國小六年級學童電與磁迷思概念之研究

全文

(1)國立台中師範學院自然科學教育研究所碩士論文. 指導教授：程智慧. 博士. 國小六年級學童電與磁迷思概念之研究. 研究生：彭懋琳撰. 中華民國九十二年九月.

(2) 致謝在論文寫作的過程中，期間真的是受到許多人的幫助，也給不少人帶來麻煩。研究之路真的是很辛苦，尤其是對我這生手而言，處處都是要學習摸索的地方，幸賴指導教授程智慧老師一再的提點，給我壓力亦給我助力，能夠在學業和工作中取得平衡，完成研究。這一路走來有苦有樂，就如同人生中其他種種歷練與考驗，給予我成長茁壯的機會，能堅持走到最後，享受知識的果實，實賴同窗寶源、正森及文雄等彼此攜手相持、砥礪，更是我在這在路上的好夥伴；而任職的學校同事和參予晤談、測驗的同學，感謝他們提供協助，讓我能有機會在科學教育上有所貢獻。使我這井底之蛙能跳脫圍籬，領略知識之宏大! 最後，謝謝我母親對我的照顧，在我忙得額頭爛額之際，忍受我的任性及不耐；而我要將這本書，獻給我在天國的父親，因為我知道他會很高興我能有所成就。雖然這本書只是一個過站，但在我生命卻激起了無數的漣漪，讓我能有自己的體會、自己的見解，而不盡是吸收別人的想法，有了自己的一片天空!.

(3) 摘要本研究的主要目的在探討國小六年級學童對電與磁概念的想法，以作為教師教學、學生學習及教科書編纂時的參考。研究的方法主要採用半放式問卷、晤談等方式，收集學生電與磁迷思概念之類型，來作為本研究國小六年級學童電與磁概念二段式診斷工具發展之基礎，然後以問卷調查法的精神進行正式施測。正式施測是以中部地區國小六年級學童共 682 人為施測對象，施測完成後，將所得資料輸入電腦，然後以統計軟體來進行資料的分析。經分析後，發現國小六年級學童在磁極、電流通路、地磁、電磁鐵及電動機等電與磁概念上均有許多的迷思概念。. 關鍵字：迷思概念、二段式診斷工具.

(4) A Study on the Misconception of Electricity and Magnetism in the 6th graders’ Science Class at Elementary School Abstract The purpose of this study is to investigate school children’s misconception about the electricity and magnetism. A computer programmed /paper-pencil test was used to diagnose children’s misconception about the electricity and magnetism. The questions of the test are based on the data collected from interviews and questionnaires. The real test was conducted on 682 sixth graders in the middle area of Taiwan. After the administering, the data was analyzed by statistic software-SPSS. The findings of this study are that there are certain types misconceptions about the electricity and magnetism such as magnetic poles, electric circuits, earth’s magnetic field, electromagnets and electric motor are prevalent and persistent.. Keywords: Misconception, two-tier diagnostic instrument.

(5) 目. 錄. 第一章緒論第一節. 研究背景與動機……………………………………. 1. 第二節. 研究目的……………………………………………. 3. 第三節. 研究問題……………………………………………. 3. 第四節. 名詞釋義……………………………………………. 4. 第五節. 研究基本假設………………………………………. 5. 第六節. 研究範圍與限制……………………………………. 5. 第二章文獻探討第一節. 迷思概念的相關研究………………………………. 7. 第二節. 迷思概念的診斷工具……………………………… 11. 第三節. 電與磁概念的相關研究…………………………… 18. 第四節. 我國現有自然科學課程電與磁概念之教材分析… 25. 第三章研究方法第一節. 研究設計…………………………………………… 35. 第二節. 研究樣本…………………………………………… 38. 第三節. 研究工具…………………………………………… 41. 第四節. 資料處理與分析…………………………………… 53. 第四章研究結果與討論第一節. 二段式問卷正式施測結果分析…………………… 57. 第二節. 學生的迷思概念之分析…………………………… 58. 第五章結論與建議.

(6) 第一節. 結論………………………………………………… 67. 第二節. 建議………………………………………………… 71. 參考文獻中文部分…………………………………………………… 73 英文部分…………………………………………………… 75. 附. 錄. 附錄一：國小六年級學童電與磁半開放式問卷…………………… 77 附錄二：國小六年級學童電與磁概念二段式問卷（初稿）………… 80 附錄三：國小六年級學童電與磁概念二段式問卷（正式卷）……… 85 附錄四：開放式問卷結果統計表…………………………………… 90 附錄五：晤談結果統計表…………………………………………… 97 附錄六：國小六年級學童二段式問卷初稿試測交叉表…………… 108 附錄七：二段式問卷正式測驗結果各題選項人數比例交叉表…… 113. 表. 次.

(7) 表 2-2-1 整理編製診斷測驗三步驟十要點………………………… 18 表 2-3-1 國外電與磁迷思概念之研究……………………………… 19 表 2-3-2 國內電與磁迷思概念之研究……………………………… 22 表 2-4-1 現行國小各版本教科書有關電與磁概念單元一覽表…… 26 表 2-4-2 現行國民小學教科書電與磁概念單元名稱及目標一覽表（康軒版）……………………………………………………… 27 表 2-4-3 現行國民小學教科書電與磁概念單元名稱及目標一覽表（翰林版）……………………………………………………… 27 表 2-4-4 現行國民小學教科書電與磁概念單元名稱及目標一覽表（南一版）……………………………………………………… 28 表 2-4-5 現行國民小學教科書電與磁概念單元名稱及目標一覽表（國編版）……………………………………………………… 29 表 2-4-6 現行國民小學教科書電與磁概念單元名稱及目標一覽表（牛頓版）……………………………………………………… 30 表 2-4-7 九年一貫課程「自然與生活科技」領域有關電與磁概念之教材內容細目表……………………………………………… 31 表 3-2-1 本研究半開放式問卷受測學生一覽表…………………… 38 表 3-2-2 本研究晤談受測學生一覽表……………………………… 39 表 3-2-3 本研究二段式問卷初稿受測學生一覽表………………… 39 表 3-2-4 本研究二段式問卷試測學生一覽表……………………… 39 表 3-2-5 本研究二段式問卷正式施測學生一覽表………………… 40 表 3-3-1 半開放式問卷、晤談雙向細目表………………………… 42 表 3-3-2 半開放式問卷結果統計表(部份 1)………………………. 43.

(8) 表 3-3-3 半開放式問卷結果統計表(部份 2)………………………. 44. 表 3-3-4 問卷初稿試測各題選項人數交叉表……………………… 51 表 3-3-5 問卷初稿預測後之修正表………………………………… 51 表 3-3-6 問卷專家(教師)之回饋與修正表…………………………. 52. 表 3-3-7 正式問卷試測各題項再測之列聯係數…………………… 52 表 3-4-1 試測交叉呈現方式表……………………………………… 54 表 4-1-1 正式問卷測驗結果各題選項人數比例交叉表(部份)……. 57. 表 4-2-1 二段式問卷電與磁相關概念領域表……………………… 58 表 4-2-2 二段式問卷施測學生迷思概念表………………………… 64 表 5-1-1 國小六年級學童電與磁概念迷思概念類型表…………… 70.

(9) 圖. 次. 圖 2-4-1 國小六年級學童有關電與磁概念之概念圖……………… 33 圖 3-1-1 研究流程圖………………………………………………… 37.

(10) 第一章緒論. 本章之目的首先在鋪陳研究之時空背景，並說明研究之動機，藉以提出本研究之目的與待答問題，並針對研究假定、重要名詞與研究限制作明確的界定與敘述。全章共分四節:第一節為研究背景與動機；第二節為研究目的與待答問題；第三節為名詞釋義；第四節為研究的基本假定與限制。. 第一節研究背景與動機. 站在學生面前上課，常常不知不覺中與學生聊到以前和學生同年紀時，所發生的種種事物，以及自己當時的感受，而這些民國八十幾年之後出生的學生們，對老師的想法往往是不與苟同或者是視之為天方夜譚，不禁對自己的年紀感嘆起來!雖然是同校同事口中的年輕老師，但是似乎和這些學生們有了一段距離。其實仔細想想，在課堂上所教授的教科書上的內容，又何嘗不是自我的知識演繹再講解給學生接受的呢！而學生就他自己和我這段二十年經驗的差別，所再得到的知識又會相同嗎？這個問題困擾我許久，尤其是對國民小學自然科學方面，更是讓我深深的思考:學生到底學到了什麼？瞭解了什麼？ Ausubel(1978，引自魏明通，民 86)指出:他覺得學生在教室中的的學習，非但淨受過去經驗的影響，而且新舊學習材料間適當的關聯，更是增進有效學習的關鍵因素。 Marin (1997)亦提到:「你用使你有意義的方式來建構每個主題的理解。Jean Piaget 尋求了這長期性哲理問題的答案，『我們如何來知道我們所知的什麼?』，總結，知識不能原封不動地從一個人到另一個人身上；人們必須建構他們自己的知識和他們自己的理解。學習並不能藉由教師或教科書來灌輸資訊(或者是影帶或示範中)到學童的腦中。除此之外，每個學童由先備資訊(prior information)和新資訊來建立他(她)自己.

(11) 的意義，因此新知識提供對孩童自己的個人意義。(Cobern， 1993，引自 Marin ，1997)」研究者在從事國民小學高年級自然教學時，教授「電磁感應」與「電動機」兩單元時，發現學童的錯誤類型非常的多，可是這兩個單元在高年級又屬於比較整合性和操作性的單元，通常是學生實驗做完了，無法做出結論，或是無法有較形式的運思。而這些單元又和前面二到四年級的電與磁的有關單元，必需運用這些單元的知識，故興起發展「國民小學六年級學童電與磁迷思概念診斷性測驗」的念頭，期能對教師在從事國民小學高年級自然教學之前期，提供瞭解學童的先前經驗和先備經驗；在教學中，作為教學策略選擇的參考；而教學後，對學生概念瞭解，進而實施補救教學之依據。「我國國民中小學中小學九年一貫課程，自九十學年度起由國民小學一年級開始實施。」（教育部 89.9.30 台(89)國字第 89122368 號令），值至今民國九十二年九年一貫課程已經實施二年，實施的年級國小有一、二及四年級，而國中有一年級，各項課程的改革正積極進行，然而「國民中小學課程綱要」中的「自然與生活科技學習領域」，明列了國小六年級學童電與磁兩項分段能力指標，為將來中小學生自然電磁領域的學習目標，建立明確的指標。電學在國中階段，一般學生都反應很難學！而為什麼難學呢？「當學生在學習電學時，我們要他以非常抽象的概念，例如電流、電壓、能量等來推理和思考。」「雖然教師嘗試採用不同的模型，例如水流水壓模型等，來幫助學生學習，但成效不彰，有時反而因誤用類比或模型，更增加學生學習的困難。」（陳瓊森，民 85），如今推行九年一貫教育，國民小學六年級所應達到分段目標，在國中階段七、八和九年是以前六年的基礎來編製教材和教學，所以不會有像以前國中教學一個習慣，就是國小怎麼教不管，國中一切從頭來的作法，九年一貫教育的目的之一也是希望消弭此一重複施教的不合理現象，所以，如何在小學六年的階段為國中階段的電和磁方面學習奠定良好的基礎，對推動九年一貫自然與生活科技課程電與磁方面是一個值得關注的議題。林明軫（民 83）在分析國小自然科學課程發現：磁力概念是出現在二年級和四年級，是學習五年級的「電磁鐵」和六年級「電動機」兩單元的基礎，而課本對磁力和.

(12) 磁場性質描述均是很抽象。根據他的分析，在小學課程中電與磁二大主題是緊密結合在一起，所以有必要將其一同研究。所以本研究以國小的六年級學生為對象，選定電與磁為主題，配本研究群協同合作，分別從科學的觀點與教育家的觀點來看迷思概念，將迷思概念做一有系統的分析並整合出迷思概念的模型來做為教學重點參酌之用。. 第二節研究目的. 本研究擬以「電」與「磁」的概念為研究範疇，國民小學學童（六年級）為研究對象，發展兩段式（two-tier）的問卷――即「電與磁迷思概念兩段式診斷問卷」 (Electricity and Magnetism. misconception Two-tier Diagnostic Test)，以了解. 學童對電與磁迷思概念的理解及其持有理由之類型與演變，並提供教師在教授電與磁單元前後，利用此問卷能迅速容易的鑑定出學童對電與磁概念的理解情形；並藉由施測所搜集的資料，分析學童對電與磁概念的理解。. 第三節研究問題基於上述欲達到的研究目的，本研究所擬定的待答問題為「國小六年級學童電與磁的迷思概念有哪些?」. 第四節名詞釋義. 由於本研究的主要目的在研究學生電與磁的迷思概念，因此將本研究的重要名詞界定如下: 一、電與磁概念（Electricity and Magnetism. conception）.

(13) 廣義是指涉及電學與磁學有關的學習概念。在此加以限定於國民小學階段所教授的電學與磁學有關的學習概念。二、迷思概念（misconception）本研究所謂迷思概念是經由程智慧老師主持的研究小組探討結果認定為，學生藉由學校的學習、日常生活的經驗或其他途徑，所產生的對於自然現象或某種科學概念的認知，而該認知與科學界所共同認定的概念意義有所出入、或不完整、或錯誤者，但站在教育學家觀點來看確具可再教育的概念。三、二段式電腦化/紙筆測驗診斷問卷（two-tier computer programmed /paper-pencil diagnostic test）二段式電腦化/紙筆測驗診斷問卷，它和單一選擇題不同，作答方式區分為兩部分。學生在作答第一個部分單一選擇題之後，還要再第二部份的單一選擇題選擇其所選的理由，而且在第二部份的理由選項中，包含「其他」選項，以備學生有其他想法時寫出其想法。因此在本研究中，採用二段式問卷一詞，本研究欲發展的測驗全名為「國小六年級學生電與磁概念二段式問卷」，簡稱為「二段式問卷」。而其供學生作答方式有兩種，一種為電腦化測驗以及紙筆測驗。. 第五節. 研究基本假設. 一、學生能聽懂訪談者所說的話，並了解開放式問卷、半開放式問卷與兩段式問卷的問題內容和答題方式。二、學童能在毫無壓力的情形下誠實的回答，所反應的是其內心真正的想法，代表其對此概念所認知之意義。三、學童對電與磁的理解情形及其持有之迷思概念，是能夠經由二段式診斷工具引出，其施測後的結果能經分析得知。. 第六節研究範圍與限制.

(14) 一、由於時間、經費、及人力、受試者等種種因素的影響，本研究並未對地區特性及城鄉差異等文化差異地區上進行研究。二、本研究因時間、人力、經費、施測學校配合度等因素之限制，樣本的選取無法達到全面性與完全隨機取樣的理想方式，所得結果不宜過度推論。三、在晤談過程中，部份學生因訪談者晤談方式或本身表達能力的問題，而難以確認學童原本真正的想法。端賴晤談技巧的精鍊才能獲致更接近學生的想法。四、學生於填答問卷時，或因態度、或因意願、或因語言表達程度不足等問題，常有填答不完整或回答「不知道」等情事，因此，若將每份問卷加以採用，恐影響診斷學生概念的可信度。所以，於分析資料時，將這些無效樣本予以刪除。五、本研究所稱的電與磁概念，於發展研究工具時明確界定，關於國小階段以外之概念，不納入本研究範圍內。.

(15) 第二章文獻探討. 本章由迷思概念理論研究談起，說明研究迷思概念的價值，並對迷思概念診斷工具加以分析比較，再針對相關的電與磁概念國內外文獻加以整理分析比較，最後參酌目前國內現行國民小學自然教材之電與磁概念加以分析。. 第一節. 迷思概念的相關研究. 一、建構主義的學習理論 Marin (1997)指出：近代哲學家已經爭論「事實」是何組成的問題，傳統認識論對事實採取客觀的觀點；事實存在於個人的外在，是被發現的，以及和學習者藉著語言和其他的一些表徵來溝通的－「教學是經由講授的」。而一個相反新的觀點是個人建構他們主觀的事實；事實是他(她)自己的觀察，反映和邏輯思考所建立的。這事實必須被個人他(她)自己所建立。建構主義者相信每個學習者必須建構他(她)自己的意義－連接既有的知識、經驗或概念化產物乃是學習唯一方式；學童所學的事物並非是他所週遭觀察的事物，而是經由他自己思考過程後的產物。這句話意謂著「學習者沒有其他選擇，但是能使用他們已知的事物當作基礎來使得他們所經驗具有意義。」（Tobin，1991 引自 Marin ，1997) 探討關於同一事件能被不同人根據他們不同的經驗有著不同的解釋。因為沒有兩人可以在相同經驗相同方式時能被同化，真的事實是被老師傳授的知識並不一定被學習。因此，教師有責任學習學童如何去建構資訊，以及幫助每個人附著在新經驗以具有意義和令學童信服的方式來做。（Marin ，1997). 二、概念改變的過程 Marin（1997)認為建構主義下的概念有以下四個流程：.

(16) （一）先期概念(Prior Beliefs) 孩童早以在自然世界中開始了他們正式的科學學習。一些這些想法是和最近科學理解所相同的，但是一些卻不是。儘管這先入為主的想法並不為精確的調查所支持，孩童根據他們對現象有限的經驗來使他們的想法具有意義是可信的。因為它們對他具有意義，所以輕易藉由教導他們其他種的想法來改變他們的想法是非常困難的。孩童並不容易輕易被教導正確的科學理解。（二）概念改變(Conceptual Change) 為了概念改變的產生，孩童必須變成不滿他們現存的概念。他們現存的概念，表面所相信的，必須被顯示出失敗對解釋新的現象能令人滿意的。. 當實驗証據失. 敗於提供先期概念的支持，人們開始質疑先前概念化產物的正確性。他們變成覺醒對他們所想和所觀察到的事物的認知衝突。當我們看見這些不可能發生的事時，我們努力解決這些我們所觀察到和我們認為不可能的衝突，藉由建立有理解釋來解決它。（三）認知衝突(Cognitive Disequilibration) 矛盾事件(不常發生)是被建構主義的教師使用來追求關學童正確的先前信念的好奇心。我們的經驗同時也告訴我們必須有一個合理解釋對我們所觀察到的。如同我們努力使我們所相信的和我們所見的相互協調，我們會變成滿意因為正確的科學理解能解釋這衝突事件。一個人對現狀的不滿相對於應發生的事以皮亞傑的說法叫認知衝突（cognitive disequilibration）或有時叫認知失調（cognitive dissonance）。這衝突需要一個解決。（四）重建信念建構主義的教師尋找引起認知衝突的活動，由建立一個情境來激起學童質疑他們現存的信念以及詢問將發生的事。學童試圖基於其先前理解來對情況做預測，當這些預測失敗時，學童質疑他們的先前信念。這幫助學童的心智和給予機會來重建他們的信念以有根據的方式，它包含了新的資訊和使它對學童具有意義。三、近期的概念研究理論: 郭重吉（民 77）歸納晚近歐美的研究理論指出：.

(17) (一)學生在學習過程中，扮演了主動學習，積極建構的角色：學習是與學習者心智活動有關，是一種主動，積極和目標導向的程序，即學習者會主動建構自已的知識，例如：訂定學習計劃、目標、次序、主動對外來刺激和資訊加以選擇，做學習有意義（Osborne, Ausubel）,知識的學習是以學習者的先前概念為基礎，與新的資訊或概念作交互作用而得到，重組的過程步及前述的同化和調適（Piaget, Strike, Posner）,並對學習過程做出適當的反應以因應各類的學習策略（記憶、背誦、理解、編碼……，Resinck 1983）。 (二)學習過程中有高階存在：即學習行為是有階層性，為順利達成學習成果所做各種調整和協調的活動，例如：策劃、預本身學習的資料、監視和制本身的學習過程……等，乃至於預測是否已學會所學習的資訊。 (三)學生原有知識的重要性：從 Osborne & Wittrock 所提生成學習模型 (Generative Learning Model), Osborne 認為個人會主動對外來訊息建立他的解釋，並因此以引申，知識產生的驅動力，是來自長期記憶中的原有知識和環境的刺激，不斷的在進行交作用不斷生成。新知識是由兒童原來的基模和新的事件交互作用而來，Driver et.. (1987)。此基模乃指兒童對某一特. 殊現象的個人知識或推理結構，是透過資訊處理或記憶學習而來，影響著個人與環境的交互作用，同時影響著來自環境的回餽。 (四)學習乃是概念的改變：概據上述，學習過程既然包含同化和調適，必然會造成概念的改變，修改以後的新概念將成下一新學習的基礎。依據這種建構學習的觀點，學習者的先前概念正確與否，決定了後續學習的成敗，若學習者存有迷思概念必定會成為下次學習阻礙。Osborne, Novak, Driver, Erikson, Gilbert……, 這些研究學生迷思概念的主要學者，用各種不同字眼來描述與專家不同的概念，例如：另有架構(Alternative Framework)、先前概念 (Preconception)、先前知識(Perior knowledge) 、兒童科學(Children Science)、純稚概念(Naive Conception)、純稚理論（Naive Theory）…….. 等等，這些名詞雖然各有不同，但是在探討學習者內在歷程，強調學生主動學習的重要，透過這種診斷和探討，瞭解學習者的先前想法，做為研究和改進教學的參考。四、迷思概念的來源與特徵迷思概念或是另有架構等等，都是在探討學習者的先前想法，包括對於自然現象或所面臨到要學習的概念。其來源林明軫(民 83)綜合不同科學教育專家的研究大致有.

(18) 下面幾種途徑： (一) 由日常生活的經驗和觀察而得到。 (二) 從生活的背景和個別的文化而來。 (三) 來自錯誤的推理。 (四) 來自同儕的文化。 (五) 從隱喻而來。 (六) 正式或非正式的教學或教材。 (七) 從類比而來。 Gilbert & Watts (1983，引自林明軫，民 83)指出三種情形，可能讓兒童產生迷思概念：（一）是兒童傾向以自我為中心的觀察去看世界。（二）兒童似乎有興趣對科學事物做特殊解釋，而不考慮是否與自然科學家相符。（三）日常生活的用語似乎和科學用語不相同。 Driver et. (1987，引自林明軫，民 83) 等指出迷思概念有三種特性：（一）這些想法是個人的：每個人都會以自己的方式去內化他們的經驗，建立他們自己的知識，而這些方式會影響他們資訊的獲得。但也有可能不同學生甚至不同國家的學生，亦有相同想法，顯示這些想法是普遍存在於一般人心中。（二）. 一個學生的個別想法可能會不一致：例如學生有時候對一個現象，在上一. 堂課和這一堂課解釋會有不同，或是有互相矛盾發生，甚至有時候對一個現象有不同概念……等等。（三）. 這些想法是穩定的：即使經過教學也很難改變，老師提出相反例證，學生. 也無法從老師的相反例證中修正他們的想法，仍會以先前想法解釋之。 Novak(1988)也指出兒童一旦產生迷思概念，就很難加以轉變，而且此種迷思概念會普遍存在各個年齡層中。郭重吉（民 78）研究提到 Gilbert 等人以事例和事件晤談方式，研究兒童的想法指出，兒童對科學用語的敘述有五種類型，而這五種類型即是迷思概念出現的常見的型態：（一）日常生活的語言：兒童易用日常用語來描述所見到或聽到的科學用語，或用以解釋之。（二）自我中心或言人性中心的觀點：以本身的價值或經驗來看待所遇到的情境。（三）無法觀察到的量即不存在：除非本身能感受到的物理或觀察到否則即認為不存在，例如電流或光。.

(19) （四）給予物體人或動物的特性：認為物體和人一樣具有感覺或意識。（五）給予物體某一物理量，而此物理量實際上是不被認可的，例如：“冰塊所含的冷”讓溫度下降了，此時的“冷”原本是不存在的量。綜合以上所述，最近的二十年來，迷思概念在科學哲學、學習心理學基礎的理論研究已趨完備，唯獨尚未建立完整教學理論，在科學教育上的應用近十年來也發展許多研究的方法來診斷兒童所存在的迷思概念。. 第二節. 迷思概念的診斷工具. 鍾聖校（民 83）認為學生表面正確的概念回答，深究起來，也可能不完備、不中肯，有迷失偏執的情形，因此錯誤概念挖掘的深度可能不同，又因為要通過語文說明來判斷，兒童回答完備否，尚需視其運用語言文字的能力。班級教學中幾乎每個學童都程度不等地有一些錯誤概念。因此錯誤概念的認定本身變成一個創造性的、詮釋的過程。所以迷思概念的調查與學童的語文能力有關，以及認定的過程是一個再調查者再建構的過程。而鍾聖校（民 83）再提出，發掘迷思想法必須具備的三項條件: 一、兒童具有某種後設認知的能力。晤談時問到的概念，其實是迷思想法的「果」。真正造成這果的迷思想法，必須用問「你為什麼這樣想」來發掘，但小朋友可能說不出為何自己會這樣想。說不出可能是根本沒想到，故兒童需要有某程度的後設認知能力。二、發掘迷思想法有賴研究者「轉譯」的能力。如果被訪談的人能自己說出為什麼這樣想，當然很容易找出迷思想法，否則研究者需就被訪者說出的那「錯誤」－錯誤概念，進一步推敲，加以轉譯；找出更深一層代表的意思。例如：（一）詢問「你怎麼判斷電磁鐵的磁極」？錯誤概念的說法是用電池的正負極代表電磁鐵的正負極（指南北極）：迷思法的說法是用比較靠近的判斷。（二）詢問「假設」要用哪一種句型寫？錯誤概念的說法是：以為假設要用問句寫；迷思想法的說法是：認為假設的內容必須是對的。由上述可知，迷思想法要比錯誤概念更深一層，它是形成錯誤概念的思考方式，.

(20) 要把這思考方式挖出來，有賴研究者與受訪者一起努力。如果受訪者缺乏後設認知能力，便得靠研究者轉譯的功夫。三、「迷思想法」需要理論提供分析架構。「迷思想法」要透過受訪者回答「你為什麼這樣想」來找出。受訪者必須說出，說不出，就停在錯誤概念的層次。受訪者無法說，則晤談者要推出，否則也停在錯誤概念的層次。而晤談者要推出，必須對思維的某些類型有認識，尤其是對因果概念的發展要有認識。這與理論有關，沒有理論就沒有類型，而目前久缺的是清晰的理論，類似皮亞傑這種有清楚的理論和實例者相當有限，更由於研究對象之「領域特殊性」，使吾人不易由例子肯定或建構某理論，只能用例子「類推」，感覺自己訪談的對象似乎也有這種「毛病」。所以在尋找學童的迷思概念時，需時時刻刻檢核上述三項條件。再者，郭重吉（民 77）認為學生在科學知識認知結構的評估與描述是從認知觀點探討學生學習自然科學的重要一環，不管是在自然科學的教學或者基礎科學教育研究上面，它都具有相當重要的地位。一般而言，雖然成就測驗具有充分的敏感度可以偵測學生的認知結構，但是標準參照成就測驗的設計，卻是以某學科的課程內容為依歸，只顧及評量學生的知識是否和課本所教的相符，而不進一步探討學生真正的想法（郭重吉，民 79）。郭生玉（民 79）認為診斷測驗是分析學習困難的有效工具。一般而言，診斷測驗用於下列三方面：第一：診斷學生所造成的錯誤類型。第二：使教師知道學習過程中的重要成分、困難及技能的順序。第三：提供補救的程序。不過，在科學與數學中關於迷思概念的診斷工具研究中，為了獲得有關學習困難更完整的資料，尚需善用直接的觀察和非正式方法所得到的資料。Duit (1996)等人整合了一些研究科學概念的方法，包括了情境測驗、訪談、概念關聯、診斷測驗、以及電腦化診斷，並且認為他們是適合檢視學生對概念的理解，或學生學習時的觀點。當然由這樣的檢視中，我們也即可發現學生所具有的迷思概念究竟為何了。同時 Duit 等也明確地指出有關學童迷思概念的診測，大部分的研究使用晤談或是概念圖的方式，而在教室中對教師而言較為有效的紙筆或電腦測驗反到較少受到注意。不過也有一些紙筆測驗被拿來使用，它們在特定的概念領域之中，測試大量的學生，然後再做深入的訪談。而在求迷思概念類型的方法上本研究群係以一種 Self－Consistent Field 的架構來設計的，經本研究群探究後不斷修正提出，迷思概念類型的分類可藉由最佳近似接近.

(21) 方式推衍出來，即由樣本代表性的不斷改善，去確認最接近的、深一層的迷思概念類型所屬（或概念分化程度），此種內在調整的迷思概念歸類法稱為本研究群的「內調參照法」，爾近實施以來，頗具成效，例如：以小樣本數的結果與大樣本數的結果詳加比對，分析後可得此結論。在診斷學生的迷思概念時，經常被使用的方法有：情境測驗、晤談、紙筆測驗、概念關連、繪畫、電腦化診斷等。其中，晤談可區分為：事例及事件晤談、預測－觀察－解釋、皮亞傑臨床晤談、教學實驗等。若是依結構性來區分，晤談又可分為：結構式晤談、開放式晤談、半結構式晤談。紙筆測驗的形式則：選擇題、二段式選擇題、選擇題與理由、簡答題及開放式問題等。概念關連則有：概念圖、文字組合、圖表等。以下對於一些常用的方法做一簡介：. 一、紙筆測驗(pencil-and-paper measures) 通常紙筆測驗的類型可分為「客觀的測驗」與「主觀的測驗」兩大類，所謂「客觀的試題」是這些試題可以客觀地記分，也就是不同的計分者雖然各自獨立評分，但所評定的結果足相同的。客觀的測驗包括三種「選擇型」的試題：即「是非題」、「選擇題」、及「配合題」、「簡答題」。其他的「供應型」試題，如論文式的申論題，則屬於主觀的測驗。就較常用的選擇題而言，其主要優點為可以適用於不同層次學習結果的評量、可避免題意不清現象、最佳答案形式的選擇題，可以避免是非題題意不清的缺點、可以避免學生依照習慣性的反應心態作答、具有診斷的效果。但也可能出現僅適用於語文的學習結果、無法知道學生在真實情境中的表現、或僅要求學生就現有選項選擇一個答案，故與其他選擇類型的試題一樣，不適用於某些數學或科學問題的測量，也不適於組織和提出觀念能力的測量。另外，選擇題需包括足夠的誘答，這些誘答雖然不是真實答案，但要有適當的真似性，才能使選擇題具有鑑別力，故誘答的編擬較為困難。而學生不知道為什麼要選取這個答案有可能學生真正了解，也有可能是猜對的（吳裕益、陳英豪，民 80）。而 Duit （1996）等學者則指出一般傳統測驗的困難之一，是如何對學生的作答做出合理的解釋，也就是說，如果那些選項沒有被很小心地使用或作大量的測試，那麼這種測驗結果是很難去加以解釋的。而二段式選擇題則是可針對學生的作答在更深入探究得一種診斷迷思概念的方式。 Treagust (1995)曾引用 Duit (1996)等學者解釋二階段選擇題的意義。其做法為：題目的第一部分是與內容有關，第二部分則屬於推理，或作答的理由，而選項的內容則是被清楚的界定。首先先界定概念的內容，以命題陳述（propositional knowledge）.

(22) 的方式來界定學生需要理解的概念，然後設計選項，選項的來源則是來自於較知名文獻的研究和學生對於開放式題目及訪談時的作答情形，然後將這些選項做試測，找出一些較具代表性的選項作為測驗的題目。由於事先已將學生可能的推理放進二階段測驗題中，所以無須再進行晤談。Treagust 同時也指出這樣方法，曾經被一些學者所使用，例如 Peterson, Treagust, & Garnett（1989）對於學生有關共價鍵概念的探討。. 二、概念圖 (concept map) 概念圖起源於 1972 年的(Novak & Musonda, 1991)的一個研究計畫所需的方法用來表示 12 歲左右學校學生的知識結構的改變。在這個研究中,學生被週期性地訪談從第一級到第十二級中,來監控他們的概念理解改善,尤其是他們特定自然物質的理解。一個有效的對知識結構和知識結構的改變的描述是大量的訪談的累積。因此,概念圖的做法技巧被發展了，以及我們發現它在不同方面的應用,包含了在幫助學生”學習如何學習” ( Novak & Gowin, 1984，引自 Novak & Musonda， 1991) 概念圖是基於建構主義認識論的假定人對事物開始建構意義起於他們的經驗。我們定義”概念”如同藉由一個標簽(通常是一個字)標示出一個感覺事物的規則性。概念圖提供顯示出了概念之間的關係,以及從這些關係這些概念所得的意義。 Shavelson (1985，引自 Duit , 1996)等學者的看法認為量的研究中大量測量學生的理解並不是很有效的，取而代之的是，對於科學概念的關係評定應是用質的方法，而最有效研究科學概念關係的方法就是概念圖。不僅如此，Feldsine（1983，引自 Novak, 1996）也認為概念圖示用來鑑定學生的迷思概念的一種有效工具。Novak & Wandersee（1990，引自 Novak, 1996）更明白指出概念圖除了是一項研究學生之式架構的很好工具之外，更有其他廣泛的應用，如促進有意義的學習、學習的評量、促進合作學習、以及教學的設計，當然，也可適用於學生另有概念或迷思概念的鑑定等。但概念圖的缺點是，利用它來評估學生的概念耗時甚多，且每個學生所畫的概念圖不同，難以評分來作群體間的比較（唐健文，民 90）。三、事例晤談（interviews about instances）及事件晤談（interviews about events）由於臨床晤談能對學生的認知結構作深入詳盡的探討，因此近年來晤談的方式在科學教育領域中廣備用來研究學生對科學概念的學習（郭重吉，民 79）。郭重吉（民 79）引用 Driver & Erickson （1983）在評述有關探查學生認知結構的方法時，注意到現有的方法可以劃分為語文表達、實際操作、以及兩者混合使用等三大類。他們認為用語文表達的方式可以偵測出學生對於概念的理解及兩個以上概念彼此之間的關係等認知結構，但卻難以推知學生在解決問題時到底是否能夠運用這些知識結構。反之，.

(23) 由觀察學生在某特定情境下的行為反應，也難以推測學生真正使用的法則或理論。因比，他們認為利用臨床晤談以結合語又表達和實際操作雙方面的優點，應該是對探查學生認知結構的一個很有用的方法。Duit 等學者 (1996)認為對於科學概念理解的研究晤談無疑是有效的研究方法，而且也是一項非常必須的工具。普通的晤談方式包括皮亞傑臨床晤談、事例晤談、事件晤談、教學實驗等。Carr （1996）認為事例晤談是指在晤談是給於學童一些卡片，卡片上通常是一張圖片或一些文字，這些卡片有一些是含有科學概念的事例，研究者詢問學生卡片上所呈現的是不是某一種概念，然後研究者由學生的回答中，引出學生判斷的理由。郭重吉（民 79）引用 Osborne & Gilbert（1980a）舉出事例晤談的潛力有適用於廣泛的年齡層、優於紙筆回答、優於僅僅要求學生下定義。不過他們也同時指出此方法的成功與否係受限於事例的選擇、排序、以及晤談的實施。而事件晤談和事例晤談是類似的，研究者會呈現一些活動給學生看，學生回答所看到的相關概念的想法，而後，研究者繼續探尋學生最初回答的理由。不過，Carr（1996）也指出晤談有時會對學生產生被脅迫的感覺，或學生厭惡去回答一些錯誤的信念的問題，而且對於不同文化的學生會有不同的反應，另外對於一些較害羞的孩童在晤談地進行當中是感到不舒服的。因此使用傳統的測驗題，做大量的施測，尚無法詮釋出學生的了解情形。而概念圖、晤談等質的研究工具，雖然可以得到深入的答案，卻不適合大量樣本的研究。解決之道唯有改變量測為小規模實測，針對研究的範圍特別命題，由小心周全的設計活動中去發掘概念的類型，分析其概念的架構才能奏效。因此二段式選擇題具有上述兩個診斷工具之優點。研究者即依此，選擇二段式選擇題的方式為本研究之診斷工具。綜觀上述，Treagust （1988）所介紹的編製診斷測驗三步驟十要點，步驟一 Defining the content 定義內容開始的四要點，是關於定義概念的範圍和涉及前置內容知識陳述的確認以及一個概念圖的發展。一開始的兩步和它們的相互關係是同時以及相似的方法。要點 1:定義命題陳述。要點 2:發展概念圖。有關主題的概念圖是基於 Novak(1980)所描述的程序來發展。當命題知識陳述發展時,這活動使研究者仔細地考慮所選擇來教學的內容的本質。要點 3:關聯命題陳述到概念圖。命題陳述能正確地有關概念圖以保証被施測的內容是內在確實的。這是信度的考驗在於概念圖和命題陳述間是否確實測驗到相同的主題區域。為了保証概念區域被適當的陳述,在每一個調查主題有一個代表的概念和命題陳述是必要的。.

(24) 要點 4:確認內容。命題陳述和概念圖是經由科學教育學者，科學教師以及科學專家藉由主題物質的知識所確認內容的。任何的差異和不規則被移除和命題陳述的列表和概念圖是被修正和調整。步驟二 Obtaining information about students’ misconceptions 獲得關於學生迷思概念的資訊發展診斷性測驗的第二廣泛區域是評量學生的迷思概念涉及經由一個有關於處理認知結構和概念改變,以及對學生科學內容理解的訪談和從開放性紙筆問題所得回應的文字測驗中來完成。要點 5:搜集有關的文獻。在著手新的努力對確認問題以及在調查的主題領域的迷思概念時之前，測試有關的迷思概念研究是非常必要的。要點 6:導引式非結構的學生訪談。為了要獲得學生的對主題理解的廣泛透視,非結構的錄音訪談被實施於最近完成該主題的學生。這些藉由自由回應的討論幫助來確認任何誤解以及迷思概念以及提昇思想的發展對多項選擇問題所要進一步探討的。要點 7:以自由回答發展多選擇內容項目。多項選擇本質的細目是基於教學主題來撰寫的。每一個分項是基於受限的命題陳述,以及被設計來定位在文獻和訪談所遭遇的迷思概念。每一個多選擇分項是跟隨著學生完成所選多項選擇細目的理由的空間的。在一連串代表主題的分項被發展之後,對一個班級學生進行測驗。進一步的迷思概念如同所接受的科學概念演變成在自由回應答案的進一步証據。步驟三 Developing a diagnostic test 發展診斷測驗第三個廣大的測驗結構區域涉及了二階段測驗分項的發展,第一階段需要一個內容回應而第二階段而需要這回應的理由。要點 8:發展兩階段診斷測驗。每個分項的第一部分包含了一個問題的多項選擇內容, 通常有二到三個選擇。每個問題的第二部份包含了第一部份所給答案的一組四個的可能理由。這理由包含了正確答案,任何確認的迷思概念或迷思概念,或需要所連同的一個簡單錯誤的答案。每一測驗分項第二部份的發展是從開放性問題的回應所儘可能的訪談和文獻所得的資訊。當學生早先所提供的一個或更多的迷思概念,而這一個或多個迷思概念被包含於選擇理由的回應中。要點 9:設計一個詳細的表。一個詳盡的表是設計來証明這個診斷測驗公正地包含了命題知識陳述和在主題下概念圖的概念。要點 10:持續的精練。對不同班級連續的精練兩階段的多項選擇分項來証實這測驗能作為全體的在主題下診斷出學生迷思概念的測驗。.

(25) 而本研究發展研究工具將採用此十項要點，故將步驟及要點經整理如下表 2-2-1: 表 2-2-1 整理編製診斷測驗三步驟十要點表步驟. 要點. 一、界定內容. 備註. 1.辨識「命題知識」的敘述。 2.發展概念圖。 3.把命題知識與概念圖關聯起來。 4.建立內容的效度。. 二、收集學生的 5.收集有關領域或議題的直接文獻。迷思概念. 6.對學生進行無結構性之晤談。 7.發展能自由反應的選擇題。. 三、發展診斷測 8.發展二階段的診斷測驗驗. 結合 5、6 而成綜合 5、6、7 得出. 9.設計檢查表，將題目依 Bloom 的認知六大層次來分析做為顯示迷思概念類型的參考。 10. 持續精煉，增加效度，信度。. 第三節. 電與磁概念的相關研究. 近年來,陸續有國內外學者相繼探討了有關他們學童電與磁的概念發展情形,其研究結果或可提供我們作為參考,但研究的對象多為國外或國中以上的學童,研究者以為我國國小學童有其歷史、文化及年齡生長發展環境的差異之下,與國外以及國中以上學童有著不同結果,因此有必要對國小學童對電與磁的概念進行瞭解。現將國內、外相關的研究結果略予說明如下: 首先研究者將在文獻收集及探討時，所得到有關國外電與磁迷思概念之研究整理如下表 2-3-1：研究者 Borges, (1999). 研究內容. A.. 研究方法. 研究對象這篇報告討論電的心智電流的心智模型， T. 根據訪談的主題模型，以及呈現巴西學生有關個人電學概念來歸納出結論。及專職人員的經驗性的知識的獲得。電概念的發現。.

(26) 瞭解四年級學生對電流指導前期和後期 Shepardson, D. P. 電流架構中的不規的瞭解和他們如何在觀的訪談，及教室實 (1999) 則資料的角色。察和處理獲得。得五點關作的觀察。於兒童架構的特性。，初等教科書中的易整理收集各版本 Barrow, L. H. 歸納八點主要的磁迷思產生的磁的迷思概教科書易產生的 (1990) 概念。念。磁迷思概念。 Patricia, M. H. & 瞭解樣本教師何時和如 Fred, N. F. 交替概念的變數作在一段物理課程何應用他們的知識。變異 (1992) 用，電流的個案研後，以訪談進行詢歸因於「保護帶」的主究。問。張，以不同的方式在改變和選擇主張於不同問題。個案研究:一位學實驗在概念改變上傳遞性的活動有助電流 Van D. B. , Euwe & 生在一位指導者的角色:電流的教關係的正確；而單獨的練 Others. (1994). 下學習電流課程學實驗研究習並不能學生發展報導。概念發展 : 在科學以電流課程為發現 1: 結構知識的特 Magnusson ,Shirle 上的再測知識結主，半結構化的訪徵。2:促進學生學習建構 y J(1994) 構。談來收集資料。主義的架構的研究。參觀科學博物館以理論性資料來自 Wiley, J. & Sons. 及參觀完所從事之於在研究的三階 11 到 12 歲的學童如何建 (2000) 有關活動之電與磁段中收集的概念構他們的電與磁的知識, 的知識的發展圖和半結構訪談。先期和後期普遍 Shepardson, D. P.. 四年級學生對電流觀察，學習工作的 & Moje, E. B. 四年級學童的電流學習的理解本質解釋的預測和解 (1994). 釋; Cosgrove, M. 科學的學習研究發展學生的電流通路概個案研究 (1995) . 學生在電流方面念架構磁和電上的簡單實 16 個簡單實驗(試驗)被 Schultz,R.F.(1979) 實驗設計驗(試驗) 規定(提供) DeBruin, 年輕科學家的電與實驗設計各項電磁活動被設計 Jerry(1985) 磁活動以下就國外有關電與磁迷思概念研究中重要結果呈現如下： Barrow(1990)研究指出美國兒童普遍存有的磁力的迷思概念； 1. 學生對於磁力的作用吸引，吸引的概念比排斥的概念多。.

(27) 2. 學生對於圓盤形的磁鐵較不熟悉，尤其是磁極的位置。 3. 學生會認為磁鐵的兩端磁力較強（或末端），即磁極是位在兩端，但圓盤形磁鐵並無端。陳龍川(民 81)將直流電路方面的研究發現的迷思概念類型綜合述如下: 1.沈槽模型(Sinks model)：此類型之迷思概念，這些學生將燈泡視為一水槽，只要此燈泡和電池之正負極連接，燈泡就被點亮。 2.電流與電位差(電壓)之因果顛倒：電流是學生電路問題之主要概念，而電位差只是電流產之「果」而不是「因」；因此學生視電池為一供應固定電流之裝置。 3.資源消耗模型(Source –Consumer model)：學生認為有某種東西儲存在電池中，一流到電燈泡，燈泡就消耗上東西而發光。 4.衰減模型(Attenuation model)：學生認為電流流過燈泡後會衰減，因此由電池正極流出之電流大於流經燈泡後流回電池負極之電流，故當兩燈泡串聯時，流經第二個燈泡之電流少於流經第一個燈泡之電流。 5.分享模型(Sharing model)：此模型與衰減類型類似，不同的是電路中之燈泡平分由電池正極流出之電流。 6.順序推理(Sequence reasoning)：如下圖，學生認為加在燈泡前之元件會影響流經燈泡之電流，而加在燈泡後之元件則不會影響流經燈泡之電流。. 原來電路. 加上電阻 R 在燈泡「前」則流經燈泡之電流變小了. 原來電路. 加上電阻 R 在燈泡「後」.

(28) 則流經燈泡之電流不變 7.局部推理(Local resoning)：學生無法體認到電路中某部份之改變會影響電路之其他部份，例如:. 甲圖乙圖學生認為流過乙圖中燈泡之電流為甲圖之一半，而沒有相到兩個燈泡並聯會使電路上之總電阻減少為原來的一半，致使由電池流出之電流變為原來的二倍，因而流經甲乙兩中燈泡之電流是一樣的。美國達拉斯大學物理系網站 http://phys.udallas.edu/C3P/altconcp.html 上列出了，在物理學上學生常見的迷思概念類型，以下列出和國小電與磁概念有關部分： 23.簡單直流電路電阻消耗電荷電荷在通過電阻時慢下來在電池的末端之間沒有電流電流被用完了當它經由一個電路時導體沒有電阻並聯電阻大於最大電阻電池越大顆，電壓越大電源和能量是同樣的東西電池可以在無中生有能量 24.磁場磁鐵的 N 極和 S 極和電荷的正負極相同磁場和電場相同靜電荷能產生磁場磁鐵的磁場並不是由電荷的流動產生的 25.電磁感應只有磁鐵移動才能產生電流（線圈移動不能）感應電動勢在封閉回路才能產生磁通量（而非磁通量變化）造成感應電動勢所有電場的電力線都必須從正電荷發出、止於負電荷.

(29) 26.感應電流直流電路的電壓及電流的大小固定不變能量經過變壓器不會損失發電廠供應電子給家庭使用經由以上國外文獻的探討，由這些統整集學童概念類的文獻或網頁上，對電與磁個別方面的探討比較多，而對兩者合併電磁現象的探討比較少；另外一點是對國小部份的課程的概念探討不多。接下來對國內的電與磁概念的研究整理如下表 2-3-2: 表 2-3-2 研究者. 研究內容研究方法研究對象簡單電路通路及電主題問卷來歸納國民小學二年級全中平(民 85) 流概念的認知情形。出結論。學童。發現四至六年級自然科磁學迷思概先開放紙筆測驗林明軫(民 83) 學生存有種種磁念。後訪談。力的迷思概念。國小自然科學電動教科書和教學指機單元科學教材(教謝秀月(民 82) 文獻調查引)內容的迷思概科書和教學指引)內念容的迷思概念大ㄧ學生電學錯誤大ㄧ學生電學錯陳忠志(民 78) 問卷加後期訪談概念誤概念國中生電磁概念發應用 cld 模式發展陳瓊森(民 85) 國中生電磁概念展。一套紙筆測驗。簡單直流電路迷思自行發展的診斷陳龍川(民 81) 花蓮師院學生概念類型式紙筆測驗鍾聖校(民 83). 電動機方面的錯誤晤談、準實驗研究小學五、六年級學概念及其研究啟示及相關研究生. 楊文金(民 84). 常識與電學概念的訪談及文獻探討理解. 陳義勳(民 83). 電單元中的迷思概訪談的錄影、錄音國小中高年級學念之研究分析生. 常識對電學概念的理解. 以下就有關國內電與磁迷思概念研究中重要結果呈現如下：林明軫(民 83) 其對自然科磁學迷思概念主要研究結果有如下：四到六年級學生存有磁力的迷思概念如下：一、不論任何形狀的磁鐵磁極的位置都在兩端。.

(30) 二、磁力是包含在地心引力之內。三、磁化的產生必而要和磁鐵摩擦。四、鐵會吸收磁鐵的磁力。五、鐵本來就有磁力。綜合結論有以下的迷思概念: 一、在磁鐵本質上包括: 1. 鐵的東西本身就有磁力,可以和磁鐵互相吸引 2. 磁極名稱有 N 和 S 極，也有陰極和陽極，正極及負極，鐵裡面還有陰陽兩種鐵分子。 3. 磁鐵的磁力在左右兩端比較強，所以圖形磁鐵打斷時 N-S 和 N-S 兩塊，還會恢復成原來的樣子。 4. 磁極是在磁鐵的對稱的兩面或面積比較大的面。二、在磁力方面有: 1. 磁力的來源是地磁或地心引力而來的。地磁包含在地心引力中，前者吸鐵，後都也吸絕緣體。 2. 鐵粉就磁粉，有磁粉就有磁力，沒有磁粉就沒有磁力，所以鐵釘摩擦磁鐵會帶有磁力是磁粉帶在鐵釘上。 3. 磁鐵摔斷磁力會消失或發散掉。 4. 磁棒豎立，上端的磁力會消失，下端的磁力受地心引力作用會拉直或變大，原因是下面磁粉吸多。 5. 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，就像鐵的輪船不會被吸入海底一樣。三、在磁化現象的解釋上: 1. 迴紋針或鐵的東西會吸收磁鐵的磁力。 2. 迴紋針和鐵彼此會互傳磁力。 3. 要摩擦才會有磁力，摩擦愈久磁力愈力大。全中平(民 85)探討國民小學二年級學童學習自然科有關簡單電路之通路及電流概念中，發現兒童學習之後,有三分之一的學生無法了解電流概念,二成二的學童認為電流是從電流正負極流向燈泡產生”電流相撞”之概念模式,三成七的學童可能被實驗課本的學童圖畫導引成錯誤的電流方向概念。謝秀月(民 82)在教材影響學生科學概念學習之初探-以國小自然科學電動機單元.

(31) 為例的研究中指出,電動機單元的教科書內容及教學指引,可能致使學生與老師產有另有想法:電動機會轉動,是因為磁鐵的相同磁極互相排斥造成的,所以電樞必須纏繞鐵釘才可以使電動機轉動的迷思概念。鍾聖校(民 82) 小學生在電動機方面的錯誤概念及其研究啟示，結論如下: 一、五年級學生的錯誤概念 (一)學生採用周遭媒介物的作用，來解釋電動機為何轉動。包括通電；有電路、電力發動、開關打開了。 (二)馬達會轉是因為裡面有一種會振動的東西。 (三)採用「加長電線、清除雜物、換好一點的馬達、使用時間不要太久」等改善周遭介物的方式，來使電動機快一點。 (四)對於「電可以生磁」的錯誤概念大致為: 1.電有磁力會跑出磁性來。 2.電流組成一種磁力的東西。 3.如同靜電，會把東西(例如頭髮)吸起來。 (五)對電樞、整流器、漆包線大致有下列誤解: 1.誤以為電樞類似電池，其中有電流可以把電傳到電動機的其他零件上。 2.誤以為整流器的功能在調整電動轉動快撮的速度。 3.誤以為漆包線在電動機的功能是 a 防止製作的人觸電；b 傳熱；c 增強或減弱磁力。 (六)大多數學生不知熟鐵釘為何有何作用，少數學生以為熟鐵釘即磁鐵。二、六年級學生的錯誤概念六年級學生因上過「電動機」單元，半數會以電動機的「電樞和場磁鐵相斥回答電動機為何會轉的問題。但深究電樞和場磁鐵為什麼會相斥」，以及涉及的「其它配件作用為何」?就顯示出他們仍有若干錯誤概念。 (一)多數人以為電流帶著電樞跑電樞轉動後才與場磁鐵相斥。 (二)一些人以為電樞和場磁鐵相斥的力不夠大，需要電流增加電樞轉動的力量。 (三)少數人上課後仍像五年級學生，把電樞當做類似電池的東西，認為其中有電流可把電傳到電動機其它零件上。 (四)對整流器的錯誤概念包括: 1.視整流器為傳電的媒介，要使電流入電樞才能轉動。.

(32) 2.誤以為整流哭是絕緣體，隔絕電源。 (五)對熟鐵釘的錯誤概念包括: 1.以為熟鐵釘的作用是避免磁滯，而磁滯是指電流滯留在鐵釘上。 2.以為熟鐵釘燒過後，就會有磁性，而有磁性的好是幫忙通電，使電樞轉動力量更大。 (六)許多人在判斷「鐵釘外纏線圈，通電磁化後，某一端的磁極是什麼?」的問題時，表現出下述迷思想法；以為跟最接近的、相連接的電池正極或負極一樣。以上國內研究都指學童對電與磁都存在有迷思概念。而各個對電學與磁學皆有涉及，可是大部份研究方法是採用晤談的方式，且多數為舊課程，對新課程未有實行過，另者診斷性工具未能確實發展，故研究乃興起研究現今國小學童電與磁概念之研究意圖。. 第四節. 我國現有自然科學課程電與磁概念之教材分析. 為達成本研究開發國小六年級學童電與磁概念二段式問卷之目的，研究者將我國現行自然科學課程，各年級、各版本有關電與磁概念整理如表 2-4-1，而為了更深入了解其所欲達成單元目標或概念，更以各版本有關單元概念，詳列於表 2-4-2 到 2-4-6，以作為更深入的探討依據。另為配合九十學年度起施行之九年一貫課程，因此亦將九年一貫課程施行綱領自然與生活科技中有關電與磁概念的部分整理如表 2-4-7，以期所設計出之國小六年級電與磁概念二段式問卷能有更多的適用對象。. 年級. 表 2-4-1 現行國小各版本教科書有關電與磁概念單元一覽表版本康軒版翰林版南一版國編版５玩磁鐵. 二上. 二下. ６小燈泡亮啊亮. 牛頓版. ４好玩的磁鐵５磁鐵真好玩３小燈泡和５小燈泡６小燈泡發光了小馬達６玩磁鐵１有趣的磁鐵３電池的妙用.

(33) 四上. ７電路７電路. 四下. ３電與磁的奇妙７聽話的「磁世界鐵」. 五上五下. ２電動機. ３電磁鐵５迷你電動機. 六上六下. ７電池、燈泡和電路. ５電路. ６電的使用. ２電磁鐵的作用５電熱器和電動機. ３家電與用電２電動機安全. 表 2-4-2 現行國民小學教科書電與磁概念單元名稱及目標一覽表（康軒版）年級二上. 二下. 四上. 冊數-單元-單元名單元目標或概念稱 3-5 玩磁鐵磁鐵能吸引鐵製品。磁鐵隔著紙、玻璃還能吸引鐵做的東西。磁鐵有兩極，同極相斥，異極相吸。 4-6 小燈泡亮啊亮電池可以使燈泡亮、馬達轉動。形成通路時，燈泡才會亮。開關可形成通路和斷路。 7-7 電路電池具有正負兩極。電池串聯會增加燈泡亮度；並聯則對亮度沒有影響。燈泡串聯會減弱各燈泡的亮度；並聯則對亮度沒有影響。電解液和導電體會導電。.

(34) 五下. 10-2 電動機. 六下. 12-3 家電與用電安全. 利用通電的線圈產生磁力，可以推動玩具。利用通電的線圈產生磁力，可以製作電動機。家電各有不同的功用。適當的使用家電，對於生活環境有所幫助。不當用電會產生危險。培養正確使用家電的能力。培養注意用電安全及節約用電的習慣。. 表 2-4-3 現行國民小學教科書電與磁概念單元名稱及其一覽表（翰林版）年級二上. 二上. 四下. 五下. 冊數-單元-單元名單元目標或概念稱 3-4 好玩的磁鐵認識磁鐵能吸引鐵的物質。察覺磁鐵能隔著紙、玻璃等吸引鐵的物質。利用磁鐵的特性製作玩具。培養好奇探索的興趣。 3-5 小燈泡認識電池、電線、小燈泡等名詞。了解電路形成通路時，燈泡才會亮，馬達才會動。做一個開關來控制通路與斷路。培養兒童共同合作的態度。 8-7 電路知道電池有正、負極，電自正極流出，經外電路流入負極。察覺有些溶液會導電、有些不會導電。認識電解液。認識導電體。了解電路有串聯、並聯的接法。培養細心觀察，並合理歸納的能力。 10-3 電磁鐵察覺磁針會受電流作用。察覺電磁鐵的異極會相吸，同極相斥。察覺線圈中放入鐵釘通電，磁力更.

(35) 六下. 12-2 電動機. 強。察覺線圈數量、電流強弱都會影響電磁鐵磁力的強弱。培養細心的科學態度。了解電能可轉換成磁能和動能。製作簡易直流電動機。能做簡易家庭用電的安全與維修。培養用電安全及節約用電的習慣。. 表 2-4-4 現行國民小學教科書有關電與磁概念單元名稱及其一覽表（南一版）年級二上. 二上. 四上. 五上六上. 冊數-單元-單元名單元目標或概念稱 3-5 磁鐵真好玩磁鐵能吸引鐵的物質。磁鐵能隔著紙、玻璃等吸引鐵的東西。 3-6 小燈泡發光了電池可使燈泡發光，馬達轉動，也可以使玩具動起來。利用電線連接電池的兩端，再連接小燈泡，會形成通路，小燈泡就發光了。 7-5 電路電路串、並聯的接法。電池的認識。電解液和導電體的認識。有的溶液會導電。 9-3 電與磁的奇妙磁針會受電流作用。世界電能可轉換成不同形式的能量。 11-5 迷你電動機. 製作簡易直流電動機。簡易家庭用電的安全與維修。. 表 2-4-5 現行國民小學教科書有關電與磁概念單元名稱及其一覽表（國編版）年級二上. 冊數-單元-單元名單元目標或概念稱 3-3 小燈泡和小馬察覺電路形成通路時，燈泡會發亮。達察覺在電路中連接某些東西，可以使燈泡發亮，連接某些東西則不行。.

(36) 二上. 3-6 玩磁鐵. 四下. 8-2 電路. 五上. 9-7 聽話的「磁鐵」. 六上. 11-6 電的使用. 利用能導電的東西，設計開關。利用小馬達，連接轉動，創製小玩具。察覺有些東西能被磁鐵吸引，有些不能被磁鐵吸引。不同磁鐵的吸力有強有弱。了解磁鐵隔著玻璃、紙……等物體，仍能吸引鐵做的東西。可以將磁鐵吸鐵的特性，應用到日常生活中。認識構成電路的基本元件。(電池、電線、燈泡) 察覺連接不同形式的電路(串聯、並聯)，亦可以形成通路。察覺水溶液也能導電。培養推理研判與驗證的能力。察覺通電的導線，會使磁針轉動。以螺線管通電做成電磁鐵。發現電磁鐵的磁力與電池個數、線圈數和放入線圈中的物質有關。利用磁場、電磁鐵、電池裝置直流電動機。電與磁交互作用，能將電能轉換為動能。能認知並維護用電的安全。. 表 2-4-6 現行國民小學教科書有關電與磁概念單元名稱及其一覽表（牛頓版）年級二下. 二下. 冊數-單元-單元名單元目標或概念稱 4-1 有趣的磁鐵磁鐵會吸引鐵製的東西。磁力可隔著紙、玻璃等東西吸引鐵製的東西。 4-3 電池的妙用電線可以導電，電池提供電的來源。電路接通，電才能傳導。電經通路可使玩具動、燈泡發光或使.

(37) 四上. 7-7 電池、燈泡和電路. 五下. 10-6 電磁鐵. 六上. 11-4 電的應用與安. 馬達轉動。製作簡易開關。電池具有正負極。通路中電池有串聯或並聯的連接。通路中燈泡有串聯或並聯的連接。物體和溶液有的是電的良導體，有的不是。覺察電生磁的現象，認識電磁鐵的基本構造。認識電磁鐵，了解影磁力強弱的變因。指出電磁鐵的特性與生活上的應用。察覺日常生活中電的應用與能量轉換的關係。了解節約用電的重要性、並能提出可行的方法。認識直流電動機的構造，並能製作簡易的電動機。了解家庭用電的安全及電器維修的原則。. 表 2-4-7 九年一貫課程「自然與生活科技」領域有關電與磁概念之教材內容細目表，細目編號：1 代表國小一二年級、2 代表三四年級、3 代表五六年級、4 代表國中一二三年級。a、b…為流水號。例：222-1a 為次主題 222 之第 1 階段(一、二年級)a 項教材「察覺磁鐵會吸引含鐵的物體…」課題、主題、次主題教材內容細目磁鐵 1a.察覺磁鐵會吸引含鐵的物體，且能隔空透過紙、木片、玻璃來吸引鐵釘簡單電路課題：自然界的作用 2a.利用電線、電池或金屬物質接成通路，可主題：交互作用使燈泡發光、馬達轉動次主題：222 電磁作用磁性 3a.察覺磁鐵具有兩極，同性極相斥，異性極相吸、載流導線產生磁場 3b.知道指北針的偏轉是磁針與磁場(地磁或導線通以電流)交互作用的結果.

(38) 靜電現象 4a.探討靜電現象(摩擦起電、靜電感應) 電路連結 4b.探討電路中，電壓、電流與電阻的關係電流的效應 4c.探討電流的熱效應電與磁的關係 4d.探討電與磁的關係(如電流會產生磁的作用、磁場的改變會產生電動勢、載流導線在磁場中會受力) 通路 2a.利用電線、電池接成通路驅動玩具馬達用電安全 3a.知道利用物體的導電性，在用電時避免危課題：生活與環境險主題：生活科技用電安全次主題：413 電及其應 4a.瞭解電力供應與輸送的大概情形，知道如用何安全的使用家用電器發電機與電動機工作原理 4b.製作直流電動機及由電動機反向操作，製作簡易的發電機因此由表 2-4-1、2-4-2、2-4-3、2-4-4、2-4-5、2-4-6、2-4-7 中的單元目標或概念或九年一貫課程「自然與生活科技」領域有關電與磁概念之教材內容細目表中，不難發現國小學童的電與磁概念的形成由低年級到高年級，具有明顯的漸進的、有系統的由觀察到抽象思考的概念發展程序，以及在低年級及中年級階段，電與磁分開探討，而在高年級階段，又合併在集中在電磁作用上。所以分析各階段的學習特徵如下: 一、低年級：（一）磁鐵性質現象察覺階段。（二）簡單電路通路現象察覺階段。二、中年級：（一）電路元件認知階段。（二）電路串聯並聯作用的認知階段。（三）電解溶液導體的認知概念。.

(39) 三、高年級：（一）察覺電會產生磁性的認知階段。（二）製作出電磁鐵的操作性知識階段。（三）了解電磁鐵的磁力強弱的各項變因認知階段。（四）利用磁場、電磁鐵、電池裝置直流電動機的概念統整階段。（五）了解用電安全的認知階段。而由學生概念停留的階段可以判斷學童迷思概念的階層。研究者根據相關文獻探討及現有教材分析結果，所發展出之國小階段電與磁概念圖，然後與 3 位國小任職五年以上的教師及指導教授討論，畫出國小六年級學童有關電與磁概念之概念圖，如圖 2-5-1。.

(40) 圖 2-5-1 國小六年級學童有關電與磁概念之概念圖.

(41) 電動機. 電熱器. 電磁鐵. 線圈的磁力. 導線的磁力. 電流強弱. 線圈數量. 而研究者由上述教材分析及電與磁的概念圖，所擷取的命題知識陳述如下: 1.磁鐵會吸引鐵製的物質。 2.磁的兩端磁力最強，叫磁極 N,S。 3.兩磁鐵間同極相斥，異極相吸。 4.電池的兩極區分成正極或負極。 5.電是從電池的正極流出，從負極流回電池。 6.電池和電燈泡的連接有串聯和並聯兩種。 7.串聯是正極連接另一負極。 8.並聯是正極連接另一正極；負極連接負極。 9.電池串聯會增加燈泡亮度；電池並聯則對亮度沒影響。 10.燈泡串聯會減弱燈泡的亮度；燈泡並聯則對亮度沒影響。 11.指北針是磁鐵。 12.通電後的通路會產生磁力。 13.電流越大，產生的磁力越大。 14.通電的線圈有磁鐵的特性。 15.電磁鐵通電才有磁性，磁鐵一直具有磁性。 16.電磁鐵的材料是鐵加漆包線和電池，而磁鐵的材料是剛鐵。 17.電磁鐵的磁極可因電流方向而改變；磁鐵則永久不變。 18.電動機主要構造由永久磁鐵、電磁鐵及電源接線所組成。 19.通路形成後，線圈具有磁極。 20.線圈磁極和磁鐵磁極交互作用而轉動。 21.漆包線未刮時，電流無法通過。而上述的命題知識陳述可以分成以下幾個概念領域：磁鐵性質：1、4 磁極定義：2 磁極關係：3 電流通路：5、6、7、8、9、10.

(42) 地磁：11 電磁感應：12、13、14 電磁鐵：15、16、17 電動機：18、19、20、21. 第三章. 研究方法. 本研究的研究方法是依據本研究的目的探討「國小六年級學童電迷思概念」為何，及設計出的「國小六年級學童二段式電與磁迷思概念的問卷」的信效度為何，然後輔以相關研究的文獻的做法而設計出。因此本章節共分成「研究設計與流程」、「研究樣本」、「研究工具」、「資料的處理與分析」等四個節次來加以說明。. 第一節. 研究設計與流程. 本研究同時採用「量」的研究法與「質」的研究法兩者來探討國小六年級學生的電與磁迷思概念。對於學生對電與磁迷思概念問卷之發展，則先採質的分析，再做量的研究。也就是先從相關文獻、現有課程教材的的整理與分析，然後發展電與磁的概念圖，並根據概念圖作命題陳述、設計出半開放式問卷，及半結構式晤談大綱作深入晤談，以期了解學童對特定概念的理解與迷思的成因，再將資料轉化成二段式多選擇的試題（two-tire multiple-choice problem set）。經專家建立專家效度及內容效度。進而進行小規模的預試、修訂。然後反覆幾次的預試與修訂，期能建立一分能兼具效度與信度的評量工具。如此本研究設計的主要架構如下：一、確定研究的主題二、文獻探討.

(43) 三、畫出電與磁概念圖四、完成命題陳述五、設計半開放式問卷六、半開放式問卷施測七、分析迷思概念的類型八、確定晤談內容及對象九、進行晤談十、分析晤談結果十一、設計二段式選擇題測驗卷初稿十二、二段式選擇題測驗卷初稿試測及修正十三、專家審查十四、修正試卷十五、進行試測十六、試卷信度及效度分析十七、正式施測十八、結果分析十九、論文撰寫. 依照上述的研究架構，本研究的研究流程如圖 3-1-1 所示，.

(44)

(45) 圖:3-1-1 研究流程圖擬定研究主題. 文. 發展電與磁概念圖完成命題陳述. 獻蒐. 施測. 資料分析. 晤談. 設計二段式選擇題問卷. 專家審查問卷修正. 試測. 正式施測. 統計分析. 論文撰寫. 集、分析探討. 編製半開放式問卷.