成影概念及活動中的成影概念

本節整理並歸納 29 位國二學生在「影子變色了」觀察活動中所呈現 的影子相關概念，這包含了另有概念及科學概念。以下將分為幾個部分分 別探討學生在每個活動的預測與解釋中所呈現的概念類別。

在「前觀察活動」階段中，研究者在展示了實驗器材之後，便要求學 生先進行預測，預測積木在紅燈照射下，會在牆壁上出現甚麼狀況？並請 學生解釋為什麼會做這樣的預測。待實際進行觀察之後，再請學生針對與 預測不符合的部分進行解釋與說明。藉此了解學生原本的概念，以及在進 行觀察活動之後對原本的概念是否有產生影響。根據學生的回答統計如下 表：

從表 4-1-1 中可以發現有 20 位學生能提出科學概念解釋為何會形成 影子，如學生S06－P1：因為積木擋到光 因為積木阻擋光的前進－直線前 進，影子是因為沒有光線照到。（S1-1）；學生S06 能清楚的表達出影子形 成的原因。但若繼續提問學生為什麼影子是黑色的，就只有 14 位學生能 正確說明，如學生S03-P1：因為光線是直線前進，被擋住時無法照射，後 面那一塊沒有光線，所以會產生黑色的影子。（S1-1）；學生S03 能說明影 子是黑色的原因是因為沒有光線到達積木後面。而無法解釋影子是如何形

成的學生則佔了九位，顯示了即使是被歸類較為簡單的概念，仍有許多學 生具有另有概念，甚至無法解釋影子形成的原因。第二階段則是將觀察的 結果與預測相比較，若觀察結果與預測的一致，則請學生進一步說明預測 所依據的理由；若觀察結果與預測的不相符合，則讓學生對於自己的預測 進行檢視與修正以符合觀察的結果。研究者從結果分析中發現只有四位學 生對於結果的預測錯誤，其他 25 位學生多能正確的預測出結果。

表 4-1-1 科學概念與學生人數表

影子形成概念符合科學概念 影子成色概念符合科學概念 14 位

影子成色概念不符合科學概念 20 位

6 位 影子形成概念不符合科學概念

9 位

同時研究者也發現有六位學生在預測階段所使用的概念為另有概 念，但預測與觀察的結果卻是一致的。因影子的成因是國中一年級的課 程，因此這一點也符合研究者現場的教學經驗，當教學完成之後，若使用 傳統的紙筆測驗，學生大部分都能夠回答出答案，但若嘗試使用口頭描述 或繪圖表示影子的成因，學生在回答問題則顯得困難重重。這樣的情形也 持續的在接著進行的 POE 推理活動中出現。然而這也是本研究嘗試採用 POE 推理活動的方式來瞭解學生的推理及概念類型的目的，希望透過這樣的方 式讓研究者能夠清楚的觀察到學生所持有的概念，並讓學生能夠檢視自己 學習的成果，期望能同時夠達到教學的成效。

二、「影子變色」POE 推理活動

A1-8 光直接照射到對面形成相同顏色的影子。 ^{2（0.5％）}

N5-4

太陽光是黃色的，所以黃光照出來的影子跟太樣照的影子一樣是 黑色的。

23（6.1％）

附註：概念編碼說明

第一碼英文字母：A表示另有概念，S表示科學概念。

第二碼數字：1～5分別表示五大概念類型。

第三碼數字：概念分類流水號。

以下便分別舉學生實際回答為例說明如下：

（一）「以光的特性為判斷依據」

S02-P2：光透不過去，所以兩個影子都是黑色的。（S1-1）

學生 S02 在活動一的預測中，依據光的特性進行預測，因為光透不過 物體，所以影子是黑色的。由於學生所陳述的判斷依據是符合科學概念 的，同時這也是影子的成因中最主要的概念。在前活動中，研究者分析學 生的成影概念也是依此為依據，若學生能夠說出影子的形成是因為光線被 積木所阻擋，研究者即將此列為符合科學概念 S1-1。

S09-E3：光線照射角度的改變，會造成影子的位置的改變。（S1-2）

學生 S09 第三個活動中經過了觀察之後提出了以上的想法，而研究者 根據學生所畫的圖片進行分析，發現學生在圖上所呈現的概念是因光的直 進而造成影子的位置改變，從而判斷學生是依據光的特性來進行判斷，同 時也符合科學概念。

S03-E2: 綠燈照過去被物體擋住了 本來應該要產生黑色的影子 卻因為 另一個紅色的光線照過去 所以變成紅色的影子。（S1-3）

學生 S03 在第一個活動中的解釋當中提出了以上的看法，而在本活動

中，兩盞燈光同時照射於積木之上，會在其後方產生兩種顏色的影子。原 因是在於由於燈光的角度會在積木的後方形成兩塊黑色的區域。但這兩塊 黑色的區域（沒有光照到的地方）又會因光源它是在空間中發散的關係，

所以會被另一盞燈的燈光所覆蓋而呈現出顏色。因此對學生 S03 所陳述的 便將之列為科學概念 S1-3。

S25-P2：積木只有一個；所以只有一個影子。（A1-1）

學生 S25 在活動一的預測中有提到兩盞燈同時照射於積木上只會有一 個影子，其判斷的依據是由於 S1-1 影子形成的概念所延伸而來，因此研 究者認為學生是因為光的特性而有這樣的另有概念。但 A1-1 這一個另有 概念在活動一的預測中總共出現了 10 次，顯示學生在進行推理時，雖然 能夠運用概念 S1-1 來解釋會有影子的產生，但卻忽略了光源的數目會對 影子的數目產生影響。因此雖然學生一開始是使用科學概念來作為判斷的 依據，但由於其推論的結果仍將之列為另有概念 A1-1。

S26-P3：綠色的影子是綠燈產生的，所以綠色的燈移動，綠色的影子會跟 著移動。（A1-2）

學生 S26 在活動三的預測中提出因為綠色的影子是綠色的燈產生的，

所以會跟著綠色的燈移動。再從學生所畫的圖中進行分析可以發現若學生 提出綠色的影子是綠色的燈光所產生的，即是認為說光線先是照到積木 上，再彈射到牆壁上成為影子。因此才會認為綠色的燈移動時，綠色的影 子會跟著移動。同時研究者也發現，這一個另有概念是學生用來解釋活動 一預測與觀察結果的不一致，因此當學生產生另有概念時，很可能會使用 此一另有概念進而推論引導出另一個另有概念。

S01-E3：因為光線有凝聚喔，就是碰到固體會聚集在一起。；光線先凝聚

（A1-4）

學生 S01 在活動一的預測錯誤，因此為了解釋結果便提出以上的說 法，他認為說光線是先凝聚在積木上，在整個的照射在牆上形成影子。這 樣的另有概念在學生身上很常見到，他們會認為影子是發射出去的，因此 學生 S01 用這樣的方式來解釋為何會有兩個影子、影子的位置以及影子的 顏色。

S19-E2：因為有兩個光源，照在一個物體上，然後發生色散；兩個光源照 在物體上發生色散，所以會有兩個影子、兩種顏色。（A1-7）

學生 S19 在活動一的解釋中提出了一個滿特別的另有概念，他認為光 是直接照射到對面牆上，所以會在對面牆上形成影子。這樣的概念其實也 就是認為影子是光線產生的，而與物體沒有太大的關係。但在學生的學習 經驗裡有色散概念的學習，所以學生 S19 便將之運用在這一部分推理，即 便他並不了解何謂色散。

（二）以光的顏色混合為判斷依據

S27-P2: 它有兩種光，一起照出去的時候，照到物體上，兩種光加起來會 變成一種顏色 ，所以只有一個影子；光混在一起，紅色加綠色變 成黑色。（A2-1）

學生 S27 根據光顏色混合的想法認為說綠光跟紅光混合在一起會變成 黑色的光，因此他預測只會有一個影子。從這一個另有概念中我們可以明 顯的了解到學生正在進行調適，她認為由兩個光源所產生的影子應該會與 一個光源所產生的不同。但在他的學習或生活經驗裡卻又無法找到與之相 對應的經驗。因此他便以光顏色混合的推理得到如上的另有概念，既能與 一個光源時不同，又能不改變且不用去面對可能發生的認知衝突。

S03-P2：因為紅色的光照射產生的影子 會因為另一個光線照射而消失。

（A2-2）

學生 S03 預測因紅光照射積木所形成的影子會被另外一盞燈光所照射 的光線所填滿因而消失，從這邊我們能夠瞭解到學生對於何謂影子仍存在 有另有概念。學生會認為說影子都是黑色的，只要有光就稱不上是影子，

因此他認為說因綠光所照射而形成的黑影區，當紅光照射而成為紅色的時 候，那個區域就稱不上是影子。

S19-P3：因為剛剛是紅色，紅色和綠色是對比色呀！綠色和黃色應該不會 差到哪裡去。（A2-4）

學生 S19 在活動二預測影子為黑色的，即使已經經過活動一的觀察仍 然認為如此。他從顏料色彩的經驗中得知紅色和綠色為對比色，因此會有 兩個影子；黃色和綠色顏色相近，經過混色之後只會有一個黑色的影子，

但實際上顏料的混色與光的混色是有很大的不同的，但學生將之混合併用 來解釋所要觀測的項目。

（三）以觀察者或實驗器材為判斷依據

S27-E2: 是那個積木的，就是上面的積木是綠色，所以照出來是綠色的；

兩個光（所以是兩個影子），是照在物體被反彈過來到對面牆壁形 成影子。（A3-1）

學生 S27 在活動二中的預測與觀察結果不相符合，他所預測的是只會 有一個影子，而且影子是黑色的。當發現觀察結果與預測不相符合時，他 便修正自己的理論認為是因為積木的顏色照成了影子顏色的不同。當綠光 照射在綠色的積木上，便會將綠光反射到對面的牆上以形成綠色的影子；

當紅光照射在紅色的積木上，便會將紅光反射到對面的牆上以形成綠色的

當紅光照射在紅色的積木上，便會將紅光反射到對面的牆上以形成綠色的