Garnett & Treagust (1992)研究澳洲中學生對於電化學的另有概念,而 Sanger
& Greenbowe (1997)承接 Garnett 與 Treagust 的研究內容,針對化學電池中的鹽 橋探測其另有概念。本研究將其化學電池的另有概念整理於表 2-4-1,並在此章 節針對試題中設計之另有概念選項整理於表 4-4-1,將做為接下來分析本研究學 生對於另有概念的依據。
本研究之另有概念僅著重於研究一學生的答題情況以及概念改變進行討 論,根據此討論方向,將本章節分成三部分:一、學生對於化學電池的另有概念 分布情形:根據文獻所提及的另有概念,放入科學概念評量的選項中,藉以偵測 於本研究學生之另有概念分布情形;二、不同教學法對於另有概念分布情形:透 過不同教學觀察學生達概念改變的比例,以及另有概念重新分布的現象;三、小 結:總合上述發現,針對化學電池的另有概念給予結論。藉由此三部分的討論更 清出化學電池另有概念的分布情況,以及透過教學達概念改變主要的關鍵因素。
表 4-4-1 研究一 科學評量試題選項之另有概念
題號 選項 另有概念
9 (C)電子從 Y 電極經水溶液流向 X 電極 10a.電子從陰極進入電解液,並且通過 電解液在陽極出現。
11 (B)易放出電子的電極,放出電子後到電子 濃度較低的電極形成通路
3d. 電子由電子濃度較高的陽極,穿越 外電路到電子濃度較低的陰極。
(C)易放出電子的電極,放出電子後透過鹽 橋中正離子的吸引到另一電極形成通路
10c.鹽橋中的正離子吸引電子從一半 電池到另一半電池,形成電流。
(D)易放出電子的電極,放出電子後透過電 極所在的電解液中正離子的吸引到另一 電極形成通路
1b. 水溶液中的正離子吸引電子穿越 電解液。
一、學生對於化學電池的另有概念分布情形 擇選項(27.5%)。由此可知,由 Garnett 與 Treagust 所提出的化學電池另有概念,
在本研究中亦可發現表 4-4-2 所列出另有概念對學生的影響。
表 4-4-2 研究一 另有概念整體答題情形 題
號 另有概念 前測
N (%)
後測 N (%) 9 (A) 錯誤概念 7(13.7) 17(33.4)
(B) 科學概念 21(41.2) 32(62.7) (C) 電子從陰極進入電解液,並且通過電解液在
陽極出現。
14(27.5) 2(3.9)
(D) 錯誤概念 9(17.6) 0
11* (A) 科學概念 7(13.7) 27(54.0) (B) 電子由電子濃度較高的陽極,穿越外電路到
電子濃度較低的陰極。
13(25.5) 12(24.0)
(C) 鹽橋中的正離子吸引電子從一半電池到另 一半電池,形成電流。
19(37.3) 8(16.0)
(D) 水溶液中的正離子吸引電子穿越電解液。 12(23.5) 3(6.0) 13** (A) 陽極因為失去電子,為正電荷;陰極因為失
去電子,為正電荷
22(44.0) 3(5.9)
(B) 陽極為高電子濃度。 9(18.0) 13(25.5) (C) 科學概念 11(22.0) 26(51.0) (D) 錯誤概念 8(16.0) 9(18.0)
*建模文本組後測一位學生未作答,總樣本數為 50 人; **建模文本組前測一位學生未作答,總樣本數為 50 人
二、不同教學法對於學生在化學電池的概念改變情形
本研究分成「建模本位教學組」與「一般文本教學組」,在兩之間教學注重 的面向未必相同,因此,教學後學生的表現也會不同。有鑑於此將在這部份將 分成兩個面向進行討論:一、不同教學法在另有概念及錯誤概念間對學生的影 響:主要依據教學前後選項分佈情形進行討論;二、不同教學法對於另有概念 達概念改變的情形:討論另有概念的概念改變在這兩組教學法產生的情況。透
(一)不同教學法在另有概念及錯誤概念間對學生的影響
從表 4-4-3 與圖 4-4-2 討論「建模文本教學組」於教學前後,學生選擇選項
根據表 4-4-3 與圖 4-4-3 討論「一般文本教學組」於教學前後學生答題情形 發現,對於科學概念第九題與第十一題在教學後比例下降,僅第十三題的科學概 念在教學後有小幅度的上升;針對錯誤概念,除了第九題的選項(D)教學後無人 選答外,其餘選擇錯誤概念的比例皆有上升,又以第九題的選項(A)最為明顯;
對於另有概念,在第九題的選項(C)、第十一題的選項(C)、第十三題的選項(A) 皆有小幅度下降的情形,而在第十一題的選項(B)與選項(D)、第十三題的選項(B) 皆為上升的情形。從上列資料可知,透過一般文本教學,對於學生在另有概念與 錯誤概念選擇的比例表現上,未優於建模文本教學組。
針對上述的內容,將以兩點進行討論:一、透過不同教學方式教學後,對於 減少學生錯誤概念的影響;二、透過不同教學方式教學後,針對另有概念的影響。
並將討論的內容,呈現於第三部分。
(二)不同教學法間另有概念的概念改變情形
針對「建模文本教學組」與「一般文本教學組」的另有概念進行討論,並將 各組發生概念改變的情形整理於表 4-4-4,發現兩組發生概念改變的情形不同,
因此,將對於此現象進行比較與說明。
針對本研究所觀察的另有概念透過教學發現,除了 3d.此另有概念未發生概 念改變外,其他的另有概念皆發生概念改變的情形;對於「建模文本教學組」除 了 3d.的另有概念外,其餘達概念改變的比例皆高於 60%,其中又以 11b.的另有 概念達概念概變的比例為 85.7%,可知,大部分在本研究中所提出的另有概念 中,透過建模文本教學可促使學生發生概念改變,促進學生學習;在「一般文本 教學組」的另有概念透過教學後,達概念改變的比例皆小於 50%,因此,大部分 在本研究中的另有概念透過一般文本教學並不能有效的發生概念改變。
對於上述現象,以兩教學組於教材內容以及教師教學方式的差異進行分析,
並針對以下兩點討論:一、建模文本教學與一般文本教學在教材內容與教師教學 方式對於概念改變的影響;二、針對未發生概念改變發生的另有概念進行討論。
表 4-4-4 「建模文本教學組」與「一般文本教學組」對於另有概念發生概念改變情形
(二) 化學電池的另有概念分佈情形
本研究試題的設計刻意將化學電池的另有概念放置選擇提選項中,以調查學 生是否具有文獻中的另有概念。從教學前選擇提分佈情形可知,刻意放入選擇題 中的另有概念選項,其選擇比例於第十一題即的十三題皆高於科學概念與錯誤概 念,在第九題是第二高的選擇比例。由此可知,本研究對象對於存在特定的化學 電池的另有概念。
(三) 建模文本促進學生對於化學電池的另有概念產生概念改變
「一般文本組」的另有概念達概念改變的情形,皆低於 50%;「建模文本組」
的另有概念達概念改變的情形,除了「3b.陽極為高電子濃度」的另有概念外,
其於的另有蓋年大概念改變情形皆高於 60%。由此可知,「建模文本組」有利於 另有概念發生概念改變。其中,以「3b.陽極為高電子濃度」於「建模文本組」
以及「一般文本組」的學生皆未發生概念改變的情形,由教師上課教材推論,圖 4-4-4 為教師上課所使用於介紹鋅銅電池反應機制的投影片。以下為節錄教師於 此部份的文字資料:
鋅會變成鋅離子加上兩個電子,電子會跑向銅電極;鋅離子會跑向這杯溶 液(指著硫酸鋅)。銅棒要發生什麼事情?銅要接收電子,請問誰接收電子?
這一杯溶液(指著硫酸銅)的銅離子,銅離子二正接收電子後變成什麼東西?
銅原子。
在課堂中教師強調,左方鋅電極為電子流出的位置,而銅電極接收電子,並 且是由銅離子接收電子變成銅原子,尚未強調此事件主要為同時發生同時消失 (氧化還原的概念),學生會有電子濃度之間(陽極為起點濃度高;因極的電子被同 離子吸收濃度低)的差異情形。
圖 4-4-4 鋅銅電池介紹之上課投影片