第四章 研究結果
第一節 「電磁學的概念涵蓋範圍」之分析
本節針對本研究所欲分析之各版本自然與生活科技教科書中，關於電磁學的概念相 關單元之概念涵蓋範圍進行分析。分析結果說明如下：
一、各版本涵蓋電磁學概念之分析
研究者依據表 3-3-1 「電磁學命題陳述表」分析各版本國小自然與生活科技教科書 電磁學相關概念單元，並將結果登錄於表附錄六「各版本電磁學概念相關單元之呈現分 析表」，形成表 4-1-1 各版本「電磁學概念範圍」分析表，再根據表 4-1-1 整理形成表 4-1-2 各版本「電磁學相關概念命題陳述」之呈現分析表，分析結果說明如下：
本研究欲分析的項目從 C-1-1 到 C-4-2 共計 28 項，由表 4-1-2 得知，四個版本皆 包含的概念有 11 項，四個版本皆不包含的概念有 11 項。另外，本研究所指的「電磁學 相關概念」包含教科書中有關「電的基本概念」、「磁的基本概念」、「電與磁的交互作用」
及「勞倫茲力」等四個部分，其中「電」的部份包含「電路學」的概念，本研究在「電 路學」的概念分析上，直接引用劉俊宏（2006）所發展的「電路學相關概念命題陳述」
表 4-1-1 各版本「電磁學概念範圍」分析表
C-3-5 - - ˇ - - ˇ - - ˇ - - ˇ C-4-1 - - - - C-4-2 - - - - 各單元電磁
學概念總數 7 3 8 7 3 5 6 3 5 4 3 9 各版本電磁
學概念總數 16 14 12 13
註：1.「ˇ」有方框者表示四個版本皆包含此項概念。
2.同一個版本相同概念重複出現時，在「各版本電磁學概念總數」之計算僅採計一 次，例如概念 C-2-9 在 H（1）及 H（7）重複出現，合計時僅計一次。
表 4-1-2 各版本「電磁學相關概念命題陳述」之呈現分析表
隨時間改變的電場可以產生感應磁場。 C-3-1 ˇ 隨時間改變的磁場可以產生感應電場。 C-3-2 K 透過安培定律，可以計算出感應的磁場強度的大小。 C-3-3 ˇ 透過法拉第定律，可以計算出感應電流流量的大小。 C-3-4 × 電
與 磁 的 交 互 作 用
電磁感應可以應用在發電機和電動機上。 C-3-5 ˇ
電荷受電場的作用力稱為勞倫茲力。 C-4-1 ×
勞 倫 茲
力 運動電荷受磁場的作用力稱為勞倫茲力。 C-4-2 ×
註：「ˇ」代表四個版本教科書均涵蓋此概念；「×」代表四個版本教科書均不含蓋此概 念；英文字表示涵蓋此概念之版本。
本研究之「電磁學」相關概念命題陳述分為四個部分：（1）電的基本概念、（2）磁 的基本概念、（3）電與磁的交互作用、（4）勞倫茲力，以下依此四部分來分析說明及比 較各版本教科書涵蓋之電磁學概念範圍。
（一）各版本「電」的基本概念涵蓋情形之分析比較
1. 由表 4-1-2 顯示，每一個版本皆有涵蓋的概念有三個：C-1-8 當電荷流動時，會產生電流。
C-1-10 依電流的流通情形可以分成通路與斷路。
C-1-11 物體依其導電性可以分成導體或絕緣體。
2. 每一個版本皆不包含的概念有九個：
C-1-1 電荷分成正電和負電。
C-1-2 電荷間有靜電作用力，可以用庫侖定律描述。
C-1-3 電荷間的力分成吸引力與排斥力，同性相斥，異性相吸。
C-1-5 透過靜電感應方式使物體產生靜電，稱為感應起電。
C-1-6 透過接觸傳導方式使物體產生靜電，稱為接觸起電。
C-1-7 透過互相摩擦方式使物體產生靜電，稱為摩擦起電。
C-1-9 電流的大小可以用安培計測量。
在主概念「電的基本概念」下有高達九個次概念皆不包含於四個版本的教科書中，
推究其原因，可能是這些概念對於小學生太過於艱深，例如 C-1-5 、C-1-6、 C-1-7 的 概念在九年一貫課程綱要中安排在第四階段（國中一~三年級）才學習，因此，各版本 教科書在國小階段並無包含這些概念。
（二）各版本「磁」的基本概念涵蓋情形之分析比較
1. 由表 4-1-2 顯示，每一個版本皆包含的概念有五個：C-2-1 磁極有兩極。
C-2-2 磁極分成 N 極和 S 極。
C-2-6 磁場有大小和方向。
C-2-9 磁極間有靜磁作用力。
C-2-10 靜磁作用力分成吸引力和排斥力，同極相斥，異極相吸。
2. 只有三個版本包含的概念有兩個：
C-2-3 磁性物質是能被磁鐵吸引的物質，例如鐵、鈷、鎳等。（H、K、N 版本包含）
C-2-8 磁力線愈密，磁場強度愈強；磁力線愈疏，磁場強度愈弱。（H、K、T 版本包 含）
3. 只有兩個版本包含的概念有一個：
C-2-7 磁場強度可以用磁力線表示。（H、T 版本包含）
4. 只有一個版本包含的概念有兩個：
C-2-4 磁性物質分成天然磁鐵和人工磁鐵。（H 版本包含）
（三）各版本「電與磁的交互作用」概念涵蓋情形之分析比較
1. 由表 4-1-2 顯示，每一個版本皆包含的概念有三個：C-3-1 隨時間改變的電場可以產生感應磁場。
C-3-3 透過安培定律，可以計算出感應的磁場強度的大小。
C-3-5 電磁感應可以應用在發電機和電動機上。
2. 只有一個版本包含的概念有一個：
C-3-2 隨時間改變的磁場可以產生感應電場。（K 版本包含）
3. 每一個版本皆不包含的概念有一個：
C-3-4 透過法拉第定律，可以計算出感應電流流量的大小。
（四）各版本「勞倫茲力」概念涵蓋情形之分析比較
在此概念下的兩個次概念「C-4-1 電荷受電場的作用力稱為勞倫茲力」及「C-4-2 運動電荷受磁場的作用力稱為勞倫茲力」皆不包含於四個版本教科書中。
以各版本涵蓋概念數的多寡來看，由表 4-1-1 顯示，H 版本涵蓋的概念數最多，有 16 個，依序為 K 版本 14 個、T 版本 13 個、N 版本 12 個，各版本在電磁學概念的涵蓋 數上並沒有很大的差別。此外，概念「C-2-1 磁極有兩極」在 T（2）及 T（6）重複出 現；概念「C-2-2 磁極分成 N 極和 S 極」在 N（1）及 N（7）重複出現；概念「C-2-8 磁 力線愈密，磁場強度愈強；磁力線愈疏，磁場強度愈弱」在 K（1）及 K（7）重複出現；；
概念「C-2-9 磁極間有靜磁作用力」在 H（1）及 H（7）、T（2）及 T（6）重複出現；
概念「C-2-10 靜磁作用力分成吸引力和排斥力，同極相斥，異極相吸」在 H（1）及 H
（7）、N（1）及 N（7）、T（2）及 T（6）重複出現，由上分析顯示各版本教科書對某 些電磁學概念有重複安排的傾向，也顯示這些概念的重要性，例如概念「C-2-10 靜磁作 用力分成吸引力和排斥力，同極相斥，異極相吸」在學生學習磁鐵的特性時，是一個基
（五）各版本「電路學」概念涵蓋情形之分析比較
研究者根據劉俊宏（2006）發展之「電路學相關概念命題陳述」分析各版本國小自 然與生活科技教科書電磁學相關概念單元【包含電路概念之教科書有 H（3）、H（7）、
K（4）、K（7）、N（3）、N（7）、T（3）、T（6）】，並將結果整理形成表 4-1-3 各版本
「電路概念範圍」分析表及表 4-1-4 各版本「電路學相關概念命題陳述」之呈現分析表，
分析結果說明如下：
由表 4-1-3 顯示，97 學年度各版本涵蓋電路學概念的多寡依序為 H 版本 31 個、K 版本 30 個、N 版本 29 個、T 版本 23 個，H 版本、K 版本及 N 版本在涵蓋概念數上差 異性不大，而 T 版教科書與其他三個版本教科書相較之下，略顯不足。
由劉俊宏（2006）的研究結果可知， 93 學年度各版本教科書涵蓋電路學概念數的 多寡依序為 K 版本 33 個、N 版本 32 個、H 版本 28 個、T 版本 21 個，將兩個學年度之 電路概念涵蓋數相較後，發現 H 版本及 T 版本教科書涵蓋的電路概念數增加，K 版本 及 N 版本涵蓋的電路概念數減少。而由表 4-1-4 可以發現，有如此的增減，主要出現在 16 個概念上，今將其整理成表 4-1-5，以了解其中之差異所在。
由表 4-1-5 顯示，在 97 學年度各版本教科書中，H 版本增加的電路概念有「1-2」、
「5-1」、「5-4」、「6-1」及「6-3」5 個，減少的電路概念有「4-5」及「7-3」2 個，合 計增加 3 個；K 版本增加的電路概念有「2-1」及「7-2」2 個，減少的電路概念有「2-4」、
「4-4」、「4-5」、「5-2」及「9-3」5 個，合計減少 3 個；N 版本增加的電路概念有「2-1」
1 個，減少的電路概念有「4-5」、「5-2」、「9-1」及「9-2」4 個，合計增加 3 個；T 版本 增加的電路概念有「2-1」及「10-5」2 個，而 T 版教科書無減少的電路概念，因此合計 增加 2 個。
表 4-1-3 各版本「電路概念範圍」分析表
7-6 ˇ - - - - 7-7 - - - - ˇ - - - 7-8 ˇ - ˇ - ˇ - ˇ - 7-9 ˇ - - - - 8-1 ˇ - ˇ - ˇ - ˇ ˇ 8-2 ˇ - ˇ - ˇ - ˇ - 8-3 - - - - 9-1 ˇ - ˇ - - - ˇ - 9-2 ˇ - ˇ - - - ˇ - 9-3 - - - - 10-1 - ˇ - ˇ - ˇ - ˇ 10-2 - ˇ - ˇ - ˇ - ˇ 10-3 - ˇ - ˇ - ˇ - ˇ 10-4 - ˇ - ˇ - ˇ - - 10-5 - ˇ - ˇ - ˇ - ˇ 10-6 - ˇ - ˇ - ˇ - ˇ 各單元電路
學概念總數 25 6 24 6 23 6 18 6 各版本電路
學概念總數 31 30 29 23
註：1.「ˇ」有方框者表示四個版本皆包含此項概念。
2.同一個版本相同概念重複出現時，在「各版本電路學概念總數」之計算僅採計一 次，例如「概念 8-1」在 T（3）及 T（6）重複出現，合計時僅計一次。
表 4-1-4 各版本「電路學相關概念命題陳述」之呈現分析表
串聯電路元件串聯越多，每個元件分得的電壓越少。例如
電流通過導線或線圈可產生感應磁場。（10-1） ˇ ˇ 感應磁場具有方向性，其方向隨電流方向而變。（10-2） ˇ ˇ 感應磁場具有磁力可使指北針偏轉。（10-3） ˇ ˇ 電磁鐵其線圈內物質含鐵成分越多，所產生的磁力越強。
（10-4） H、K、N H、K、N
電磁鐵其纏繞線圈數越多，所產生的磁力越強。（10-5） H、K、N ˇ 感
應 磁 場
電磁鐵線圈內通過電流越大，所產生的磁力越強。（10-6） ˇ ˇ 註：1.「ˇ」代表四個版本教科書均涵蓋此概念；「×」代表四個版本教科書均不含蓋此
概念；英文字表示涵蓋此概念之版本。
2. 93 學年度與 97 學年度涵蓋相同概念之教科書版本不同時，以「灰底」表示。
表 4-1-5 93 與 97 學年度各版本教科書電路概念數改變之差異來源分析表
97學年度為H版本、K版本及N版本，因此增加的版本為H版。
二、電磁學概念呈現方式之分析
此部份針對本研究所分析之各版本自然與生活科技教科書中關於電磁學相關概念 單元之概念呈現方式進行探討，共分為「教學時間」、「圖形呈現」兩個部分，分析結果 說明如下：
（一）教學時間
各版本電磁學相關概念單元之「教學時間」以節數來計算，並在分析表中加入活動 數作為參考。節數及活動數計算方式以各版本教學指引中所提供之節數為依據，登錄結 果如表 4-1-6 所示。
表 4-1-6 電磁學相關概念呈現方式分析表（一）-教學時間分析總表
版本 H 版 K 版 N 版 T 版
冊別 1 3 7 1 4 7 1 3 7 2 3 6 活動數 7 8 8 5 6 7 3 6 6 2 7 1 各版本
總活動數
23 18 15 10
節數 12 12 18 10~12 12~14 12~14 3 11 12 3 14 6~7 各版本
總節數
42 34~40 26 23~24
由表 4-1-6 可以發現各版本之教學節數及活動數有明顯之差異，在教學節數部分，
各版本教學節數多寡依次為 H 版 42 節、K 版 34~40 節、N 版 26 節、T 版 23~24 節，教
數多寡依次為 H 版 23 個、K 版 18 個、N 版 15 個、T 版 10 個，活動數最多的 H 版和最 少的 T 版兩者相差 2.3 倍。
此外，根據本研究「電磁學概念」之界定可分為「電的基本概念」、「磁的基本概念」、
「電與磁的交互作用」及「勞倫茲力」四個部分。各版本包含有關「電」的概念分別為 H（3）第四單元「燈泡亮了」、K（4）第四單元「通電的玩具」、N（3）第四單元「電 路 DIY」及 T（3）第四單元「燈泡亮了」；各版本包含有關「磁」的概念分別為 H（1）
第二單元「奇妙的磁鐵」、K（1）第二單元「磁力」、N（1）第二單元「力的作用」及 T
（1）第二單元「 生活中的力」；各版本包含有關「電磁感應」的概念分別為 H（7）第 四單元「電磁作用」、K（7）第四單元「電磁作用」、N（7）第四單元「奇妙的電磁世 界」及 T（6）第四單元「力的世界」，而「勞倫茲力」的概念則不包含於各版本教科書
（1）第二單元「 生活中的力」；各版本包含有關「電磁感應」的概念分別為 H（7）第 四單元「電磁作用」、K（7）第四單元「電磁作用」、N（7）第四單元「奇妙的電磁世 界」及 T（6）第四單元「力的世界」，而「勞倫茲力」的概念則不包含於各版本教科書