研究工具

一、力與運動物理觀念評量

本研究採用FCI 試題( Hestenes, et al., 1992)作為研究工具，FCI 為針對牛頓力學的 概念所設計，完全不牽涉計算的29 題單選題。Hestenes 等人曾針對 1500 名以上的高 中生及500 名以上的大學生進行施測，具高度的一致性。研究者將 FCI 試題翻譯成

「力與運動物理觀念評量」，請專家審查後，對本研究之研究對象進行施測，測得之 alpha 信度值為.75，信度良好。

原 FCI 試題中的選項，除了正確答案之外，其它錯誤選項都有相對應的力學迷 思，Hestenes 等人(1992)認為受試者是受到該迷思概念的影響才選擇了錯誤選項，因此 根據學生的作答情形，我們能檢測出學生可能持有的迷思概念。若學生在「力與運動 物理觀念評量」的作答選項，都與同一類的力學迷思概念相對應的話，學生受到該類 力學迷思影響的情形越嚴重。

原 FCI 試題所檢測之力學迷思概念共分成六大類，分別為「運動學迷思」、「衝力 迷思」、「主動力迷思」、「作用力與反作用力迷思」、「疊加原理」、「其他力的影響」。

在「力與運動物理觀念評量」中，由於原FCI 中所提及的「疊加原理迷思」，均為將力 與運動兩概念混淆所致，實屬運動學迷思範疇，因此將「疊加原理迷思」歸入「運動 學迷思」，刪減至五大類迷思。對於五大類迷思之細目與其對應的「力與運動物理觀念 評量」題目選項，請參照表1。

評量之測驗時間為30 分鐘，待測驗結束隨即統計學生的作答情形，計算所有力學 迷思被檢測到的次數。以表1 中的迷思概念「最後施加的作用力決定運動方向」為 例：此迷思概念屬於第一類迷思概念(運動學迷思)，可檢測出學生具該迷思的選項有 第6 題的 A 選項(6A)、第 7 題的 B 選項(7B)、第 24 題的 B 選項(24B)、第 26 題的 C 選 項(26C)。若學生在第 6、7、24、26 題的答案恰好依序為 A、B、B、C，則代表學生在 這四題都被檢測出可能具有「最後施加的作用力決定運動方向」的迷思，被檢測到具 有相同迷思的次數越多，表示該生具有此迷思的傾向越高。

研究者將46 名學生於「力與運動物理概念評量」的答題狀況，挑選出具有清楚表 達能力的學生，且符合晤談條件的學生，分析這些學生在「力圖分析評量」的作答情 形，並做進一步的晤談。

類別編號 具體迷思 編號

13C;11D;14C 第五類：其他對於運動的影響

题型 各選項對應的迷思類型

题型 各選項對應的迷思類型

多數題目修改自Court (1993)的 Free-Body Diagrams 試題，其餘題目則修改自國中八、

九年級理化課本、歷屆基本學力測驗、國中教育會考試題、以及張慧貞(2007)的創新物 理教材教法一書中的題目（第9 題），詳細來源參照表 4。題目設計有以下特點：

(一) 學生需以箭頭表徵灰色物體的受力情形，每個題目只會有一個灰色物體。

(二) 所有題目皆須以箭頭表徵受力的方向，並註明力的種類。

(三) 本次評量所涉及的作用力：重力、繩子拉力、接觸面正向力、摩擦力。因出現次 數頻繁，學生在作答時，可用英文代號W、T、N、f 標示。其餘作用力如空氣阻 力、磁力、空氣浮力、手推力、手拉力，因出現次數較少，學生需以中文簡述。

(四) 本次試題並未出現彈力以及彈簧拉力。

(五) 每個題目的灰色物體其受力情形不一，學生須把該物體所受到的力，盡其所能標 示出來。

(六) 題目按照物體的運動狀態分類，1~7 題探討物體靜止的受力情形，8~13 題探討物 體進行等速度運動的受力情形，14~23 題探討物體進行變速度運動的受力情形。

(七) 由於 14~20 題的灰色物體之運動狀態均會改變，學生需另註記加速度方向。

(八) 1~20 題不需判別受力大小，因會涉及牛頓力學與三角函數計算。但 21、22、23 題只探討單一維度的運動變化，較易判別，因此這三題需額外判斷受力大小，藉 此觀察學生的解題歷程。

表 4 力圖分析評量中，各個題目的來源

學生在作答時，由於需標明受力方向及力的種類，預計會有五種作答情形，分類 如下：

(一) 正確標明力的種類與方向。(正確答對)

(二) 正確標明力的種類，但誤判受力方向。(誤判方向)

題號 試題來源

1,2,3,5,8,12,13,14,15,16,17,19,20 Court(1993)試題

6 康軒版八下理化課本

7 105 年國中教育會考

9 張慧貞(2007)

22 96 年第一次基本學力測驗

4,10,11,18,21,23 坊間參考書及考卷，無法確定來源

(三) 誤判力的種類，但正確標明力的方向。(誤判種類) (四) 完全忽略物體有受到此種力。(忽略該力)

(五) 其他因素導致學生誤以為物體受到某方向之某種力。(多餘的力)

我們將依照上述五種情形統計受測學生所標示的所有作用力，計算各種力被正確 答對、誤判方向、誤判種類、被忽略的次數及比例，找出學生在進行力圖分析時，最 容易誤判方向的力、最容易誤判種類的力、最容易被忽略的力。並將結果比對學生在

「力與運動物理觀念評量」中檢測到的迷思概念，觀察具有不同迷思概念類型的學 生，如何進行力圖分析。