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本節的分析主要是針對學生在氧化還原概念、電池概念以及電解概念的概 念圖來探討學生概念類型,進一步探討實驗組與對照組兩組學生的概念演變有 何不同。

一、十二種概念類型

A 概念類型為上階概念有兩個,分別為氧化還原反應以及電池,這兩個上 階概念是獨立存在,沒有交集(圖 4-3-1)。從下圖發現學生認為氧化還原概念和 電池概念之間沒有關聯性,此外,再從這概念圖中發現這位學生對於氧化還原 概念以及電池概念不甚清楚,其錯誤概念為電池有電解質,所以會離子移動,

進一步電子在外電路移動。

圖 4-3-1 A 概念類型的範例

B 概念類型為上階概念有兩個,分別為氧化還原反應以及電解,這兩個上 階概念是獨立存在,沒有交集(圖 4-3-2)。從下圖發現學生認為氧化還原概念和 電解概念之間沒有關連性,此外,再從這概念圖中發現這位學生不清楚氧化還 原概念以及電解的機制。

C 概念類型為上階概念有兩個,分別為氧化還原反應以及電解質,這兩個 上階概念是獨立存在,沒有交集(圖 4-3-3)。從下圖學生認為氧化還原概念與電 解質概念(電池、電解)之間沒有關聯性,此外,從這概念圖中可以發現學生認 為電解質是上階概念,其認為電解質需要電池以及電解。

圖 4-3-3 C 概念類型的範例

D 概念類型為上階概念有兩個,分別為氧化還原反應以及電子轉移,這兩 個上階概念是獨立存在,沒有交集(圖 4-3-4)。從下圖概念圖發現這位學生將電 子轉移和電解質作連結線,其認為這兩者是有關連性,而此連結是不正確的。

圖 4-3-4 D 概念類型的範例

E 概念類型為上階概念有兩個,分別為氧化反應以及還原反應,這兩個上 階概念是獨立存在,沒有交集(圖 4-3-5)。從下圖概念圖中發現這位學生認為氧 化反應和還原反應是可以獨立存在,其認為氧化反應中非自發反應為電池和電 解,而還原反應中非自發反應也為電池和電解。

圖 4-3-5 E 概念類型的範例

F 概念類型為上階概念有三個,分別為氧化還原反應、電池以及電解,這 三個上階概念是獨立存在,沒有交集(圖 4-3-6)。從下圖概念圖中發現這位學生 認為氧化還原概念、電池概念以及電解概念之間相互獨立,沒有關連性,此外 這位學生對於氧化還原概念、電池概念以及電解概念都不完整。

圖 4-3-6 F 概念類型的範例

G 概念類型為上階概念是四個以上,這些上階概念都是獨立存在,沒有交 集(圖 4-3-7)。從下圖概念圖中發現這位學生對於專有名詞之間的連結性是片段 且概念間的關係較為零散。

圖 4-3-7 G 概念類型的範例

H 概念類型為上階概念有兩個,分別為氧化還原反應以及電池,這兩個上 階概念間有一重要概念作交集,此概念為電子移動(圖 4-3-8)。從下圖概念圖中 發現這位學生認為氧化還原概念以及電池概念間有關連性,而扮演這重要關聯 性的角色是電子移動,其認為電子移動是因為氧化還原反應,電池是因為電子 移動的關係。

圖 4-3-8 H 概念類型的範例

I 概念類型為上階概念有兩個,分別為氧化還原反應以及電解,這兩個上 階概念間有一重要概念作交集,此概念為電子轉移(圖 4-3-9)。從下圖概念圖中 發現這位學生認為氧化還原概念和電解概念之間是有關連性,而扮演關聯性的 重要概念是電子轉移。

圖 4-3-9 I 概念類型的範例

J 概念類型為上階概念為氧化還原反應,其餘概念間是緊密連結,但認為 電子能在鹽橋中移動(圖 4-3-10)。從下圖概念圖中發現這位學生將氧化還原概 念以及電池概念之間作緊密的連結,但是這位學生卻認為鹽橋中有電子移動,

視為錯誤概念。

圖 4-3-10 J 概念類型的範例

K 概念類型為上階概念為氧化還原反應,其餘概念間是緊密連結,但認為 電解質中離子間會電子交換,其交換方式為氧化還原(圖 4-3-11)。從下圖概念 圖中發現這位學生認為這些概念之間是緊密的連結關係,其認為電解質的導電 方式是離子移動,而離子中電子交換的方式是氧化還原反應,因此學生認為電 解質中離子間會電子交換,而交換方式為氧化還原反應。

圖 4-3-11 K 概念類型的範例

L 概念類型為上階概念為氧化還原反應,其餘概念間是緊密連結(圖 4-3-12)。從下圖概念圖中發現這位學生清楚知道電池運轉的原理是氧化還原反 應,概念彼此間相互緊密連結。

圖 4-3-12 L 概念類型的範例

二、實驗組學生的概念類型

此外,就 L 概念類型的人數來說,發現在教學前、中、後以及延宕的人數 比例也逐漸提高,分別為 24.2%、21.2%、36.4%以及 45.4%。

表 4-3-1 中可以瞭解隨著教學的進行,C 以及 E 兩種類型會逐漸消失,這 是因為 C 類型的兩個上階概念分別為氧化還原的概念以及電解質的概念(圖 4-3-3),從範例中得知這類型的學生認為電池與電解的上階概念是電解質,並和 氧化還原概念之間沒有連結性,為獨立存在,但隨著教學的進行,發現學生會 進行概念改變,此概念類型會消失,除此之外,從這一類型的學生概念圖中會 發現有一共通點,就是學生容易將「電解」和「解離」兩名詞相混淆。E 類型 的兩個上階概念分別為氧化應的概念以及還原反應的概念(圖 4-3-5),從範例中 得知這類型的學生認為氧化反應以及還原反應是可以獨立存在,但這類典型的 錯誤概念也會隨著教學的進行而消失。

三、實驗組學生的概念演變

根據學生在教學前、中、後以及延宕的概念圖類型繪製成概念類型演變路 徑圖(圖 4-3-14),從圖中可以發現實驗組學生在教學前到教學中,經歷了兩堂 課的氧化還原教學,要從獨立的類別到相交或者交互作用的類別的可能性很小,

但經歷七堂課後的表現中,發現有部分學生可以從獨立的類別到連結性強的交 互作用類別,而在延宕測驗中,仍有部分學生能從獨立類別到交互作用的類別,

但有部分學生卻從交互作用的類別回到獨立或者相交的類別,不過,仍有 45.4%

學生可以保留較完整的 L 概念類型。

圖 4-3-14 實驗組學生概念類型的演變路徑圖

此外,發現實驗組學生概念類型的演變路徑以 L(8, 24.2%)→L(7, 21.2%)→

L(6, 18.2% )→L(6, 18.2%)的人數最多,其次為 B(6, 18.2%)→B(6, 18.2%)→B(5, 15.2%)→F(2, 6.1%),從這條路徑發現實驗組學生在教學前有 18.2%的學生認為 氧化還原反應以及電解是上階概念,而彼此相互獨立,直到延宕測驗中有 6.1%

的學生認為氧化還原、電池以及電解三大概念彼此互相獨立。發現這類學生經 過以明示法呈現次微觀的多重表徵教學仍無法發生概念改變,因此在延宕測驗 中這類學生呈現出的概念圖是這三大概念互相獨立存在。

四、對照組學生的概念類型

從對照組學生在 12 種概念類型的分佈(表 4-3-2 及圖 4-3-15),發現不論在 教學前、中、後以及延宕都有超過 50%的對照組學生對於氧化還原概念、電池 概念以及電解概念呈現各自獨立,是片段的概念。然而,隨著教學的進行,也 發現有些學生在三概念的連結關係會越來越緊密,為交互作用的類型,其人數 比例在教學前、中、後以及延宕分別為 15.7%、18.8%、34.4%以及 40.6%。此 外,就 L 概念類型的人數來說,發現在教學前、中、後以及延宕的人數比例也

從表 4-3-2 中發現對照組的學生沒有 G 概念類型(有四個以上的概念組合,

彼此之間都是獨立存在)和 K 的概念類型(是密切連結的交互作用類別,但是連 結詞呈現錯誤的概念「離子中電子交換的方式為氧化還原」),也發現隨著教學 的進行,B、C、D 以及 I 四種類型會逐漸消失,這是因為 B 類型的兩個上階概 念分別為氧化還原的概念以及電解的概念(圖 4-3-2),從範例中得知這類型的學 生認為電池與電解的上階概念是電解,並和氧化還原概念之間沒有連結性,為 獨立存在,但隨著教學的進行,發現學生會進行概念改變,此概念類型會消失。

D 類型的兩個上階概念分別為氧化還原的概念以及電子轉移的概念(圖 4-3-4),從範例中得知這類型的學生不清楚電子轉移的概念,因此這類型的概念 也會隨著教學的進行而消失。

I類型為相交的類別,兩個上階概念分別為氧化還原的概念以及電解的概 念(圖 4-3-9),兩者間學生以電子轉移作為連結,而隨著教學的進行,發現學生 會進行概念改變,此概念類型會消失。

五、對照組學生的概念演變

根據學生在教學前、中、後以及延宕的概念圖類型繪製成概念類型演變路 徑圖(圖 4-3-16),從圖中每一條線都代表一位學生,可以發現對照組學生在教 學前到教學中,經歷了兩堂課的氧化還原教學,要從獨立的類別到相交或者交 互作用的類別的可能性很小,但經歷七堂課後的表現中,發現有部分學生可以 從獨立的類別到連結性強的交互作用類別,而在延宕測驗中,仍有部分學生能 從獨立類別到交互作用的類別,但有部分學生卻從交互作用的類別回到獨立或 者相交的類別,不過,仍有 37.5%學生可以保留較完整的 L 概念類型。

圖 4-3-16 對照組學生概念類型的演變路徑圖

此外,發現對照組學生概念類型的演變路徑以 A(11, 34.4%)→A(8, 25.0%)

→A(6, 18.8%)→A(4, 12.5%)為最多人,從這條路徑發現對照組學生在教學前有 34.4%的學生認為氧化還原反應以及電池是上階概念,而彼此相互獨立,直到 延宕測驗仍有 12.5%的學生沒有發生概念改變,因此,以暗示法呈現的次微觀 不易讓學生清楚瞭解電池機制與氧化還原反應的關係,導致學生在呈現概念圖 上認為氧化還原反應與電池是屬於互相獨立的概念。

→A(6, 18.8%)→A(4, 12.5%)為最多人,從這條路徑發現對照組學生在教學前有 34.4%的學生認為氧化還原反應以及電池是上階概念,而彼此相互獨立,直到 延宕測驗仍有 12.5%的學生沒有發生概念改變,因此,以暗示法呈現的次微觀 不易讓學生清楚瞭解電池機制與氧化還原反應的關係,導致學生在呈現概念圖 上認為氧化還原反應與電池是屬於互相獨立的概念。