第一節 學生對簡單機械了解之答題分布

第肆章 結果與討論

本章分成三節：第一節描述學生的答題分布與分析學生對簡單機械之 迷思概念；第二節比較使用兩種不同教材內容的教學效果；第三節檢驗研 究假說與回應研究問題。

第一節 學生對簡單機械了解之答題分布

本節分三個部分，第一部分逐題討論兩組學生在「國小學生對簡單機 械之瞭解測驗卷」中各題的作答情形以及學生迷思概念分析。第二部分討 論各組各題答對率的分佈。第三部分彙整學生對簡單機械的迷思概念。

一、逐題選答分佈

本部分計有十二題，每題可分 A、B 兩項說明，A 項為選答分析，討論 該題的作答情形，B 項為迷思概念，分析學生在該題中所呈現的迷思概念。

(一)第一題

第一題透過學生日常生活所遊戲的翹翹板，診斷學生對於平衡概念的

想法。藉此明白學生是否可以有效地將生活經驗轉化成文字敘述。兩組學

生作答情形如表 12 所示。

表 12 題一選答分佈

註： ※為正確答案

A、選答分析

由表 12 可發現：

1. 實驗組與對照組在前測中分別有 73.1%以及 62.5%的學生可判斷出小 美的位置。而兩組在接受不同教材內容之後皆有高過 90%的學生選擇 正確，延宕測驗中答對率也有 87.5%以上。

題目一 大雄和小美玩翹翹板，大雄 40 公 斤，小美只有 30 公斤，請問小美要坐 在圖中ㄅ、ㄆ、ㄇ哪一個地方，翹翹 板才有可能平衡？

實驗組 對照組

前測 後測 延宕測驗 前測 後測 延宕測驗

組別 測驗 選項

人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

(1)ㄅÚ 49

73.1

63 94.0

60 89.6

40 62.5

58 90.6

56 87.5

(2)ㄆ 6

9.0

3 4.5

2 3.0

9 14.1

2 3.1

3 4.7

(3)ㄇ 5

7.5

1 1.5

4 6.0

14 21.9

3 4.7

5 7.8

(4)不一定 7

10.4

0 0.0

1 1.5

1 1.6

1 1.6

0 0.0 上題中，你的理由是什麼？

(1)越輕的要坐越裡 面

9 13.4

3 4.5

9 13.4

11 17.2

6 9.4

15 23.4 (2)越輕的要坐越外

面※

39 58.2

57 85.1

55 82.1

36 56.3

53 82.8

41 64.1 (3)兩個人離ㄈ的距

離要一樣

3 4.5

2 3.0

2 3.0

4 6.3

2 3.1

2 3.1 (4)要兩個人一樣

重，才會平衡

16 23.9

4 6.0

1 1.5

13 20.3

3 4.7

6 9.4 (5)其他 0

0.0

1 1.5

0 0.0

0 0.0

0 0.0

0 0.0

ㄅ ㄆ ㄇ

ㄈ

2. 從選擇的理由來看，前測中已有 56.3%以上的學生答對，經過教學後，

實驗組和對照組的學生都有 82.8%以上答對，延宕測驗顯示即使過了 一段時間，實驗組學生仍有 82.1%的學生答對，而對照組遺忘的學生 人數較多，剩下 64.1%的學生答對。

B、迷思概念

從選答情形中可以發現兩組學生在此題中，出現迷思概念如下：

1. 持有(4)「要兩個人一樣重，才會平衡」的迷思概念。

實驗組和對照組在前測中分別有 23.9%及 20.3%的學生選擇此項，但 接受不同教材內容後，實驗組與對照組的學生分別有 6.0%以及 4.7%選擇 此項。至延宕測驗時，實驗組的學生降為 1.5%，而對照組學生又升至 9.4%

持有此迷思概念。研究者訪談實驗組學生 S6104 以釐清其想法，該生認為 小美並沒有固定的位置可坐，其說明如下：

T:你認為小美要坐在那裡？

S6104：不一定吧。

T：為什麼？

S6104：因為他們兩個不一樣重啊。小美不管坐哪裡都不會平衡啊。

T：你認為怎樣才可以讓翹翹板達到平衡？

S6104：要兩邊都一樣重啊。

T：怎麼說？

S6104：對啊，像天平一樣啊。每次用天平的時候，都要兩邊一樣重才會平衡嘛！

這兩個小朋友又不一樣重，所以翹翹板是不會平衡的啊。

【訪談 92/12/19】

學生認為要達到平衡，一定要兩邊的物體等重。學生是從使用天平的 經驗來當作判斷平衡的條件，忽略了物體與支點的距離，僅憑著物體的重 量進行判斷。此與陳義勳（民 80）、賴明照（民 92）提出「高年級學生認 為只要兩邊重量一樣，槓桿就會平衡」的研究結果相同。

2. 持有(1)「越輕的要坐越裡面」的迷思概念。

實驗組在前測、後測及延宕測驗中分別有 13.4%、4.5%、13.4%的學生

選擇此項。對照組學生在前測、後測、延宕測驗中分別有 17.2%、9.4%、

23.4%的學生選擇此項。發現這兩種不同的教材內容雖在教學活動後可以 降低學生迷思概念比率，但在經過一段時間之後學生又恢復原有的迷思概 念，可見這兩種教材內容並無法幫助學生去除此迷思概念。研究者訪談對 照組學生 S6209，其認為小美要坐在ㄇ點，訪談說明如下：

T：你為什麼認為小美要坐在ㄇ點？

S6209：因為比較重的要坐外面，比較輕的要坐裡面壓。

T：你怎麼知道的？

S6209：因為我跟弟弟以前玩蹺蹺板就是這樣啊，我記得我都坐的很外面。

T：你跟弟弟誰比較重？

S6209：我，所以我坐在外面。

【訪談 92/11/18】

學生從以往玩蹺蹺板的經驗進行判斷，但是對於以往經驗有著錯誤的 記憶，進而導致判斷錯誤。

(二)第二題

第二題透過第一類槓桿：支點在施力點和抗力點中間時，若施力臂長

於抗力臂則省力;抗力臂長於施力臂則費力;兩臂相等則不省力也不費力

的概念，藉此檢視學生在這類型簡單機械判讀省力費力的能力。兩組學生

作答情形如表 13 所示。

表 13 題二選答分布

目題目二 小華在小石頭上面架了竹竿，想 把大石頭抬起來，如圖所示。你 想他這樣會是下面哪一種情況 呢？

實驗組 對照組

前測 後測 延宕測驗 前測 後測 延宕測驗

組別 測驗

選項 人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

(1)省力Ú 46

68.7

65 97.0

61 91.0

42 65.6

60 93.8

58 90.6

(2)費力 15

22.4

1 1.5

5 7.5

18 28.1

2 3.1

5 7.8

(3)不省力也不費力 3

4.5

1 1.5

1 1.5

4 6.3

2 3.1

1 1.6

(4)不一定 3

4.5

0 0.0

0 0.0

0 0.0

0 0.0

0 0.0 上題中，你的理由是什麼？

(1)ㄅ向上的距離<ㄇ 向下的距離€

5 7.5

4 6.0

8 11.9

7 10.9

50 78.1

48 75 (2)ㄅㄆ的距離<ㄆㄇ

的距離‹

6 9.0

59 88.1

52 77.6

3 4.7

4 6.3

10 15.6 (3)ㄅㄇ的距離>ㄅㄆ

的距離。

3 4.5

1 1.5

6 9.0

4 6.3

3 4.7

2 3.1 (4)因為手要向下壓 15

22.4

1 1.5

1 1.5

8 12.5

1 1.6

2 3.1

(5)因為石頭很重 8

11.9

1 1.5

1 1.5

10 15.6

3 4.7

2 3.1 (6)因為用手不好搬，

用竹竿比較方便。

30 44.8

1 1.5

1 1.5

32 50.0

1 1.6

2 3.1

(7)其他 0

0.0

1 1.5

0 0.0

0 0.0

2 3.1

0 0.0 註：Ú為正確答案

€為對照組正確答案

‹為實驗組正確答案 ㄅ

ㄆ ㄇ

A、選答分析

由表 13 可發現：

1. 前測中兩組學生都有 65.6%以上可以有效判斷竹竿是屬於省力工具。

教學後兩組皆有 90.0%以上的學生答對。

2. 從選擇的理由來看，前測中只有 9.0%的實驗組學生和 10.9%對照組學 生選出正確的理由，實驗組與對照組在後測以及延宕測驗中答對比率 都有 75.0%以上。可知兩種不同的教學內容都可讓學生判斷出省力的 原因。在後測中，實驗組表現比對照組好。

B、迷思概念

從選答情形中可以發現兩組學生在此題中，出現迷思概念如下：

1. 選擇(6)「因為用手不好搬，用竹竿比較方便」作為判斷竹竿省力費力 的依據。

實驗組和對照組在前測中分別有 44.8%及 50.0%的學生選擇此項。研 究者訪談實驗組學生 S6104，其認為竹竿是屬於省力的工具，訪談說明如 下：

T：你為什麼覺得用竹竿抬石頭是省力的情形？

S6104：因為用手要搬動石頭很麻煩，用竹竿一下子石頭就可以動了。很方便啊。

T：所以是方便使用，讓你覺得這樣是省力的囉？

S6104：應該是啊，用竹竿很好用啊。

【訪談 92/11/18】

學生覺得方便性是決定簡單機械省力或費力工具的判斷依據。他們認

為用竹竿去抬石頭比較方便，推理出用竹竿抬石頭是屬於省力的情形。從

訪談內容可以發現學生是透過日常生活經驗知道用竹竿搬石頭比較輕

鬆，但是並不清楚其省力的原理，所以將原因歸因到它的方便性。而接受

不同教材內容之後，兩組學生持有此迷思概念的比率皆低於 1.6%以下，可

見這兩種教學方式對此迷思概念的改善均有所幫助。

2. 選擇（4）「因為手要向下壓」作為判斷竹竿省力費力的依據。

在前測中有 22.4%的實驗組學生和 12.5%的對照組學生持有此迷思概 念。研究者訪談對照組學生 S6210，其認為竹竿是屬於費力的工具，訪談 說明如下：

T:你為什麼認為手向下壓就可以表示用竹竿抬石頭是費力的？

S6210：因為手向下壓，就是在出力啊。要出力氣就應該是費力啊。

T:你怎麼知道的？

S6210：因為我們每次要抬東西的時候，就要施力啊。這樣不就叫做費力嗎？

【訪談 92/11/18】

學生雖選擇施力方向是決定簡單機械的費力，但對其解釋則為手向下 壓要出力，所以只要花費力氣，所以是費力。此點與張志銘（民 92）發現 學生認為只要花力氣就是費力的研究結果相同。而在後測及延宕測驗中這 類迷思概念並不顯見，僅剩下不到 3.1%的學生。有學生卻對該選項有另一 種解讀。

T:你認為用竹竿抬石頭會省力是因為手向下壓？

S6124：對啊，不然要往上抬東西，不是比較辛苦嗎？那往下壓竹竿這樣比較好壓 啊，就會省力啊。

T：你覺得什麼叫做省力？

S6124：省力喔，就是不用花很大的力氣啊，那手向下壓不是比較不用花力氣嗎？

就是比較好用啊。像我們直接用手抬石頭，手要往上啊，這樣就不好用，

那就會費力啊。對吧？

【訪談 92/11/18】

學生認為手向下壓是方便施力的方式，所以會是省力。相對的，手往 上抬就是不方便施力，所以是費力。可見學生在此雖然選擇同一個原因，

但是會有著不同的解讀。

3. 實驗組學生選擇(1)「ㄅ向上的距離<ㄇ向下的距離」作為判斷竹竿省 力費力的依據。

此選項為對照組學生的正確答案，但在後測及延宕測驗中卻有超過

6.0%的實驗組學生選擇此項。研究者訪談實驗組學生 S6307，該生認為竹 竿是省力的工具，其說明如下：

T:你認為用竹竿抬石頭會省力是因為ㄅ向上的距離小於ㄇ向下的距離？

S6307：對啊，因為施力臂大於抗力臂啊。

T：說說施力臂與抗力臂的定義？

S6307：施力臂就是出力的地方的長度，出力在ㄇ點，抗力臂就是物體的距離吧，

物體在ㄅ點，那就比較ㄅ跟ㄇ就可以了。

T：不用跟支點比較嗎？

S6307：不用啊，就看出力的地方跟物體的地方就可以了吧！

【訪談 93/1/15】

實驗組學生認為施力臂與抗力臂長度的比較，不需要考慮到支點。所 以選擇對照組的答案。可見實驗組學生對於判斷法則的記憶出現錯誤。

4. 對照組學生選擇(2)「ㄅㄆ的距離<ㄆㄇ的距離」作為判斷竹竿省力費 力的依據。

此選項為實驗組學生的正確答案，在後測及延宕測驗中卻有超過 6.3%

對照組學生選擇此項。研究者訪談對照組學生 S6221。該生認為竹竿是省 力的工具，其說明如下：

T:你認為用竹竿抬石頭會省力是因為ㄅㄆ的距離小於ㄆㄇ的距離？

S6221：嗯，因為好像是看物體跟手的距離。

T:物體的距離？

S6221：就ㄅㄆ啊，物體在ㄅ點，那要比較距離就要看ㄅ點和ㄆ點的距離。

T：為什麼？

S6221：老師教的啊。

【訪談 93/1/15】

對照組學生誤記課堂中所學到的判斷法則，因此擁有此迷思概念。

(三)第三題

第三題主要是透過第二類槓桿：抗力點在施力點與支點中間，施力臂

長於抗力臂概念，藉此檢視學生在判讀這類型簡單機械省力費力方面的能

力，兩組學生作答情形如表 14 所示。

表 14 題三選答分布

註：Ú為正確答案

€為對照組正確答案

‹為實驗組正確答案

題目三 媽媽用開瓶器開米酒瓶，你想這樣會是 下列哪一種情況呢？

實驗組 對照組

前測 後測 延宕測驗 前測 後測 延宕測驗

組別 測驗

選項 人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

(1)省力Ú 52

77.6

64 95.5

61 91

52 81.3

63 98.4

58 90.6

(2)費力 6

9.0

2 3.0

5 7.5

6 9.4

0 0.0

5 7.8

(3)不省力也不費力 4

6.0

0 0.0

0 0.0

5 7.8

1 1.6

1 1.6

(4)不一定 5

7.5

1 1.5

1 1.5

1 1.6

0 0.0

0 0.0 上題中，你的理由是什麼？

(1)ㄇ向上的距離> ㄆ 向上的距離€

1 1.5

4 6.0

5 7.5

4 6.3

46 71.9

42 65.6 (2)ㄅㄆ的距離<ㄆㄇ

的距離

1 1.5

17 25.4

26 38.8

2 3.1

6 9.4

7 10.9 (3)ㄅㄇ的距離>ㄅㄆ

的距離‹

6 9.0

42 62.7

32 47.8

2 3.1

1 1.6

5 7.8

(4)因為手往上拉 15

22.4

1 1.5

0 0.0

16 25.0

3 4.7

1 1.6

(5)因為瓶蓋很緊 3

4.5

1 1.5

1 1.5

2 3.1

3 4.7

4 6.3 (6)因為用手不好開，

用開瓶器比較方便。

39 58.2

0 0.0

3 4.5

38 59.4

3 4.7

5 7.8

(7)其他 2

3.0

2 3.0

0 0.0

0 0.0

2 3.1

0 0.0 ㄅ

ㄆ

ㄇ

A、選答分析

由表 14 可發現：

1. 兩組學生在前測中有 77.6%以上的學生答對，教學後答對率達 90.6%

以上，可見學生對此概念並不難理解。

2. 在選擇的理由部分，實驗組學生在後測、延宕測驗中分別有 62.7%、

47.8%的學生做出正確的選擇。對照組學生在後測、延宕測驗中分別有 71.9%、65.6%的學生做出正確的選擇。

B、迷思概念

從選答情形中可以發現兩組學生在此題中，出現迷思概念如下：

1. 選擇(6)「因為用手不好開，用開瓶器比較方便」作為判斷開瓶器省力 費力的依據。

實驗組和對照組學生在前測中分別有 58.2%、59.4%的學生選擇此 項 。但接受不同教材內容之後，兩組降至 4.7%以下的學生持有此迷思概 念。研究者訪談對照組學生 S6307，其認為開瓶器是屬於省力的工具，訪 談說明如下：

T：你為什麼覺得用開瓶器是省力的工具？

S6307：因為用手不可能開啊，所以要用開瓶器。那它很方便啊，所以會省力。

T：為什麼？

S6307：不用開瓶器的話，會難開啊，手又不能直接打開瓶蓋，那用開瓶器的話，

就比較快可以打開，就會省力啊。

【訪談 92/11/18】

學生認為方便性是決定簡單機械省力或費力工具的判斷法則。學生並 不清楚其省力的原理，藉由日常生活經驗知道用開瓶器比用手輕鬆。所以 將原因歸因到它的方便性。

2. 選擇(4)「因為手往上拉」作為判斷開瓶器省力費力的依據。

前測中有 22.4%的實驗組學生和 25%的對照組學生選擇此項。接受兩

種不同的教材內容後，學生對此迷思概念減少許多，僅剩下不到 4.7%。研

究者訪談對照組學生 S6201，該生認為開瓶器是屬於省力的工具，其說明

如下：

T:你為什麼認為手往上拉就可以表示開瓶器是省力的？

S6201：因為手往上拉，就會比較省力氣啊。就這樣撥一下就可以啦。

T:撥一下？可不可以說的清楚一點？省力費力是怎麼判斷的？

S6201：就是啊，當你手往上拉的時候，就這樣輕輕一拉就可以啦，那瓶子不就打 開了，所以就省力了。

T：那如果有種工具是要往下壓的呢？

S6201:那就費力啦，往下壓要出力氣耶，往上拉只要撥一下就好啦。

T:那如果現在是一個很緊很緊的瓶蓋，你連往上拉都開不開的呢？

S6201：開不開喔，那就應該還是省力吧？反正就是往上拉感覺就比較好一點啊。

【訪談 92/11/18】

學生容易認為手往上拉要省力，所以只要是出力的方向向上，就要可 以省力。而仍有學生對於施力方向與省力費力關係有另一種認定。

T:你認為用開瓶器會費力是因為手往上拉？

S6124：對啊，手往上拉就是要把他拉起來啊，那不就是費力。

T:你覺得只要把東西拉起來，就要費力？

S6124：對啊，費力不就是要花掉比較多的力氣嗎？現在要把瓶蓋打開，就要拉起 來啊。拉東西本來就要出力氣啊，就像我提垃圾一樣，還不是要費力。

T：所以你覺得只要要花掉力氣就是費力囉？

S6124：應該是這樣吧，我覺得啦。

【訪談 92/11/18】

3. 實驗組學生選擇(2)「ㄅㄆ的距離<ㄆㄇ的距離」作為判斷開瓶器省力費 力的依據。

25.4%的實驗組學生在後測時，認為「ㄅㄆ的距離<ㄆㄇ的距離」是影 響開瓶器成為省力費力工具的原因，到了延宕測驗更有 38.8%的實驗組學 生持有此迷思概念。而持有此迷思概念的對照組學生明顯的減少至 10.9%

以下。可發現實驗組學生在後測時，誤判長型工具的支點、施力臂與抗力

臂。且容易認為支點一定是在長型工具的中間，也就是施力點和抗力點的

中間。此點與張志銘（民 92）研究發現學生持有「支點在中間」的迷思概

念結果相同。

T:你為什麼認為省力費力要比較ㄅㄆ與ㄆㄇ的距離？

S6301：對啊，施力臂與抗力臂啊。ㄆ是支點啊，這樣比兩邊的長度就可以了。

T:你怎麼知道ㄆ是支點？

S6301：因為ㄆ在中間啊。

T：只要在中間就一定是支點嗎？

S6301：對。

T：為什麼？

S6301：支點本來就會在中間的啊，像蹺蹺板的支點也在中間的啊。

【訪談 93/1/15】

(四)第四題

第四題主要是透過第三類槓桿：施力點在抗力點與支點中間，施力臂

短於抗力臂概念，藉此檢視學生在判讀這類型簡單機械省力費力方面的能

力。兩組學生作答情形如表 15 所示。

表 15 題四選答分布

註：Ú為正確答案

€為對照組正確答案

‹為實驗組正確答案

目題目四 用夾子夾麵包，你想會是下列哪一 種情況呢？

實驗組 對照組

前測 後測 延宕測驗 前測 後測 延宕測驗

組別 測驗

選項 人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

(1)省力 38

56.7

4 6.0

4 6.0

30 46.9

8 12.5

9 14.1

(2)費力Ú 4

6.0

61 91.0

60 89.6

13 20.3

54 84.4

51 79.7 (3)不省力也不費力 13

19.4

2 3.0

2 3.0

14 21.9

0 0.0

4 6.3

(4)不一定 12

17.9

0 0.0

1 1.5

7 10.9

2 3.1

0 0.0 上題中，你的理由是什麼？

(1)ㄅ向下的距離>ㄆ 向下的距離。€

3 4.5

4 6.0

2 3.0

5 7.8

49 76.6

45 70.3 (2)ㄅㄆ的距離>ㄆㄇ

的距離。

2 3.0

8 11.9

12 17.9

6 9.4

6 9.4

9 14.1 (3)ㄅㄇ的距離>ㄆㄇ

的距離。‹

6 9.0

53 79.1

51 76.1

2 3.1

3 4.7

3 4.7

(4)因為手向下壓 18

26.9

0 0.0

1 1.5

23 35.9

1 1.6

3 4.7 (5)夾重物就費力，夾

到輕物就省力。

22 32.8

1 1.5

0 0.0

20 31.3

3 4.7

4 6.3 (6)因為用夾子比較方

便。

12 17.9

0 0.0

1 1.5

8 12.5

2 3.1

0 0.0

(7)其他 4

9.0

1 1.5

0 0.0

0 0.0

0 0.0

0 0.0 甲 ㄇ

ㄆ

ㄅ

A、選答分析

由表 15 可發現：

1. 在前測中有 6.0%的實驗組學生以及 20.3%對照組的學生答對。直至後測 及延宕測驗，兩組學生皆有高過 79.7%的學生答對，可見這兩種不同的 教學法都可以有效的讓學生回答出麵包夾是費力的工具。

2. 實驗組和對照組在前測中分別有 56.7%以及 46.9%的學生誤判麵包夾是 屬於省力的工具。接受不同教材內容後，有 14.1%以下的學生判斷錯誤。

3. 從選擇的理由來看，實驗組在後測及延宕測驗中分別有 79.1%、76.1%

的學生做出正確判斷，對照組亦分別有 76.6%、70.3%的學生選出正確 答案。可見接受兩種不同教學內容的學生皆能夠把握判斷法則並保留其 概念，實驗組概念保留情形略高於對照組。

B、迷思概念

從選答情形中可以發現兩組學生在此題中，出現迷思概念如下：

1. 選擇(5)「夾重物就費力，夾到輕物就省力」作為判斷麵包夾省力費力 的依據。

在教學前，32.8%實驗組學生以及 31.3%的對照組學生選擇此項。教學 過後，兩組學生皆有 6.3%以下的比率持有此迷思概念。可見兩種不同教材 內容均有效果。研究者訪談對照組學生 S6533，其認為麵包夾是屬於省力 的工具，訪談說明如下：

T：你為什麼覺得夾重物就費力，夾到輕物就省力？

S6533：因為像我夾石頭之類的東西，就覺得很累啊，花比較大的力氣。夾麵包之 類的很輕鬆啊，那就是省力了。

T：你覺得跟麵包夾有沒有關係？

S6533：沒有吧，省力費力跟麵包夾沒有關係吧，反正就只是夾的東西是重的還是

輕的而已啊。

【訪談 92/11/18】

學生容易認為東西的重量是決定簡單機械省力或費力工具的判斷法 則之一。他們認為麵包夾夾到重的東西時，會是費力的工具。夾到輕的東 西時，就變成省力的工具。透過訪談可以知道學生對於「省力」「費力」

的定義有所曲解，認為要花比較大的力氣就是費力的工具，不太花費力氣 的就是省力的工具。此點與張志銘（民 92）提出「高年級學童認為要花很 大力氣，就是費力」的研究結果相同。

2.選擇(4)「因為手向下壓」作為判斷麵包夾省力費力的依據。

前測結果可知，26.9%的實驗組學生以及 35.9%的對照組學生選擇此 項。在接受不同教材後，兩組學生有 4.7%的學生持有此迷思概念。可見教 學有其成效。研究者訪談對照組學生 S6201，該生認為麵包夾是屬於費力 的工具，其說明如下：

T:你為什麼認為手向下壓就可以表示用麵包夾夾麵包是費力的？

S6201：手要出力氣啊。要出力氣就應該是費力啊。而且手要把麵包拿起來壓。

T:你覺得要出力氣，就表示費力嗎？

S6201：對啊，不花力氣怎麼可能把麵包拿起來？所以要費力啊。

T：可是拿東西本來就要花力氣的啊，那不就每種情形都要費力？

S6201:應該是吧，可是應該有省力的啊，像是….

T：像是什麼？可不可以舉例子？

S6201:我現在想不起來耶，不知道。我講不出來。

【訪談 92/11/18】

從施力方向決定簡單機械省力或費力是學生持有的判斷法則。他們認 為手向下壓要出力，只要是出力的方向向下，就要花費力氣就是費力。

4. 選擇(2)「ㄅㄆ的距離＞ㄆㄇ的距離」作為判斷麵包夾省力費力的依據。

17.9%以下的實驗組學生在後測及延宕測驗中，誤判長型工具的支 點、施力臂與抗力臂。

T:你為什麼認為省力費力要比較ㄅㄆ與ㄆㄇ的距離？

S6124：對啊，因為ㄆ在中間啊，那它就是支點啊，這樣比兩邊的長度就可以了。

T：只要在中間就一定是支點嗎？

S6124：對。

【訪談 92/12/19】

9.4%以上的對照組學生在後測及延宕測驗中，以ㄅㄆ與ㄆㄇ的長度差 作為判斷法則。學生將物體與手移動的距離誤判為ㄅㄆ與ㄆㄇ的距離。

T:你為什麼認為省力費力要比較ㄅㄆ與ㄆㄇ的距離？

S6203：因為物體移動的距離大於手移動的距離啊。

T:你覺得哪一段是物體移動？

S6203：ㄅㄆ吧。

T：怎麼說？

S6203：因為物體在最前面啊，那從ㄅ到ㄆ就是物體的距離啊。

T：那ㄆㄇ呢？

S6203：手的距離啊。

T：什麼叫做手的距離？

S6203：手不是在ㄆ跟ㄇ那邊嗎？所以就是手的距離啊 T:不是也要考慮移動的距離嗎？那你怎麼想？

S6203：有啊，手在ㄆ跟ㄇ那邊有移動啊，物體在ㄅ跟ㄆ那邊啊，應該也算是移動 的距離吧。

【訪談 92/12/19】

可見這兩種不同的教材皆會使兩組產生該迷思概念，在教學過程中需 要小心提醒學生。

(五)第五題

第五題主要是透過定滑輪其施力臂等於抗力臂，需要兩邊物品重量相

同始可平衡的觀念。藉此檢視學生在這類型簡單機械判讀省力費力的能

力，兩組學生作答情形如表 16 所示。

甲 表 16 題五選答分布

註：Ú為正確答案

€為對照組正確答案

‹為實驗組正確答案

目題目五 若不計較滑輪的重量，A 箱要為 多少公斤，才可以使滑輪平衡不 動？

實驗組 對照組

前測 後測 延宕測驗 前測 後測 延宕測驗

組別 測驗

選項 人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

(1) 大於十公斤 3

4.5

1 1.5

4 6.0

6 9.4

5 7.8

6 9.4

(2) 小於十公斤 0

0.0

3 4.5

1 1.5

2 3.1

0 0.0

1 1.6 (3) 等於十公斤Ú 61

91.0

60 89.6

58 86.6

54 84.4

57 89.1

57 89.1

(4) 不一定 3

4.5

3 4.5

4 6.0

2 3.1

2 3.1

0 0.0 上題中，你的理由是什麼？

(1)將 A 箱向下拉的長 度=箱子向上的距 離。€

2 3.0

5 7.5

7 10.4

3 4.7

40 62.5

31 48.4 (2)ㄇㄆ的距離=ㄆㄈ

的距離。‹

5 7.5

48 71.6

46 68.7

4 6.3

4 6.3

5 7.8 (3)ㄅㄇ的距離=ㄅㄈ

的距離

3 4.5

3 4.5

5 7.5

5 7.8

4 6.3

5 7.8 (4)兩個箱子離地面的

高度一樣。

57 85.1

8 11.9

8 11.9

50 78.1

15 23.4

23 35.9 (5) 其他 4

6.0

3 4.5

1 1.5

2 3.1

1 1.6

0 0.0 ㄅ

10 公斤 ㄇ

A 箱

ㄈ ㄆ

定滑輪

A、選答分析

由表 16 可發現：

1. 兩組學生在三次測驗中都都有超過 84.4%的學生可以有效的判斷出 A 箱 的重量。可見有無接受不同教材內容對於學生判斷 A 箱的重量並沒有太 大的差別。

2. 從選擇的理由來看，實驗組在後測及延宕測驗中有高於 71.6%的學生能 理解滑輪平衡的原因。而對照組接受不同教材內容後，僅有超過 48.4%

的學生能有效的保留此概念。可見實驗組學生在此題中比較能夠把握判 斷法則並有效保留其概念。

B、迷思概念

從選答情形中可以發現兩組學生在此題中，出現迷思概念如下：

1.認為(4)「兩個箱子離地面的高度一樣。」是判斷箱子重量的依據

85.1%實驗組學生以及 78.1%對照組學生在前測中持有此迷思概念。而 在經過不同教材的教學後，11.9%的實驗組學生及超過 23.4%的對照組學生 選擇此錯誤選項。可見實驗組比對照組改善較多。研究者訪談對照組學生 S6533，其選擇 A 等於 10 公斤，訪談說明如下：

T：你為什麼覺得 A 箱等於 10 公斤？

S6533：因為兩個箱子離地面的高度一樣啊。

T：為什麼離地面高度一樣，就表示兩個箱子重量一樣？

S6533：因為他們距離支點的長度一樣啊 T:什麼意思？

S6533:定滑輪的支點在中間嘛，那半徑再加上他們的長度，就會等於力臂啊。兩 邊力臂一樣長，距離地面的高度就會一樣，那就會一樣重了。

【訪談 92/12/19】

學生認為在定滑輪的兩端，如果重量相等，兩個物品距離地面的高度

會相同。如果距離地面的高度不同，則重量也會不同。此點與 White 和 Gunstone（1992;引自游光純，民 89）提出「學童認為懸掛於滑輪兩邊同 重的物體會靜止於相同的高度」結果相同。

(六)第六題

第六題主要是測驗學生在學習定滑輪的概念之後，是否可以明白只要 定滑輪其施力臂等於抗力臂，兩邊物品重量相同便可平衡，與懸掛重物的 繩長無關。兩組學生作答情形如表 17 所示。

表 17 題六選答分布

(續後頁) 目題目六 A 箱和 B 箱恰好停住不動，則 A

箱的重量為下列哪一個？

實驗組 對照組

前測 後測 延宕測驗 前測 後測 延宕測驗

組別 測驗 選項

人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

(1)大於 B 箱 7

10.4

3 4.5

6 9.0

6 9.4

4 6.3

5 7.8 (2)小於 B 箱 54

80.6

7 10.4

9 13.4

50 78.1

12 18.8

31 48.4 (3)等於 B 箱Ú 5

7.5

55 82.1

49 73.1

7 10.9

46 71.9

27 42.2

(4)不一定 1

1.5

2 3.0

3 4.5

1 1.6

2 3.1

1 1.6 上題中，你的理由是什麼？

(1)A 箱向下的距離=

B 箱向上的距 離。€

4 6.0

13 19.4

11 16.4

8 12.5

47 73.4

42 65.6 (2)ㄇㄆ的距離 = ㄆ

ㄈ的距離。‹

8 11.9

47 70.1

50 74.6

3 4.7

4 6.3

1 1.6 定滑輪

B 箱 A 箱

ㄅ

ㄇ ㄆ ㄈ

表 17 題六選答分佈 (接前頁)

註：Ú為正確答案

€為對照組正確答案

‹為實驗組正確答案 A、選答分析

由表 17 可發現：

1. 實驗組學生在前測、後測、延宕測驗中分別有 7.5%、82.1%、73.1%的 學生答對。對照組學生在前測、後測、延宕測驗中分別有 10.9%、71.9%、

42.2%的學生答對。接受不同教材後對照組的表現比實驗組差，尤其是 到延宕測驗時，對照組遺忘人數百分比大過實驗組 30.9%。

2. 在教材內容之前，實驗組和對照組分別有 80.6%以及 78.1%的學生認為 A 箱重量小於 B 箱，在後測中及延宕測驗中，實驗組剩下 10.4%及 13.4%

的學生選擇此項，而對照組學生則有 18.8%和 48.4%繼續持有此錯誤觀 念。可見實驗組所接受的教學法比較可以幫助學生判斷 A 箱的重量。

3. 從選擇的理由看，接受不同教材內容後，實驗組和對照組學生皆有超過 70.1%的學生能夠選擇正確答案，至延宕測驗實驗組有 74.6%，對照組 有 65.6%的學生選擇正確。可見這兩種不同的教學法都可以幫助學生使 用所學習到的判斷法則。

B、迷思概念

從選答情形中可以發現兩組學生在此題中，出現迷思概念如下：

1. 認為(4)「因為 B 箱比 A 箱低 。 」是判斷箱子重量的依據

77.6%的實驗組學生以及 76.6%對照組學生在前測中選擇此項。經過不 (3)ㄇㄅ的距離 =ㄈ

ㄅ的距離

2 3.0

2 3.0

2 3.0

4 6.3

3 4.7

4 6.3 (4)因為 B 箱比 A 箱

低。

52 77.6

3 4.5

4 6.0

49 76.6

9 14.1

15 23.4 (5) 其他 1

1.5

2 3.0

0 0.0

0 0.0

1 1.6

2

3.1

同的教學內容後，發現對照組仍有超過 23.4%的學生持有此迷思概念，而 實驗組降至 6%以下的學生選擇此選項，可見受過槓桿原理教學的實驗組學 生較不易有此迷思概念的產生。可以知道學生在第一部份選擇 A 箱重量小 於 B 箱的理由。研究者訪談對照組學生 S6533，說明如下：

T：你為什麼覺得 B 箱比較重？

S6533：因為 B 箱比較低。這樣就代表 B 箱比較重，所以把 A 箱拉高了。：那 A 箱 應該就會一直往上升啊。

T：可是題目不是說那兩個箱子停住不動了？

S6533：對啊，如果 A 箱被拉到最上面卡住的話，那兩個箱子就不會動啦。

【訪談 92/11/18】

學生對於題意中的「停住不動」定義錯誤，他們不瞭解只要是平衡的 兩端，並不一定會有相同的高度。而且認為在定滑輪的兩端，兩物體高度 不同的話，兩物體的重量也不相同，認為較接近地面的物體比較重，此點 與董正玲（民 79） 、彭泰源（民 88） 、McDermott(1984)所提出「當左右掛 的東西一高一低時，學生會預測接近地面的物體比較重」的研究結果相同。

2.實驗組學生認為「(1) A 箱向下拉的長度 = 箱子向上的距離」是判斷箱 子重量的依據。

實驗組在前測、後測及延宕測驗中分別有 6.0%、19.4%、16.4%的學生 選擇此項。實驗組學生並不能從定滑輪上找出施力臂、抗力臂，造成判斷 困難。

T:你為什麼認為 B 箱重量大於 A 箱？

S6124：因為 A 箱向下的距離就會等於 B 箱子向上的距離啊。

T:那為什麼移動距離一樣，B 箱會比較重？

S6124：因為要比較長度啊。

T：你覺得是比較這兩個箱子移動的長度嗎？

S6124：對啊。所以我選第一個答案啊。

【訪談 93/1/15】

(七)第七題

第七題主要是透過動滑輪因其施力臂大於抗力臂，所以屬於省力的工

具的觀念，藉此檢視學生在判讀這類型簡單機械省力費力方面的能力，

表 18 題七選答分布

註：Ú為正確答案

€為對照組正確答案

‹為實驗組正確答案

目題目七 小明想用動滑輪拉動箱子，若不 計較動滑輪的重量，小明最少可 用多大的力量，就把箱子往上 拉？

實驗組 對照組

前測 後測 延宕測驗 前測 後測 延宕測驗

組別 測驗

選項 人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

(1)大於十公斤 35

52.2

4 6.0

9 13.4

31 48.9

27 42.2

29 45.3

(2)小於十公斤Ú 10

14.9

61 91.0

48 71.6

12 18.8

26 40.6

25 39.1

(3)等於十公斤 15

22.4

2 3.0

10 14.9

16 25.0

11 17.2

10 15.6

(4)不一定 7

10.4

0 0.0

0 0.0

5 7.8

0 0.0

0 0.0 上題中，你的理由是什麼？

(1)手向上移動的距離

>箱子向上移動的距 離。€

6 9.0

5 7.5

14 20.9

7 10.9

41 64.1

39 60.9 (2)手向上移動的距離

=箱子向上移動的距 離

4 6.0

6 9.0

6 9.0

5 7.8

12 18.8

14 21.9 (3)ㄇㄆ的距離=ㄆㄈ

的距離。

3 4.5

3 4.5

4 6.0

2 3.1

4 6.3

1 1.6 (4) ㄇㄅ的距離 > ㄈ

ㄅ的距離。‹

8 11.9

47 70.1

38 56.7

0 0.0

1 1.6

0 0.0 (5)拉ㄈ點等於拉ㄆ

點。

4 6.0

2 3.0

3 4.5

2 3.1

1 1.6

1 1.6 (6)因為手往上拉。 44

65.7

1 1.5

1 1.5

48 75

5 7.8

8 12.5

(7)其他 5

7.5

3 4.5

1 1.5

1 1.6

0 0.0

1 1.6 ㄇ

10

手往上拉

動滑輪 ㄅ

ㄈ

ㄆ

A、選答分析

由表 18 可發現：

1. 後測、延宕測驗中實驗組與對照組分別有 91%、71.6%以及 40.6%、39.1%

的學生答對。實驗組學生在後測中及延宕測驗中表現優於對照組。可 見學習槓桿原理的實驗組比對照組更能有效的明白動滑輪是省力的工 具，進而做出正確的判斷。

2. 接受不同教材內容，對照組仍有超過 42.2%的學生認為需要用大於十 公斤的力量始可把重物拉上去，但實驗組持有此概念的僅有 13.4%。

而且後測及延宕測驗中分別有 17.2%以及 15.6%的對照組學生認為小 明需要用與箱子等重的力氣始可將箱子往上拉。而實驗組在後測中選 擇該項的僅有 3%。可見對照組學生對於動滑輪的省力費力判斷出現困 難。

3. 從選擇的理由來看，兩組接受不同教材後有 56.7%以上的學生選擇正 確，而實驗組學生遺忘人數百分比高過對照組 10.2%。

B、迷思概念

從選答情形中可以發現兩組學生在此題中，出現迷思概念如下：

1.選擇(6)「因為手往上拉。」作為判斷動滑輪省力費力的依據

65.7%實驗組以及 75%對照組學生在前測中選擇此項。但接受不同教材 內容之後，兩組接受不同教材內容的學生皆已修正，剩下不到 12.5%的學 生持有此迷思概念。研究者訪談對照組學生 S6514，說明如下：

T：你為什麼選擇手要往上拉這個答案？

S6514：因為手往上拉，感覺就要出力啊。那要出力應該就要比原來的物體重一些，

才可以把東西往上拉上去囉！

T:那如果把這個十公斤的物體變成是往下拉，那用的力氣大小會改變嗎？

S6514：會吧。往下拉應該會比較輕鬆。就像我們平常要抬東西都很累啊，那應該

就要花很多力氣。可是我們把東西扯下來，感覺就很輕鬆，那應該就比較

不用花力氣。

動滑輪對學生而言並不是常用的工具，所以學生認為用手把東西往上 抬升，學生直覺反應要花費力氣，所以將花費力氣和費力概念相混合所致。

2. 實驗組學生選擇(1)「手向上移動的距離 >箱子向上移動的距離。」作 為判斷動滑輪省力費力的依據。

在後測及延宕測驗中有 7.5%和 20.9%的實驗組學生認為「手向上移動 的距離＞箱子向上移動的距離」是判斷動滑輪省力費力的依據。因為接受 過槓桿原理教學的實驗組學生並不能有效的從動滑輪上找出施力臂、抗力 臂，所以造成判斷困難。

T:你為什麼認為從手向上移動的距離大於箱子向上移動的距離就可以判斷出小明 花的力氣？

S6124：因為老師有教啊，要看施力臂和抗力臂。

T:那你怎麼看的？

S6124：因為手往上拉就是施力的地方啊，那邊應該就是施力臂吧。手往上拉的長 度會高過箱子往上的長度啊，這個實驗就有看到了。所以抗力臂比較短一 點。那這樣小明就花比十公斤還要少的力氣就可以了。

【訪談 92/12/19】

實驗組學生將力臂長度誤判為移動的距離。直至延宕測驗，持有此迷 思概念的實驗組學生增加了 13.4%。

3.對照組學生選擇(2)「手向上移動的距離 = 箱子向上移動的距離」作為 判斷動滑輪省力費力的依據。

18.8%的對照組學生在後測時，認為「手向上移動的距離 = 箱子向上 移動的距離」是判斷拉滑輪力氣大小的依據，到了延宕測驗增加為 21.9%，

對照組學生不容易由圖示推論出手移動的距離和物體移動的距離那個比 較長，進而導致答題錯誤。

T: 為什麼你認為小明最小要用十公斤力量把滑輪拉上去？

S6219：因為手向下拉的長度跟箱子往上跑得一樣啊。

T：你覺得如果手向下拉一公分，箱子也會上升一公分囉？

S6219：對啊。看圖就可以知道了吧，大概一樣長啊。

【訪談 92/12/19】

(八)第八題

第八題測驗學生是否可以明白在動滑輪上，不論懸綁物體的繩長多少 都不會影響所施力氣的大小。藉此檢視學生在判讀這類型簡單機械省力費 力方面的能力，兩組學生作答情形如表 19 所示。

表 19 題八選答分布

註：Ú為正確答案 目題目八

甲乙兩圖他們的箱子、滑輪 的半徑大小全都一樣，只有 箱子繩子的長度不同，請問 甲乙兩圖，哪一個需要較大 的力氣，才能把箱子向上移 動？

實驗組 對照組

前測 後測 延宕測驗 前測 後測 延宕測驗

組別 測驗

選項 人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

(1) 甲圖 7

10.4

4 6.0

0 0.0

10 15.6

8 12.5

2 3.1

(2) 乙圖 44

65.7

11 16.4

15 22.4

43 67.2

29 45.3

36 56.3

(3) 都一樣Ú 15

22.4

52 77.6

52 77.6

8 12.5

27 42.2

26 40.6

(4)不一定 1

1.5

0 0.0

0 0.0

3 4.7

0 0.0

0 0.0 上題中，你的理由是什麼？

(1) 乙圖綁箱子的繩 子比較長

31 46.3

9 13.4

15 22.4

30 46.9

23 35.9

26 40.6 (2) 乙圖的箱子比較

低。

21 31.3

0 0.0

2 3.0

20 31.3

13 20.3

14 21.9 (3) 兩個箱子重量一

樣。Ú

14 20.9

57 85.1

50 74.6

10 15.6

28 43.8

23 35.9 (4) 其他 1

1.5

1 1.5

0 0.0

3 4.7

0 0.0

1 1.6

手往上拉

10

乙圖

動滑輪

手往上拉

10

甲圖

A、選答分析

由表 19 可發現：

1. 接受槓桿原理教學的實驗組在後測及延宕測驗中皆有超過 77.6%的學 生明白兩圖所花的力氣要一樣。相對的僅有 42.2%對照組學生在後測中 答對。實驗組的表現高於對照組。

2. 而有近 67.2%的學生在前測中認為乙圖所花的力氣比甲圖大。後測中仍 有 66.3%以下的對照組學生選擇此錯誤答案，可見接受課本內容的對照 組學生並不能有效的判斷甲乙兩圖的省力與費力。

3. 從選擇的理由來看，實驗組比對照組更容易理解此概念。因為實驗組有 在後測及延宕測驗中分別有 85.1%與 74.6%的學生答對。而對照組僅有 43.8%以下的學生選擇正確。

B、迷思概念

從選答情形中可以發現兩組學生在此題中，出現迷思概念如下：

1.選擇（1）「乙圖綁箱子的繩子比較長」作為判斷兩圖省力費力的依據

教學前，46.3%的實驗組以及 46.9%的對照組學生持有此迷思概念。後 測中仍有 13.4%的實驗組學生以及 35.9%的對照組學生選擇此項。延宕測 驗中實驗組與對照組選擇此項的比率增為 22.4%以及 40.6%。持有此迷思 概念的對照組學生比實驗組學生多。研究者訪談對照組學生 S6201，其說 明如下：

T:你覺得這兩個圖哪一個要較大的力氣才可以把箱子拉起來？

S6201：乙圖吧。

T:為什麼？

S6201：因為乙圖的繩子比較長。所以乙圖的箱子比較重。

T：怎麼知道的？

S6201：箱子比較重啊，就把繩子拉長了。

T:跟物體移動的距離沒有關係嗎？

S6201：沒有吧。看繩子長度就可以知道了。

【訪談 92/12/19】

學生認為繩子越長，物體重量越大。而且認為繩子會變長，是因為物 體重量所致。

2.選擇（2）「乙圖的箱子比較低」作為判斷兩圖省力費力的依據

兩組都有 31.1%的學生在教學前認為乙圖箱子比較低是判斷兩圖省力 費力的依據。即使接受不同教材內容，對照組仍有 20.3%的學生存有此迷 思概念。研究者訪談對照組學生 S6230，其說明如下：

T：你為什麼認為甲圖要比乙圖花更大的力氣才可以把箱子向上移動？

S6219：因為乙圖綁箱子的繩子比較長。

T:為什麼？

S6219：因為一定是乙圖的箱子比較重啊，這樣它的繩子就被拉長了。而且上課有 學到物體移動的距離越大，越省力。乙圖的箱子那麼低，之後要拉上去的距離不 就比較大，會省力的話應該乙圖要比較輕一點。

【訪談 92/12/19】

對照組學生誤解了課堂中所學得的判斷法則，誤認為物體懸掛在動滑

輪上的繩長就代表物體要移動的距離，移動的距離越大，越省力。所以乙

圖需要用比較小的力氣。

(九)第九題

第九題測驗學生在學習滑輪組的概念之後，是否可以明白滑輪組是因 為動滑輪的關係，所以是省力的工具。藉此檢視學生在判讀這類型簡單機 械省力費力方面的能力，兩組學生作答情形如表 20 所示。

表 20 題九選答分布

註： Ú為正確答案

A、選答分析 目題目九

小華要用左圖的裝置拉動 箱子，他拉動時會是下列哪 一種情況？

實驗組 對照組

前測 後測 延宕測驗 前測 後測 延宕測驗

組別 測驗

選項 人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

(1)省力Ú 42

62.7

59 88.1

55 82.1

41 64.1

50 78.1

48 75.0

(2)費力 16

23.9

2 3.0

2 3.0

11 17.2

2 3.1

2 3.1

(3)不省力也不費力 5

7.5

6 9.0

10 14.9

7 10.9

11 17.2

14 21.9

(4)不一定 4

6.0

0 0.0

0 0.0

5 7.8

1 1.6

0 0.0 上題中，你的理由是什麼？

(1) 因為有動滑輪。Ú 20 29.9

55 82.1

52 77.6

15 23.4

40 62.5

40 62.5 (2) 因為有定滑輪 20

29.9

7 10.4

8 11.9

22 34.4

7 10.9

12 18.8 (3) 因為手向下拉。 21

31.3

5 7.5

6 9.0

26 40.6

14 21.9

7 10.9 (4) 其他 6

9.0

0 0.0

1 1.5

1 1.6

3 4.7

5 7.8 定滑輪

手往下拉

動滑輪

由表 20 可發現：

1. 實驗組和對照組在教學前都有超過 62.7%的學生答對，之後接受了不 同的教學內容，兩組學生亦都有超過 75.0%以上的學生答對。可見判 斷滑輪組為省力工具對大部分學生來說並不是困難的事情。

2. 從選擇的理由來看，實驗組在後測及延宕測驗中分別有 82.1%以及 77.6%的學生做出正確判斷，對照組在後測及延宕測驗皆有 62.5%的學 生選出正確答案。實驗組比對照組能做出正確判斷人數更多。

B、迷思概念

從選答情形中可以發現兩組學生在此題中，出現迷思概念如下：

1.選擇(3)「因為手向下拉」作為判斷滑輪組省力費力的依據。

在教學前兩組學生超過 31.3%持有此迷思概念，而在教材內容結束 後，對照組持有此迷思概念的學生佔 21.9%，比實驗組的 7.5%多出 3 倍。

研究者訪談對照組學生 S6514，以釐清其想法，訪談說明如下：

T：你為什麼認為使用滑輪組會是省力的？

S6514:因為手要向下拉啊。

T：可以再說明一下嗎？

S6514：因為手向下拉，比較好拉啊，應該輕鬆一點。就會省力囉。

T：你從哪裡發現的

S6514：感覺吧，平常我們扯東西的時候，本來就是往下拉比較輕鬆點啊。

T:跟在課堂中學習到的判斷法則有沒有關係？

S6514：嗯（停頓許久），我覺得沒有吧。

T:為什麼？

S6514：因為這是兩個滑輪的啊。兩個滑輪都在動，根本沒有辦法去看出誰移動的 距離吧。我看不出來耶。所以應該沒有用到那個法則啊。你只要看他往下 拉應該就可以知道了。

【訪談 92/12/19】

學生認為用手把東西往下拉比較輕鬆，所以會省力。是利用方便性作

為判斷法則。而在課堂中所習得的判斷法則，則因學生不能從圖示中看出

移動距離的差距而捨棄不用，使得對照組學生比實驗組學生更容易選擇此

選項。

2.選擇（2）「因為有定滑輪。」作為判斷滑輪組省力費力的依據。

實驗組在前測、後測及延宕測驗中分別有 29.9%、10.4%、11.9%的學 生選擇此項。對照組學生在前測、後測、延宕測驗中分別有 34.4%、10.9%、

18.8%的學生選擇此項。學生認為滑輪組省力或費力的情形取決於滑輪組 中有定滑輪的關係。值得一提的是學生雖認為定滑輪是影響的原因，卻對 滑輪組的省力與費力有不同的理解。

T:為什麼滑輪組是省力的工具？

S6109：因為有定滑輪啊。定滑輪可以省力。

T:你怎麼知道定滑輪可以省力？

S6109：對啊，定滑輪省力，動滑輪費力啊。那滑輪組就因為定滑輪的原因而省力 啊。

【訪談 93/1/15】

T: 為什麼你認為滑輪組是不省力也不費力的工具？

S6219：因為有定滑輪啊。定滑輪就是不省力也不費力啊。

T:那動滑輪呢？

S6219：動滑輪省力啊。

T:滑輪組不是有動滑輪也有定滑輪？那你怎麼判斷它是省力還是費力？

S6219:定滑輪不省力也不費力啊。

T:跟動滑輪沒有關係嗎？

S6219：對啊，只要有一個是不省力也不費力，那滑輪組就會不省力也不費力啦。

【訪談 93/1/15】

但這與其是接受何種教學法，導致此想法，則有待其他研究詳細討論。

(十)第十題

第十題主要是探討學生面對滑輪組上增加一個定滑輪時能否明白其

不影響滑輪組省力情形的觀念。藉此檢視學生在判讀這類型簡單機械省力

費力方面的能力，兩組學生作答情形如表 21 所示。

表 21 題十選答分布

註：Ú為正確答案 目題目十

乙圖比甲圖多了一個定滑 輪 A，乙圖跟甲圖比較起 來，會發生何種情形？

實驗組 對照組

前測 後測 延宕測驗 前測 後測 延宕測驗

組別 測驗

選項 人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

人數

%

人數

% (1) 乙圖比甲圖省力 30

44.8

6 9.0

9 13.4

26 40.6

17 26.6

23 35.9 (2) 乙圖比甲圖費力 31

46.3

5 7.5

3 4.5

28 43.8

9 14.1

10 15.6

(3) 兩個圖一樣Ú 5

7.5

54 80.6

55 82.1

10 15.6

37 57.8

31 48.4

(4)不一定 1

1.5

2 3.0

0 0.0

0 0.0

1 1.6

0 0.0 上題中，你的理由是什麼？

(1) 因為乙比甲多了 一個定滑輪。

49 73.1

14 20.9

15 22.4

48 75

25 39.1

29 45.3 (2) 因為兩個都只有

一個動滑輪Ú

6 9.0

47 70.1

45 67.2

9 14.1

35 54.7

30 46.9

(3) 因為手往下拉 8

11.9

6 9.0

3 4.5

7 10.9

2 3.1

3 4.7 (4) 其他 4

6.0

0 0.0

4 6.0

0 0.0

2 3.1

2 3.1 定滑輪

動滑輪

手 往下拉

甲 圖

乙 圖

定滑輪 A 動滑輪 定滑輪

手往下拉

A、選答分析

由表 21 可發現：

1. 接受不同教材後，80.6%以上的實驗組學生可判斷出兩個圖施力費力情 形相同。相對的只有 48.4%的對照組學生答對。可見接受槓桿原理的實 驗組比對照組更明白定滑輪與滑輪組省力費力的關係。

2. 而有 26.6%以上的對照組學生認為乙圖比甲圖省力，多過實驗組約 3 倍 以上。可見對照組對此概念並不容易改變。

3. 從選擇的理由來看，實驗組在後測及延宕測驗中分別有 70.1%以及 67.2%的學生做出正確判斷，對照組分別有 54.7%以及 46.9%的學生選出 正確答案。

B、迷思概念

從選答情形中可以發現兩組學生在此題中，出現迷思概念如下：

1.認為(1)「因為乙比甲多了一個定滑輪。」是影響兩圖施力大小不同的 原因。

實驗組與對照組在前測、後測及延宕測驗中分別有 73.1%、20.9%、

22.4%及 75%、39.1%、45.3%的學生選擇此項。有學生依據滑輪數目作為判 斷省力費力的原因。對照組比實驗組有更多比例的學生持有此迷思概念。

T:你為什麼認為乙圖比甲圖省力？

S6320:因為他有多加一個輪子耶，所以應該是省力的吧！

T:不管那種輪子嗎？

S6230：恩，應該吧？不然沒事幹嘛多裝輪子。要裝，應該就是要有效果啊。

T:那如果多裝的是動滑輪，而不是定滑輪呢？譬如說：把東西裝在定滑輪那邊，

然後手去拉動滑輪。（畫圖給學生看）

S6230：應該也是省力吧。跟原來的圖省的力氣應該要一樣。

T:那理由你會選那一個？

S6230：選因為有動滑輪那個吧！因為東西掛在一個滑輪上面啦，再多加了一個動 滑輪才會變成省力的啊。

【訪談 93/1/15】

學生認為滑輪組的滑輪總數目越多會使整個滑輪組越省力，但是也有 學生持相反意見，認為滑輪越多，會使滑輪組更費力。

T:你為什麼認為乙圖比甲圖費力？

S6309：因為乙圖多了一個定滑輪啊，滑輪越多，滑輪組會更費力耶。

T:跟它是定滑輪，或者是動滑輪沒有關係嗎？

S6309：對啊。

【訪談 93/1/15】

由題九來看，學生大多將原因歸因到「手向下拉」 。可是在第十題中，

學生反而將原因歸因到兩圖所差別的一個動滑輪上面。因為在第九題中，

學生將兩個滑輪視為一個整體，而在整體中尋找影響滑輪省力或費力的原 因。而在第十題中，他們將甲圖和乙圖視為兩個大整體，由整體來看，兩 個圖的差別僅是在於乙圖比甲圖多了一個定滑輪。而且兩個圖都是手向下 拉，所以學生容易認為所多的定滑輪會有其功效。進而將原因歸因於定滑 輪上面。

T:在第十題中，你認為乙圖會比甲圖省力，是因為多一個定滑輪的關係嗎？

S6219：對啊。多一個定滑輪，應該會比較省力。

T:可是你認為第九題的滑輪會省力，是因為手向下拉的關係？

S6219：對啊。手下向拉，不是比較方便嗎？這樣就可以省力啦。

T:那在第十題中，你怎麼沒有考慮到手向下拉這點呢？

S6219：恩，因為乙圖比甲圖多一個定滑輪啊。手向下拉喔，啊，這兩個圖都向下 拉啊，省的力氣應該一樣。可是乙圖又多了一個定滑輪，這樣的話，乙圖 應該比較省力吧！我想。

【訪談 92/12/19】