第一節 高中物理討論串之研究
一、 樣本基本描述
本研究以內容分析法進行，樣本是取 VPL「高中物理教材內容討論版」在 2005 年 10 月 1 日至 2008 年 9 月 30 日期間，與現行高中物理課程相關之討論串 616 篇進行分析。茲將樣本之基本資訊－「物理分類」、「問題類型」、「討論結果」、
「討論長度」，詳述如下。
(一) 物理分類之分布
將符合本研究選取條件之討論串問題，對其問題內容的屬性進行「物理 分類」之歸類後，整理得出圖4.1-1 的結果。可以發現到十四項物理分類中，
以牛頓定律的問題比例最高 (17%) ，居次的是靜電學問題 (9.4%) ，接著 是光學問題 (9.1%) ；牛頓定律問題的比例並且遠高出其他類的問題，幾乎 是第二名靜電學比例的兩倍了！而比例最少的幾項，分別為：萬有引力 (2.4%) 、聲波 (3.4%) 、轉動 (3.6%) 和近物 (3.7%) 。
（討論串總數=616）
圖4.1-1 研究(一) 物理分類之分布比例
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(二) 問題類型之分布
將高中物理討論串依其問題類型分類後，結果發現概念理解類的問題類 型，所占的比例最多 (32.6%)，將近研究樣本數量的三分之一左右。其他的 依序是：概念連結 (28.7%) 、計算應用 (22.6%)、尋求資訊 (13.0%) 、資 訊誤解與忽略 (3.1%) 。前三者所占的比例高達八成，可見討論區中高中生 的大部分問題，都出自於學習物理概念時並沒有確實去理解其最基本的定 義、意義與性質，因而導致一連串的問題發生。另外在物理量之間的關係、
公式的推演、解題過程等等，也存在許多問題，有待解決。
除此之外，尋求資訊的問題比例並不高。其原因可能是因為現在網路搜 尋功能（如：Google、Yahoo 等）極為發達，鍵入所想知道的物理關鍵字，
馬上就能找到對應的資訊。而在討論區中發問，還得等到其他網友有所回 應；相較之下比較耗時，較少有人利用討論區來詢問一些資訊。同時，這也 代表 VPL 物理討論區，並不是類似百科全書型的討論區，專門提供他人所 需答案，而是真正在進行物理概念的釐清與討論。
（討論串總數=616）
圖4.1-2 研究(一) 問題類型之分布比例
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(三) 討論結果之分布
本研究根據討論串最後的討論情形分為兩種：有結果和無結果。由表 4.1-1 可看出 VPL 討論區中，經由討論後終能獲得解決的比例占 63.1%，未 獲解決的比例占36.9%；兩者比例大約是六成比四成，代表討論區中大部分 的問題是有獲得解決的。
表4.1-1 研究(一) 討論結果之次數與比例統計表
（討論串總數=616，留言數=2700）
討論結果 數量 比例 有結果 389 63.1%
無結果 227 36.9%
(四) 討論長度之分布
本研究所選取的樣本已經排除無人回應的討論串，故在此每個討論串至 少會有二篇以上的留言。616個討論串的長度分布在2篇至19篇之間，平均長 度（亦即平均每個討論串的留言數）是4.38 (SD 2.95) ，且當討論長度越長時，
數量就越少；從圖4.1-3可看出數量遞減的速度極快，大約在長度15篇以後的 數量幾乎降到零左右。此圖與之前學者Guzdia (1997) 以及Hewitt和Teplovs (1999) 針對課程為本 (course-based) 討論區的研究文獻結果相似；其差別在 於本研究之平均長度較彼二者都長（Hewit et al.的研究中，平均長度為2.69 (SD 3.01) ；而Guzdial的研究中，平均長度為2.8 (SD 6.5)）。此亦顯示本研究 樣本之討論持續得比課程為本的討論區更長久，網友的表現也更活躍。
由於圖4.1-3 之曲線呈現類似原子核半衰期的對數圖形，將此圖之縱軸 取對數後，發現獲得的線性結果非常良好（如圖4.1-4），其趨勢線方程式為 y=-0.2985x+5.2121 (R2=0.9288)，趨勢線的斜率為-0.2985，表示討論長度每 增加2.3 篇，其數量就會減少一半。
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表4.1-2 研究(一) 討論長度之次數與比例統計表
（討論串總數=616，留言數=2700）
討論長度（篇） 數量 比例 ln(數量)
2 218 35.4% 5.38 3 90 14.6% 4.50 4 91 14.8% 4.51 5 58 9.4% 4.06 6 58 9.4% 4.06 7 19 3.1% 2.94 8 20 3.2% 3.00 9 18 2.9% 2.89 10 15 2.4% 2.71 11 8 1.3% 2.08 12 6 1.0% 1.79 13 4 0.6% 1.39 14 5 0.8% 1.61
15 1 0.2% 0
16 1 0.2% 0
17 0 0.0%
18 2 0.3% 0.69 19 2 0.3% 0.69
圖4.1-3 研究(一) 討論長度之分布
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圖4.1-4 研究(一) 討論長度之對數分布
二、 各變數之關聯 (一) 物理分類與問題類型
為了解不同物理分類之討論串，其問題類型是否有所差異？本研究將各物理 分類在五種問題類型的比例分布，與整體討論串物理分類之比例相較，探討其是 否有特別明顯的差異？比較結果如表4.1-3 和圖 4.1-5～4.1-9 所示。
表 4.1-3 中的誤差項，是將全體數據依討論串發表時間分成兩半，計算各項 數據在前半及後半時間所占的比例之後，再將兩者相減除以二，就是表中的誤差 項。
1. 概念理解
在圖4.1-5 中，虛線代表全部討論串在各物理分類之分布比例，實線則是問 題類型為「概念理解」的討論串在各物理分類的比例。從圖中可以看出：大部分 的分布都與整體的分布相接近，僅有波動、靜電學、近物的比例較整體要來得高。
顯示學生學習波動、靜電學與近物單元時，在概念理解的方面會有比較多的問題。
在波動方面，「波」這個詞雖然很常聽見，但是學生卻無法真正了解「波」
究竟是什麼？怎樣才能稱為「波」？其中的運作機制為何？在此，舉幾個相關的 例子如下：
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表4.1-3 研究(一) 物理分類與問題類型
物理分類 概念理解
(數量／比例±誤差)
概念連結 (數量／比例±誤差)
計算應用 (數量／比例±誤差)
資訊誤解與忽略 (數量／比例±誤差)
尋求資訊 (數量／比例±誤差)
整體 (數量／比例) 靜力學 9 (4.5% ±1.6%) 7 (4.0% ±0.4%) 11 (7.9% ±2.8%) 0 (0.0% ±0.0%) 2 (2.5% ±3.3%) 29 (4.7%) 運動學 11 (5.5% ±1.8%) 8 (4.5% ±1.3%) 16 (11.5% ±2.6%) 2 (10.5% ±7.1%) 1 (1.3% ±1.0%) 38 (6.2%) 牛頓定律 26 (12.9% ±10.6%) 38 (21.5% ±2.9%) 32 (23.0% ±5.1%) 1 (5.3% ±3.6%) 8 (10.0% ±2.7%) 105 (17.0%) 萬有引力 2 (1.0% ±0.2%) 5 (2.8% ±1.3%) 5 (3.6% ±1.1%) 0 (0.0% ±0.0%) 3 (3.8% ±0.3%) 15 (2.4%) 轉動 9 (4.5% ±3.7%) 8 (4.5% ±0.1%) 4 (2.9% ±0.6%) 0 (0.0% ±0.0%) 1 (1.3% ±1.0%) 22 (3.6%) 流體 13 (6.5% ±3.1%) 14 (7.9% ±0.7%) 10 (7.2% ±2.6%) 2 (10.5% ±7.1%) 4 (5.0% ±4.0%) 43 (7.0%) 熱學 10 (5.0% ±0.1%) 10 (5.6% ±1.0%) 10 (7.2% ±2.2%) 0 (0.0% ±0.0%) 3 (3.8% ±0.3%) 33 (5.4%) 波動 14 (7.0% ±0.5%) 6 (3.4% ±1.6%) 3 (2.2% ±1.6%) 0 (0.0% ±0.0%) 6 (7.5% ±2.0%) 29 (4.7%) 聲波 3 (1.5% ±0.2%) 4 (2.3% ±0.6%) 4 (2.9% ±2.2%) 2 (10.5% ±7.1%) 8 (10.0% ±2.7%) 21 (3.4%) 靜電學 29 (14.4% ±2.4%) 10 (5.6% ±2.6%) 11 (7.9% ±2.1%) 4 (21.1% ±12.9%) 4 (5.0% ±1.3%) 58 (9.4%) 電子電路 14 (7.0% ±1.5%) 15 (8.5% ±0.3%) 9 (6.5% ±1.7%) 3 (15.8% ±16.4%) 8 (10.0% ±8.0%) 49 (8.0%)
磁學 11 (5.5% ±2.9%) 16 (9.0% ±1.0%) 4 (2.9% ±2.2%) 0 (0.0% ±0.0%) 9 (11.3% ±1.7%) 40 (6.5%) 光學 19 (9.5% ±0.4%) 12 (6.8% ±0.7%) 8 (5.8% ±0.5%) 4 (21.1% ±0.7%) 13 (16.3% ±2.3%) 56 (9.1%) 近物 14 (7.0% ±1.5%) 2 (1.1% ±0.9%) 0 (0.0% ±0.0%) 1 (5.3% ±3.6%) 6 (7.5% ±2.0%) 23 (3.7%) 功與能 17 (8.5% ±3.6%) 22 (12.4% ±2.9%) 12 (8.6% ±1.7%) 0 (0.0% ±0.0%) 4 (5.0% ±4.0%) 55 (8.9%)
總計 201 (100.0%) 177 (100.0%) 139 (100.0%) 19 (100.0%) 80 (100.0%) 616 (100.0%)
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圖4.1-5 研究(一) 「概念理解」中各物理分類分布比例與整體比較圖
「機械波是怎麽產生的？爲什麽運動從一個質點傳播到下一個質點需要時 間？就是説，前一質點先振動，后[後]一質點略滯後？是和介質的彈性有關 嗎？機械波在剛体[體]中不能傳播吧」
(18333-1)
「影響力學波的波速大小的因素只與介質的振動速率及介質的性質有 關?……」
(16236-1)
「為何波速大小只與介質有關 卻與頻率無關？」
(15843-4) 在第一個例子中，該網友很直截了當地問了究竟機械波是怎樣產生的？從他 的敘述中，可以看出他了解波的產生是由於相鄰介質質點的運動不同步所造成 的，但他不了解究竟質點與質點之間是用什麼原理在傳遞運動，為什麼會延遲？
第二個例子與第三個例子，更是許多高中生共通的問題，他們不了解波速究竟是 受到什麼因素的影響？像例二中的網友就會覺得波速跟介質的振動速率也有關 係，而例三中的網友則是對波速與頻率無關感到疑惑。殊不知波傳遞的速率與相
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鄰質點運動的時間差有關，若時間差越短時，則波速就越快；而時間差乃是取決 於質點間之作用力與質點的質量大小（簡言之，就是介質的種類）。若是學生們 能真正理解這其中的奧妙，自然就不會有上述的問題產生。
另外在靜電學的部分，高中生網友的問題大多發生在對許多電學物理量的概 念不清不楚，這是研究者在教學時亦深有同感的問題。在高中靜電學的部分，一 下新增了許多的電學物理量，例如：電場、電力線、電位、電位能、電位差、電 容等等，而彼此之間又相互有所關聯。初學者在學習這些新概念時，定義常常都 理不清楚，更何況是這些物理量之間的關聯。茲在此舉幾個例子作為說明：
「在物理講義上
電位能:將電荷由∞處等速移至電場中某點,外力所需作之功，稱為該電荷在 該點所具有的電位能
電位:吾人定義空間某點的電位為:將單位"正"電荷 q,自∞"反抗"電場之外 力移到電場中一點所作之功
電位能與電位之定義中只差電位多了"正"電荷及自∞"反抗"電場,還是不懂 多了"正"電荷及"反抗"電場差別在哪裡?還有電位及電位能除了文字定義還 有沒有別的方法可分別?因為這兩個光看文字定義我還是不懂 」
(16748-1)
「課本定義電容 C=Q/V 意思為一電壓所具有的電量
我想請問 V 為什麼是代電位差而不是電位?
舉例來說 我們不能描述一個帶電版[板]的電容而是描述兩個平行帶電版 [板]的電容?」
(16348-1) 從第一個例子來看，該網友雖然列出了電位與電位差的定義，但他仍無 法理解吸收並內化；對於不知來龍去脈的人而言，這種操作型定義只能說是 非常拗口且令人不知所云。學生不了解電位能為什麼要這樣定義？電位為什 麼要這樣定義？無獨有偶地，在第二個例子中，學生知道電容的定義就是電
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量除以電位差，但他對於什麼是電容？為何要這樣的定義，卻不能了解，而 導致他後續一連串的疑問，如「V 為什麼是代電位差而不是電位」、「我們 不能描述一個帶電版[板]的電容而是描述兩個平行帶電版[板]的電容？」如 果該網友能真正理解電容定義背後的原因，也就不會有這種問題出現了。
究竟癓結出在哪裡呢？在第一個例子中後續有回應的網友，建議發問者 應該回去翻翻課本，不能只看講義上條列式的內容；而發問者的回應則點出 了一個很重要的問題，他說：
「上高中時我們老師沒要求我們買課本，都用講義,所以手邊沒課 本....」
(16748-5)
（研究者認為該發問者的回應並不全然正確，因為學校的教科書一定是有統 一規定採購，不可能沒有課本。比較有可能的是，因為上課都用講義，而使 得發問者忘了課本的存在，最後就丟掉課本了。）
問題重點在於現在的學生，習於只看整理得非常完美的講義，但講義已 經將課本內定義的來龍去脈截頭去尾，只剩最精華的部分，反而使得學生看 不出其原意，這是目前高中物理教育很常見的現象。
2. 概念連結
為了解網友在概念連結的問題上，哪些物理分類有比較多的問題？本研究將
「概念連結」類的討論串之物理分類的分布比例，與整體相較之後（見圖4.1-6），
可以看出牛頓運動定律、磁學、功與能部分的比例明顯較整體來得高。顯示學生 在此三個項目中，較常有概念連結方面的問題。
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圖4.1-6 研究(一) 「概念連結」中各物理分類分布比例與整體比較圖
牛頓運動定律是整個古典力學的基礎，其所處理的問題五花八門，舉凡：自 由落體運動、圓周運動、簡諧運動等等，都是從牛頓運動定律出發的。然而，要
牛頓運動定律是整個古典力學的基礎，其所處理的問題五花八門，舉凡：自 由落體運動、圓周運動、簡諧運動等等，都是從牛頓運動定律出發的。然而，要