第四節 第四節
第四節 綜合討論 綜合討論 綜合討論 綜合討論
本節將就國小四年級學童在 POE「磁性手寫板」原理探究教學前後的探究過 程、概念或想法的改變歷程以及其對科學學習興趣與信心的影響之研究結果進行 綜合性的說明與討論。
一 一一
一、、、、 POE「「「磁性手寫板「磁性手寫板磁性手寫板磁性手寫板」」」」原理探究原理探究原理探究原理探究教學教學教學前後教學前後前後的探究過前後的探究過的探究過程的探究過程程 程
P+O 14%
P 14%
CD+T 9%
CD 36%
N 27%
圖 4-4-1.探究教學前學童探究類型比例圖
有探究企圖 73%
無探究企圖 27%
圖 4-4-2.探究教學前學童探究企圖類型比例圖
如圖4-4-1.及圖4-4-2.所示，本研究發現，在進行POE「磁性手寫板」原理探 究教學前，學童的探究過程可歸類為P+O、P、CD+T、CD以及N等五個類型，其 中P+O、P、CD+T以及CD這四個類型的學童都在心中產生了好奇或疑惑，「為什 麼會這樣呢？」然而卻沒有一套解決問題或是探究的方法來處理遇到的科學問題 或疑惑，例如：P+O類型的學童有14％，他們能夠預測提出可能的原理，並針對 預測進行驗證的操作與觀察，但並未針對實驗的結果或實驗結果與預測之間不一 致的部份提出解釋與說明；P類型的學童也有14％，他們能夠進行預測，提出可 能的科學原理，但並未進一步去驗證自己的預測；CD+T類型的學童有9％，他們 則對手寫板產生好奇，雖未針對其原理進行思考或預測，但卻能夠在一些疑問與 好奇心的驅動下，試著動手去操弄手寫板；CD類型的學童有36％，他們雖未針 對其原理進行思考或預測，也沒有任何的探究行為出現，但卻能呈現對手寫板感 到的好奇或疑惑。因此，研究者又將這四個類型統稱為「有探究企圖」，這些學 童共有16位，佔了73％。
而 N 類型的學童則純粹只是在玩手寫板，在把玩的過程中從未對其可能的科 學原理感到好奇疑惑或進行思考與預測，也不曾動手針對手寫板進行操弄與探 索，因此，研究者又將其稱為「無探究企圖」，這類型的學童有 6 位，佔了 27％。
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中，可以培養學生高層次思考和問題解決的能力、促進學生科學概念之理解、提 高學生的學習表現以及增進學生科學過程技能（Anderson, 1983； Mattheis &
Nakayama, 1997；楊龍立，2002；蔡綺文，2003）。因此，研究者認為，若能夠
猜測來答題，因而產生了許多的迷思概念或想法。
板中粉、清除刷這三個元件的材質以及整個磁性手寫板原理的迷思概念或想法，
可以歸納為磁概念錯誤、經驗描述以及直觀的猜測等三個類型，其中又以直觀的 猜測這個類型最多，這類型的學童往往以元件的外觀或質感作為判斷的依據，或 是只做沒有依據的猜測，並不能清楚說明其判斷的理由。其次為磁概念錯誤這個 類型，這類型的學童雖然知道手寫板是利用磁性的原理來運作，但在判斷元件材 質與原理的說明上，卻出現磁概念上的錯誤。例如：有些學童認為鐵也有磁力能 夠吸引磁鐵；有些學童則只注意到磁鐵能夠互相吸引，卻忽略了磁鐵有磁力可以 吸引鐵粉這個部份。只有較少數的學童被歸類為經驗描述這個類型，這類型的學 童在面對手寫板等相關問題的時候，是以生活上的經驗來類推而獲取答案。
然而，在實施探究教學之後，學童所產生的迷思概念或想法只有磁概念錯誤 這一個類型，值得注意的是，這些學童已經知道手寫板是利用磁性的原理來運 作，但在判斷元件材質與原理的說明上，仍然出現磁概念上的錯誤。例如：有些 學童認為鐵也有磁力能夠吸引磁鐵或鐵；有些學童則只注意到磁鐵能夠互相吸 引，卻忽略了磁鐵有磁力可以吸引鐵粉這個部份；而有些學童只注意到磁鐵會吸 引鐵，卻忽略了磁鐵與磁鐵在異極部分也會互相吸引。其中「鐵也有磁力能夠吸 引磁鐵或鐵」這個迷思概念則與林明軫（1994）、鄭如琳(2000)、林鼎富(2002)、
李靜慧(2006) 與林芯蘭（2008）等人在其研究所提學生對「磁」的迷思概念相符。
表4-4-2. 學童在探究教學活動後的迷思概念或想法類型
迷思概念類型 磁概念錯誤 經驗描述 直觀的猜測
手寫筆頭 5 0 0
板中粉 3 0 0
清除刷 7 0 0
手寫板 4 0 0
至於經驗描述以及直觀的猜測這二個類型，在探究教學之後都沒有出現，可 見當學童學會運用 POE 的探究方法來驗證、解決問題的時候，他們修正了自己 原來探索答案的方式，不再用直觀的猜測或是經驗來類推，然而，許多的研究顯 示，迷思概念普遍存在於科學課程的各個領域中，並且具有不穩定和頑固的屬性
（甘漢銧、熊召弟和鍾聖校，1991）。兒童一但產生迷思概念，要讓學生在概念
學習的過程中產生概念的改變是非常困難的(Liew & Treagust, 1995；Novak，
1988），因此，雖然學童已知道手寫板所運用的原理應與磁性有關，但仍有部分 學童以其錯誤的磁概念來解釋實驗的結果或實驗結果與預測之間不一致的部份。
表4-4-3. 學童在探究教學活動前後的概念改變歷程
有改變 沒改變
概念或想法改變歷程
M-S S-M S-S＋ M-M－ S-S M-M 人數 13 0 5 4 0 0
附註：M-S：迷思概念變為科學概念。S-M：科學概念變為迷思概念。S-S＋：皆持科學概念，但支持的理 由更完備。M-M－：皆持迷思概念，但所持理由做了修正。S-S：皆持科學概念，且支持理由不變。M-M：
皆持迷思概念，且支持理由不變。
從表 4-4-3.全班學生概念改變歷程的類型統計顯示，學生在 POE 探究教學活 動過程中，對於手寫板元件材質以及手寫板原理描述的概念或想法有改變的人數 有 22 人，例如：
S-01-PR-5：我認為筆頭是磁鐵吸起板中的鐵粉，清除刷的棉布刷掉線條。
S-01-P-4：我認為筆頭是磁鐵，他將板中的粉，也就是鐵粉吸起來形成線條，清除 刷是磁鐵，磁鐵把鐵粉吸回來，線條就消失。
這位學童在前測時認為清除刷是棉布，可以擦掉線條，但在探究教學活動後的探 究過程中，他修正了原先的看法，認為清除刷應該是磁鐵，是磁鐵將板面上的鐵 粉吸回來使線條消失。屬於這樣由 M 型迷思概念或想法修正為 S 型科學概念的 學童共有 13 位。
此外，有改變的類型還包含在探究活動過程中，能夠逐漸形成更充分而詳盡 的理由的 S-S＋類型有 5 人，例如：
S-17-PR-5：我認為筆頭是磁鐵做的，清除刷是磁鐵做的，磁鐵一刷過去，鐵粉就不 見了。
S-17-P-4：我認為手寫筆頭是磁鐵會把鐵粉吸起來形成線條。清除刷是磁鐵，寫字 寫完時，可以刷過去就把鐵粉吸下去了，線條就消失了。
這位學童在前測時對於手寫板元件材質的預測是對的，但對於這些元件彼此之間
是如何運作以讓板面上的線條出現或消失，並沒有明確的說明；但在探究教學活 動後的探究過程中，他針對原先的說明進行更詳實的描述，認為手寫筆頭是磁鐵 會把鐵粉吸起來形成線條。清除刷是磁鐵，寫字寫完時，可以刷過去就把鐵粉吸下去了，
線條就消失了。這已經清楚的交待了元件彼此之間運作的關係，讓手寫板原理的描 述更精緻、更明確。
而在探究教學前後其概念或想法雖都屬於 M 類型的迷思概念，但是卻持有 不同的理由，這樣的學童研究者將之歸類為 M-M－類型，共有 4 人。例如：
S-21-PR-5：我認為下面好像有沙子，所以能讓它寫下去不對了再把它刷掉。
S-21-P-4：我認為筆頭有磁鐵，板中也是磁鐵的話，用磁鐵放在板子上時會寫得出 來，所以是磁鐵。把清除刷刷過以後，磁鐵會跟著動，所以是磁鐵。
研究者發現，這 4 位學童在前測時，對於手寫板原理的描述都與磁概念無關，其 中有 2 位認為手寫板原理是運用靜電吸引，有 2 位則認為板子下面的粉一定是沙 子，但是在經過整個探究教學以及學童實際探究活動之後，這些學童改變了他們 對手寫板原理的看法，他們開始將磁的概念放進他們的敘述中，只不過這些與磁 相關的敘述都包含著錯誤的磁概念。
M-S 59%
S-M 0%
S-S＋
23%
M-M－
18%
S-S
0% M-M 0%
圖 4-4-7. 探究教學活動前後概念或想法改變歷程類型比例圖
如圖4-4-7.所示，在經過一連串的POE探究教學活動之後，學童學會了探究的 方法，並透過這個方法重新去建構自己的概念，去釐清原本許多想法。因此，學
童對於手寫筆頭、板中粉、清除刷這三個元件的材質與磁性手寫板原理的想法或 概念的改變歷程，以M-S類型佔整體59％最多，這些學童能夠修正原本所持有的 迷思概念或想法，並正確而完整的呈現科學概念或想法。其次為S-S＋類型佔整體 23％，這些學童能夠在探究活動過程中，逐漸形成更充分而詳盡的理由來補充原 先的敘述，並正確而完整的呈現科學概念或想法。而屬於M-M－類型的學童有18
％，這些學童在前測時，對於手寫板原理的描述都與磁概念無關，但是在經過整 個探究教學以及學童實際探究活動之後，這些學童改變了他們對手寫板原理的看 法，他們開始將磁的概念放進他們的敘述中，只不過這些與磁相關的敘述都包含 著錯誤的磁概念。
此外，S-M、S-S 以及 M-M 這三個類型在本研究中並未出現，也就是說，在 本研究中雖然 100％的學童在概念或想法上都產生了改變，但這些改變並沒有從 科學概念往迷思概念這個方向發展，而是以迷思概念或理由的修正、精緻化這個 方向發展。這樣的結果顯示，在科學的學習過程中，POE 教學策略能有效鼓勵學 生應用自己所持原有的知識與概念去進行推理與解釋，也能探測出學生在真實情 境中的認知結構及應用相關知識的能力，並促進學生對新概念的理解（White &
此外，S-M、S-S 以及 M-M 這三個類型在本研究中並未出現，也就是說，在 本研究中雖然 100％的學童在概念或想法上都產生了改變，但這些改變並沒有從 科學概念往迷思概念這個方向發展，而是以迷思概念或理由的修正、精緻化這個 方向發展。這樣的結果顯示，在科學的學習過程中，POE 教學策略能有效鼓勵學 生應用自己所持原有的知識與概念去進行推理與解釋，也能探測出學生在真實情 境中的認知結構及應用相關知識的能力，並促進學生對新概念的理解（White &