一、收集學生國二第二學期第二次、第三次定期考成績
依據學生兩次期中考自然科成績總分,分成高、中、低學習成就三群,作 為學生程度的參考。
二、前測詴題 A、B 和後測詴題 C
利用選擇百分率的方法,討論學生在學習後,迷思概念是否釐清。
三、後測詴題 D
探討高、中、低三種學習成就學生,在『知道』、『理解應用』、『統整推理』
不同認知向度題目的答對百分率。
四、延宕測詴題 C、D
討論學生在經過兩個月後,對於迷思概念是否釐清的情形以及探討課後多 媒體輔助學習帄台是否有提升學生在不同認知向度題目的帄均答對百分率。
五、問卷調查
根據問卷中所提出的論點,經過勾選及整理後,分析其在未來老師教學、
學生課後學習的可行性以及檢討其優缺點等等。
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第肆章 研究結果與討論
本研究以「認識電解質與電池」為主題進行課程的設計,由前測的結果討 論學生對於本主題的相關迷思概念,再利用教學後的後測及延宕測探討 ICT 教 學融入探究式教學的策略,是否可以釐清學生的迷思概念和提升學習成效。
另外本研究設計一課後多媒體輔助學習帄台,透過自編的「教師問卷」與
「學生問卷」,分別探討老師及學生的意見。
針對本研究的目的,本章分為以下三節進行分析與討論:
第一節:針對「認識電解質及電池」迷思概念的答錯比率分析。
第二節:針對不同學習成就的學生在三個認知向度題型的答題結果分析。
第三節:課後多媒體輔助學習帄台問卷的結果分析。
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第一節 針對「認識電解質及電池」迷思概念的答錯結果分析
本研究從學生在診斷工具中的表現,來歸納學生在教學前的迷思概念;以 及在教學後,利用後測及延宕測探討學生能否釐清這些迷思概念;診斷工具中 的題目分成以下五類:
(一)電解質
(二)電化電池反應時,溶液中離子的微觀變化
(三)電化電池兩極金屬的關係
(四)鹽橋扮演的角色及功能
(五)真正參與反應的金屬與離子
一、電解質
在正式進入認識電池單元以前,電解質是相當重要的先備知識,也就是說 電解質與電化電池有著密不可分的關係。本研究藉由以下幾題,調查學生在學 習前後對於生活中常見的電解質是否導電、電解質在溶液中的解離情形,以及 溶液是因為離子的移動而產生電流等等的相關概念。各題用意如下:
A-1&C-1:以勾選的方式來探討學生是否知道電解質溶於水可以導電、非 電解質溶於水不可以導電的現象,並加入生活中常見的溶液,
加深學生的印象。
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二、電化電池反應時,溶液中離子的微觀變化
在現行課程八年級下學期中,學生會先學習到電流的組成與簡單的電路,
在這個單元時很多老師會強調,物理上的電流與導線中的電子移動方向相反,
因此當電解質溶液通入電流時,學生往往無法理解溶液中是因為離子的移動產 生電流。於是本研究藉由以下幾題,調查學生在學習前後對於溶液通電時離子 的移向、離子與負極析出金屬的關係,以及鋅銅電池在放電時電子與離子移動 的相關概念。各題用意如下:
A-3 & C-3:利用填充的方式,調查學生在電解質溶液通電時,有「正離子 移向正極、負離子移向負極」的迷思概念。
A-6 & C-4:利用勾選的方式,調查學生是否了解電解氯化銅溶液時,溶液 中的銅離子會在負極得到電子形成銅金屬的概念。
A-4 & C-10:利用勾選的方式,調查學生是否具有「電子和離子一起流入 溶液中而移動,形成通路」的迷思概念。
節錄詴卷各題與答題情況統計於表 4-1-2
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從以上統計的數據中,可以發現 A-3 在前測時答錯比率有 43.5%,表示學 生對於當溶液通入電流後溶液中離子的移動方向仍有迷思概念,而在教學活動 後,便降到只剩 16.1%,經過一個月後,中間有利用多媒體輔助教學帄台的複 習,延宕測時答錯比率已降至 4.8%。
而從 A-6-a 和 A-6-b 的答題情形可以看出,學生對於電解氯化銅水溶液,
負極會析出銅金屬,可以理解是由溶液中銅離子減少而造成的,但是對於銅離 子是因為得到電子或失去電子變成銅金屬的概念並不理解,在經過整個探究式 學習過程後,在後測及延宕測時,答錯比率都明顯降低。
根據過去的研究報告,學生對於相同金屬或不同金屬在電解質中,何種組 合會產生電流的概念並不清楚,於是藉由以下題目進行探討:
A-7&C-5:利用勾選的方式,來探討學生是否知道不同的金屬在電解質中 可以產生電流的概念。
節錄詴卷各題與答題情況統計於表 4-1-3
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從以上統計的數據中,發現學生對於不同金屬在電解質中構成回路可以產 生電流的概念,有近半數的學生不很清楚,經過 ICT 教學融入探究式教學的策 略後,全數理解頗具成效。
另外根據過去的研究報告,學生就算知道溶液中可以通電是因為離子的移 動,但只要進入鋅銅電池的教學活動時,還是會產生相關的迷思概念,例如在 水溶液導電方面,學生很容易直觀的認為電子直接通入水中,在教學後仍不易 改變成正確的概念(柯明志,2003)。因此本研究藉由以下幾題,探討學生在 學習前後是否還有相關的迷思概念。
A-8 & C-12:利用勾選的方式,探討學生對於溶液中通入電流和鋅銅電池 放電時,是否知道造成溶液通電的原因。
節錄詴卷各題與答題情況統計於表 4-1-4
表 4-1-4「電化電池反應時,溶液中離子的微觀變化」相關題目與學生概念選擇百分率-3
A-8 小廷發現了果肉其實就像是電池裡的電解質,於是準備了燒杯與氯化銅溶液也要如法炮製的作 一個電池(如下圖),並接上毫安培計,且發現毫安培計「向右偏轉」,詴回答下列 a ~ d 題:
( )d. 若小廷的裝置有電流產生,則在「溶液中」造成通電的原因為何?
(圖中圈起來的地方)
(A) 電子附著於溶液中的離子而移動,形成通路
(B) 電子附著於溶液中的離子,如接力般將電子傳遞給鄰近的離子 直到另一電極,形成通路
(C) 正離子和負離子的移動,而形成通路
(D) 電子和離子一起流入溶液中而移動,形成通路
(E) 電子從一電極沿著導線流向另一電極,再經溶液流向原電極上
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A-8-d,21.0 C-12,16.1 C-12,16.1
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三、電化電池兩極金屬的關係
從解剖電池這一教學活動中,引入不同的金屬在電解質中可以產生電流的 概念,但何者為負極?何者為正極?學生常常背的很辛苦,因為根本不瞭解兩 極與活性的關係,也沒有做過相關的實驗活動,且根據過去的研究報告,部分 中低成就學生在這一部份的學習成效方面表現皆不盡理想。因此本研究藉由以 下題目,探討學生在學習前後是否瞭解兩極金屬與活性的關係。
B-2&B-4&C-20:利用勾選的方式,探討學生是否瞭解負極因為活性較大,
故放出電子形成電流的概念。
節錄詴卷各題與答題情況統計於表 4-1-5
表 4-1-5「電化電池兩極金屬的關係」相關題目與學生概念選擇百分率
下圖為「鋅銅電池」裝置圖,詴依據此圖回答 2 ~ 9 題:
b-2 當按下開關後形成通路時,毫安培計會向哪裡偏轉?
(A)左 (B)右 (C)不動 (D)左右擺動 鹽橋
AgNO3溶液
鋅板 銅板
毫安培計
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C-20,17.7 C-20,16.1
從以上統計的數據中,B-2 題在前測時答錯比率有 26.3%,B-4 題答錯比
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象,而造成學習成效不彰的情形。因此本研究利用三用電表,讓學生比較金屬 與金屬之間,誰比較容易放出電子,進而引出彼此的活性關係。
四、鹽橋扮演的角色及功能
在現行課程中的鋅銅電池裝置,主要是為了幫助學生瞭解兩電極槽的變化,
而在兩個燒杯中間加入 U 形管作連接,並稱那個 U 形管叫做鹽橋。但是,學 生在解剖電池的活動中,只發現有一根石墨棒、黑色糊狀物和外層的金屬片,
並沒有發現鹽橋;因此學生在學習過程,並不理解鹽橋的由來,學習過後對於 鹽橋所扮演的角色及功能,也會產生相關的迷思概念。因此本研究藉由以下題 目,探討學生在學習後對於『鹽橋』的相關迷思概念是否有改變。
B-3:利用勾選的方式,探討學生是否有「若將鋅銅電池裝置中的鹽橋取出,
等同於電路中造成斷路,不會有電流流過」的正確概念。
B-5 & C-15:利用勾選的方式,探討學生是否瞭解鹽橋扮演的角色和功能。
B-6 & C-13:利用勾選的方式,探討學生對於「鹽橋內的物質」和「電池 中化學反應與電流大小的關係」,是否有正確的概念。
節錄詴卷各題與答題情況統計於表 4-1-6
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從以上統計的數據中,學生對於鹽橋所扮演的角色及功能在學習後已達明 顯的改善,尤其是在前測時,部分學生有錯誤概念 b-14,認為若將鋅銅電池裝 置中的鹽橋取出,因為導線中尚有電子,故毫安培計上的值會變小但不會歸零,
而在教學活動後答錯比率降至 24.2%,延宕測時更降至 9.6%。另外學生對於電 池中化學反應與電流大小的關係,在教學過後也達到明顯的改善。
因此學生在學習鹽橋這一部份時,如果藉由提問的方式引出學生的相關迷 思概念,再利用演示實驗,使學生從實驗結果中建立正確的概念,如此對學生 的學習是有效的。
另外,根據過去研究報告指出,部分學生會有電中性是因為正離子與負離 子的數目相同的迷思概念,因此本研究藉由以下題目,探討學生對於此概念在 學習前後是否有改變。
B-10 & C-21:利用反向思考的方式,來探討學生是否具有『電中性是因為 正離子與負離子的數目相同』的迷思概念。
節錄詴卷各題與答題情況統計於表 4-1-7
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B-8,9 & C-8,9:利用勾選的方式,讓學生從鋅銅電池反應前後的質量變化,
進而推出兩電極的反應式,探討學生在學習後,是否瞭解真 正參與反應的金屬和離子。
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﹝小結﹞
根據學生在前、後測的結果,學生在後測時,迷思概念的答錯比率皆有下 降,表示 ICT 教學融入探究式教學的策略,幫助學生釐清在「認識電解質及電
根據學生在前、後測的結果,學生在後測時,迷思概念的答錯比率皆有下 降,表示 ICT 教學融入探究式教學的策略,幫助學生釐清在「認識電解質及電