第二章 文獻探討
第三節 成影概念研究
在幾何光學課程的安排中，成影概念通常被認為是相當簡單的學習單 元。在我國國小課程中，影子單元安排在小學低年級，包括踩影子遊戲、
竿影等活動。然而，很多研究顯示，絕大多數的中小學生，對影子的成因、
影子的大小、影子的深淺及影子的顏色等相關問題都有很多的迷思概念。
影子是黑的，是一個顯而易見的現象，也是一個根深蒂固的概念。因此，
大多數人甚至不會認為影子為什麼是黑的是一個值得問的問題。根據過去 的研究，一般學生通常是用「光照到物體就形成影子」或「物體擋住光就 產生影子」等等來解釋影子的成因，這樣的回答並不代表對成影概念的真 正瞭解。皮亞傑指出孩童認為影子形成的物理原因有四類(Piaget &
Inhelder,1956)：
（一）影子是因為外界的黑暗(如夜晚、樹的陰影等)而產生的。
（二）影子是物體本身所具備的。
（三）影子是物體本身所具備的，光的照射會使得影子發射出去。
（四）影子是因為光被物體遮擋而在屏幕上所形成的。
前三類都是標準的「迷思概念」。第四類的回答則還要透過學生進一 步的解釋或畫圖，才能判定概念是否合乎幾何光學上的解釋。很多研究指 出(Feher & Rice,1988；黃湘武和黃寶鈿,1989；邱韻如,1998)，用「影 像發射」來解釋成影成像，是相當普遍的迷思概念。Feher & Rice(1988) 指出，很多 9 到 13 歲的學童認為影子是存在空間中的一種東西，它屬於 物體，因此形狀會和物體相同，這些學童的想法是，當物體受到光的照射 時，影子會自己投射到屏幕上或被光推動到達屏幕。黃湘武和黃寶鈿(1989) 在一項針對國中生到大學生所做的研究中指出，有些學生認為影子是光照 射到物體後，物體再發射出影像所形成的；也有學生認為投影的現象是由 於光只能照射到物體前方，因此在物體鄰近後方產生一個陰影，此陰影再 投射到屏幕上而形成。
很多學童認為黑色是影子本身的性質，他們沒有“影子是因為那個區 域沒有光線被反射所以才呈現黑的＂的概念。他們通常認為黑色、白色和 其他顏色一樣都是物體固有的性質，光的作用是照射到物體讓我們可以看
到物體的(Feher & Rice,1992)。這些想法和科學史上的舊觀念是一致的，
在牛頓之前的人們也大都是持這樣的看法，因此當牛頓提出白光是有由很 多種色光組成的說法時，並不是一下子就被世人所接受。
在黃子晏（2004）的研究中，以科學寫作的方式探究國中生有關「光」
的迷思概念，研究結果顯示學生對於「影子的形成」存有迷思概念。少部 分學生有「影子的形成是光的反射」、「光被物體吸收產生黑影」；也有部 分學生存著「物體不可以沒有影子」、「有光源就會有影子」、「物體離光源 越近影影子就越小」等的迷思概念。
王龍鍚和林顯輝（1992）則是透過教室觀察和紙筆測驗及臨床晤談研 究國小二年級學生的光和影概念，也發現到發現學生對影子形成的迷思概 念有：（1）光照到物體就有影子；（2）影子是物體的本性，只要有光就可 看到影子；（3）影子是太陽的相對產物，只要有太陽就有影子；（4）影子 是物體的一個映像；（5）影子是從太陽跑出來的。
而蕭倍如（2005）以自行發展之紙筆測驗來台中縣中小學生對於光學 的迷思概念，研究結果發現學生對於影子的迷思概念有（1）影子的顏色 與燈光顏色相同；（2）把光源調暗則影子變大；（3）影子形成的原因是 由於物體反射或偏折光線；（4）黑暗中的物體仍有影子；（5）以十字型 的電燈照射有圓孔的障礙物，則螢幕上出現十字型的亮影。
然而根據何嘉峻（2003）的研究可以發現到國中二、三年級不同性別 學生對於光學 (含「光源」、「光的直線前進」、「光與影子」、「光的折射」、
「光的反射」、「光與視覺」、「光與顏色」）均存在著迷思概念。
黃湘武與黃寶鈿 (1988)以群測及晤談的方式研究國中、小及高中學 生對於光的先前概念，包括：視線與顏色、光的投影以及平面鏡的成像。
與本研究相關的影子概念方面顯示：學生會認為影子是光照射到物體，物 體發射出來影像所產生的。
另外在 Rice 與 Feher (1988)以問卷與訪談的方式來研究學生對於影
子的概念中，發現學生易以反射來解釋影子的生成，影子是一種某物，會 移動到螢幕上，將影子給物質化。
李采褱（2003）針對光學概念進行研究。研究結果顯示在「影子的形 成」的概念上，學童之迷思概念有：「透明物沒有影子，或為深色黑影」、
「影子係由物體『反射』陽光而生」、且「黑暗中依然有影子」。