臺灣博碩士論文加值系統

本研究旨在藉由準實驗研究法，以多面向概念改變架構融入5E探究式教學策略，發展「轉動與力矩」單元教材進行教學，探討學生概念改變的成效及學習成效。研究對象為南投縣某國中三年級學生，實驗組與控制組各兩個班級共160人。實驗組以研究者發展之教材進行5E探究式教學，對照組以現行教科書進行輔以示範實驗及問題討論的探究式教學。教學前實驗組與控制組皆已完成成就測驗前測（常見的力單元）、轉動與力矩迷思概念二階診斷測驗前測及邏輯思考測驗；並於教學後一週內進行轉動與力矩迷思概念二階診斷測驗後測及成就測驗後測（轉動與力矩單元）。將前後測所得資料進行描述性統計及共變數分析。研究結果發現支持多面向理論架構，具體效果如下：
一、學生轉動與力矩迷思概念類型依概念改變情形可分成三大類
（一）同概念類別內之概念改變
（二）同概念類別間之概念改變
（三）跨概念類別間之概念改變
二、在轉動與力矩單元之概念改變成效，實驗組顯著優於控制組。
三、在轉動與力矩單元之學習成效，實驗組顯著優於控制組。

This study aims at quasi-experiment study design. Meanwhile, it utilizes “5E” inquiry instructional strategy, which integrates into a multidimensional framework for conceptual change, to develop the teaching material in the unit, “Rotational Motion and The Torque,” for teaching. By doing so, it investigates the effect of the changing of the students’ concepts and learning. The subjects of the study were from four classes, which included 160 ninth-grade students and every two classes are respectively labeled as an experimental group and a control group, in junior high school in Nantou. The experimental group was taught by the “5E” inquiry instructional strategy, which is designed by the researcher. Furthermore, the control group was taught by their teaching material at school as well as the inquiry instruction of demonstrative experiment and inquiries. Before teaching, the experimental group and the control group had taken the pretest of proficiency test, the pretest of two-stage diagnosis test in the misconception of rotational motion and the torque, and the test of logical thinking. However, they had taken the post-test of two-stage diagnosis test in the misconception of rotational motion and torque and proficiency test in a week after teaching. The data were analyzed by descriptive statistics and one –way ANCOVA. According to results of this study, the specific effect of supporting multidimensional framework is summarized as follows：

Ⅰ、According to the situation of conceptual change, the misconception type can be divided into three types
1.Conceptual change within ontological category in the same conception.
2.Conceptual change across ontological category in the same conception.
3.Conceptual change across ontological category in different conception.
Ⅱ、The experimental group performed significantly better than the control group in the conceptual changing.
Ⅲ、The experimental group performed significantly better than the control group in the learning effect in the unit, “Rotational Motion and Torque.”
Key words: Conceptual Change, “5E” Inquiry Instruction, Rotational Motion and The Torque

目 次
誌 謝……………………………………………………Ⅰ
中文摘要……………………………………………………Ⅲ
英文摘要…………………………………………………Ⅴ
目 次……………………………………………………Ⅶ
圖 次……………………………………………………Ⅸ
表 次……………………………………………………Ⅵ

第壹章 緒論……………………………………1
第一節 研究背景與動機……………………1
第二節 研究目的與研究問題………………4
第三節 名詞解釋……………………………5
第四節 研究範圍與限制……………………6

第貳章 文獻探討 …………………………………………… 7
第一節 迷思概念與概念改變理論……………………………7
第二節 多面向概念改變架構 ………………………………20
第三節5E探究式教學法…………………………………… 23
第四節 轉動與力矩實證性研究 ……………………………27

第參章 研究方法與步驟 …………………………………31
第一節 研究方法與設計 ………………………………31
第二節 研究對象與教學情境 …………………………31
第三節 研究工具 ………………………………………34
第四節 研究流程 ………………………………………60
第五節 資料處理與分析 ………………………………63

第肆章 分析與討論 …………………………………………65
第一節 轉動與力矩之迷思概念 …………………………………………65
第二節 轉動與力矩迷思概念克服成效 ………………………………118
第三節 轉動與力矩單元學習成效 ……………………………………123

第伍章 結論與建議…………………………………………125
第一節 結論…………………………………………………125
第二節 建議…………………………………………………129

參考文獻 …………………………………………………………………131
一、中文文獻………………………………………………………………131
二、英文文獻………………………………………………………133

附 錄 …………………………………………………………135
附錄一 轉動與力矩二階診斷測驗 ……………………………………………135
附錄二 成就測驗前測：常見的力 ……………………………………………142
附錄三 成就測驗後測：轉動與力矩 …………………………………………146
附錄四 轉動與力矩學習教材 …………………………………………………149
附錄五 活動流程與多面向概念改變架構融入對應表 ………………………173
附錄六 轉動與力矩二階診斷測驗前、後測關連列表 ………………………192
附錄七 邏輯思考測驗 …………………………………………………………206

圖 次
圖2-1：本體類別分類…………………………………………………………………14
圖2-2：根本與非根本概念改變概要圖………………………………………………16
圖2-3：概念改變的分類………………………………………………………………20
圖2-4：概念改變的多面向架構………………………………………………………21
圖2-5：概念改變的動態過程…………………………………………………………21
圖3-1：轉動與力矩單元概念圖………………………………………………………40
圖3-2：研究流程圖……………………………………………………………………62

表 次
表2-1：概念生態的特質與概念改變條件……………………………………………10
表3-1：先導實驗研究實驗組與控制組比較表………………………………………32
表3-2：正式施測研究實驗組與控制組比較表………………………………………33
表3-3：迷思概念類型與迷思概念項目………………………………………………34
表3-4：成就測驗前測雙向細目表……………………………………………………38
表3-5：成就測驗後測雙向細目表……………………………………………………39
表3-6：轉動與力矩科學命題陳述與迷思概念類型對應表…………………………43
表3-7：活動單元與命題陳述及欲克服迷思概念類型關係表………………………48
表3-8：單元二之活動流程與多面向概念改變架構融入對應表……………………56
表4-1：迷思概念診斷測驗第1題答題情形…………………………………………67
表4-2：實驗組迷思概念診斷測驗第1題前、後測選答情形關連列表……………67
表4-3：控制組迷思概念診斷測驗第1題前、後測選答情形關連列表……………67
表4-4：第1題之迷思概念改善情形(定滑輪是省力機械)…………………………68
表4-5：迷思概念診斷測驗第2題答題情形…………………………………………69
表4-6：實驗組迷思概念診斷測驗第2題前、後測選答情形關連列表……………69
表4-7：控制組迷思概念診斷測驗第2題前、後測選答情形關連列表……………70
表4-8：第2題迷思概念改善情形（動滑輪是費力機械）…………………………70
表4-9：第2題迷思概念改善情形(動滑輪平衡時施力等於物重)…………………71
表4-10：迷思概念診斷測驗第3題答題情形 ………………………………………72
表4-11：第3題迷思概念改善情形(輪軸平衡時施力等於物重) …………………72
表4-12：第3題迷思概念改善情形(施力在軸上之輪軸應用為省力機械) ………73
表4-13：迷思概念診斷測驗第4題答題情形 ………………………………………74
表4-14：第4題迷思概念改善情形(施力大小和力臂大小成正比) ………………74
表4-15：迷思概念診斷測驗第5題答題情形 ………………………………………75
表4-16：第5題迷思概念改善情形(無法定量計算槓桿省費力情形) ……………76
表4-17：迷思概念診斷測驗第6題答題情形 ………………………………………77
表4-18：第6題迷思概念改善情形(無法定量判斷槓桿兩邊力矩大小) …………77
表4-19：第6題迷思概念改善情形(上下擺動不算轉動) …………………………78
表4-20：第6題迷思概念改善情形(轉動不到一圈不算轉動) ……………………78
表4-21：迷思概念診斷測驗第7題答題情形 ………………………………………79
表4-22：第7題迷思概念改善情形(用力觀點判斷轉動現象) ……………………79
表4-23：迷思概念診斷測驗第8題答題情形 ………………………………………80
表4-24：實驗組迷思概念診斷測驗第8題前、後測選答情形關連列表 …………80
表4-25：控制組迷思概念診斷測驗第8題前、後測選答情形關連列表 …………81
表4-26：第8題迷思概念改善情形(轉動不到一圈不算轉動) ……………………81
表4-27：第8題迷思概念改善情形(上下擺動不算轉動) …………………………82
表4-28：迷思概念診斷測驗第9題答題情形 ………………………………………83
表4-29：第9題迷思概念改善情形(用主觀感受判斷開瓶器為省力機械) ………83
表4-30：第9題迷思概念改善情形(開瓶器使用是施力臂小於抗力臂的簡單機械
、施力臂小的簡單機械是省力機械) ………………………………………83
表4-31：迷思概念診斷測驗第10題答題情形 ………………………………………85
表4-32：第10題迷思概念改善情形(筷子使用時，施力臂大於抗力臂) …………85
表4-33：第10題迷思概念改善情形(施力臂大則施力大) …………………………86
表4-34：第10題迷思概念改善情形(用主觀感受判斷筷子為費力機械) …………86
表4-35：迷思概念診斷測驗第11題答題情形 ………………………………………88
表4-36：第11題迷思概念改善情形(施力點離門軸遠才可以使門轉動) …………89
表4-37：第11題迷思概念改善情形(僅從施力方向判斷門可否產生轉動) ………89
表4-38：第11題迷思概念改善情形(只從施力點判斷門可否產生轉動) …………89
表4-39：迷思概念診斷測驗第12題答題情形 ………………………………………91
表4-40：第12題迷思概念改善情形(僅以施力點離轉軸遠近判斷轉動難易程度).92
表4-41：第12題迷思概念改善情形(僅以施力方向判斷轉動難易程度) …………92
表4-42：第12題迷思概念改善情形(認為施力離門軸近較容易使門轉動) ………92
表4-43：迷思概念診斷測驗第13題答題情形 ………………………………………94
表4-44：第13題迷思概念改善情形(沿者轉動弧度軌跡較省力) …………………94
表4-45：第13題迷思概念改善情形(僅以施力方向判斷轉動難易) ………………95
表4-46：第13題迷思概念改善情形(主觀感受認為板手方便使用即是省力) ……95
表4-47：迷思概念診斷測驗第14題答題情形 ………………………………………96
表4-48：第14題迷思概念改善情形(施力和施力臂成正比，力臂越長施力越大) 96
表4-49：第14題迷思概念改善情形(施力均分給力臂) ……………………………96
表4-50：迷思概念診斷測驗第15題答題情形 ………………………………………97
表4-51：第15題迷思概念改善情形(繩子較長的一邊物體受引力較大）…………98
表4-52：第15題迷思概念改善情形(將施力點與轉軸的連線距離視為力臂) ……98
表4-53：迷思概念診斷測驗第16題答題情形 ………………………………………99
表4-54：第16題迷思概念改善情形(用壓的方式施力大於用拉的方式) ………100
表4-55：第16題迷思概念改善情形(將施力點與轉軸連線距離視為力臂)………100
表4-56：迷思概念診斷測驗第17題答題情形………………………………………101
表4-57：第17題迷思概念改善情形(用力平衡觀點判斷轉動平衡)………………101
表4-58：第17題迷思概念改善情形(施力點離轉軸遠，施力需越大)………102
表4-59：迷思概念診斷測驗第18題答題情形 ……………………………………103
表4-60：第18題迷思概念改善情形(施力臂判斷錯誤) …………………………103
表4-61：第18題迷思概念改善情形(施力臂越大越費力、施力臂小越省力)……103
表4-62：二階診斷測驗各題呈現之主要迷思概念項目總表 ………………………104
表4-63：迷思概念類型A所含項目 …………………………………………………107
表4-64：迷思概念類型B所含項目 …………………………………………………108
表4-65：迷思概念類型C所含項目 …………………………………………………108
表4-66：迷思概念類型D所含項目 …………………………………………………109
表4-67：迷思概念類型E所含項目 …………………………………………………109
表4-68：迷思概念類型F所含項目 …………………………………………………110
表4-69：迷思概念類型G所含項目 …………………………………………………110
表4-70：迷思概念類型H所含項目 …………………………………………………111
表4-71：迷思概念類型I所含項目 …………………………………………………111
表4-72：迷思概念類型J所含項目 …………………………………………………112
表4-73：迷思概念A類型改善情形 …………………………………………………113
表4-74：迷思概念B類型改善情形 …………………………………………………114
表4-75：迷思概念C類型改善情形 …………………………………………………114
表4-76：迷思概念D類型改善情形 …………………………………………………114
表4-77：迷思概念E類型改善情形 …………………………………………………115
表4-78：迷思概念F類型改善情形 …………………………………………………115
表4-79：迷思概念G類型改善情形 …………………………………………………115
表4-80：迷思概念H類型改善情形 …………………………………………………116
表4-81：迷思概念I類型改善情形 …………………………………………………116
表4-82：迷思概念J類型改善情形 …………………………………………………116
表4-83：迷思概念改善情形比較總表 ………………………………………………117
表4-84：實驗組與控制組各項測驗得分描述性統計 ………………………………119
表4-85：實驗組與控制組不同認知階層之各項測驗描述性統計 …………………120
表4-86：實驗組與控制組迷思概念診斷測驗後測得分之共變數分析 ……………121
表4-87：實驗組與控制組迷思概念診斷測驗之概念改變得分共變數分析 ………122
表4-88：實驗組與控制組成就測驗前後測平均數與標準差 ………………………123
表4-89：實驗組與控制成就測驗後測得分共變數分析 ……………………………124

一、中文部分
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