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研究生:李瓊慧
研究生(外文):Chiung Hui Lee
論文名稱:以凱利方格法探究國三學生電化學迷思概念
論文名稱(外文):A study of 9th grade students'''''''' misconceptions of electrochemistry
指導教授:楊文金楊文金引用關係
指導教授(外文):Wen Gin Yang
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣師範大學
系所名稱:科學教育研究所
學門:教育學門
學類:特殊教育學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:108
中文關鍵詞:凱利方格技術電化學迷思概念
外文關鍵詞:repertory grid techniqueelectrochemistrymisconception
相關次數:
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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
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一、中文部分
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