第四章 結果與討論
第三節 S-POE「解釋」階段之分析
T102、T103、T006、
T008、T009、T012、
T114、T016、T119
9（45％）
2. 杯 子 外 面 的 大 氣 壓 力 壓 力 大 於 水 壓，大氣壓力往上支撐住塑膠片
T104、T005、T007、
T110、T115
5（25％）
3.大氣壓力支撐住塑膠片，水柱高 未達 1033.6 公分，水不會流下來
T113、T120 2（10％）
4.杯內裝滿水，沒有空氣，大氣壓力
由表 4-3-1 顯示，針對實驗一，分析國小科學教師在「解釋」階段所 提出的理由，其中有 19 位教師（95％）皆能提及與大氣壓力相關的理由 --「大氣壓力往上支撐住塑膠片」的解釋，而有 1 位教師（5％）則未能 提及「大氣壓力」的概念。其中與大氣壓力相關的理由可細分為六項（理 由編號如表 4-3-1 所示）。以下就「與大氣壓力相關」的理由和「未提及 大氣壓力」的理由進行個別分析。
1. 與大氣壓力相關
雖然有 19 位教師皆能以「大氣壓力往上支撐住塑膠片」的理由進行 解釋，但其所運用的概念卻有所差異，例如：持有「大氣壓力往上支撐住 塑膠片與水的重量」之理由者最多，有 9 人（45％）；而以「杯子內外壓 力的比較」為理由者次之，有 5 人（25％），其認為杯外的大氣壓力大於 水壓，因此大氣壓力得以往上支撐住塑膠片；其中有 2 位教師（10％）則 持有「水柱高未達 1033.6 公分，大氣壓力支撐住塑膠片」的想法進行解 釋。綜合以上所述，在 POE1 的實驗情境中，共有 16 位教師（80％）能夠 提出正確的科學解釋進行說明。節錄訪談內容如下：
T103: 大氣壓力從下面頂住塑膠片，所以杯子裡面的水和塑膠 片都沒有掉下來。（理由 1）
T110: 外面的大氣壓力比裡面的大。壓住了塑膠片或者是說壓 力從大的往小的……因此水出不來。（理由 2）
T120: 大氣壓力大於水壓，因為大氣壓力是 1033.6cmHg……大 氣壓力可以把那個塑膠片撐住，所以水不會掉下來。（理 由 3）
反之，部分教師卻未能針對實驗一提出合理而恰當的科學解釋，而持 有不同的迷思概念，舉例而言，教師 T001、T011 與 T118 認為塑膠片不會 掉下來的原因，除了提及「大氣壓力往上支撐住塑膠片」的想法之外，也 考慮了其他的因素，教師 T001 認為表面張力吸住塑膠片，而大氣壓力往 上支撐住塑膠片，所以水不會流下；教師 T011 認為是因為杯子裝滿水，
沒有空氣的因素，而教師 T118 則是覺得除了大氣壓力往上支撐的作用之 外，與手施予塑膠片的動摩擦力有關，顯示這些教師所提出的解釋仍然存 在一些迷思概念，而未能提出符合科學解釋的理由。將其訪談內容節錄如 下：
T011: 因為杯子裡面沒有空氣，大氣壓力由外面往內推擠，
所以這個塑膠片不會掉下來（理由 6）
T118: 你的手在給它一個最大的動摩擦。你給它上來的力 量……可是同時有大氣壓力把塑膠片頂住了。（理由 5）
T001: 表面張力在塑膠片跟杯子交接的那個地方吸住塑膠片，
然後外面的空氣壓力把塑膠片往上維持著。（理由 6）
2.未提及大氣壓力
在 20 位國小科學教師中，教師 T017 的解釋理由未提及「大氣壓力」
的概念，其認為塑膠片本身含有「吸力」能吸住水，因此塑膠片不會掉下 來，水亦不會流下。由此顯示教師對於實驗一的自然現象未能提出符合科 學概念的解釋。
T017: 應該是水的那個塑膠片有一個，反正就是會有一個力 量會吸住吧！（理由 7）
（二）科學教師觀察後修正解釋的分析
針對 POE1 活動，雖然在「預測」階段中沒有任何一位教師預測錯誤，
唯研究者深入檢視教師的訪談資料後發現：部分教師在「解釋」階段提出了 修正的解釋，以下依據預測正確之教師修正的解釋（理由）分析如表 4-3-2：
表 4-3-2 預測正確之國小科學教師於 POE 實驗一「解釋」階段所持的理由 研 究
對 象 預測的理由 觀察後解釋的理由 T007 大氣壓力支撐住塑膠片 塑膠片的重量跟水壓加起來超過塑
膠片的重量即會滑落
T009 杯內裝滿水，有水就有水壓 大氣壓力支撐塑膠片和水的重量 T114 大氣壓力往上支撐住塑膠片
與水的重量
假設杯底有個洞，裡面的氣壓慢慢 的跟外面平衡的時候，水即會流下
T120 大氣壓力大於水壓，大氣壓 力支撐住塑膠片
水柱高未達 1033.6 公分時，水就 不會流下。大氣壓力從外面作用，
可撐住塑膠墊
POE 實驗一正確的科學解釋為：因為大氣壓力往上支撐住塑膠片與水 的重量，所以杯中的水不會流下。由表 4-3-2 的資料可知，在「預測」階 段，三位教師 T007、T114、T120 所持的理由皆為「大氣壓力往上支撐住 塑膠片與水的重量」，其中 T007、T114 於觀察後提出更深入的說明，他們 假設在實驗情境中，若某些情況或條件成立，例如：塑膠片的重量過重、
杯身晃動或是杯底挖個洞等，則水會流下來。
T007: 杯子外面的大氣壓力大於裡面的水壓，大氣壓力往 上支撐住塑膠片。（預測階段的理由）
T007: 若塑膠片的重量跟水壓加起來超過塑膠片的重量，
還有就是不平衡的時候（杯身晃動等），也會滑落。（觀 察後的解釋）
T114：這是大氣壓力的原理呀! 大氣壓力是來自四面八方 的，所以從下面可以頂住，克服了水跟塑膠片的重 量。 （預測階段的理由）
T114：假設杯底有個洞，讓一點點的空氣進去，裡面的氣 壓慢慢的跟外面平衡的時候，氣壓之間沒有差別，水 就會掉下來。（觀察後的解釋）
教師 T120 則針對其預測的理由「因為大氣壓力大於水壓，大氣壓力支 撐住塑膠片」，更進一步提出「一大氣壓」的概念來佐證其解釋，顯示其 所提出的解釋是完整且恰當的。
T120: 因為大氣壓力大於水壓，大氣壓力可以把那個塑 膠片撐住這樣子，所以水不會掉下來。（預測階段 的理由）
T120: …….對這個杯子而言，水柱高未達 1033.6 公分時，
水就不會流下來。……大氣壓力是從外面作用，就可 以把塑膠墊撐住。（觀察後的解釋）
另一方面，原先教師 T009 於預測階段所提出的理由不僅不恰當，且也 未能符合實驗情境所做的預測，但在觀察實驗結果後，修正其原本的理 由，而能提出正確的科學解釋，摘錄訪談內容如下：
T009: 因為杯子裡面沒有空氣，水都滿滿的，那是因為 有有水應該是有壓力才是。（預測階段的理由）
T009: 是大氣壓力讓塑膠片和水沒有掉下來。（觀察後的 解釋）
小結：
針對實驗一，由研究結果顯示教師在「解釋」階段所提出的理由，
有 19 位教師（95％）能以「大氣壓力」的因素進行解釋，其中有 16 位教 師（80％）提出正確的科學解釋，能以「大氣壓力」往上支撐住塑膠片與 水的重量說明實驗結果；而僅有 1 位教師（5％）在提出解釋時未能提及
「大氣壓力」的概念，以「塑膠片的吸力」說明水不會流下的原因，由此 顯示，大部分國小科學教師在實驗一的部分，能夠針對簡易的實驗結果提 出正確且完整的科學解釋。
二、POE 實驗二
（一）「解釋」階段解釋理由的分析
在POE 實驗二的部分，國小科學教師在「解釋」階段所提出解釋的理由，
研究者依據訪談內容歸納成兩類：「與表面張力相關的理由」以及「未提及表 面張力的理由」進行分析，如表4-3-3所示：
表 4-3-3 國小科學教師於 POE 實驗二之「解釋」階段所持的理由 POE
實驗二 解釋理由 研究對象 人次
(%) 1.杯子外面的大氣壓比水壓大，表面張力
使紗網的作用如同塑膠片
T009 1（5％）
與 表 面 張
2.表面張力使紗網的作用如同塑膠片 T104、T005、T016、
T114
4（20％）
3.水在網子上形成表面張力，可以承受水
4.表面張力與其他概念混用 T012、T115、T119、
T120
％），此外，將表面張力與其他概念混和使用的則有 4 人（20％）。
在 POE2 實驗情境中，能以理由 1、2 提出符合正確的科學解釋者共有 5 位教師（25％），他們皆認為表面張力的作用使紗網與實驗一之塑膠片有同 等的功能，因此空氣無法進入杯中，則水不會流下。值得一提的是，教師 T114 在解釋時偶而以「水和水之間的附著力」的說法說明表面張力的作用，
而教師 T104 認為表面張力的形成與紗網縫隙大小有關，本研究所使用的紗 網縫隙夠小夠密，因此得以形成表面張力。節錄訪談內容如下：
T009: 因為杯子外面的大氣壓力比水壓大，所以水不會掉下 去。……有紗網擋住，很像剛那個塑膠片擋住的意思。
（理由 1）
T114: 因為它跟紗網水分子之間的附著力，所以就形成一 瞬間暫時的那個完整的表面，如同實驗一的塑膠片 一樣，所以空氣進不去。（理由 2）
T104: 它水的表面張力不能太大孔，因為水的分子它剛好有個 比例在，孔不能太大，太大孔不能形成水的表面張力。
（理由 2）
教師 T001、T102、T103、T006、T110、T011、T118 在「解釋」階段所 提出的理由為：紗網上所形成的表面張力，能夠承受水的重量，所以水不會 流下，認為水不會流下的因素是因為表面張力支撐了水的重量，但實際上「表 面張力」的作用如同塑膠片的功能，水的重量是由於大氣壓力往上支撐所 致，因此，顯示這些教師的解釋雖然考量了「表面張力」的因素，卻未能提 出恰當且完整的解釋，節錄訪談內容如下：
T006: 水的表面張力會附著在紗網上，所以水不容易流下 來。因此除了大氣壓力之外，和表面張力支撐住水 也是有所關係。（理由 3）
T011: 因為這個網狀的孔剛好比較小，所以剛好會讓這水 在網子上形成表面張力，可以承受水裡面的重量。
（理由 3）
在訪談的過程中，研究者發現：教師針對實驗情境所提出的解釋有概念 與概念之間混合使用的情形，在所有教師中，有 4 位教師（20％）容易將「表
面張力」的概念與毛細現象、內聚力等概念相互混淆。舉例而言，教師 T119 對於實驗結果雖能提出合理的解釋，卻認為「毛細現象是表面張力的一種」， 而教師 T120 則是將表面張力與內聚力混用而提出解釋。由此顯示這些教師 對於「表面張力」的概念是混淆不清而經常互為混用的，值得關注。
T119: 因為毛細現象是表面張力的一種，也是水分子一個 分力…………。（理由 4）
T120: 因為紗網的洞夠密夠小，所以水能形成一個介面，就是水
T120: 因為紗網的洞夠密夠小，所以水能形成一個介面，就是水