學生對直線運動的文字敘述之理解情形

第3節

經過「直線運動 x-t 圖作圖測驗」後，對學生進行半結構晤談，目的為瞭解 學生對直線運動的文字敘述之理解情形。共分成「x-t 圖」、「運動方向與速度方 向」和「運動方向與位置方向」三個部分討論

一、對「x-t 圖」一詞之理解

教科書對 x 的定義是位置(相對於原點的距離和方向)，t 為時間，而短橫線

「-」為「與」字的省略。質性研究的受試者皆能將縱軸標示為 x，橫軸標示為 t，

但他們對 x 的理解主要有二種，分別是「位置」和「跟原點的距離」，如表 4-3-1 所示。認為 x 是「位置」的人數為 5 人，x 是「跟原點的距離」者為 3 人。

表 4-3-1：「直線運動 x-t 圖作圖測驗」後，「x-t 圖」一詞之晤談結果摘要表

受試者 x t 短橫線「-」

SVCD 位置 時間 「與」字的省略

SVcD 位置 時間 「對」字的省略

SvCD 位置 時間 「與」字的省略

svcd 位置 時間 標點符號，把 x 和 t 隔開 SVCd 跟原點的距離 時間 沒有意思

SVcd 跟原點的距離 時間 「對」字的省略

SvCd 位置 時間 標點符號，把 x 和 t 隔開 Svcd 從原點移動的距離 時間 「對」字的省略

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由於第 6 題提供物體運動過程中，某段時間移動的距離和各地點的位置，這 些物理量皆以數字來表示，所以藉此來看學生對 x 和 t 的理解。第 6 題的題目如 下：

若阿民在高速公路上(假設高速公路為一直線)，以平穩的速率，花費了 1 小時自嘉義開車北上至相距 100 公里的台中，接著從台中又花費了 2 小時，南下 開到 200 公里外的高雄。若將原點定在嘉義，方向取向北為正，則台中的位置為 +100 公里，高雄的位置為-100 公里，請畫 x-t 圖表示阿民的位置隨時間變化的 關係。

認為 x 是「跟原點的距離」之受試者作圖時，會受到題目中移動距離的影響，

標示出錯誤的座標點，如阿民在高雄的 x 標示為 200 或-200。協助這些受試者標 示到達高雄的時間及位置時，他們知道負號表示方向，如 Svcd 之作圖(圖 4-3-1) 和晤談內容，但是方向是「相對於原點的方向」還是「移動的方向」，可再進一 步研究。

研究者：這個點對到縱軸來是-100，-100 是什麼意思?

Svcd ：高雄跟嘉義的距離。

研究者：這個「負」是什麼意思?

Svcd ：方向。

圖 4-3-1：「直線運動作圖測驗」受試者 Svcd 第 6 題經過協助後的作圖結果

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受試者對短橫線「-」的理解情形及對應的人數可分成四類：(1)「與」字的 省略，有 2 人；(2)「對」字的省略，有 3 人；(3)標點符號以便將 x 和 t 隔開，

有 2 人；(4)沒有意思，有 1 人。自然科教科書中，對「x-t 圖」一詞的說明為「位 置與時間關係圖」的簡化(康軒文教事業，2009)，即短橫線「-」代表「與」字的 省略。而在大學普通物理用書使用「x versus t graph」的方式表示位置和時間的 運動學關係圖(Benson, 2008)，將其翻譯成中文為「位置對時間關係圖」，這與教 科書中常見的「位置與時間關係圖」似乎意思不大相近。「位置對時間關係圖」

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速度正負判斷正確的受訪者共 6 位，他們的判斷方法分為三類：

(1)以題目敘述的運動方向判斷速度的正負，如受試者 SVCD、SVcD 和 Svcd。

(2)以題目提到的方向判斷速度的正負，如受試者 SvCD 和 SVCd。

(3)以畫出的 x-t 圖中斜直線之傾斜方向判斷速度的正負，如受試者 SvCd。

剩下的 2 位受試者，svcd 認為速度等於距離除以時間，與正負無關，即他無法區 辨速度與速率，這與李如斌(2002)的研究結果相同。而 SVcd 雖然認為速度有正負，

但是速度為正值表示運動變快，負值表示運動變慢，此與 Brasell 和 Rowe(1993) 及陳秋萍(2005)的研究結果相似。

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由受訪者 SvCD 的回答，推測其認為往正方向運動時，物體從原點的右邊出 發。由受訪者 SVCd 和 SVcd 的回答，推測其認為物體往正方向運動時，物體從原 點的右邊出發；往負方向運動時，物體從原點的左邊出發。

從受訪者的回答可將其對物體的運動方向與位置方向的理解情形歸納為三 類：

(1)多數受訪者只考慮在原點的正方向之運動情形，忽略在原點的負方 向之運動情形；

(2)認為物體的運動方向和出發的位置有關，如受訪者 SVCd 和 SVcd。

(3)知道物體的運動方向和出發的位置無關，如受訪者 SVcD 和 svcd。

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