第四章 結果與討論
第一節 預測與活動中的成影概念
本節整理並歸納 27 位國小四年學生在「光和影子」觀察活動中所呈現的影 子相關概念，這包含了另有概念及科學概念。以下將分為幾個部分分別探討學 生在每個活動的預測與解釋中所呈現的概念類別。
在「概念測試活動」階段中，研究者在展示了實驗器材之後，便要求學生 先進行預測，預測積木在黃光照射下，會在布幕上出現甚麼狀況？並請學生畫 出來並解釋為什麼會做這樣的預測。實際進行觀察之後，再請學生針對與預測 不符合的部分進行解釋與說明。藉此了解學生原本的概念，以及在進行觀察活 動之後對原本的概念是否有產生影響。根據學生的回答統計如下表：
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表達較具體且有邏輯性的說明，而不知道成影原因的學生反應問題較慢而 且無法具體表達，更有一位學生連續以「用猜的」來回答，可見先有概念 對於推理活動及推理能力影響很大。
在 POE 推理活動中，學生會運用他的觀念來進行預測或解釋，當預測 與觀察結果不同時，學生便必須決定是否要修正或是改變自己舊有的概念 來對預測與觀察的不一致。
（一） 概念活動的「影子」概念
表 4-1-2 概念活動中預測影子的顏色
影子顏色 影子是黑色 影子是黃色 影子是其他顏色
人數 25 1 1
圖 4-1-1 概念活動中預測影子顏色的人數
光之實際存在，卻又無法具體描述的性質，使得學童因此產生許多個人的 想法、概念。王龍錫、張靜儀（民 83）於國小學童光與視覺之研究中指出：
黑色 黃色 黑黃
科學概念 另有概念 直覺臆測
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「有正確概念之學生不會因年級增長學了更多相關的光概念而增加。」顯示了 一般教學並無法改變學生原先所具有的科學概念或另有概念。
研究者分析了學生在預測與解釋及評估中所陳述的內容，分析其中所包含 的概念，並將其主要概念及判斷依據分為五大類，這五大類分別是「以光的特 性為判斷依據」、「以光的顏色混合為判斷依據」、「以光線照射角度和位置 為判斷依據」、「以觀察者或實驗器材為判斷依據」、「以直覺、前一個活動 經驗、日常生活經驗及猜測為判斷依據」。此五大分類是以四個活動過程中學 生答題的字句與其晤談內容，擷取有關與主題相關的字句分門別類後，判斷字 句為科學概念或另有概念。
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以下便分別舉學生實際回答為例說明如下：
（一）「以光的特性為判斷依據」
S07-P2：燈照到積木，積木後面就出現影子。（S1-3）
學生 S07 在概念活動與活動一的預測中，依據「光的直線前進」進行預測，
物體擋住了光線，所以影子是黑色的。由於學生所陳述的判斷依據是符合科學 概念的，同時這也是影子的成因中最主要的概念。在概念活動中，研究者分析 學生的成影概念也是依此為依據，只要學生能夠說出影子的形成是因為光線被 積木所阻擋，研究者即將此列為符合科學概念 S1-3。
S01-P3：電燈從上面和下面照射，就會出現上、下兩個影子。（S1-2）
學生 S01 在活動三中經過了觀察之後提出了以上的想法，而研究者根據學 生所畫的圖片進行分析，發現學生在圖上所呈現的概念是因光的位置改變，使 得影子的位置改變，從而判斷學生是依據光的特性來進行判斷，同時也符合科 學概念。
S25-E1:紅光照積木，積木後面照不到光線，就產生了影子。（S1-3）
學生 S25 在活動一裡提出了以上的看法，而在本活動中，紅光照射在積木 上，會在其後方產生黑色的影子。原因是黑色的區域在積木的後方，光線並不 會轉彎，所以照不到。因此對學生 S25 所陳述的便將之列為科學概念 S1-3。
S26-P2：光照在積木上，積木只有一個；所以只有一個影子。（A1-1）
學生 S26 在活動二的預測中有提到兩盞燈同時照射於積木上只會有一個影 子，其判斷的依據是由於 S1-2 影子形成的概念所延伸而來，因此研究者認為學 生是因為光的特性而有這樣的另有概念。但 A1-1 這個另有概念在活動一的預測
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中總共出現了 19 次，顯示學生在進行推理時，雖然能夠運用概念 S1-2 來解釋 影子的產生，卻忽略了光源的數目會對影子的數目產生影響。因此雖然學生一 開始是使用科學概念來作為判斷的依據，但由於其推論的結果仍將之列為另有 概念 A1-1。
S13-P3：綠色的光線產生綠色的影子，綠光在哪裡，綠色的影子就在哪裡。
（A1-2）
學生 S13 在活動三的預測中提出因為綠色的影子是綠色的燈產生的，所以 會跟著綠色的燈移動。再從學生所畫的圖中進行分析可以發現若學生提出綠色 的影子是綠色的燈光所產生的，即是認為說光線只要照到積木上，就會成為影 子。因此才會認為綠色的燈移動時，綠色的影子會跟著移動。
S09-P2：因為紅光打到綠光，綠光也打到紅光，所以有了影子。（A1-3）
學生 S09 在活動二預測上發生錯誤，以上是他的說法；他堅持光線只要交 錯，就會產生影子。這樣的另有概念其實並不常見，他認為只要有東西交錯，
不管是光線或是實際物品都會產生影子。
S04-P2：因為積木只有一個，當然只有一個影子。（A1-4）
學生 S04 在活動二的解釋中提出了一個另有概念，他認為積木是影子產生 的主因，跟光線多寡無關。這樣的概念其實也就是認為影子是跟著積木，有積 木才有影子，所以學生 S04 並未將光源數目考慮在內。
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（二）以光的顏色混合為判斷依據
S14-P2:紅光和綠光，照到物體上，兩種光加起來會變成一種顏色，紅色加 綠色變成黑色。（A2-1）
學生 S14 根據光顏色混合的想法認為說綠光跟紅光混合在一起會變成黑色 的光，因此他預測只會有一個影子。從這一個另有概念中我們可以明顯地了解 到學生以她的觀察經驗，認為由兩個光源所產生的影子應該會與一個光源所產 生的不同，但又說不出有什麼不同。因此他便以顏料混合的推理得到以上的另 有概念，既能解釋一個光源和兩個光源有何不同，又能不改變既有認知，且可 以面對可能會發生的認知衝突。
S05-P2：紅光或綠光會讓影子的顏色更深。（A2-2）
學生 S05 預測認為若紅光比較強，那影子就會變成按紅色，綠光比較強，
影子會變為深綠色，從這邊我們能夠清楚看到學生對於「影子」仍存在有另有 概念。學生會認為說影子都是黑色的，只要有光就不是影子，而且光線有強弱 之分，強的顯現，弱的會消失。
S10-P2：紅光和綠光顏色很深，所以混合之後，影子是深色的。（A2-3）
學生 S10 在活動一預測影子為深色的（可能是深咖啡色），他從顏料色彩 的經驗中得知紅色和綠色為對比色，因此，經過混色之後只會有一個深色的影 子，但實際上顏料的混色與光的混色是有很大的不同的，但學生將之混合併用 來解釋所要觀察的項目。
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（三）以光線照射角度和位置為判斷依據
S27-P3：光線一個上一個下。綠色的光照過去被積木擋住，產生一個影子；
然後紅色的光照過去被積木擋住，產生另一個影子。（S3-1）
學生 S27 在活動三的預測中提出了這樣的一個概念，但研究者更發現到若 能在活動二能預測正確的影子數目的學生，他們都能夠知道因為光源的數目及 角度的不同，會影響影子的位置和數目，所以會產生兩個影子，此一概念的推 理活動，從活動二到活動三。
S24-P2：檯燈和積木距離很近，光全部都照在積木上，所以只會產生一個 影子。（A3-1）
這一個概念與概念 A1-1 頗為類似，但學生 S23 所提出判斷依據的理由是因 為距離的影響而造成只有一個影子，因此研究者將之獨立出來列為另有概念。
S06-P2：因為檯燈的位置－綠燈在左邊，紅燈在右邊；所以影子的位置也 是一樣。（A3-2）
學生在活動二的預測中提出影子的位子會因為檯燈的位置而有所不同，因 此他提出的預測是紅色影子在右邊；綠色的影子在左邊，而這是由於燈光的位 置不同所造成的影響。
S04-P3：原本就有一個黑色的影子，加上上面一個綠色的影子和下面一個 紅色的影子。（A3-3）
學生 S04 認為紅色的燈光會投射到布幕形成紅色的影子；綠色的燈光也會 投射到布幕形成綠色的影子，至於中間則會有原本就會有的黑色的影子。
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（四） 以觀察者或實驗器材為判斷依據
S15-E2:兩邊燈光照上去，紅色光會在綠綠的布幕上，產生紅色的影子。
（S4-1）
因為學生 S15 在概念活動與活動一裡顯示其概念為光會從四面八方來，也 會到四面八方去。因為影子會因燈泡的顏色跟著改變，所以當紅燈照射時，會 在布幕左半部綠光中呈現紅色的影子，反之亦然。在這個概念裡，研究者發現 學生在判斷時，除了色光外，器材也作為判斷的依據，以器材作為依據來解釋 觀察與預測所產生的落差。
S09-E2:綠光打在積木上，從積木被反彈過來到布幕上形成綠影子，紅光也 是反彈到布幕變紅色。（A4-1）
學生 S09 在活動二中的預測與觀察結果不相符合，他原本預測的是只會有 一個影子，而且影子是黑色的。當發現觀察結果與預測不相符合時，他便修正 自己的理由，認為是因為光打到積木後反彈，造成了影子顏色的不同。當綠光 照射在積木上，便會將綠光反射到布幕，以形成綠色的影子；當紅光照射在積 木上，便會將紅光反射到布幕，以形成紅色的影子。用這樣的方式來解釋預測 與觀察所產生的落差。
S22-E2：綠光和綠影子是同一個方向，紅光和紅影子同一個方向。（A4-4）
學生 S22 在活動二的解釋乍看之下，讓研究者認為理論是正確的，因紅色
學生 S22 在活動二的解釋乍看之下，讓研究者認為理論是正確的，因紅色