臺灣博碩士論文加值系統

國小中高年級學童地心引力迷思概念之探討
張良誠
嘉義大學教育學院國民教育研究所自然教學碩士學位班
摘 要
本研究以台南縣某國小三至六年級學童，進行有關學童地心引力迷思概念之研究，研究方法採質性研究方式，分成紙筆測驗和晤談兩方面。其目的在探討學生對地心引力的迷思概念，以及迷思概念的來源。所施測的對象，紙筆測驗是以三至六年級各取二班，三年級77人、四年級66人、五年級76人、六年級77人，共296人。研究主題分成地面上的地心引力、太空中的地心引力、以及地心引力成因和所引起的現象三個部份，探討學生地心引力的想法。在晤談方面，採半結構式晤談，晤談內容以紙筆測驗為架構，晤談對象是以原測驗班級的學童，依該班學童之低、中、高程度，每班各取一人，共24人。經由紙筆測驗和晤談的結果交叉比較，找出學童對地心引力的迷思概念和迷思概念的來源。
結果顯示，學生普遍具有十種地心引力之迷思概念，以及六種迷思概念來源。學童的迷思概念分別是：想法一、物體的重量等於地心引力加上本身一點點重量；想法二、空中較輕的物體，不受地心引力的影響；想法三、高山的地心引力比平地地心引力小；想法四、水中的地心引力比地面的地心引力小；想法五、地心引力方向是絕對向下，不是朝向地心方向；想法六、地心引力不是質量所產生的，與地球磁場有關；想法七、只有大氣層內具有地心引力，大氣層外沒有地心引力作用；想法八、地心引力為地球獨有，其他星球沒有；想法九、潮汐現象與月球引力無關，而與地球地心引力有關；想法十、無地心引力狀態時，地球仍然存在不會消失。而六種迷思概念的來源，主要來自學生的生活經驗取向、錯誤推理、自我中心想法、教師教學與課程設計不當、電視媒體及網路之誤導，以及對科學名詞誤用。
關鍵詞：地心引力、萬有引力、概念、迷思概念

The Study of the Misconceptions about Gravity in Middle and High Grade Elementary School Students
Liang-Chen Chang
Nature Teaching, The Graduate Institute of Elementary Education, National Chiayi University
Abstract
The purpose of this study was to explore the elementary student’s misconceptions about gravity. Paper-and-pencil test and interview were adopted as instruments. Subjects for paper-and-pencil test were students including 77 from the third grade, 66 from the fourth grade, 76 from the fifth grade, and 77 from the sixth grade. The total number is 296, including two classes from each grade from the third to the sixth grade. There are three parts of gravity concept: (1) the gravity of the earth surface; (2) the gravity of the space; (3) the phenomenon caused by gravity. Semi-structured interview was based on the content of paper-and-pencil test. After dividing students into three levels in their own classes, one student was chosen each level for each class. The total number interviewed is 24.
The results in study revealed students ten conceptions about gravity and six reasons for students’ misconceptions. Ten students’ misconceptions are:
1. The weight of material is equal to the gravity adding little weight of the material itself.
2. The light material in the air is not influenced by the gravity.
3. The gravity on the high mountain is less than on the ground.
4. The gravity in the water is less than on the ground.
5. The direction of gravity is absolutely downward, but not toward the center of the earth.
6. The gravity is not caused by the quality. It is matter with the magnetic field of the earth
7. The gravity is only in the atmosphere layer, it doesn’t exist out of it.
8. Gravity existed only on the earth but not any other planets.
9. The phenomenon of tides is not mainly influenced by the moon, it is by the gravity of the earth.
10. The earth wouldn’t disappear even under the condition without gravity.
Mostly, the six reasons of the students’ misconceptions about gravity are from the living experience of the students, the wrong of logic, the inappropriate teaching and the unsuitable designing of the curriculum, self-centered viewpoints, the ambiguous definition of scientific terms and the misleading of the net and TV medium.
Keyword : Gravity, Gravitation, Conception, Misconception

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 --------------------------------------------------------------------4
第三節 待答問題-------------------------------------------------------------------- 4
第四節 名詞釋義---------------------------------------------------------------------5
第五節 研究範圍與限制-----------------------------------------------------------6
第二章 文獻探討
第一節 概念的重要性-------------------------------------------------------------7
第二節 迷思概念與科學學習----------------------------------------------------11
第三節 地心引力概念學習的重要性-------------------------------------------17
第四節 科學家對地心引力的想法----------------------------------------------21
第五節 地心引力迷思概念之實證研究---------------------------------------28
第三章 研究方法與步驟
第一節 研究樣本--------------------------------------------------------------------55
第二節 研究工具--------------------------------------------------------------------56
第三節 實施程序--------------------------------------------------------------------60
第四節 資料處理與分析--------------------------------------------------------61
第四章 研究結果分析
第一節 學童對地面上地心引力的想法分析---------------------------------64
第二節 學童對太空中地心引力存在的想法分析---------------------------93
第三節 學童對地心引力的成因和所引起的現象的想法分析-----------99
第四節 綜合結果與討論-----------------------------------------------------------116
第五章 結論與建議
第一節 結論-------------------------------------------------------------------------125
第二節 建議-------------------------------------------------------------------------130
參考書目
中文部份------------------------------------------------------------------------------132
英文部份------------------------------------------------------------------------------135
附錄一 地心引力實證研究之比較表------------------------------------------------140
附錄二 國小中高年級學生地心引力概念測試卷--------------------------------145
附錄三 地心引力概念半結構式晤談大綱------------------------------------------151
附錄四 學童對地心引力想法之迷思概念------------------------------------------153
附錄五 有關地心引力網路教學之迷思概念----------------------------------------154
圖 次
圖 3- 1 研究實施步驟的流程表-----------------------------------------------------------62
圖 4- 1 三至六年級學童對重量和地心引力的想法分布圖------------------------68
圖 4- 2 三至六年級學童對地面靜止物體受地心引力作用的想法分布圖----70
圖 4- 3 學童對溜滑梯的人所受地心引力方向的想法分布圖--------------------71
圖 4- 4 三至六年級學童對空中的物體所受地心引力想法分布圖--------------78
圖 4- 5 三至六年級學童對地球四週地心引力大小的想法分布圖--------------79
圖 4- 6 學童對地球四週物體掉落位置的想法分布圖------------------------------83
圖 4- 7 三至六年級學童對地球內部地心引力方向的想法分布圖--------------85
圖 4- 8 三至六年級學童對地球地道的地心引力向地球中心的想法分布圖-86
圖 4- 9 三至六年級學童以自我中心為參考點對地球內部地心引力
想法分布圖------------------------------------------------------------------------87
圖 4-10 學童對地道Ⅱc的想法-----------------------------------------------------------91
圖 4-11 學童對地道Ⅳc的想法------------------------------------------------------------91
圖 4-12 學童對地道Ⅱd的想法------------------------------------------------------------92
圖 4-13 三至六年級學童對人造衛星和太空人受地心引力
作用的想法分布圖----------------------------------------------------------------94
圖 4-14 三至六年級學童對地心引力的成因之想法分布圖---------------------101
圖 4-15 三至六年級學童對指北針偏轉原因的想法分布圖---------------------102
圖 4-16 三至六年級學童對於月球吸引力的想法分布圖------------------------105
圖 4-17 三至六年級學童對於人站在月球上受到的吸引力分布圖-----------107
圖 4-18 三至六年級學童對潮汐形成原因之想法分布圖-----------------------109
圖 4-19 美國與台灣學童具有正確地心引力方向的想法分布圖---------------120
表 次
表 2-1 國內各出版社有關地心引力相關課程之分析-----------------------------19
表 2-2 地心引力迷思概念實證研究之摘要表--------------------------------------50
表 3-1 紙筆測驗施測年級和晤談人數-----------------------------------------------56
表 3-2 紙筆測驗試驗性研究之程序表-----------------------------------------------57
表 3-3 紙筆測驗試卷的概念類型分析及參考書目-------------------------------58
表 4-1 三至六年級學童對地面物體受地心引力作用的想法百分比---------72
表 4-2 三至六年級學童對地心引力與距離的相關想法百分比---------------80
表 4-3 三至六年級學童對地心引力方向的想法百分比---------------------------84
表 4-4 三至六年級學童對地球內部地心引力方向的想法百分比-----------------88
表 4-5 三至六年級學童對太空中地心引力以及人造衛星
和太空人的想法百分比 --------------------------------------------------------95
表 4-6 三至六年級學童對地心引力形成原因的想法百分比------------------101
表 4-7 三至六年級學童對地心引力所引起現象的想法百分比---------------110
表 4-8 美國與台灣學童具有正確地心引力方向的想法百分比---------------120
表 4-9 美國和台灣學童對地心引力向地球中心的想法比較表---------------121
表 4-10 三至六年級學生認為月球具有引力且引力比地球
引力小的想法百分比------------------------------------------------

參 考 書 目
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