臺灣博碩士論文加值系統

本研究利用凱利方格技術嘗試發展設計列聯表式二階層（Two-tier）國中電化學概念方格為工具與半結構式晤談的方法，以台北縣立某完全中學國三學生22名為對象，質量並重的探討學生在教學後的迷思概念分佈情形，建構學生另有概念架構。並嘗試探討迷思概念形成的原因，比較有專家特質的學生專家與生手對電化學概念之差異情形。研究發現學生在教學後主要迷思概念如下：
(1) 電子從負極流到正極，因此電極板負極發生失去電子的反應。
(2) 電解水等反應中沒有產生離子變原子的反應，所以反應中沒有得失電子。
(3) 學生以最近距離判斷，無法正確讀圖以題目的表徵判斷電流電子流方向。
(4) 認為電流只是電子的移動，並不包括離子移動。
(5) 受語言〝正負相吸〞影響，認為正極會吸引負離子，正極會吸引負離子， 負極吸引正離子。
(6) 電中性就是正離子個數等於負離子個數。
(7) 鹽橋的功用是溝通兩個電解槽中的離子，而不是提供離子。
(8) 電解水反應中，電極板附近產生氫氣或氧氣，氫氣或氧氣往上升而使電極板質量變輕。
(9) 以碳棒電解硫酸銅水溶液反應中，正極的銅原子變成銅離子游到負極析出，所以正極變輕負極變重，未考慮電極不參與反應。
(10) 電解氫氧化鈉溶液中的鈉離子在負極析出，負極變重正極質量不變。
其中跨情境的迷思概念有：(1)-(6)；情境依賴的迷思概念有：(7)-(10)。
學生專家與生手對電化學概念之主要差異為：學生專家能以微觀思考且概念間有效聯結；生手習慣巨觀思考且概念間缺乏有效聯結。最後，依據研究發現與討論，就教師教學提出建議，以做為未來教師進行概念改變教學策略設計決定之參考。

The present study is a Repertory Grid Technique(RGT) application. 9th grade students’ misconception in electrochemistry is chosen as the topic. In order to develop the instrument, a construct eliciting questionnaire has been done by 117 pupils. Cronbach αof the instrument is 0.94. Twenty-two volunteer students of Taipei county completed the grid evaluation, while 13 students with stable conceptions were interviewed. Distinction and comparison between expert pupils and novices were made. The major findings of misconceptions in electrochemistry are list as follows:
1. Electrons flow from negitive electrode through aqueous solution to positive electrode. Negitive electrode loses electrons and positive electrode gains electrons in the electrolysis reaction.
2. In electrolysis of water, there was no visible solid atom produced . So there was no loss or gain of electron.
3. Neglecting to refer to position of circuit, pupils fail to answer with the representation of question. It made them have a wrong judgement on the direction of electron flow.
4. The electric current was only the result of the movement of electrons, not the moving of the ions.
5. Refering to the influence of language, anion should move to positive electrode.
6. Electroneutrality means “Number of anion and number of cation are equal. ”
7. The function of a salt bridge was as a conjunction between two electrolysis cells, not as a source of supplying ions.
8. In electrolysis of water, gas produced made electrodes lose weight.
9. In electrolysis of copper sulfate solution, with carbon electrodes or copper electrodes made no differences.
Some of the misconceptions are found cross-situations, the others are not.
There are some critical differences between pupil experts and pupil novices. The pupil experts have well-organized concept and better microscopic-view. The Novice has poor concept connection and macroscopic-view.
At last, some suggestions of science teaching and further research are proposed.

目次
第壹章 緒論 1
第一節 研究動機與目的 1
一、 研究動機 1
二、 研究目的 2
第二節 待答問題 2
第三節 名詞釋義 3
一、 迷思概念 3
二、 凱利方格法 3
三、 專家與生手 3
四、 公共方格 4
第四節 研究限制 4
第貳章 文獻探討 6
第一節 迷思概念 6
一、 迷思概念的意義 6
二、 迷思概念的成因 7
第二節 電化學的迷思概念 8
一、 有關電化學迷思概念的研究 8
二、 國中電化學可能產生的迷思概念 12
第三節 專家與生手 13
第四節 凱利方格技術 15
一、 個人建構理論 15
二、 凱利方格技術(Repertory Grid Technique) 16
三、 凱利方格技術的應用 17
第參章 研究方法 20
第一節 研究對象 20
第二節 研究工具 20
一、 公共方格設計理念 20
二、 公共方格內容 22
第三節 研究設計與流程 23
第四節 資料分析 28
一、 Repgrid電腦軟體多變量分析原理 28
二、 本研究凱利方格分析 31
第五節 電化學概念學習評量工具的信度與效度 36
一、 信度 36
二、 效度 36
第肆章 研究結果 37
第一節 學生在教學後對電化學基本概念的迷思概念 37
一、 整體概念理解概況分析 37
二、 不受問題情境影響跨情境的迷思概念 47
第二節 學生針對不同基本電化學反應問題情境的迷思概念 55
一、 個別問題情境整體概念分佈概況分析 56
第三節 學生專家與生手的概念理解 66
一、 具專家特質的學生判定： 66
二、 專家架構分析： 67
三、 專家學生的概念理解 68
四、 生手學生判定： 70
五、 生手學生架構分析： 70
六、 生手學生的概念理解 74
第四節 比較學生專家與生手的概念理解差異 80
第五節 迷思想法其來源與性質 81
第伍章 結論與建議 88
第一節 結論 88
一、 學生在國三理化電化學課程教學後迷思概念 88
二、 迷思概念成因歸納 89
三、 專家生手比較 91
第二節 在科學教育上的啟示 93
第三節 未來研究方向 94
一、中文部分 96
二、 英文部分 98
表次
表2-2- 1：國中學生在電化學單元可能會產生的迷思概念 12
表2-3- 1：專家與生手的比較 14
表3-2- 1：公共方格構念細目表 ……………………………………………..22
表4-1- 1：整體個案構念群聚…………………………………………………43
表4-1- 2：整體個案元素群聚…………………………………………………44
表4-1- 3：概念得分方格(個案-概念得分) 迷思概念群聚晤談結果………..46
表4-1- 4：概念得分方格(個案-概念得分)、六個問題情境的個案構念評比方格(個案-構念評比)的「迷思群聚」…………………………………………..49
表4-1- 5：情境依賴迷思概念群聚……………………………………………49
表4-1- 6：「答對率高領先群群聚」與「答對率低落後群群聚」…………50
表4-1- 7：不受問題情境影響共通的迷思概念群聚…………………………51
表4-2- 1：不同基本電化學反應問題情境情境依賴迷思概念群聚表 56
表4-2- 2：電解水反應問題情境情境依賴迷思概念群聚 56
表4-2- 3電解水問題情境容易理解概念 58
表4-2- 4：電解氫氧化鈉水溶液反應問題情境情境依賴迷思概念群聚 59
表4-2- 5：以碳棒電解硫酸銅水溶液反應問題情境情境依賴迷思概念群聚60
表4-2- 6：以銅棒電解硫酸銅水溶液反應問題情境情境依賴迷思概念群聚62
表4-2- 7：電鍍反應問題情境情境依賴迷思概念群聚 63
表4-2- 8：鋅銅電池反應問題情境情境依賴迷思概念群聚 64
表4-3- 1：31512、32534迷思概念比較 69
表4-3- 2：31508迷思概念與迷思概念產生原因 76
表4-3- 3：31522迷思概念與迷思概念產生原因 77
表4-3- 4：31529迷思概念與迷思概念產生原因 79
表4-4- 1：具專家特質的學生專家與生手的迷思概念種類數量比較…. …..80
表4-4- 2：具專家特質的學生專家與生手的概念特徵比較…. ……….…….81
表4-4- 3：整體個案電化學迷思概念類型與來源………………………. 82
圖次
圖3-2- 1 : 元素圖 …………………………………………………………….21
圖3-3- 1︰研究流程圖………………………………………………………...24
圖3-3- 2 : 問題情境--概念(元素-構念)方格--專家T１（左）、個案31512(右)25
圖3-3- 3：概念得分(個案-概念理解程度得分)方格（上）、電解水問題情境的個案構念評比(個案-構念評比)方格（下）……………………………….26
圖3-4- 1：概念得分主成分分析圖 31
圖3-4- 2：T1（左）、31512（中）、32534（右）聚類分析 33
圖3-4- 3：31508(左)、31522（中）、31529（右）聚類分析 34
圖3-4- 4：T1（左）、31512（中）、32534（右）主成分分析 35
圖3-4 -5：31508（左）、31526（中）、31529（右）主成分分析 35
圖4-1- 1：概念得分主成分分析(principle component)圖 ………………….39
圖4-1- 2：概念得分方格聚類分析（focus）圖 …………………………….40
圖4-2- 1:電解水反應問題情境情境依賴迷思概念群聚…………………….57
圖4-3- 1：T1（左）、31512（中）、32534（右）聚類分析圖 ……………66
圖4-3- 2：31512（左）、32534（右）交換方格分析圖 …………………69
圖4-3- 3：31508（左）、31522（中）、31529（右）………………….. ….74
圖4-3- 4：31508（左）、31522（中）、31529（右）交換方格分析圖 ….75

參考文獻
一、中文部分
丁鋐鎰（2001）：國中氧化還原概念之精熟學習研究。國立台灣師範大學化學研究所碩士論文。
王春展（1997）：專家與生手間問題解決能力的差異及其在教學上的啟示。《教育資訊研究》，5（2）,80-92。
王美芬、熊召弟、段曉林、熊同鑫譯 （S.M.Glynn,R.H.Yeany, and B.K.Brittn 著）（1996）：《科學學習心理學》。臺北︰心理出版社。
方峙欽（2001）：應用電腦多媒體改進認知學習環境對國中生認知方式
改變之研究：以電化學單元為例。國立高雄師範大學化學研究所碩士論文。
余民寧（1997a）。有意義的學習-概念構圖之研究。商鼎文化出版社。
林香岑（2001）：高中「電化學」概念媒體教學與教師教學策略之研究。國立台灣師範大學化學研究所碩士論文。
林清山譯Richard E. Mayer，（1997）。教育心理學─認知取向。台北：遠流。
林靜雯（2000）：由概念改變及心智模式初探多重類比對國小四年級學生電學概念學習之影響。國立台灣師範大學科學教育研究所碩士論文。
邱美虹（2000）:概念改變研究的省思與啟示。科學教育學刊，第八卷第一期，PP.l-34。
洪木利（1998）：兒童科學概念成熟度之研究。物理教育，第二卷，2期，65-81。
任宗浩（2001）：不同學習階段和不同學習成就的中學生其力學概念組織之研究。國立台灣師範大學科學教育研究所博士論文(未出版)。
翁敏婷(2000)：國中生理化學習環境知覺及其學術地位、自我效能關係之探討。國立台灣師範大學科學教育研究所碩士論文(未出版)。
張馨文、蘇育任（2000）：師院學生有關電化學的心智模式與迷思概念研究。中華民國第十六屆科學教育學術研討會手冊，PP.411-417。台北，國立台灣師範大學。
張馨文(2000):師院學生電化學心智模式之研究。臺中師範學院國民教育研究所碩士論文(未出版)。
張蘭友(2001) ：國小高年級學童電池相關概念之探究。屏東師範學院/數理教育研究所碩士論文(未出版)。
郭重吉(1990)：學生科學知識認知結構的評估與描述。彰師學報，1，p279-320。
郭重吉（1992）：從建構主義的觀點探討中小學數理教學的改進。科學發展月刊。20（5），548-570。
郭順利（1998）：高中學生在電化學的錯誤觀念。國立臺灣師範大學化學研究所碩士論文。
陳澤民（1997譯）：數學學習心理學，Skemp, R.R.（1987）原著，The Psychology of Learning Mathematics，九章出版社。
陳瓊森（1998）。從建構主義觀點談概念形成及概念轉變。引自國民中學學生概念學習學術研討會論文集, p.39-50。台北： 國立台灣大學教務處教育學程中心。
陳雅芬(2001) ：以凱利方格法探討學生對於氣體的概念理解。國立台灣師範大學科學教育研究所碩士論文(未出版)。
曾志華(1997)。以建構論為基礎的科學教育理念。http://www.nmh.gov.tw/edu/basis3/14/gh12.htm/
黃炎峰(2001) ：高中生對於直流電路概念及其類比模型理解之研究。國立台灣師範大學科學教育研究所碩士論文(未出版)。
黃文吟(2000)：從高中學生解釋物理現象的表徵與評價探討期概念架構與認識取向。彰師大科教所博士論文(未出版)。
楊文金(1993)。多重現實與電學概念理解研究。科學教育月刊，第1卷第2期，135-160頁。
楊文金(2000)：《以凱利方格法探討個體理解教師教學與社群互動的效應：中學學生對於能量與力學概念理解分析》。國科會專題研究計劃(NSC89-2511-S-003-147)。
楊榮祥、林陳涌(1998)：利用凱利方格晤談法探討教師對科學本質的觀點─個案研究。科學教育學刊，6（2），p113-128 。
廖怡雯（1999）：改進學生對電化學瞭解之研究。國立高雄師範大學化學研究所碩士論文。
樊雪春（1999）：學生科學迷思概念的法則分析與建構取向的教學法之實驗效果研究。國立台灣師範大學教育心理與輔導學研究所博士論文。
蔣勝發（1999）。以CAL促進高中化學「氧化還原反應」單元有意義學習之研究。高雄：國立高雄師範大學碩士論文。
鄭斐娟(2000)：探討國中學生生物科自我效能與教師期望之關係。國立台灣師範大學科學教育研究所碩士論文(未出版)。
鄭湧涇（1998）。概念學習研究對科學教學與師資培育的啟示。引自國民中學學生概念學習學術研討會論文集, p.18-32。台北： 國立台灣大學教務處教育學程中心。
鍾聖校(1980b)。認知心理學。台北市：心理出版社。
二、英文部分
Al-Soudi, H. (1989). Confusion pver electrochemical conventions. Journal of Chemical Education, 66, 630.
Bezzi, A. (1996). Use of Repertory Grids in Facilitating Knowledge Construction and Reconstruction in Geology. Journal of Research in Science teaching, 33(2), p179-204.
Bezzi, A. (1999). What is this thing called geoscience? Epistemological
dimensions elicited with Repertory Grid and their implications for scientific literacy. Science Education, 83: 675-700.
Brook, J. A. (1992). Use of the repertory grid in career counseling. The
Career Development Quarterly, 41, p39-50.
Chi, M. T. H., Feltovich, P. J., & Glaser, R. (1981).　Categorization and representation of physics problems by experts and novices.　Cognitive Science, 5, 121-152.
Chi, M. T. H., Glaser, R., & Rees, E. (1982).　Expertise in problem solving.In R.J. Sternberg (ed.), Advances in the Psychology of Human Intelligence (Vol. 1).　Hillsdale, NJ: Erlbaum.
Chi, M. T. H., Slotta, J. D., & de Leeuw. (1994).　From things to processes: A theory of conceptual change for learning science concepts.　Learning and Instruction, 4, 27-43.
Clough,E.E., & Driver, R. (1986). A study of consistency in the use of Particulate Nature of Matter in Prospective Teacher”s Training Courses.
Physical and Chemical Transformations. In R. Driver, E. Guesne & A. Tiberghien.(Eds) Children’s Ideas in Science. (pp145-169). Open University Press.
Corporaal, A. H. (1991). Repertory grid research into cognitions of prospective primary school teachers. Teaching & Teacher Education, 7(4), p315-329.
Cronin-Jones, L. & Shaw, Jr. E. L. (1992) The influence of method instruction on the beliefs of preservice elementary and secondary science teachers: preliminary comparative analyses. School Science and Mathematics, 92 (1), p14-22 .
Driver, R. (1985). Beyond Appearances: The Conservation of Matter Under
Physical and Chemical Transformations. In R. Driver, E. Guesne & A. Tiberghien.(Eds) Children''''''''s Ideas in Science. (pp145-169). Open University Press.
Driver , R., & Oldham, V. (1986). A constructivist approach to curriculum development in science. Studies in Science Education, 13, 105-122.
Fetherstonhaugh, T. (1994). Using the repertory grid to probe students'''''''' ideas about energy. Research in Science & Technological Education, 12(2), p117-127.
Fisher,B., McSweeney, P. & Russell, T. (1991). The application of repertory grid technique to course evaluation--A pilot project. Assessment and Evaluation in Higher Education, 16(2), p109-132.
Garnett, P. J. (1988). Students’ understanding of electrochemical and
electrolytic cells: Implications for chemistry curricula and classroom
practice. Unpublished master’s thesis. Curtin University of Technology, Western Australia.
Garnett, P. J. & Treagust, D. F. (1990). Implications of research on Students’ understanding of electrochemistry for improving science curricula and classroom practice. International Journal of Science Education, 12(2), 147-156.
Garnett, P. J. & Treagust, D. F. (1992a). Conceptual difficulties experienced by senior high school students of electrochemistry: electric circuits and oxidation-reduction equations. Journal of Research in Science Teaching, 29(2), 121-142.
Garnett, P. J. & Treagust, D. F. (1992b). Conceptual difficulties experienced by senior high school students of electrochemistry: electrochemical (galvanic) and electrolytic cells. Journal of Research in Science Teaching, 29(10),1079-1099.
Greenbowe, T. J. (1994). An interactive multimedia software program for
exploring electrochemical cells. Journal of Chemical Education , 71(7), 555-557.
Hwang, G. J. (1994). Knowledge elicitation and integration from multiple
experts. Journal of Information Science and Engineering, 10, p99-109.
Kelly, G.A. (1955). The psychology of personal constructs. Norton, New York.
Kokkotas, P., Vlachos, I., Koulaidis, V.(1998). Teaching the Topic of the
Particulate Nature of Matter in Prospective Teacher"s Training Courses.
International Journal of Science Education, 20(3), 291-303.
Lai , S. T., Yang, C. C. & Lien, C. C. (1997). A repertory grid approach for software components classification and retrieval. Journal of the Chinese Institute of Engineers, 20(2), p117-130.
Lamber, R., et al. (1997). The repertory grid as a qualitative interviewing technique for use in survey development. Paper presented at the Annual Meeting of the American Educational Research Association , Chicago.
Lamber, R., et al. (1997). The repertory grid as a qualitative interviewing technique for use in survey development. Paper presented at the Annual Meeting of the American Educational Research Association , Chicago.
Latta, G. F. & Swigger, K. (1992). Validation of the repertory grid for use in modeling knowledge. Journal of the American Society for Information Science, 43(2), P115-129.
Larkin, J.H. (1979).　 Information processing models in science instruction. In J. Lochhead and J. Clement (eds), Cognitive Process Instruction (pp. 109-118).　Hillsdale, NJ: Erlbaum.
Larkin, J.H., & Simon, H.A. (1987).　Why a diagram is (sometimes) worth ten thousand words. Cognitive Science, 11, 65-69.
Leonard, W.J., Gerace, W.J., Dufresne, R.J., & Mestre, J.P. (1994).　Concept-based problem solving in physics. UMPERG technical report 1994#08-APR#1-v.2-16pp.
Munby, H. (1984). A qualitative approach to the study of a teacher''''''''s beliefs. Journal of Research in Science Teaching, 21(1), p27-38.
Nersessian, N. (1989). Conceptual change in science and in science education. Syntheses, 80(1): 163-84.
Ogude, A. N., & Bradley, J. D. (1994). Ionic conduction and electrical
neutrality in operating electrochemical cells . Journal of Chemical Education ,71(1) , 29-34.
Ogude, A. N., & Bradley, J. D. (1996). Electrode processes and aspect relating to cell e.m.f., current, and cell component in operating electrochemical cells . Journal of Chemical Education , 73(12) , 1145-1149.
Sanger, M. J. , & Greenbow, T. J . (1997b). Students’ misconceptions in
electrochemistry : current flow in electrolyte solutions and the salt bridge . Journal of Chemical Education , 74(7) , 819-823.
Sanger, M. J. , & Greenbow, T. J. (1997a) . Common student misconceptions in electrochemistry : galvanic, electrolytic, and concentration cells . Journal of Research in Science Teaching , 34(4), 337-398 .
Shaw, M. & Gaines, B. (1995). Comparing Conceptual Structures: Consensus, Conflict, Correspondence and Contrast. http://ksi.cpsc.calgary.ca/articles.
Simon, H.A. (1980).　Problem solving and education.　In D.T. Tuma and R. Reif (eds), Problem Solving and Education: Issues in Teaching and Research (pp. 81-96).　Hillsdale, NJ: Erlbaum.
Solos, J.(1992). Investigating teacher and student thinking about the process of teaching and learning using autobiography and repertory grid. Review of Educational Research, 62(2), p205-225.
Stead, K.(1983). Insights into students'''''''' outlooks on science with personal constructs. Research in Science Education, 13, p163-176.
students'''''''' conceptual framework across different task contexts. Science
Tobin, K. G. (1990). Research on science laboratory activities: In pursuit of better question and answers to improve learning. School Science and Mathematics , 90(5), 403-418.
von Glasersfeld, E. (1989). Conginition, construction of knowledge, and
teaching. Synthese, 80, 121-140.
Winer, L. R. & Vazquez, A. J. (1995). The potential of repertory grid
technique in the assessment of conceptual change in physics. Paper presented at the Annual Meeting of the American Educational Research Association , San Francisco.
Yang, C. T., Tseng, S. S., Chuang, S. W. Chung, C. D. & Shih, W. C. (1998). A new model exploiting loop parallelization using knowledge-based techniques.Proc. Natl. Sci. Counc. ROC, (A), 22(3), p319-332.