電磁另有概念實徵研究

第三節 電磁另有概念實徵研究

在國小的自然與生活科技領域的課程中，有許多關於科學現象的解釋，大 部分都只能透過類比或是文字的描述，來解釋隱含在背後的科學原理，無法透 過具體的觀察而建立科學概念。電學、磁學與電磁學等科學概念對一般的小學 生，甚至於成人而言，都是屬於抽象的科學概念。

因此，當學生剛開始接觸電學、磁學與電磁學等科學概念時，會覺得這些 概念是抽象且難以理解的，即使透過實際操作與文字的解釋，電流、電壓、磁 力、磁極等概念對於學生來說還是很抽象。表 2-3-1 是九年一貫課程自然與生 活科技領域「電磁作用」相關教材內容細目表，由表中可以看出國小九年一貫 的自然與生活科技課程綱要中，對電學、磁學、電磁學的原理並沒有做深入的 介紹，而是著重於現象的觀察。

表 2-3-1 自然與生活科技領域「電磁作用」相關教材內容細目表

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針對國小自然與生活科技當中的磁學、電磁鐵兩個部份來闡述，分別回顧歷年 來專家學者探討國小學童在磁學與電磁鐵課程當中所具有的另有概念之相關 研究。

一、 國小學童在磁學方面所具有的另有概念之實徵研究

林明軫（1993）在國小學童磁與磁力性質迷思概念之初探中，研究台南市 三所國小的四、五、六年級學童之後，發現學童們具有12種有關於「靜磁」的 另有概念：（一）鐵的東西本身就有磁力，可以和磁鐵互相吸引。（二）磁極名 稱N、S極，也有陽極、陰極，正極、負極，鐵裡面還存有陰陽兩種鐵分子。（三）

磁鐵的磁力在左右兩端比較強，所以條形磁鐵打斷時，N–S和N–S兩塊，還會 恢復成原來的樣子。（四）磁極是在磁鐵的對稱兩面或面積比較大的面。（五）

磁力的來源是地磁或地心引力而來。地磁包含在地心引力中，前者吸鐵，後者 也吸絕緣體。（六）鐵粉就是磁粉，有磁粉就有磁力，沒有磁粉就沒有磁力，

所以鐵釘摩擦會帶有磁力是磁粉帶在鐵釘上。（七）磁鐵摔斷之後，磁力就會 消失或發散掉。（八）磁棒豎立，上端的磁力會消失，下端的磁力受地心引力 作用時會拉直會變大，原因是受下端鐵粉吸引。（九）紙或水會阻擋磁力的進 行，造成磁力減弱甚至消失，阻擋的原因是：水有水壓會抵抗磁力，就像鐵的 輪船不會吸入海底一樣。（十）迴紋針或鐵的東西會吸收磁鐵的磁力。（十一）

迴紋針和鐵彼此會互傳磁力。（十二）要摩擦才有磁力，摩擦愈久，磁力愈大。

Stephans（1994）研究美國的學童在磁學方面的另有概念，裡面列出下面 7 種具有代表性的另有概念，分別是：（一）磁鐵的大小決定了磁力強度。（二）

磁鐵吸引所有的金屬。（三）所有銀色外表的物質會被磁鐵吸引。（四）磁鐵可 以穿透紙，但木材、筆記本、桌子或其他厚的物質則無法穿透。（五）磁鐵只 經由磁鐵產生。（六）磁鐵範圍是二維空間的而不是三維空間。（七）磁力線只 存在磁鐵外部。

鄭如琳(2000) 運用「探究－建構教學模式」，探討四年級學童在「磁」的

相關概念上之改變情形。使用具效化之「磁場與磁極概念評量卷」與結構化的 晤談工具，於學生學習「磁場與磁極」單元前後施以評測及晤談，藉以瞭解學 童於探究－建構教學策略後之概念改變情形與影響因素。主要發現如下：（一）

學童在「磁」概念方面持有十三種迷思概念。（二）影響個案迷思概念之形成 有五點因素：直覺、書本知識影響、經由教學造成（教師、家人等）、受到自 己經驗的混淆、他人經驗造成的混淆。（三）學生在教學前後的概念改變可歸 納為四種類型：已具科學概念者、正向概念改變者、轉成另有概念者、迷思概 念堅持者。（四）從前後測紙筆測驗、晤談結果與學生對教學之觀感中，發現 所研究實施之探究－建構教學策略對學生概念的學習有幫助。鄭如琳(2000)發 現四年級學童在磁方面的迷思概念有下列13種：（一）金屬物品如果長相像鐵，

就會被磁鐵吸引。（二）鐵做的東西有磁力，就會被磁鐵吸引。（三）磁鐵兩端 是一端強，一端弱。（四）水、布和玻璃會阻擋磁力，使磁鐵無法隔著水、布 和玻璃吸引鐵釘。（五）因為布有空隙，磁力可以穿透過去，使得磁鐵可以隔 著布吸引鐵釘。（六）因為水會傳磁力，可以把磁力盪過去，使得磁鐵隔著水 吸引鐵粉。（七）鐵粉隔著紙被磁鐵吸引的圖形，是顯示「鐵粉被地心引力吸 引」。（八）地心引力像磁鐵一樣有磁力，使鐵粉可以被吸引成一個圖形。（九）

地心引力使指南針指出南北方向。（十）鐵釘本身有磁力，所以磁鐵可以一個 接一個將鐵釘吸起來。（十一）摩擦會使磁鐵的力減弱，甚至消失，因為摩擦 使磁鐵掉下磁粉而失去磁力， 因為摩擦生熱，使得磁鐵失去磁力。（十二）摩 擦後，縫衣針會有磁力，是因為它原本就有磁力。（十三）摩擦使縫衣針吸走 磁鐵的磁力而變得有磁力。

林鼎富(2002) 以半開放式的問卷廣泛收集學童的想法，再輔以POE 晤談 方式深入探究學童的概念結構，最後以所收集的資料做為發展「國小靜磁二段 式概念診斷測驗」之基礎，繼而對高雄市五所小學三、六年級的學童進行施測。

研究結果發現學童在現行國小磁鐵課程有關磁鐵的本質、磁極方面及磁力方面

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等三大主題，受到學校的教學及日常的生活用語的影響有20種主要的迷思概 念，研究結果基本上與文獻具有類似的發現。而在性別變項上，男女生學童對 於磁鐵概念理解並無顯著不同。在年級變項上，六年級學童對磁鐵概念的理解 優於三年級學童。

另一方面依據學童的主要迷思概念，研究者亦歸納出10 項學童對於磁鐵 概念的錯誤思考模式，以做為未來進一步研究參考之用，列舉如下：一、有關 磁鐵本質的部分：（一）直觀模式：直覺地以磁鐵外形判斷磁力的強弱。（二）

等同模式：認為被磁鐵吸引的物質，亦具有如磁鐵般的磁性。（三）整體模式：

認為磁鐵若破裂了，因失去完整性使得磁力消失。二、有關磁極的部分：（一）

大區段模式：磁鐵的磁力每個部位都一樣。（二）二區段模式：將磁極在兩端 的長條形磁鐵，從中區分為兩段一段為北極，另一段為南極。（三）三區段模 式：將磁極在兩端的長條形磁鐵分為三段，左右兩段是磁極的部分，一段為北 極，另一段為南極，另一段則為中間部位。（四）粒子模式：把「磁性」想像 成粒子，N、S 極是粒子的聚集處。三、有關磁場(超距力)的部分：（一）阻隔 模式：阻隔物會阻隔磁力。（二）傳導模式：磁力經由介質傳導。（三）阻隔物 特性模式：阻隔物本身的特性會影響磁力。

二、 國小學童在電磁鐵方面所具有的另有概念之實徵研究

電磁鐵是應用電與磁交互作用的工具，相較電、磁的概念而言更抽象。在 國內國小自然與生活科技課程中，只在高年級的階段中，安排學生察覺電磁鐵 的現象與製造簡單的電磁鐵。

時德平（2000）也指出學童在「電磁」的另有概念有以下幾點：（一）磁 鐵中央最強。（二）磁極可以單獨存在。（三）磁力可以用摔、煮方式破壞。（四）

被磁鐵吸引的東西就是鐵。（五）電磁鐵就是通電的磁鐵。（六）指北針的指針 由鐵所製造。（七）導線通電時，指北針會一直轉動。

葉誌鑑（2001）針對台北縣市城鄉大小型學校五年級共三個班，利用二階

層概念診斷測驗，探究學童的電磁鐵概念及另有概念，其研究中發現學童有下 列的另有概念：（一）同極相吸、異極相斥。（二）電池含有磁性物質與電，所 以電磁鐵磁力來自電。（三）電流所產生的磁場只會影響導線兩側的指北針，

不會影響前後端的指北針。（四）直導線電流流速快，所以磁力強。（五）指北 針受地球磁力和導線影響，會不定擺盪。指北針會朝電流來的方向轉。（六）

大電池電流較強，磁針偏轉較大。（七）玻璃、水、薄木片會阻絕磁力。（八）

金屬都會被磁鐵吸引。（九）電路中斷時，若線圈位置在斷路前，則電流已流 過會有磁力，反之，就沒有。

楊志強（2001）也曾針對屏東縣兩所國小共167名學童，以其所發展的二 階段概念評測紙筆工具，探討學生「電磁鐵」單元學習概念改變之情況。研究 發現學童有以下的另有概念：（一）交流電會對磁有偏轉的影響。（二）電磁鐵 的磁力是隨著線圈數增加而不是線圈密度變大而增強。（三）線圈中心插入鐵 減弱磁力。（四）電流方向不會因為因電池（電壓）方向改變而改變。（五）銅 棒不會導電，所以線圈中心插入銅棒而減弱磁力。（五）電池數增多，電流變 小，電磁鐵的磁力隨電流變小而變強。

張麟偉（2005）以行動研究的方式探討結合科學寫作與POE教學策略探究 國小六年級學童電磁鐵概念之學習，研究發現學童對於「電磁鐵」有以下的另 有概念：（一）學生在「電」學的另有概念：1.未使用「電流」的科學語彙來替 代「電池正、負極的正接與反接」。 2.學生在物質的導電性上，具有許多模式 的另有概念。（二）學生在「磁」學的另有概念：1.指北針的指針是鐵做的。2.

同極相吸，異極相斥。3.學童對於磁力的作用，吸引的概念比排斥的概念多。

4.學童認為「磁場」即是「磁極」。（三）學生在「電磁」學的另有概念：1.電 磁鐵是插入的物質在產生磁力。2.物質能導電，插入吸管內就可以產生磁力。

綜合以上所述，學童對於「磁學」與「電磁鐵」，仍存在著諸多的另有概 念。為了促進學童對於「電磁鐵」的概念之科學理解，所以研究者認為此主

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題有其探討的必要性。國民小學九年一貫自然與生活科技學習領域課程綱要

題有其探討的必要性。國民小學九年一貫自然與生活科技學習領域課程綱要