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力與運動的迷思概念

有關力與運動的迷思概念,從 1980 年開始陸陸續續有學者開始作這方 面的研究。Rodrigues(1980)對 7~13 歲孩童作關於物體浮沈概念的研究,

發現孩童認為物體落下與上升是不同的現象,但未應用到重力的概念。學

McCloskey(1983)曾對 Johns Hopkins 大學的學生進行有關運動概念 的研究,研究結果指出,即使修過高中物理的學生對於物體運動持有一些 素樸(naive)的想法,McCloskey 稱為衝力理論(impetus theory)。這是迷 思概念以理論的方式展現。他認為人們依據日常生活經驗而發展出非常完 拋體運動與單擺運動的表現一樣,與 Clement(1982)對學生拋體運動的研 究結果不謀而合。這些與經驗結合的想法,在不同年齡、背景或文化中學 生的認知上可見,且學生素樸概念不易改變的現象亦存在。

是屬於物體內在的,而不是屬於作用在物體上的外在實體(Finegold &

Gorsky, 1991)。

有關衝力性質的描述,Fischbein 等人(1989)的研究結果發現,學 生所認為衝力的作用(甚至是在任何外在力缺乏的情形之下)是基於物體 的形狀、重量與移動物體的功能。相似地,在 Bliss et al.(1989)的研 究發現,學生會使用下列兩種觀點來解釋物質是否具有衝力:

1.物體的硬度,或是其組成是相當重要的。

2.第二則是物體必須快速地移動,而得到一個較大的衝量,是和運動 的速度有關。

用來維持物體運動的衝力會隨著運動的過程慢慢地消耗,當物體停下 來之後,則是衝力消耗完畢了(Fischbein et al., 1989)。Trumper 和 Gorsky(1997)針對以色列 180 位大學生物系的職前教師關於力的研究 裡,研究結果發現:

迷思概念為「平衡力不會使物體運動或產生靜止;磁力在一定的距離才會 產生;物體只有在向下運動才受地心引力」。

董正玲(1991)的研究顯示國小兒童對「力與運動」概念具有共通的另 有概念,如以下五點:

1.以地面當絕對參考座標系,以自己當參考點。

2.以位置來判斷運動狀態及受力情形。

3.運動蘊含力或力與速度成正比。

4.認為具有活力的物體(如人,汽車) 才能產生力量,而忽略一些被 動力( 如摩擦力 ,地心引力) 。而認為有些現象是自然結果與力 無關,或在判斷靜力平衡時易忽略某些力。

5.重量和地心引力不是同一種力。

余秀麗(2003)研究發現:具有迷思概念的學生認為力必須要經由接觸 才會產生,有媒介物的存在。學生誤解媒介物的意義,誤以為受到力作用 的物體就是媒介物,有些學生認為如果沒有空氣,在地球上就不會有超距 力的現象。同樣地,Berg 和 Brouwer(1991)研究也發現超過 50%的九年 級學生認為在太空中沒有重力的存在,所以月球上亦是沒有重力,因為在 月球上沒有空氣。

余秀麗(2003)的研究顯示多數國三學生對重力現象持有不同的初始概 念,他們依據直覺自己日常生活經驗和直覺,作為詮釋力與重力現象的認 知架構。對於學習「力與接觸作用」概念較佳的學生,也較具有正確的重 力概念。

以上,國內外對「力於運動」迷思概念的研究,都有相似的結果。歸 納以下幾點特徵:

1. 源於日常生活的經驗,受文化情境影響。

2. 只注意外在的表象,忽略看不到的。

3. 只考慮到部分,未能含括至整體。

4. 皆存在於不同國家,不同年齡的學生。

Selman 等人(1982,引自劉俊庚, 2002)將學生在力學方面的概念發 展以皮亞傑的認知發展來分四個層次,分別如下:

1.概念是基於明顯、具體的事件:

學生在科學概念的解釋主要是基於明顯地因果關係來解釋。

2.概念是基於單一看不見的力:

小朋友在他解釋效應會明顯地使用隱秘的和非屬於動物的力在他的 解釋裡。儘管已有了看不見的力的發展,但他們依然無法在任意給定 的情境之下考慮超過一個力的作用。

3.概念是基於多重性的,或是相互作用看不見的力:

在此階層的孩童能夠在一個單一情況下考量多重性的過程。舉例來 說,他們能夠考量競爭的重力吸引作用。

4.概念是基於平衡,或是變換系統:

在此階層的科學思考是藉由許多看不見過程之間平衡的關係的系統 來考量。此外,小朋友亦能夠表現出這些力之間的變換。

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