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本章共分為二節,第一節係針對研究問題而得之分析結果做出歸納的結論。第二節則 是依據研究結論與研究者的經驗體會而提出教學與研究上的建議,並提及與本研究相關的 研究方向。

第一節 結論

本研究之研究對象為國中三年級之學生,藉由 S-POE 之實驗活動來探討 30 位國中學 生於預測階段提出的預測結果與預測理由,以及在解釋階段提出之科學解釋內容與這些解 釋所歸屬的解釋類型,接著再探討這些學生於五個 POE 實驗所提出的解釋說明是否符合解 釋融貫性之要求。茲將研究結果與研究問題做一連結,以做為本研究之結論。

一、學生對於五個 POE 實驗的預測結果

以實驗一的預測正確率最高,參與晤談的 30 位學生皆預測正確;其次是實驗四與實 驗五,各有 3 位學生預測錯誤,27 位學生預測正確;再其次則是實驗三,有 6 位學生預測 錯誤,24 位學生預測正確;至於預測正確率最低的則為實驗二,有 12 位學生預測錯誤,

18 位學生預測正確。不過,即使學生對於實驗二之現象做出正確預測的人數最少,但其預 測正確率依舊超過 50%。

二、學生對於五個 POE 實驗所提出的預測理由

針對實驗一,30 位學生皆有提到「因為大氣壓力的作用,使得塑膠杯內的水不會流出 來」。共有 9 位學生提出的預測理由與科學性的解釋一致;另外有 9 位學生所提出的預測 理由是因為忽略了塑膠片的重量而不完整,或者是其理由未完全以科學語言表達,而會夾

雜抵制、抵抗等語詞;至於其餘的 12 位學生則是提出不恰當或不正確的預測理由。顯然 地,所有學生皆預測正確,但並非這些學生都能提出一個正確的預測理由,其原因可能在 於學生對於大氣壓力的作用,以及杯內外力與壓力間的關係認知不清,存有迷思所造成的。

預測錯誤之學生於實驗二所持有的預測理由皆為「紗網有洞」,可見得這些學生對此 實驗的反應是直接看到紗網有空隙,就認為水會流出來。至於 18 位預測正確的學生當中,

有 5 位學生的預測理由裡包含表面張力之因素,但這 5 位學生提出的預測理由與科學性的 解釋相較之下,皆有或多或少的缺失存在,並非正確的預測理由。其餘的 13 位學生則以 大氣壓力之因素為其理由的核心,而這些學生提出的預測理由已經是不完整的,甚至部份 學生還沿用實驗一之不恰當或錯誤的預測理由,或者是套用一些無關乎實驗二之科學解釋 的術語。

對於實驗三,6 位預測錯誤之學生提出的預測理由是承襲他們在實驗二之解釋階段所 提出的解釋說明。24 位預測正確的學生之中,有 3 位學生提出的預測理由可正確解釋實驗 三之現象。至於其餘 21 位學生所提到的預測理由,因為缺少表面張力、水壓差異之因素,

所以為不完整的理由。而其中有部份學生還提出大氣壓力之值會有變化,或者是杯子傾斜 後的右側水壓會大於大氣壓力等錯誤理由,另外還有學生提及的預測理由未涵蓋科學術 語,僅以幾個字表示。

從 3 位對於實驗四預測錯誤之學生所提出的預測理由中可以發現到,他們是因為忽略 了一、二項的重要因素,才會導致錯誤之預測。其他 27 位預測正確之學生所提出的預測 理由則為不完整或不恰當的理由。對於表面張力之因素的陳述或是過於簡略,而未提到科 學術語的預測理由皆是不恰當的理由,至於預測理由不完整是因為理由中缺乏表面張力之 因素。

3 位預測錯誤之學生於實驗五提出的預測理由是與其在實驗三或實驗四所提到的預測 理由相同,可見得這 3 位學生認為吸管與塑膠杯之實驗所造成的結果會是相同的。至於其 餘的 27 位學生皆是提出不完整、不恰當,或是不正確的預測理由,因為其中有 24 位學生

只提到表面張力或大氣壓力之因素的其一,另外的 3 位學生則皆未提及這二個因素,而且 這些學生當中,部份學生提出的預測理由就包含錯誤或不恰當的陳述。

三、學生對於五個 POE 實驗所提出的科學解釋

縱使讓學生觀察過實驗結果,對於多數預測正確的學生而言,他們於解釋階段所提出 的解釋說明仍與其預測理由相同,頂多是少數學生會補充大氣壓力之因素,卻沒有學生是 補充表面張力之因素,還有 1~2 位學生會將原先不完整的預測理由修正為不恰當的解釋說 明。由此可知,若學生提出的預測理由是不恰當或是不正確的,則他們所提到的解釋說明 仍然是不恰當或不正確的機率很高。

雖然參與晤談之 30 位學生對於實驗一的解釋說明皆涵蓋大氣壓力之因素,但有三分 之一的學生提出的科學解釋為「大氣壓力等於水壓」或是「大氣壓力等於水的重量」,而 且這樣不恰當的解釋說明被沿用在實驗二與實驗五裡。這些學生會提出這種「相等或平衡」

的解釋說明,應該是與其日常生活經驗有關,因為一般物體有受力而靜止不動的情況下,

通常代表著力的平衡,而實驗一、實驗二與實驗五這三個的實驗結果皆為「水不會流出 來」,所以這些學生就會覺得是杯內外(或吸管內外)的力與壓力達到相等。另外,部份 學生還會提到大氣壓力之值會產生變化,可見得這些學生對於大氣壓力這個科學術語的意 義並不了解,才會將日常經驗與解釋實驗現象混雜在一起。

30 位學生雖然皆有聽過表面張力之科學術語,而且部份學生還會舉例說明表面張力,

但會從實驗二開始運用表面張力之因素來提出解釋說明的學生人數就不足 10 位,甚至進 行到實驗四、實驗五,仍提到表面張力之因素的學生已不滿 5 人了,由此看來,學生易忽 略表面張力之因素。不過,學生懂得運用表面張力之因素來解釋實驗現象,但其解釋說明 並非適當,有些甚至是錯誤的解釋。因此,學生亦不了解表面張力之意義,導致他們會以 不恰當的語詞來陳述表面張力的作用。

由學生對五個實驗所提出的解釋說明中可發現到,學生雖知道大氣壓力、水壓、表面

張力、重量等科學術語,但在運用這些術語進行解釋時,卻不知道該如何正確表達這些術 語之間的關係,因此就容易形成不恰當或者錯誤的科學解釋。而這樣的情形也就代表了學 生對自然現象提出解釋說明的能力是有待加強的,也就是說學生的科學解釋能力不佳。

四、五個 POE 實驗的科學解釋類型

分別將學生針對五個實驗現象提出的解釋說明內容與文獻中提及之解釋類型進行比 對,而歸納分析出學生於這些實驗中所呈現的解釋類型。而這些解釋類型共分為八種類 型,分別為科學型、似科學型、擬人化、直覺型、誤用科學型、類比型、套套邏輯型、理 性型等。另外,部份學生提出的解釋若無法歸類於上述的類型中,則以「其他」表示。

學生於實驗一提出的解釋說明,可分析歸納為科學型、直覺型與擬人化這三種類型,

其中提出科學型解釋的學生數為 9 人,提出直覺型解釋的學生數為 10 人,提出擬人化解 釋的學生數為 5 人。

學生於實驗二提出的解釋說明,可分析歸納為誤用科學型、直覺型、擬人化與類比這 四種類型,其中提出誤用科學型解釋的學生數為 5 人,提出直覺型解釋的學生數為 10 人,

提出擬人化解釋的學生數為 6 人,提出類比型解釋的學生數為 2 人。

學生於實驗三提出的解釋說明,可分析歸納為科學型、似科學型、擬人化與套套邏輯 等四種類型,其中提出科學型解釋的學生數為 3 人,提出似科學型解釋的學生數為 1 人,

提出擬人化解釋的學生數為 1 人,提出套套邏輯型解釋的學生數為 3 人。

學生於實驗四提出的解釋說明,可分析歸納為似科學型與理性型二種,其中提出似科 學型解釋的學生數為 17 人,提出理性型解釋的學生數為 1 人。

學生於實驗五提出的解釋說明,可分析歸納為科學型、直覺型、擬人化與套套邏輯這 四種類型,其中提出科學型解釋的學生數為 1 人,提出直覺型解釋的學生數為 4 人,提出 擬人化解釋的學生數為 1 人,提出套套邏輯型解釋的學生數為 1 人。

五、學生對於 POE 實驗呈現出的解釋融貫性

本研究利用存在著單一變因的二個實驗,分別為實驗二與實驗三、實驗二與實驗四,

以及實驗三與實驗五來探討學生提出的科學解釋之間是否具有融貫性。茲敘述如下:

(一)實驗二的解釋與實驗三的預測之間合乎解釋融貫性要求之學生,共有 15 位;

不符合解釋融貫性要求之學生,共有 15 位。實驗二的解釋與實驗三的解釋之 間合乎解釋融貫性要求之學生,共有 11 位;不符合解釋融貫性要求之學生,

共有 19 位。

(二)實驗二的解釋與實驗四的預測之間合乎解釋融貫性要求之學生,共有 12 位;

不符合解釋融貫性要求之學生,共有 18 位。實驗二的解釋與實驗四的解釋之 間合乎解釋融貫性要求之學生,共有 8 位;不符合解釋融貫性要求之學生,共 有 22 位。

(三)實驗三的解釋與實驗五的預測之間合乎解釋融貫性要求之學生,共有 11 位;

不符合解釋融貫性要求之學生,共有 19 位。實驗三的解釋與實驗五的解釋之 間合乎解釋融貫性要求之學生,共有 6 位;不符合解釋融貫性要求之學生,共

不符合解釋融貫性要求之學生,共有 19 位。實驗三的解釋與實驗五的解釋之 間合乎解釋融貫性要求之學生,共有 6 位;不符合解釋融貫性要求之學生,共