臺灣博碩士論文加值系統

本研究先透過文獻探討來瞭解兒童科學概念研究領域的理論淵源與近幾年的研究現況，接著實證性探究國小高年級學童對電池所持有之先前概念或另有概念。
理論分析著重在科學哲學的隱喻與影響、概念研究的主要派典與方法；研究現況則聚焦於綜論型以及與電池概念相關之研究；實證性探究部分嘗試兼具質性研究與量化調查的研究設計，以半結構式操作晤談、開放性問卷、雙層選擇題式診斷測驗三種工具來蒐集學童對電池的各種概念、概念類型與探究其初步成因。
研究對象為南高屏地區的國小高年級學童。先分析現行及九年一貫課程關於電池概念的架構，然後結合文獻、學者專家、國小自然教師與兒童生活經驗後發展出命題敘述與目標概念圖，再據之編製電池概念的晤談題幹與開放性問卷。最後，以實施晤談與問卷所得之學童各種概念的想法敘述，編製成雙層選舉題式概念診斷工具，做大量的施測。樣本數方面：晤談人數21人，開放性問卷施測276人，而雙層選擇題式診斷測驗則共有十五校1007人受測。
研究結果發現兒童科學概念的研究，其理論依據相當程度植基於科學哲學各學派的觀點，建構主義思潮的影響尤鉅，而目前的概念研究與方法，實則已融合了過往四個時期概念研究的主要派典。
另一方面，經由實證性的研究結果，國小高年級學童在電池電路的概念類型與總分表現上，除了台南與屏東兩地區學童電池概念總分有顯著差異外，其它不論是年級、性別或地區，彼此之間均無顯著性的差異，普遍持有許多的先前概念或另有概念，分析與歸納這些概念的屬性類型，包括有：名詞產生模式、臆測模式、摩擦模式、生活用語模式、記憶錯誤連結模式、容器模式、經驗誤用模式、文化產生模式、碰撞模式、順序推理模式、兩極同時發出電流模式、兩極兩種電流模式、濾器模式、唯物假設模式、單一電極或電源模式、衝突電路模式、消耗模式、直觀模式、流遍模式、再生模式…等等，相當契合文獻研究中其它國內外主題與本研究相近的結果。顯示電池方面的先前概念或另有概念，在不同的國家、地區、年齡等，都具有普含性。
最後，並藉本研究的過程與結果，對兒童電池概念的學習、學校科學課程的設計與後續的研究方向論述幾點建議。

In this research, the literature review had be applied in science conceptions research as well as field investigation methods to probe alternative conceptions and pre-instructional conceptions for primary pupils. The theoretical studies from the literature have shown that there were many emphases on the physical meaning and the effects drawn by the philosophy of science and the paradigms of the concept research. And the trend of the concept research on battery is concentrated on the comprehensive and integrated investigation. Practice into concept research are plotted into four steps: (I) analyze context regarding battery in present primary school curricula and coming nine-year continuous curricula; (II) summarize propositional statements and develop target concept map using comments and response from experts’, professors’, researchers’, in-service teachers and pupils’; (III) edit protocols for interview, open-ended questionnaire, two-tiers diagnostic instrument; (IV) collect and analyze pupil’s pre-instructional conceptions and alternative conceptions from pupils using the tools described above. The results from over one thousands primary school pupils show that our joint pursuit in constructionism concept research has been affected by the four temporal paradigms. Practical study data also show generalization with the data from the literatures.

第一章 緒 論 1
第一節 研究背景與動機 1
第二節 研究目的與待答問題 4
一、 研究目的 4
二、 待答問題 4
第三節 名詞釋義 5
一、 先前概念（preconception or pre-instructional conception） 5
二、 另有概念（alternative conception） 5
三、 迷思概念（misconception） 5
四、 另有架構（alternative framework） 5
五、 雙層選擇題式診斷測驗（two-tier diagnostic instrument） 6
第四節 研究的基本假設與研究限制 7
一、 研究的基本假設 7
二、 研究限制 7
第二章 文獻探討 9
第一節 概念研究的理論淵源與派典 9
一、 科學哲學的隱喻與啟示 9
二、 兒童科學概念研究的主要派典 12
第二節 國內外相關概念研究 17
一、 兒童科學概念的理論研究 17
二、 國內外有關電池概念的實證研究： 19
第三節 概念研究的方法論 26
一、 晤談（Interview） 27
二、 概念構圖（Concept Mapping）、繪圖(Drawing) 28
三、 POE、DOE晤談 28
四、 診斷性測驗（Diagnostic Assessment） 29
第四節 國小電池概念課程架構分析 31
第三章 研究方法與步驟 33
第一節 研究設計與流程 33
第二節 研究樣本 35
一、 晤談樣本 35
二、 開放式問卷樣本 35
三、 雙層選擇題式診斷性測驗之預試研究樣本 36
四、 雙層選擇題式診斷性測驗正式施測樣本 37
第三節 研究工具 38
一、 國小電池概念之命題敘述 38
二、 國小電池概念之目標概念圖 40
三、 晤談題幹 41
四、 開放式問卷 42
五、 雙層選擇題式診斷測驗 45
第四節 資料分析 50
一、 晤談 50
二、 開放性問卷 51
三、 雙層選擇題式診斷測驗 51
第四章 研究結果與討論 53
第一節 晤談結果與討論 53
一、 構造與組成： 53
二、 功能與能量 55
三、 分類與定義 57
四、 電路與連接 59
五、 電力與電量 60
六、 本質與處置 61
第二節 開放式問卷結果與討論 68
一、 電池的內部有什麼？ 70
二、 電池如何產生電流？ 71
三、 常見的電池種類有哪些？ 71
四、 電池的主要用途有哪５種？ 72
五、 電池的兩極名稱 72
六、 電池兩極如何辨識？ 73
七、 電池大小的主要差別是什麼？ 73
八、 電池串聯和電池並聯的連法。 74
九、 充電電池的原理是什麼？ 74
十、 電池串聯或電池並聯時，如果有一個電池完全壞了，燈泡會有什麼變化？ 75
十一、 電池串聯和電池並聯的特性。 75
十二、 電路中電的流動過程是怎樣的？ 75
十三、 燈泡發光的原理是什麼？ 76
十四、 乾電池是什麼？ 76
十五、 廢電池屬於哪一類的垃圾？為什麼？ 77
第三節 雙層選擇題式診斷測驗結果討論 79
一、 預試第一階段的結果分析與討論 79
二、 預試第二階段的結果分析與討論 80
三、 正式施測的結果分析與討論 81
第五章 研究結論與建議 107
第一節 研究結論 107
一、 文獻探討部分 107
二、 兒童電池概念的實證性研究部分 107
第二節 研究建議 110
一、 對課程編排的建議 110
二、 對教師教學的建議 111
三、 對未來進一步研究的建議 112
參考文獻 114
附 錄 122

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