們在握緊拳頭跟放開的時候一樣。

……

T:那你覺得我們身體其他部位,例如說可能你的背阿、你的胃阿,就是你其他

人體的構造,它有沒有產生熱?還是只有心臟才有?

S1:應該是只有心臟。

整合四位學生在前測訪談中的分析結果,他們對進行不同行為時「體溫變化 情形」、「身體反應與體溫調節」和「體溫來源」的解釋,皆可對應到運動模式,

且解釋幾乎能夠具有邏輯性和融貫性。對他們而言,身體器官組織運作是體溫的 來源,而運作的激烈程度則會影響體溫的上升和下降。

(四)後測時學生對於體溫改變的解釋

經過教學後研究者再次以相同問題對原本四位學生進行訪談,以將後測訪 談得到的資料和前測訪談資料進行比較。四位學生在後測對體溫改變的解釋整理 於表 4-5-3。當範例中小櫻開始快步走時,四位學生皆認為此時體溫會上升。S1 和 S3 認為血流速度變快時,會產生熱能提高體溫。S2 則結合課堂所學呼吸作用 觀念,以養分產生能量解釋體溫上升。然而 S4 卻認為流汗和說話會使體溫會上

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升,當研究者追問其原因時,他無法說明原因。以下節錄三位學生訪談資料:

T:為什麼她開始快步走的時候體溫會上升?

S3:那個…血液循環

T:血液循環發生什麼事?

S3:加快。

T:這裡為什麼她體溫會上升?

S2:因為…運動的時候需要耗很多的能量或者是養分。運動完之後就要產生很多

能量,就會產生出熱。

T:為什麼消耗能量會產生出很多的熱?

S2:我不知道怎麼講…呃…為什麼…因為呼吸作用。

T:她在教室裡面快步走的時候,又上升了 0.5 度。那這裡的原因是為什麼?

S4:在教室裡快步走會流汗,然後體溫就會上升。

四位學生皆認為當體溫上升一段時間後,體溫便會開始下降。然而開始下降 的時間點,以及根據的理由並不一樣。S1 和 S4 都認為當小櫻結束快步走之後,

在聊天的過程中體溫會下降。S1 認為動作幅度變小後,血液流動速度變慢,因

在聊天的過程中體溫會下降。S1 認為動作幅度變小後,血液流動速度變慢,因