研究者根據學生在乘法結構測驗中的填答情況,取高分、低分各三名同學,共四名 男生、兩名女生進行訪談,訪談內容根據學生作答狀況以及半結構晤談流程表(如附錄 二)。訪談過程中全程錄音,訪談結束後將錄音檔案謄錄成文字資料。
在乘法結構試題中的 A08-p2、A11-p2 兩題中,測驗對於 v-t 圖和 F-a 圖中學生的想 法,發現學生雖然在前一子題計算部份答題正確,但在回答二維座標圖形的深層意義時 觀念不清楚。故在此研究者根據作答情形對學生進行訪談。
學生編號:30303-1(102.05.29 訪談)
055師:(指著 v-t 圖斜直線)這個圖你寫運動狀態為等速度,為什麼你認為是等速度?
056生:因為它是斜直線。
057師:那它的速度是多少?
058生:嗯…不知道。
059師:你再看一次縱座標。它的速度隨著時間變…?所以它是?
060生:等加速度嗎?
學生在表格題目中幾乎都能正確回答,但在解釋 F-a 圖不同斜率所代表的意義時,
他們會誤以為不同斜率代表等加速度運動。
圖 4-5-1 編號 30113 學生對於 F-a 圖不同斜率關係解讀錯誤
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學生在回答 F-a 圖不同斜率代表的意義時為「正加速」或「減速」,學生想表達加 速度運動,將加速度運動分成加速和減速兩個來說明。實際在 F-a 圖不同斜率代表不同 質量的物體,學生在此無法掌握不同斜率所代表的意義。
圖 4-5-2 編號 30309 學生認為不同斜率代表正加速或減速
小結:程度較差的學生無法判斷圖形所代表的意義,甚至有學生在 v-t 圖旁寫 F=ma 公式,試著用 F=ma 理解 v-t 圖;有許多學生認為 v-t 圖斜直線是等速度運動;有許多學 生不能理解 F-a 圖斜直線的意義,「不同斜率」對大多學生來說是沒有物理意義且困難 的;另外,在晤談過程中發現大多學生不能理解何謂「斜率」,必須在講解時畫出不同 斜率的斜直線先講解後,部分學生才能判斷。學生難以理解加速度運動中包含加速和減 速。
在分析學生作答情況,研究者發現學生喜愛使用正反比方法作答,但在作答時容易 無法掌握使用正反比,故在晤談分析的時候特別針對正反比進行問答,晤談學生紀錄以 及乘法結構測驗作答情形如下。首先,在乘法結構測驗中 C04 中,兩物體所受合力相同,
質量與加速度應成反比,若要使用正反比解題,此題列式應為83 24𝑥。但學生容易盲目 使用比例法,列式仍為成正比。
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例題:甲、乙兩物所受合力相同,甲物質量 3 公斤,加速度為 8m/s2;乙物的質量為 24 公斤,請問它的 加速度應為多少 m/s2?
圖 4-5-3 編號 30203 學生作答錯誤使用正比擷取圖
學生並沒有掌握此題物理意義,直接的用正比列式作答。在預試的比例結構題目中,
學生有使用正反比錯誤的例子:
例題:一物體受合力為 15 牛頓,加速度為 3m/s2,若將此物體質量增加 3kg,合力不變,則加速度變為 多少 m/s2?
學生寫了個有趣的算式:15:3=12:x ,顯而易見學生欲使用比例法,合力:加速度
=合力:加速度。後來的合力寫為 12,學生直接將 15-3=12,但合力在此題是不變的。而且 當質量增加 3kg 時,不代表質量變為三倍,學生顯然不了解正反比的意義,以為成反比為 減法。以下為學生在計算時沒有考慮物體有初速度,仍用正比列式算式作答,導致答題 錯誤。
學生編號:30203-6(102.05.30 訪談)
033 師:第一題你用秒數變幾倍,速度變幾倍來算。…請問如果現在我加一個條件,初速是 2m/s,那 你會怎麼算?
034 生:應該還是一樣吧!
035 師:你可以列式給我看嗎?
036 生:嗯…可以(寫出跟之前完全一樣的算式)。
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學生編號:30502-5(102.05.30 訪談)
095 師:對你來說,a=∆𝑉
∆𝑡和 F=ma 兩公式中哪個比較困難,為什麼?
096 生:a=∆𝑽
∆𝒕對我來說還蠻好懂的,就隨著時間變化速度改變,但 F=ma 難懂,一開始學的時候覺得 很難接受,沒有辦法馬上接受。
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97 學生編號:30101-4(102.05.30 訪談)
003 師:你這題沒有寫耶!你有要再試試看嘛?
004 生:這題…我不會。摩擦力好難喔!
005 師:你試試看嘛…。
006 生:(想了一會兒)老師我不行,我真的不會,要是沒有摩擦力我就會了。
小結:當題目必須要分析其受力,並算出合力時,學生會覺得很困難。如果只有一 個外力學生通常會試著處理,但多一個摩擦力學生很容易放棄。
學生編號:30303-1(102.05.29 訪談)
043 師:你幾乎都使用比例的方式去寫題目,為什麼?
044 生:因為用比例比較簡單。
045 師:這裡你寫拆開法是比較不正確的,為什麼?
046 生:因為看起來好像是小學的時候老師教的,在理化用有點奇怪。
047 師:那你覺得這樣寫有錯嗎?
048 生:嗯…也沒有錯,只是有點奇怪。
049 師:那你覺得這兩種方法一樣嗎(不同系統之間的換算和同系統之間的換算)?
050 生:完全一樣,兩個都是用比例。
學生編號:30307-3(102.05.29 訪談)
077 師:你這題怎麼解題的?你通常用什麼方式解題?我看你好像用比的。
078 生:我解題都是用比的,我不會寫出公式,直接觀察時間變化,再看對應的速度變化量是多少。
我解題不太會想到公式。
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079 師:那你了解何謂加速度嗎?
080 生:嗯,是不是單位時間的速度變化量?
081 師:嗯,那如果這題(指第一題)我把初速改成 2m/s,你會做嗎?
082 生:(動筆寫)這樣…對嗎(學生仍使用比例法,使用正確)?
083 師:嗯,對。那你覺得這兩種方法(不同系統和同系統之間的換算)一樣嗎?
084 生:完全一樣,都是算出一個、一個。就是每一個所對應的量。而且都是比例形式。
小結:編號 30307-3 學生在題目有初速時,能掌握不變量。此兩位學生認為同系統 的換算和不同系統之間換算,也就是學生認為 Vergnaud 提到的 和 ƒ(x)=αx 皆為比例方式計算。學生無法區分這兩種不同的算法。
學生編號:30305-2(102.05.29 訪談)
065 師:你幾乎都使用比例去寫題目,為什麼?你覺得還有其他方法嗎?
066 生:比例有很多形式例如 a:b=c:d 也可寫成 a:c=b:d,不一定侷限何種方法,也可以使用代 公式,反正都可以求得答案。但我比較喜歡用比例去算,因為只要數字簡單,用比例算很快,用比例算 快很多。
067 師:那請問一下你寫成比例之後是怎麼計算的?內乘內等於外乘外嗎?
068 生:不是耶!這樣有點奇怪,我會寫成比值形式,再交叉相乘。
069 師:我看你後面的題目用定義寫,為什麼?
070 生:嗯…,因為我怕亂掉…。用到兩個公式我怕會亂掉,都會先將公式列出來。但只有一個公式 的時候,我喜歡用比例去算,因為比例只要考慮乘就好了,不用加減。
071 師:那你上面寫這兩種方法不一樣(不同系統之間的換算和同系統之間的換算),請問哪裡不一樣?
072 生:一個是有單位,另一個是沒單位,比較像 a(指代公式)的方法。
073 師:那你覺得這些方法有錯嗎?
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074 生:我覺得這個(拆開法)比較慢,但沒有錯,都能算出這正確答案。
小結:學生認為比例列式有很多形式,但自己在使用的時候會寫成比值計算。當會 使用到兩個公式時,會先將公式列出。能理解不同系統之間的關係為一物理量加速度,
拆開法比較慢,但列式為正確。
學生編號:30502-5(102.05.30 訪談)
115 師:我看你的解法很多種,有時候是用比例算,有時候代公式,有時候拆開加總,你是怎麼選擇 要用哪種方法呢?
116 生:如果數字漂亮的話就直接比例,拆開來寫是因為剛好,加法又比較簡單就直接加了。
117 師:你為什麼覺得這個(不同系統之間的換算)不正確?
118 生:因為很怪,兩個單位不一樣為什麼可以換算?
119 師:嗯,但你不會覺得這個就是加速度嗎?
120 生:但我不會這樣想,我覺得很奇怪。
121 師:那到底哪裡有問題呢?
122 生:嗯…,可能把單位去掉就可以接受了。
123 師:你什麼時候會代公式?
124 生:考試的時候,因為比較有把握,代公式也快。
小結:此學生能在不同題目之間靈活運用各種算式求解,但對於不同系統換算覺得 無法接受,因為覺得兩個不同單位之間應不能有一個連結的比,但如果將所有單位去掉 就可以接受。
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第伍章 討論與建議
本研究的目的在於探討學生在國中物理乘法公式的困難之處,研究方法包含針對國 中生概念分析、針對近幾年基測試題、乘法結構試題和翰林版習題任務分析、乘法結構 分析。根據「乘法結構測驗」中針對國中三年級的學生所使用乘法結構以及進行晤談,
藉以瞭解學生在解題過程的實際想法。本章從資料分析所得結果,分別針對學生學習理 化中物理乘法公式的困難之處提出討論,希望能改善現場教學中教與學的鴻溝,並盼望 能比較兩公式對學生的困難之處。針對研究結果提出討論,本章包含概念分析與任務分 析研究發現之討論、乘法結構測驗之研究討論以及建議。