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第伍章 結論與建議 結論與建議 結論與建議 結論與建議

在上一章中,歸納分析了學童「摩擦力」之迷思概念類型,並比較各年級間的概念 差異。本章將再針對第四章的研究結果中所涵的意義進行討論及分析,並對課程編製者 與教師在教學上的注意事項依本研究的發現提出建議。

第一節 第一節

第一節 第一節 結論 結論 結論 結論

本研究以 POE 概念晤談與選擇式紙筆測驗的研究方式,探究國小學童中高年級學 童「摩擦力」之迷思概念,得到以下的結論:

一 一 一

一、、、、國小中高年級學童摩擦力迷思國小中高年級學童摩擦力迷思國小中高年級學童摩擦力迷思國小中高年級學童摩擦力迷思概念之類型概念之類型概念之類型 概念之類型

學童在觀察摩擦的物理現象時,會產生一些迷思概念,主要的摩擦力迷思概念類型 可分為:由物體的外觀所察覺的「摩擦力的來源」;從二物體互相接觸所發現的「摩擦 力與接觸性質的關係」;以物質特性思考所得之「摩擦力與材質的關係」。

二二

二二、、、、國小中高年級學童關於摩擦力之迷思概念國小中高年級學童關於摩擦力之迷思概念國小中高年級學童關於摩擦力之迷思概念國小中高年級學童關於摩擦力之迷思概念

本研究從所有收集的資料中,以上述的迷思概念類型歸納整理出以下十五項主要的 迷思概念:

(一)摩擦力的來源

1、摩擦力的方向與拉力的方向相同。

2、靜止不動物體是不會產生摩擦力的。

3、動摩擦力等於靜摩擦力。

4、重量輕的物體,其摩擦力較大。

5、移動較快的物體,其摩擦力較小。

6、以重量來考慮正向力。

(二)接觸性質的關係

1、光滑的地方,完全沒有摩擦力。

2、接觸面積小的物體,摩擦力較小。

3、接觸面積大的物體,摩擦力較小。

4、只要有接觸,就會產生摩擦力。

(三)摩擦力與材質的關係

1、砂紙吸住了鐵塊,所以產生了靜摩擦力。

2、相同材質的物體間,沒有摩擦力的產生。

3、表面乾燥的物體,摩擦力較大。

4、摩擦力只與物體的重量有關,與物體的材質無關。

5、較軟的物體,摩擦力較大。

三 三 三

三、、、、國小中高年級學童國小中高年級學童國小中高年級學童國小中高年級學童「「「「摩擦力摩擦力摩擦力摩擦力」」」概念的差異」概念的差異概念的差異 概念的差異

本篇研究是以摩擦力的主要概念如:靜摩擦力的作用、正向力、接觸性質、材質等,

來比較中高年級學童間的差異。

在靜摩擦力的作用上,如圖 4-1-1 之 Q3、圖 4-1-3 之 Q1 中所示,約 50%的中高年 級學童知道摩擦力是一種阻礙物體移動的作用或現象,如圖 4-1-2 之 Q2 中所示,約 63

%的中高年級學童沒有靜摩擦力的概念,如圖 4-1-1 之 Q1、圖 4-1-11 之 Q3 中所示,高 年級學童對於靜摩擦力的作用機制則有較清楚的認知。

關於摩擦力的方向,如圖 4-1-2 之 Q4 中所示,約 63%的中年級學童因為沒有淨力 平衡的概念,而無法判斷摩擦力的方向,甚至認為摩擦力沒有方向,約 50%的高年級學 童可以經由實驗的操作而指出摩擦力的方向。

若將摩擦力視為阻力時,如圖 4-1-3、圖 4-1-4 中所示,中年級學童顯然比高年級學 童持有更多的迷思概念,這也表示,年紀愈輕則迷思概念愈多。

在正向力的主題上,由於國小自然與生活科技課程中並沒有傳授或介紹關於「正向 力」的知識概念,因此學童以重量、重力、地心引力代替正向力來使用。如圖 4-1-5、

圖 4-1-6 中所示,約 50%的中高年級學童具有正確的概念,圖中也顯示只有約 13%的四 年級學童存有迷思概念,值得再深入探討。

在接觸性質中,如圖 4-1-3 之 Q1 中所示,約 75%的中高年級的學童都可正確的表 達「接觸性質對摩擦力的影響」。但是關於接觸面積方面,如圖 4-1-9、圖 4-1-10 中所示,

約 88%的中高年級學童還是認為「摩擦力與接觸面積有很大的關連」,即使於實驗中已 清楚的證明「摩擦力與接觸面積無關」,但他們還是認為「面積大的鐵塊重量比較分散,

較容易被拉動,面積小的鐵塊重量比較集中,較不容易被拉動。」

關於物質的特性,如圖 4-1-3 之 Q2 中所示,約 75%的中年級學童具有迷思概念,

如圖 4-1-4 之 Q2 中所示,約 63%的高年級學童具有正確的概念,尤其以六年級學童的 表現最突出。

因此從上述可以發現,中年級學童在靜摩擦力的作用、正向力、接觸性質、接觸面 積等主題上的表現,與高年級學童的差異不大。而高年級學童在摩擦力方向及物質特性 的主題上,與中年級學童相較有明顯的差異。

第二節 第二節

第二節 第二節 建議 建議 建議 建議

根據本研究的結論,對摩擦力相關的教學活動及內容提出建議,供課程編製者及學 校教師教學參考。

一一

一一、、、、對課程編製者的建議對課程編製者的建議對課程編製者的建議對課程編製者的建議

本研究進行之時,國小六年級學童所接受的是 82 年版課程標準之舊課程,而三至 五年級學童則是接受九年一貫教育之新課程(國小自然與生活科技 康軒版五上與牛頓 版五下,民 92;南一版與翰林版六上,民 94)。兩相比較之下(參見第 16 頁之教科書 內容分析),可以明顯地在物理科學的力學與摩擦力部分發現一些差異:舊課程從物體 的重力起始,循序漸進的引入力的大小、方向的性質,再介紹力可以改變物體的形狀與 運動速度,應用自定測量力的工具,最後是學習各種形式的力;而九年一貫的課程強調 統整,統整自然科學與生活科技,從力的作用現象去察覺風、水及手的推力,以及可使 物體運動起來的力量,接著學習力的作用,理解物體受力的大小可由形變的程度得知(如 彈簧拉長、球被壓扁),以上是小學的部分,進入國中之後再學習摩擦力的影響(察覺 摩擦力會影響運動、摩擦力的大小與接觸面的性質有關)、力的平衡(知道靜止的物體 所受合力為零、合力矩為零)、摩擦力(探討影響摩擦力的因素)。

在力學的相關課程內容中,教科書宜加強「靜力平衡」概念的介紹,並增加學童對 自然世界中物理現象的觀察,或是增加實驗的課程,也可讓學童對摩擦力的相關主題有 清楚的瞭解。另外,六年級的學童理解能力較佳,但在六年級的教科書裡卻沒有力學的 課程,因此建議在六年級的課程中或可加入相關的內容。

學童從日常的生活中大都經驗過摩擦力的現象,但由於摩擦力是無形的,摸不著看 不到,因此為了使學童的學習更有效率且避免形成迷思概念(Stead & Osborne, 1980), 宜於教材中設計動手操做的實驗課程,建立學童正確的概念,而實驗的內容以配合學童 的生活經驗為佳。

設計課程或編製教材時,宜結合相關的物理概念。以本篇研究為例,學童對摩擦力 的生活經驗有:溜滑梯、將自行車煞停、使用橡皮擦等,故於學習摩擦力時,或可附帶 提及「重力在斜面上的分力」或「熱量」等物理概念(Gunstone & Watts, 1985),有利 於學童對力學有較廣泛的認識。

二 二 二

二、、、、對未來研究的建議對未來研究的建議對未來研究的建議對未來研究的建議

(一)研究內容:

從文獻中(郭重吉、吳武雄,1990;陳義勳,1991;董正玲,1991;彭泰源,

1999;簡順永,2000;Stead & Osborne, 1980;Osborne, Schollum & Hill, 1981)

可知,研究者皆以牛頓三大定律為主題,並將研究聚焦於工具的發展、概念成因

的探討與概念改變的機制上。故在未來進一步的研究時,或可針對摩擦力相關概 念進行教學前後學童概念改變的研究。

另外,摩擦力在力學中屬於接觸力的範疇,而在我們所處的自然世界中還有 另一種自然力—超距力,例如:重力、磁力等。因此未來的研究,也可以針對學 童進行關於各種力的比較之研究。

(二)研究樣本

本研究只針對一所國民小學的三、四、五、六年級的學童進行研究,其他地 區的學童是否具有相同的研究結果,需再進一步探討。蔡春來(2003)的研究指 出,部分的自然科教師自身也具有某些摩擦力的迷思概念,故建議未來的研究中 其研究樣本可納入教師的部分,藉以比較教師與學童間的差異。

(三)研究方法

本篇研究是 POE 概念晤談法進行研究,對於此種研究方法無法獲得的資料,

無法進行探究。因此再進一步研究時,希望輔以其他方法如繪圖法、概念圖法等 更多面向以探索學童的概念與想法,並進行比較以獲得更多的相關資訊。另外,

以 POE 對國小學童進行概念晤談時,因其背景知識與表達能力的限制,無法真 正地將心中的想法完全表達出來,因此在進行類似此種研究方法的探究時,最好 不要只發給學童空白的三張白紙,宜以填充題的方式來誘出國小學童的想法,這 樣的效果會更佳。