結論

理工背景教師（1.74）較非理工背景（1.36）解釋能力佳，但由於對於力 的性質、力矩、轉動與支點的選擇，並沒有辦法說明清楚，以致於在解釋能 力編碼的得分不高（低於2分），此外，全部教師的平均得分為1.55，皆未達到

「理由札確但不完整（2分）」的水準，顯示全部受訪教師之科學解釋能力有 待提升。

理工背景教師（68.4%）雖然能以科學語詞來解釋現象者較非理工背景教 師（30.8%）多，但是，多是只提到科學語詞，例如：合力、力矩、槓桿原理……

對原理的解釋並不清楚，甚至有誤用的情形。劉月智（2007）的研究也發現 理工背景學生會運用科學術語來進行解釋，但是解釋不一定恰當、札確。此 外，16 位受訪教師在解釋過程提及「重心」的共計有 13 位，使用科學語詞進 行解釋（C 類型）也達到 98 次（48.5%），但受訪教師的解釋能力平均得分卻 只有 1.55 分，Osborne 和 Patterson（2011）認為唯有當我們對語言和意義清楚，

才能有助於溝通以及新觀念的發展；對語詞的意義不清楚，就用來解釋現象，

這樣的情形，如同 Rector，Nehm 和 Pearl（2013）的研究中，發現大學生在 解釋有關演化論的專門語詞，有 81%的學生自發的使用模糊不明確

（ambiguous）的語詞，且與性別或閱讀、寫作能力無顯著相關。

POE3 的解釋忽略轉動平衡。在五個 POE 實驗中，POE3 預測札確率最低

（19%），其它實驗的「預測札確率」都大於 50%；且受訪教師對於 POE3 的

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解釋能力得分亦是最低的（1.2），可見 POE3 對於多數的受訪教師而言，是比 較不容易解釋的現象。關於「平衡」的定義，邱韻如（2010）指出「平衡」

即為「靜力平衡」，同時包含移動平衡（外力和為零）及轉動平衡（外力矩和 為零）。POE3 的實驗裝置為鐵絲一端加上重物，在 P 階段錯誤的理由有 13 位 都是「其中一端太重了，失去平衡，會整個往重的那一端傾倒」，忽略「轉動 平衡」的作用；而在 E 階段解釋多以「重力往下，手指把它撐住」為理由，

以現象發生後的結果來說明，並未將現象發生的因果關係說明清楚。McNeill 和 Krajcik（2008）研究也發現教師在解釋現象時，較少「運用推理」。

非理工背景教師在解釋現象時，較會考量無相關的因素作為解釋的理由，

包括：支點太小，手指頭不平…（POE1）。或甚至捨棄自己所提出的札確理 由（重心），改以錯誤的理由（支點的摩擦力）來預測現象（POE2）。

由研究結果顯示生活上科學的體驗，有助於現象的理解：在訪談過程中，

有 2 位受訪教師聯想到「秤桿」，且全部受訪教師解釋能力最高 2 人（SM01、

SF08），都提到「在科博館看過類似的小玩具」、「在科學園遊會中有看過」， 可見，多增加生活上科學的體驗，對於科學原理的理解是有幫助的。

「理工」背景教師之「解釋融貫性」較「非理工」背景教師高，分析「解 釋融貫性」與「解釋能力」，發現並沒有一定的相關性，解釋能力得分最高的 受訪教師 SM01 在「POE1 vs. POE2」、「POE2 vs. POE3」及「POE3 vs. POE4」

這三組實驗之間的解釋皆沒有融貫。此外，分析受訪教師 POE1~POE4 當中的 解釋用語後發現，以「重心」或「力」來解釋現象者，融貫性也較高；以「左 右重量平衡」解釋者，「融貫性」低，而且會發生 POE3 及 POE4 這兩個實驗 都無法解釋現象（NF12、NF16）。多達 7 位受訪教師在四個實驗之間的解釋 缺乏融貫性，可見在本研究中，受訪教師對於「重心、平衡」現象的解釋融 貫性並不高。陳嘉蕙（2007）、劉月智（2007）、巫少岑（2007）的研究也發

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現受訪對象對於「大氣壓力、表面張力」相關現象之解釋會因實驗而定，顯 示情境相依的現象，且學生的科學解釋之間，以不具有解釋融貫性的情形較 為明顯。

另一方面，自然科的「學科教學經歷」似乎並不能有效提升教師本身的

「學科能力」。本研究中，解釋能力低於全體平均的 9 位教師中，有 5 位具有 兩年以上的自然科教學經驗，其中 SF03、SF04 雖然是理工背景，也多能用科 學語詞（C 類型）來解釋現象，但其解釋的內容多是只提到科學語詞，對於 原理的作用說明不清楚，甚至有解釋錯誤的情形，由於本研究受訪教師的教 學年資都在十年以上，應可排除教學經驗不足的因素所造成的影響，換言之，

在研究中發現，自然科的「學科教學經歷」越久，教師對於現象的「解釋能 力」並未越好。

本研究是以「重心、平衡」原理，設計序列性 POE 實驗，以探討不同背 景之國小教師的科學解釋能力。邱韻如（2010）指出「平衡」包含移動平衡

（外力和為零）及轉動平衡（外力矩和為零）；許良榮（2010）指出「重心」

是指物體所受之合力矩為零的點，若與物體各點之引力所產生之力矩總和相 等，則該作用點即為物體的重心，也就是說，重心不只是可看成物體重量集 中的點，同時也是物體所有質點所產生力矩的平衡點，因此只要施力於重心，

且所施的力與物體重量的合力矩為零，這樣就可以使物體不會移動，呈現平 衡狀態。由上述可知，「重心、平衡」雖然是生活中常用的語詞，但若要對於

「重心、平衡」現象做出完整且札確的科學解釋，對於各種力的性質要有充 分的瞭解與掌握。而對於自然現象的解釋是否能合理、合邏輯，和其所具備 的科學概念有密切的關係，若其先備知識不足，則難以產生好的科學解釋（許 良榮、羅佩娟，2009）。由此可知由本研究結果可知，理工及非理工背景之國 小教師對於「重心、平衡」現象的解釋能力並不充足，相關能力有待提升。

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