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國小自然科教師在「前預測」階段的色光概念

本節整理歸納16位國小自然科教師在「前預測」活動中,所呈現的色光概念,

其中包含了另有概念與科學概念。茲列舉較具代表性例子說明如下,包含「光波強 度」、「光波波長」、「光譜組成」、「光的折射」、「光的吸收」、「光的反射」、

「光的混色」等七方面,並將概念不清、語意不詳的納為「無法歸類」(表4-1-1)。

以下以晤談資料呈現受試教師的回答情形。

一、「光波強度」方面:

在光波強度方面,T01在前預測階段對黃、綠、藍、紫色玻璃紙的實驗中,受 試教師認為是因為距離使得色光的強度減弱,看起來的顏色變淡了,以1-1S表示,

受試教師的理由舉例如下:

T01 前藍 1-1S:看到淡藍色,是因為距離的關係所以藍色玻璃紙的顏色變淡了。

二、「光波波長」方面:

在光波波長方面,T02認為和玻璃紙顏色相同的色光才能呈現在白幕上。T06則 認為玻璃紙會選擇性的讓光通過,不一定是單一顏色的色光,同時也指出色光的頻 率並不相同。

表4-1-1 「前預測」階段研究對象所持之色光概念

T12 在紅色玻璃紙的實驗中認為紅色波長最長,卻以為紅光會蓋住其他波長短 的色光。其中 T06 的概念符合正確概念,列為科學概念。T08 認為紅光波長最短,

紫光波長最長,和科學概念恰為相反。T13 認為和玻璃紙顏色接近的波長也會影響 色光的呈色。T01 知道七種顏色的色光有不同的波長。綜合上述,受試教師部分知 道色光的波長和頻率不同,部分則對波長的長短有混淆不清的現象。從表 4-1-1 中 可知受試教師對色光存在著另有概念與科學概念,受試教師會以顏色、波長、頻率 來作為解釋的依據,其中受試教師所持之理由有 21%(2-1A,2-1S)是以顏色來作 為解釋的依據,有 8%(2-2A,2-2S)是以波長長短來作解釋。受試教師的理由舉 例如下:

T02 前綠 2-1A:什麼顏色的玻璃紙就是會出來什麼顏色的光。

T06 前全 2-1S:不同顏色的光有其不同的頻率,而玻璃紙會選擇性的讓光通過,不一 定是單一顏色的色光。

T12 前紅 2-2A:很多顏色出來,因為紅色波長最長,所以會蓋住其他波長的光。

T08 前紅 2-2A:紅色光波長最短,紫光波長最長,所以紅色玻璃紙放進去只有紫色光 會被保留下來。

T13 前黃 2-2A:橙色跟綠色比較接近黃色光的波長,放黃色玻璃紙,那黃色就會被濾 掉,比較接近的部分也應當會受影響。

T01 前紅 2-2S:七種色光波長都不一樣。

T06 前全 2-1A,2-1S:什麼顏色的玻璃紙,會讓那個顏色的光通光,不同顏色的光有 其不同的頻率。

三、「光譜組成」方面:

在光譜組成方面,T03認為紅色和黃色在光譜上占有較大範圍,所以會影響其 他色光的呈色。T13了解可見光是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七色所組成,並具 有光譜是有連續且順序排列的科學概念。以下為受試教師的理由:

T03 前綠 3-1A:紅色和黃色在原來的光譜上占的部份比較大,所以綠色的光和會紅黃 色混合在起一起,呈現黃色。

T13 前紅 3-1S:可見光是紅紫,光譜是按順序連續排列的。

四、「光的折射」方面:

在光的折射方面,T07認為三原色中,藍色光偏折角度最大所以會出現在白幕 上。T16的另有概念認為所有的光通光三稜鏡後,都會色散出六種顏色的色光。T03 知道三稜鏡會讓色光產生偏折。以下為受試教師的回答:

T07 前黃 4-1A:紅藍三原色中藍色光的偏折角度最大,所以最後只會出現偏折 角度最大的藍色光。

T16 前黃 4-2A:光通過三稜鏡後一定會色散出六種顏色的色光。

T03 前綠 4-2S:三稜鏡會讓色光偏折。

五、「光的吸收」方面:

在光的吸收方面,從表 4-1-1 得知,受試教師所持的理由中有 22%(5-1A,5-2A,

5-3A)是以「光的吸收」來作為解釋的依據,但所持概念並無出現科學概念,顯示 在光的吸收方面,受試教師存有許多另有概念。如 T10 於紅色玻璃紙的實驗中,認 為紅色玻璃紙會把紅色以外的色光吸收掉,所以只會看到紅色光。T09 則認為紅色 玻璃紙把其他的色光過濾掉,只讓單一紅色光通過,所以也只看到紅色光。T06 則 認為玻璃紙會阻擋與本身不同色的色光,和玻璃紙本身相同的單一色光才會通過。

以下為受試教師的理由:

T10 前紅 6-1A:除了紅色以外的光,都會被紅色玻璃紙吸收掉。

T09 前紅 6-2A:其他光被過濾掉,單色光進入後只會看到單色光。所以會看到紅色光。

T06 前綠 6-3A:什麼顏色的玻璃紙,阻擋其他顏色的色光,會讓那個顏色的光通光。

六、「光的反射」方面:

在光的反射方面,T14認為玻璃紙會反射出和本身顏色相同的單色光。T08指出 被玻璃紙保留下來的光才能出現在白幕上。以下為受試教師的理由:

T14 前橙 6-1A:橙色光也是同理可證,因為你只反射單色光,其他色光都被玻璃紙吸 收了,經過放大鏡聚光,再由三稜鏡色散,它就只反射單色光,所以我預測它(色 散結果)就是單色光。

T08 前紫 6-2A:紅色光保留下來,紫色光反射出去。

七、「光的混色」方面:

在光的混色方面,T10認為三原色是黃色、綠色和紅色,而正確的光之三原色 應該是T07所指的紅色、綠色和藍色,才是正確的科學概念。T12在橙色玻璃紙的前 預測中,認為橙色是三原色中的紅色和黃色所組成的,所以除了出現和玻璃紙本身 相同的顏色外,還會出現混色前的三原色。從表4-1-1中得知,在前預測階段,以光 的混色來作為解釋的依據達20%(7-1A,7-1S,7-2A)。以下為受試教師的理由:

T10 前橙 7-1A:會看到紅色光,只會出現三原色黃綠紅三種之一,而且橙色比較接近 紅色,所以只會出現紅色。

T07 前橙 7-1S:三原色是紅綠藍,其中藍色光的偏折角度最大,所以最後只會出現偏 折角度最大的藍色光。

T12 前橙 7-2S:橙色會出現,橙色是由紅色和黃色組成的,所以會出現紅橙黃。

八、「無法歸類」方面:

T03只做過簡單的玻璃紙透光實驗,他在前預測階段中,有三次的記錄無法說 明所持的理由,而其他受試教師都能以現有的概念說明自己勾選的理由。以下為受 試教師的回答:

T03 前橙 N:我沒有試過,不知道。

圖 4 - 1 - 1 「 前 預 測 」 階 段 色 光 概 念 次 數 圖

從圖 4-1-3 中,可以觀察到前預測階段之另有概念和科學概念的比例,分別為 82

%和 18%,且另有概念出現的次數比科學概念高,顯示在前預測階段中,受試教師 所持之理由多為另有概念。

圖4-1-3 「前預測」階段另有概念與科學概念比例圖 82%(147次)

18%(33次)

另有概念 科學概念

綜而言之,在「光波純度」方面,前預測階段的各色玻璃紙勾選中,勾選和玻 璃紙相同顏色的有六位受試教師,分別為T01、T02、T05、T06、T09、T14,他們認 為玻璃紙僅能讓單一色光通過。在「光波強度」方面,認為光源到白幕的距離,使 得色光的顏色變淡,本研究結果與Stead 和Osborne(1980)之「光行進的距離與光 行進遇到障礙物有關,其行走距離與光源本身能量有關」有相同之科學概念。在「光 波波長」方面,除了以顏色來作為理由外,還認為波長的小大會影響呈色,此外,

知道紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫的波長長短,並了解黃光的波長和橙色及綠色的 波長是比較接近的。在「光譜組成」方面,知道可見光的光譜是順序排列的,且能 說出可見光譜是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫所組成的科學概念。在「光的折射」

方面,受試教師知道三稜鏡能使光產生偏折,另有概念則認為偏折角度會影響色散 的呈色;認為不管是何種色光,通過玻璃紙後會呈現單一色光,單一色光再經過三 稜鏡後則會再色散成各色色光。在「光的吸收」方面,受試教師認為玻璃紙會吸收

部份色光,讓單一色光通過,但以「吸收」來解釋光學概念的只有一位,其他則是 用「過濾」、「阻擋」來表示,張川木(1998)及王玉龍(2005)研究也指出多數 學生是利用其調和水彩顏料的來回答問題,而非是依照光的「透射」、「反射」或

「吸收」等行為來作答,和本研究的受試教師持有相同的另有概念。在「光的反射」

方面,認為玻璃紙會反射本身顏色的色光或讓它穿透而顯現在白幕上。在「光的混 色」方面,受試教師有光的三原色及光的加成混色概念,此結果和張川木(1999)

研究結果有相類似的部分,讓學生透過有色透明玻璃紙看見物體,被觀察物的顏色 變化,多數學生未具有操作色光混合的經驗,認為色光相混合後的合成顏色可用顏 料相混後的結果來加以解釋;唐明(2002)也指出學生在光的色散方面,以水彩調 色及彩色黏土等經驗,推論色光的混合;顯示教師和學生都存在此類型的另有概念。

另一方面,16位受試教師所持之理由,以「光波波長」、「光的吸收」及「光的混 色」所占比例最高,且另有概念出現的比例較科學概念高,占82%,顯示受試教師 前預測階段所持概念多為另有概念。