研究工具與設計

一、 國立台灣師大物理教學示範實驗教室 (NTNU Virtual Physics Laboratory，簡稱 VPL) 討論區

本研究主要藉由VPL 網站的物理討論區與其資料庫內容進行非課程為本之 討論區初步探索，茲將網站背景與結構簡介如下：

(一) 網站背景

本網站（http://forum.phy.ntnu.edu.tw/moodle/index.php）由國立台灣師大物理 系黃福坤教授在1996 年所建立，主要目的有二：一者透過網路提供教師觀看並 下載教學相關的輔助教學資原（教學動畫、示範實驗影片、教學經驗分享），二 者為學生與一般大眾解決在物理上的迷思與疑惑，幫助學生更進一步的理解物理 概念，並且藉由動畫將抽象的物理概念具體化；不僅激發學生的學習興趣，同時 也能透過操作動畫來進行學習與思考。對於這個網站，黃福坤教授有個理想：「要 是 學 習 物 理 能 讓 學 生 感 覺 像 在 玩 電 動 玩 具 一 樣 讓 他 們 著 迷 那 有 多 好 ！ 」 ( http://www.phy.ntnu.edu.tw/moodle/mod/resource/view.php?id=271 ) ，相信這也是 所有物理教師們的共同理想，而由於這個理想，教學示範實驗教室網站於是乎誕 生！

網站運作至今日已歷時13 年（1996～2009），其最大特色乃是蘊藏有數量極 為豐富之Java、Director、Flash、Physlet 等動畫程式所寫成的物理教學動畫；另 外，還有許多趣味物理文章、以及日常生活中常見的物理現象解說教學文章。為 目前國內享有最高人氣的物理討論區（至2009 年 5 月 16 日已有 31733 名會員，

98380 篇留言 (posts)，在線人數約保持在數十人左右），而在國外已有許多複製 鏡射網站，並曾於2000 年時獲天下雜誌教育特刊評選為「國內外 200 教育標竿 網 站 」， 在 「 自 然 與 科 技 類 」 的 38 個 網 站 中 位 列 第 一 ( http://www.phy.ntnu.edu.tw/moodle/mod/resource/view.php?id=274 )，同時，其物 理動畫資源亦有英文版提供世界各地不同國家的網友瀏覽與討論，可以說深受世 界各地的教師與學生喜愛。

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(二) 討論區結構

物理討論區附屬於VPL 之下，所有來訪者（不論有沒有註冊）皆可在此一討 論區中進行物理相關主題的討論。整個討論區的留言內容是以串列結構顯示，

圖3.2-1 台灣師大物理系物理教學示實驗教室新版首頁

圖3.2-2 台灣師大物理系物理教學示實驗教室「物理討論區」首頁

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改版前(1997～2001)問題討論相關資料

z 國中物理教材內容討論

37 suwenson 高中物理教

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圖3.2-4 討論區之關聯詞功能

3. 編輯器功能：由於物理的討論時常需要用到數學方程式、繪圖的功能，故 VPL 討論區中，除了一般基本的編輯功能外，還附加一些其他網站所沒 有的特別功能，如：SVG 工具（包含隨手畫與數學函數繪圖、概念圖、

VMAP 功能）、特殊符號、數學方程式編輯器，使網友能更方便進行討論。

4. RSS 功能：使用者可以訂閱、追蹤整個討論區的最新文章，甚至是訂閱 任何一個討論串的最新留言。

5. 未註冊者功能：可以瀏覽文章（但部分討論版與討論串看不到）、也可以 發表文章（僅限於「專供尚未註冊者使用討論區」中，其餘討論版不能）

6. 已註冊會員功能：可瀏覽所有討論版文章、可以在所有討論版發表文章、

下載物理動畫檔案、個人化功能（我的最愛、私人訊息、給予賞金、個人 筆記、個人基本資料設定、簽名檔）。

(四) 網站管理 版主群簡介：

¾ 黃福坤：國立台灣師大物理系教授，網站架設者

¾ 李偉：退休高中物理教師

¾ Rufen：現任台北市立景美國中理化教師

¾ Suwenson：現任台北市立實踐國中理化教師

¾ ㄚ芬：現任台北市立萬芳高中物理科教師

在每個討論版中都會有兩位以上的版主負責管理，且每位版主都具有專業的 物理背景，其職責包括維護討論區之順利運作（主要由黃福坤教授負責）、刪除

關聯詞

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不適當及無關主題的留言、回應或引導網友的討論、糾正網友在物理討論中的錯 誤觀念以避免誤導他人、處理網友不當之情緒性發言、將分類不適合該版之討論 串移至適當的討論版等等。由於版主們在管理方面把關嚴格，因此討論區中並沒 有任何廣告及與物理無關的留言出現，又因有專業物理人士駐站參與討論，解決 網友疑惑，故討論內容之正確性極高，因此也就吸引了更多的網友加入討論。

二、 研究變數

(一) 高中物理討論串之研究

以下介紹本研究中所使用變數「物理分類」、「問題類型」、「討論結果」、「討 論長度」之操作型定義。

1. 物理分類

為了解在物理討論區中，高中生問題在各物理分類的分布，本研究以高 二、高三之物理課程標準綱要（見附錄一）的分類為基本藍圖，進行部分 項目之合併與變更，規劃出十五項分類（靜力學、運動學、牛頓運動定律、

萬有引力、功與能、轉動、流體、熱學、波動、聲波、靜電學、電子電路、

磁學、光學、近物），列於表3.2-2 中。

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更動說明：

(1) 本研究將高二課綱裡，力學部分的第三項（牛頓第一及第二運動定律）

與第四項（牛頓第三運動定律）合併為同一項分類「牛頓運動定律」。由 於在很多的物理情境中，牛頓第一、第二定律與第三定律時常一起出現，

並同時使用來解題，極少有單獨出現的情況，故將兩者合併在一起，同 屬「牛頓運動定律」一類。

(2) 高三課綱中，本研究將「幾何光學」與「波動光學」合併為同一類「光學」。

因為此二類都是談論光的性質（即波動性與粒子性），若要分開來看的話，

區分稍嫌過細，故併在一起。

(3) 將高三課綱中，電磁學裡的第二項（電流與其磁效應）拆成「電流與其磁 效應 (1) 」和「電流與其磁效應 (2) 」兩個部分。第一部分的範圍是從 課綱裡「電流與其磁效應」之細項「(一)電動勢與電流」至細項「(五)家 用電器與用電安全」；而第二部分的範圍則是細項「(六)磁力線與磁場」

至「(十)帶電質點在電場和磁場中的運動及其應用」。另將「電流與其磁 效應 (1) 」與「電子學」合併為「電子電路」一項，「電流與其磁效應 (2) 」 與「電磁感應」合併為「磁學」一項，其更動關係如圖3.2-5 所示。

本研究之所以將「電流與其磁效應」切成兩個部分，是由於此項目中的(一)

～(五)項僅與電路計算有相關，與物理學中磁的部分無關；而後半部(六)～(十) 的內容則是比較偏向磁學的部分，與電路的計算比較沒有相關性（只有用到「電 流」這個概念而已），因此研究者認為應將這兩個部分分開來較好。至於電子學 中所介紹的二極體、三極體等也屬於電路裡的元件，比較偏向電路學，故把「電 流與其磁效應 (1) 」與「電子學」併為「電子電路」；另外「電流與其磁效應 (2) 」 與「電磁感應」都是用到磁學的概念，故這兩者併為「磁學」。

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圖3.2-5 課綱分類與本研究分類之關係圖

2. 問題類型

為了解學生在學習物理時，其問題大多源自於何處？本研究從物理討 論區的討論內容中，將學生發問的可能類型歸納出幾種。因此研究者先在

「高中物理教材內容討論版」中，隨機抽取一百篇左右的討論串，對這些 討論串之首篇問題進行歸類，並將這些分類之定義不斷修正與測試，最後 定案。一共分為五大類型，分別為「概念理解」、「概念連結」、「計算應用」、

「資訊誤解與忽略」與「尋求資訊」，各項詳細定義列於表3.2-3 中。

電流與其磁效應 電流與其磁效應(1) (一) 電動勢與電流 (二) 電阻與歐姆定律 (三) 克希何夫定律

(四) 電流的熱效應及電功率 (五) 家用電器與用電安全

電流與其磁效應(2) (六) 磁力線與磁場 (七) 電流的磁效應 (八) 載流導線的磁場 (九) 載流導線在磁場中所

受的力及其應用 (十) 帶電質點在電場和磁

場中的運動及其應用

電子學 電磁感應

電子電路

原課綱分類 本研究分類

磁學

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(19222-1)杜普勒定律的應用為何？

(19415-1)請問在絕對零度時,能量(我指任何 energy)是零嗎?

尋

註：範例編號(xxxxx-x)前五碼代表此引言在討論區資料庫中所屬的討論串代碼(topic id)，橫槓後 面的數字代表引言位在該討論串的第幾篇，例如：(19563-3)代表此話出自於 topic id 為 19563 討 論串裡的第三篇留言。

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若該篇後續提問者沒有繼續回覆的話，因無法再深究，故以研究者 認定「解決」的留言為依據。

(2) 如果研究者認定「解決」的留言以後，沒有原發問者繼續對原來問題提 問，則就以該篇做為「解決」，其他非發問者若有繼續提問，則不列入 計算。

針對此項認定原則，其原因如下：

不將非發問者列入考慮的原因，是因為提問者本身的問題或許與其 他非第一位發問者的問題不盡相同，研究者主要還是以第一發問者的問 題做為主要判斷依據，故暫不考慮其他非第一發問者的延伸問題。

(二) 討論串字數與發展之研究

1. 首篇字數：討論串第一篇留言（即由發問者發起的問題）的字數 2. 平均每篇留言字數：討論串平均每一篇留言的字數，亦即

平均每篇留言字數＝「整篇討論串的字數」÷「總留言數（post 數）」

3. 討論串長度：一討論串中的總留言數（post 數）

4. 討論人數：在一討論串中參與討論的人數

5. 發問者參與討論程度：發問者在自己所發起的討論串中之留言次數

(三) 留言者角色、性別與行為之研究

1. 角色：在此本研究將網友的角色分為三種，分別是「發問者」、「回應者」

與「兩者皆有」。其詳細定義如下：

(1) 發問者：在討論區中僅發問而不回應他人問題者，也就是發問者一 定是討論串的首篇留言者，而所謂的「不回應他人問題」指的是此 人僅回應自己所發起的問題討論，但不回應他人所發起的問題。

(2) 回應者：在討論區中僅回應他人問題，從不發問(也就是從不發起任

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何一個討論串)

(3) 兩者皆有：在討論區中既會回應他人問題，也會發起問題者，同時 扮演發問者與回應者的角色。

2. 參與時間：該網友成為 VPL 網站會員至今的時間，計算方式為 參與時間=網友「最後一次登入討論區的時間」－「註冊時間」

3. 平均登入時間：網友平均每隔多少時間會登入網站一次，其計算方式為 平均登入時間=「參與時間」÷「登入次數」

4. 參與討論程度：即網友平均在每個討論串中參與討論的次數，計算方式為 參與討論程度=該網友的「總留言數」÷「參與過的討論串數」

5. 平均每篇留言字數：該網友平均每篇留言的字數，計算方式為

5. 平均每篇留言字數：該網友平均每篇留言的字數，計算方式為