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研究生:蔡枚芳
研究生(外文):TsaiMayFang
論文名稱:兒童牛頓第二運動定律相關次概念之研究
論文名稱(外文):A Study of Children''s Related Sub-concepts on Newton's Second Law
指導教授:洪木利洪木利引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄師範大學
系所名稱:物理學系
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1999
畢業學年度:87
語文別:中文
論文頁數:171
中文關鍵詞:兒童牛頓第二運動定律相關次概念之研究實象預測法背景因素
外文關鍵詞:Science EducationNewton''s Second LawConcept DevelopmentElementary SchoolJunior high School
相關次數:
  • 被引用被引用:40
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隨著科技的發達,兒童的生活經驗逐漸豐富,接受的資訊也廣泛,然而兒童經由日常生活經驗所得的概念不一定與學校的科學概念相符合,因此導致了學習上的困難。奧斯貝爾曾說:「影響學習者學習的首要因素,是他已經知道了什麼」。究竟兒童在學校未學過科學概念之前,已經具有哪些相關概念?這些概念發展的次序為何?影響兒童判斷思考的因素有哪些?以及大部分兒童對概念的認知程度是否有隨著年級或概念成熟度有成長的趨勢?兒童概念學習研究的目的,是期望能對如何促進科學學習以及改進科學教學提出建議。因此,本研究即針對兒童牛頓第二運動定律之相關次概念進行研究,希望其結果可供我國科學教材設計與教師教學之參考。
本研究採用量的研究,依據「專家牛頓定律概念結構圖」編製成一份牛頓第二運動定律之測試量表,並完成信度、效度之評估。本研究的對象以台灣南區六縣市國小三年級至國中二年級的兒童為母群,以分層取樣之方法,選擇有效樣本2724人,採用實象預測法(洪木利,1983-1994)蒐集資料,並編碼鍵入電腦,以SPSS for Window軟體進行分析,依據不同背景因素(年級、城鄉背景、性別、概念成熟階段)、不同次概念,進行單因子變異數、事後考驗、T考驗、趨向分析。
從統計分析結果顯示,影響兒童在試題總分表現的因素有
年級、城鄉背景以及概念成熟階段。在牛頓第二運動定律之次概念中,不論背景因素是年級、城鄉背景、性別、概念成熟階段,兒童的各次概念發展的順序為:「距離」,「時間」,「方向」,「位移」,「速度」。在試題呈現方面,研究結果顯示物體運動花費的時間、出發地點、行駛的速率和距離皆會影響大多數兒童的概念判斷思考。
"The most important single factor influencing learning is what the learner already knows." said Ausubel. With the same concern as Ausubel, the present study explored the related sub-concepts of children on Newton''s Second Law. The results of this study should be useful references for curriculum designers and for science teachers'' teaching. In addition to exploring a general picture of concept development, demographic information of students, such as sex, grade, area of school location, and CMS (Concept Judgment Maturity Score), were also collected and analyzed as factors of statistical analysis. The population of this study was students from third grade to eighth grade, who did not take science lessons of Newton''s Second Law in classrooms yet, in southern Taiwan. With a stratified random sampling procedure, 12 junior high schools and 12 elementary schools were selected and 2724 students in total served as the sample of this study. A researcher-designed problem set was administered to students with an examining technique of Demonstration Lead to Prediction Test. The results indicated: (a) Regardless of grade, area, sex, and CMS level children''s sub-concept development of Newton''s Second Law followed the sequential order of from distance, to time, to direction, to displacement and to velocity. (b) Grade, area, sex, and CMS level made significant differences on students'' grand scores. (c) In terms of problem design, spending times, starting locations, speeds, and moving distances of distances of display subject were all significant factors to children''s reasoning.
目 次
目次………………………………………………………………Ⅰ
圖次………………………………………………………………Ⅲ
表次….…………………………………………………………...Ⅴ
附錄次………………………………………………….………...ⅩⅠ
中文摘要…………………………………………………….…...ⅩⅡ
英文摘要…………………………………………………………ⅩⅣ
第壹章緒論 ………………………………………………….1
第一節 研究背景與動機…………………………….1
第二節 研究目的…………………………………….5
第三節 研究假設…………………………………….6
第四節 名詞釋義 ……………………………………10
第五節 研究範圍與限制……………………………..11
第貳章文獻探討………………………………………………13
第一節 兒童認知發展的理論.………………..……...13
第二節 兒童對科學概念的表徵……………………..18
第三節 影響兒童建構概念的因素………………..…34
第四節 對教師的啟示………………………………..36
第五節 國內外相關文獻…………………………..…38
第六節 研究工具的模式與建立……………………..43
第七節 綜合討論……………………………………..48
第參章研究方法……………………………………………….49
第一節 研究對象………………………………….…...50
第二節 研究設計與流程………………………………54
第三節 研究工具之發展………………………………56
第肆章結果與分析…………………………………………….61
第一節 背景因素對牛頓第二運動定律試題總分的影
響………………………………………………
61
第二節 背景因素對各大主題分數的影響…………... 72
第三節 牛頓第二運動定律之各次概念的發展次序...94
第四節 不同試題呈現對兒童影響之分析………..….98
第伍章結論與建議…………………………………………….145
第一節 結論……………………………………………146
第二節 建議………………………………………….. 150
參考書目…………………………………………………………153
(一)中文部份……………………………………………………153
(二)英文部份……………………………………………………157
附錄………………………………………………………………165
圖 次
圖2-2-1 本體樹的組織架構…………………………………….25
圖3-2-1 研究流程圖…………………………………………….54
圖4-1-1各年級兒童與總分之趨向圖…………………………..64
圖4-2-1各年級兒童在第一大主題之平均分數………………..73
圖4-2-2各城鄉背景的兒童在第一大主題之平均分數………..73
圖4-2-3各性別的兒童在第一大主題之平均分數……………..73
圖4-2-4各概念成熟階段的兒童在第一大主題之平均分數…..73
圖4-2-5年級與第一大主題平均分數之趨向圖………………..75
圖4-2-6各年級兒童在第二大主題之平均分數………………..76
圖4-2-7各城鄉背景的兒童在第二大主題之平均分數………..76
圖4-2-8各性別的兒童在第二大主題之平均分數……………..76
圖4-2-9各概念成熟階段的兒童在第二大主題之平均分數…..76
圖4-2-10年級與第二大主題平均分數之趨向圖………………79
圖4-2-11各年級兒童在第三大主題之平均分數………………80
圖4-2-12各城鄉背景的兒童在第三大主題之平均分數………80
圖4-2-13各性別的兒童在第三大主題之平均分數……………81
圖4-2-14各概念成熟階段的兒童在第二大主題之平均分數…81
圖4-2-15各年級兒童在第四大主題之平均分數………………83
圖4-2-16各城鄉背景的兒童在第四大主題之平均分數………83
圖4-2-17各性別的兒童在第四大主題之平均分數……………84
圖4-2-18各概念成熟階段的兒童在第四大主題之平均分數…84
圖4-2-19年級與第四大主題平均分數之趨向圖………………86
圖4-2-20各年級兒童在第五大主題之平均分數………………87
圖4-2-21各城鄉背景的兒童在第五大主題之平均分數………87
圖4-2-22各性別的兒童在第五大主題之平均分數……………88
圖4-2-23各概念成熟階段的兒童在第五大主題之平均分數….88
圖4-2-24年級與第五大主題平均分數之趨向圖……………….91
圖4-2-25各年級兒童在第六大主題之平均分數……………….92
圖4-2-26各城鄉背景的兒童在第六大主題之平均分數………..92
圖4-2-27各性別的兒童在第六大主題之平均分數……………..92
圖4-2-28各概念成熟階段的兒童在第六大主題之平均分數…..92
表 次
表2-1 皮亞傑認知發展期……………………………………….15
表3-0 研究進度表……………………………………………….49
表3-1-1 研究樣本與學校之分配………………………………..51
表3-1-2 城鄉背景為鄉的受試者樣本…………………………..51
表3-1-3 城鄉背景為鎮的受試者樣本…………………………..52
表3-1-4 城鄉背景為市郊的受試者樣本………………………..52
表3-1-5 城鄉背景為市中心的受試者樣本……………………..53
表3-3-1 內部一致性信度考驗…………………………………..58
表3-3-2 牛頓第二運動定律之各次概念於各題的分佈………..59
表3-3-3 問題情境與各次概念的分佈…………………………..59
表4-1-1各年級兒童在試題總分之人數、平均數、標準差… ..62
表4-1-2 各年級兒童在試題總分之變異數分析………………..62
表4-1-3 各年級兒童在試題總分之事後比較…………………..63
表4-1-4年級與總分之趨向考驗……………………………….64
表4-1-5各城鄉背景的兒童在試題總分之人數、平均數、標準差…………………………………………………. ..
66
表4-1-6各城鄉背景的兒童在試題總分之變異數分析………..66
表4-1-7各城鄉背景的兒童在試題總分之事後比較…………..67
表4-1-8不同性別的兒童在試題總分之人數、平均數、標準差……………………………………………………...
68
表4-1-9不同性別的兒童在試題總分之變異數分析………….69
表4-1-10各概念成熟階段的兒童在試題總分之人數、平均數、標準誤…………………………………………………
69
表4-1-11 各概念成熟階段的兒童在試題總分之變異數分析..70
表4-1-12各概念成熟階段的兒童在試題總分之事後比較…...71
表4-2-1各背景因素的兒童在第一大主題分數之F值……….74
表4-2-2各年級兒童在第一大主題分數之事後考驗………….74
表4-2-3年級與第一大主題分數之趨向考驗………………….75
表4-2-4各背景因素的兒童在第二大主題分數之F值……….78
表4-2-5各年級兒童在第二大主題分數之事後考驗………….78
表4-2-6年級與第二大主題分數之趨向考驗………………….79
表4-2-7各背景因素的兒童在第三大主題分數之F值……….81
表4-2-8各城鄉背景的兒童在第三大主題分數之事後考驗….82
表4-2-9各概念成熟階段的兒童在第三大主題分數之事後考驗………………………………………………………..
82
表4-2-10各背景因素的兒童在第四大主題分數之F值………84
表4-2-11各年級兒童在第四大主題分數之事後考驗…………85
表4-2-12各城鄉背景的兒童在第四大主題分數之事後考驗…85
表4-2-13各概念成熟階段的兒童在第四大主題分數之事後考驗………………………………………………………
85
表4-2-14年級與第四大主題分數之趨向考驗………………….86
表4-2-15各背景因素的兒童在第五大主題分數之F值……….88
表4-2-16各年級兒童在第五大主題分數之事後考驗………….89
表4-2-17各城鄉背景的兒童在第五大主題分數之事後考驗….89
表4-2-18各概念成熟階段的兒童在第五大主題分數之事後考驗………………………………………………………
89
表4-2-19年級與第五大主題分數之趨向考驗………………….90
表4-2-20各背景因素的兒童在第六大主題分數之F值……….93
表4-3-1各年級兒童在第一、三大主題各次概念之平均得分...94
表4-3-2各城鄉背景的兒童在第一、三大主題各次概念之平均得分………………………………………………….
95
表4-3-3不同性別的兒童在第一、三大主題之各次概念平均得分……………………………………………………
96
表4-3-4不同概念成熟階段的兒童在第一、三大主題之各次概念平均得分…………………………………………..
96
表4-4-1各年級兒童分別在第一、二、三大主題之總分………99
表4-4-2不同年級兒童之第一、二、三大主題T-test分析…….99
表4-4-3各城鄉背景的兒童分別在第一、二、三大主題之總分………………………………………………………..
100
表4-4-4不同城鄉背景的兒童之第一、二、三大主題T-test分析………………………………………………………..
101
表4-4-5各性別的兒童在第一、二、三大主題之總分………….101
表4-4-6不同性別的兒童之第一、二、三大主題T-test分析…..102
表4-4-7各概念成熟階段的兒童在第一、二、三大主題之總分………………………………………………………..103
表4-4-8不同概念成熟階段的兒童之第一、二、三大主題T-test 分析……………………………………………………
103
表4-4-9各年級兒童在不同題型中距離概念之平均分數………104
表4-4-10各年級兒童在不同題型中距離概念之T-test分析…..105
表4-4-11各年級兒童在距離概念T-test結果之討論………….105
表4-4-12各城鄉背景的兒童在不同題型中距離概念之平均分 數………………………………………………………..
106
表4-4-13各城鄉背景的兒童在不同題型中距離概念之T-test分析…………………………………………………….
106
表4-4-14各城鄉背景的兒童在距離概念T-test結果之討論…107
表4-4-15各性別的兒童在不同題型中距離概念之平均分數…..107
表4-4-16各性別的兒童在不同題型中距離概念之T-test分析..108
表4-4-17各性別的兒童在距離概念T-test結果之討論………108
表4-4-18各概念成熟階段的兒童在不同題型中距離概念之平均分數…………………………………………………
109
表4-4-19各概念成熟階段的兒童在不同題型中距離概念之 T-test分析……………………………………………….
109
表4-4-20各年級兒童在距離概念T-test結果之討論分析..….110
表4-4-21各年級兒童在不同題型中時間概念之平均分數…….110
表4-4-22各年級兒童在不同題型中時間概念之T-test分析…..111
表4-4-23各年級兒童在時間概念T-test結果之討論…………111
表4-4-24各城鄉背景的兒童在不同題型中時間概念之平均分數………………………………………………………
112
表4-4-25各城鄉背景的兒童在不同題型中時間概念之T-test分析……………………………………………………
112
表4-4-26 各城鄉背景的兒童在時間概念T-test結果之討論…113
表4-4-27各性別的兒童在不同題型中時間概念之平均分數….113
表4-4-28各性別的兒童在不同題型中時間概念之T-test分析..114
表4-4-29各性別的兒童在時間概念T-test結果之討論………114
表4-4-30各概念成熟階段的兒童在不同題型中時間概念之平均分數…………………………………………………..
115
表4-4-31各概念成熟階段的兒童在不同題型中時間概念之 T-test分析………………………………………………
115
表4-4-32各概念成熟階段的兒童在時間概念T-test結果之討論………………………………………………………..
116
表4-4-33各年級兒童在不同題型中方向概念之平均分數……116
表4-4-34各年級兒童在不同題型中方向概念之T-test分析….117
表4-4-35各年級兒童在方向概念T-test結果之討論…………117
表4-4-36各城鄉背景的兒童在不同題型中方向概念之平均分數………………………………………………………
117
表4-4-37各城鄉背景的兒童在不同題型中方向概念之T-test分析……………………………………………………
118
表4-4-38各城鄉背景的兒童在方向概念T-test結果之討論…118
表4-4-39各性別的兒童在不同題型中方向概念之平均分數….119
表4-4-40各性別的兒童在不同題型中方向概念之T-test分析..119
表4-4-41各性別的兒童在方向概念T-test結果之討論………119
表4-4-42各概念成熟階段的兒童在不同題型中方向概念之平均分數………………………………………………….
120
表4-4-43各概念成熟階段的兒童在不同題型中方向概念之 T-test分析……………………………………………….120
表4-4-44各概念成熟階段的兒童在方向概念T-test結果之討論……………………………………………………….
121
表4-4-45各年級兒童在不同題型中位移概念之平均分數…….121
表4-4-46各年級兒童在不同題型中位移概念之T-test分析…..122
表4-4-47各年級兒童在位移概念T-test結果之討論…………122
表4-4-48各城鄉背景的兒童在不同題型中位移概念之平均分數………………………………………………………
123
表4-4-49各城鄉背景的兒童在不同題型中位移概念之T-test分析……………………………………………………
123
表4-4-50各城鄉背景的兒童在位移概念T-test結果之討論…124
表4-4-51各性別的兒童在不同題型中位移概念之平均分數….124
表4-4-52各性別的兒童在不同題型中位移概念之T-test分析..124
表4-4-53各性別的兒童在位移概念T-test結果之討論………125
表4-4-54各概念成熟階段的兒童在不同題型中位移概念之平
均分數………………………………………………..
125
表4-4-55各概念成熟階段的兒童在不同題型中位移概念之
T-test分析……………………………………………
125
表4-4-56各概念成熟階段的兒童在位移概念T-test結果之討
論………………………………………………………
126
表4-4-57各年級兒童在不同題型中速率概念之平均分數…….126
表4-4-58各年級兒童在不同題型中速率概念之T-test分析…..127
表4-4-59各年級兒童在速率概念T-test結果之討論…………127
表4-4-60各城鄉背景的兒童在不同題型中速率概念之平均分
數………………………………………………………
127
表4-4-61各城鄉背景的兒童在不同題型中速率概念之T-test分析……………………………………………………
128
表4-4-62各城鄉背景的兒童在速率概念T-test結果之討論…128
表4-4-63各性別的兒童在不同題型中速率概念之平均分數….128
表4-4-64各性別的兒童在不同題型中速率概念之T-test分析..129
表4-4-65各性別的兒童在速率概念T-test結果之討論………129
表4-4-66各概念成熟階段的兒童在不同題型中速率概念之平均分數………………………………………………….
129
表4-4-67各概念成熟階段的兒童在不同題型中速率概念之 T-test分析……………………………………………….
130
表4-4-68各概念成熟階段的兒童在速率概念T-test結果之討論……………………………………………………….
130
表4-4-69各年級兒童在不同題型中速度概念之平均分數…….131
表4-4-70各年級兒童在不同題型中速度概念之T-test分析…..131
表4-4-71各年級兒童在速度概念T-test結果之討論…………132
表4-4-72各城鄉背景的兒童在不同題型中速度概念之平均分數………………………………………………………
133
表4-4-73各城鄉背景的兒童在不同題型中速度概念之T-test分析……………………………………………………
133
表4-4-74各城鄉背景的兒童在速度概念T-test結果之討論…133
表4-4-75各性別的兒童在不同題型中速度概念之平均分數….134
表4-4-76各性別的兒童在不同題型中速度概念之T-test分析..135
表4-4-77各性別的兒童在速度概念T-test結果之討論………135
表4-4-78各概念成熟階段的兒童在不同題型中速度概念之平均分數………………………………………………….
136
表4-4-79各概念成熟階段的兒童在不同題型中速度概念之 T-test分析……………………………………………….
137
表4-4-80各概念成熟階段的兒童在速度概念T-test結果之討論………………………………………………………
137
表4-4-81各年級兒童在不同題型中加速度概念之平均分數….138
表4-4-82各年級兒童在不同題型中加速度概念之T-test分析..139
表4-4-83各年級兒童在加速度概念T-test結果之討論……….139
表4-4-84各城鄉背景的兒童在不同題型中加速度概念之平均分數…………………………………………………...
139
表4-4-85各城鄉背景的兒童在不同題型中加速度概念之T-test分析……………………………………………………
140
表4-4-86各城鄉背景的兒童在加速度概念T-test結果之討論..140
表4-4-87各性別的兒童在不同題型中加速度概念之平均分數.140
表4-4-88各性別的兒童在不同題型中加速度概念之T-test分析………………………………………………………
141
表4-4-89各性別的兒童在加速度概念T-test結果之討論……141
表4-4-90各概念成熟階段的兒童在不同題型中加速度概念之平均分數……………………………………………….
141
表4-4-91各概念成熟階段的兒童在不同題型中加速度概念之T- test分析……………………………………………..
142
表4-4-92各概念成熟階段的兒童在加速度概念T-test結果之討論…………………………………………………….
142
附錄次
附錄一:專家牛頓運動定律概念結構圖…………….……….165
附錄二:牛頓第二運動定律測試卷……………………………166
附錄三:概念成熟度測試卷……………………………………170
一、中文部份
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王龍錫(1992):國小學生光與視覺之概念發展研究(一)。國科會專題研究計
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王晉基、郭重吉(1992)利用選擇的方式來探究國中學生對光的迷思概念。
彰師科學教育(3),73-92。
王龍錫、張靜儀、李文德(1994):國小學生光與視覺之概念發展研究(二)。
國科會專題研究計畫。
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王文賢(1996):教育測驗及統計精粹。千華圖書出版。
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石慶得、蘇永生(1992):兒童對環境認知的地圖學研究。中華民國地圖學
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朱啟賢、林崇德(1986):思惟發展心理學。北京師範大學出版社。
自然科學(1997):國民小學自然科學。國立編譯館出版。
自然科學三年級下學期(1999):國民小學自然科學。南一書局出版。
自然科學四年級下學期(1999):國民小學自然科學。國立編譯館出版。
周啟、洪木利(1991):我國學生時間與空間概念發展之研究。物理教育研
討國科會專題。
周啟、洪木利(1992):我國學生質量及加速度概念發展與變項關係之研究
(Ⅰ)國科會專題。
周啟、洪木利(1992):我國學生質量及加速度概念發展與變項關係之研究
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洪木利(1992):我國兒童對牛頓第一運動定律概念發展與變項關係之研究
(Ⅰ)。國科會專題。
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(Ⅱ)。國科會專題。
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張春興(1994):教育心理學。東華書局。
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