中小学生之溶解概念的形成与发展 - ntcu-科学游戏实验室.doc

中小學生之溶解概念的形成與發展 摘要 本研究之研究目的為探討學生的「溶解」概念之形成與發展，研究對象包括小六、國二以及高二學生。研究方法包括POE （Predict -Observe-Explain）（小六至高二各三班學生）以及事例晤談（interview about instance）（小六至高二各十位學生，共30位），並交互比對先前研究（許良榮、彭煜堯，2002）的研究資料。研究結果發現對於日常生活較不熟悉的甘油，學生傾向以「油」判斷物質是否溶於水，而且年級越高「學校經驗」之影響趨向越明顯。而日常生活較常接觸之太白粉，學生傾向以「生活經驗」進行判斷，「學校經驗」則退居其次。在迷思概念形成方面，學生有過度推論「油、密度與溶解的關係」以及「所有的酸溶於水」的傾向。在概念發展方面，本研究參考Piaget Garcia（1989）科學理論之發展機制的模型，歸納學生之溶解概念發展的特徵為：低年級的學生傾向於以「外觀特徵」判斷物質的溶解性，隨著學校經驗與生活經驗的增長，學生獲得「密度」的概念，並以此做為推論物質之溶解性的傾向增加，而且在學生獲取「酸」的概念以及高中的「化學式」概念後，仍有並存於學生認知結構中的現象。 關鍵詞：概念發展、概念形成、溶解、迷思概念 壹、緒論 一、研究背景與動機 「溶解」是日常生活常見的現象，也是科學教學上重要的科學概念之一，在九年一貫課程綱要中就有不少與溶解相關的概念，例如能力指標「2-4-4-3知道溶液是由溶質與溶劑所組成的，並了解濃度的意義」；「2-2-3-1認識物質除了外表特徵之外，亦有性質的不同，例如溶解性質、磁性、導電性等」。以及各主題中之細目包括「察覺很多物質能溶於水及空氣具助燃性（次主題110）」；「察覺物質各具性質（例如不同物質雖然大小相同，輕重卻不同，如導熱性不同，如有的易溶於水有的不易，如有的硬脆有的可延展）（次主題131）」；「察覺不同物質在水中的溶解程度也不同（次主題224）」。但是由文獻研究顯示學生對於溶解有不少的迷思概念，例如Driver（1985）研究發現15歲青少年會將「溶解（dissolving）」與「熔解（melt）」當為同義字，而且將糖這個詞當為巨觀的性質，亦即當糖於水中溶解後，就不再是糖。簡美容（2001）對臺北縣、市地區國小四、六年級的研究也發現大多數的學童認為可溶解的東西，仍多僅止於固體物質，該研究也發現學童常會用到比較溶質與溶劑何者為輕、何者為重之觀點來描述溶解過程。Longden, Black Solomon（1991）11-12歲年齡層僅有百分之20以及13-14歲年齡層有百分之30的學生同時用巨觀（macro）、micro）觀點來理解溶解，。 and West，1982；Andersson1990）。郭重吉（1988）指出學生在學校教學之前，對一些常見自然現象的形成原因，即有他們自己一套的想法，而且學生原有的想法可能成為學習的阻礙，因為學生學習時是以先入為主的觀點解釋所見所聞。準此而言，我們如果欲圖改變學生的迷思概念，除了深入了解迷思概念的類型之外，迷思概念之形成以及概念之發展，是一個值得我們重視的研究方向之一。 二、研究目的與問題 本研究目的在探討不同年級學生「溶解」之迷思概念以及概念之形成與發展，以期研究結果可供教材設計、課程發展以及科學教學之參考。研究問題包括： （一）、小六、國二與高二學生對於「溶解」有何迷思概念？ （二）、小六、國二與高二學生「溶解」的迷思概念之形成有何特徵？ （三）、中小學生的「溶解」之概念發展為何？ 貳、文獻探討 一、「溶解」迷思概念之相關研究 由文獻研究顯示學生在「溶解」之化學性質有不少的迷思概念。例如Driver Russell（1982）研究8～14歲兒童，近三分之二的兒童，認為溶液的重量會少於糖加水的重量。Andersson（1984）以相同的問題研究15歲青少年的概念，結果超過半數有相同的迷思概念，他們所根據的理由有：(1)糖溶解後消失了；(2)混淆了體積和質量的觀念；(3)糖仍然存在，但是變輕了。Erickson（1980）的研究指出12歲的兒童傾向於認為熱是一種實質的流體，而且認為大冰塊溶得慢，是因為大冰塊的溫度比小冰塊低。盛承堯（1992）的Nakhleh Samarapungavan （1999）對7-10歲學童關於物質的信念之研究中，曾將兒童的「解釋框架」（explanatory frameworks）分為：巨觀連續（macrocontinuous）、巨觀粒子（macroparticulate）、微觀粒子（microparticulate）三類。在研究的對象中，持「巨觀連續」解釋框架之學生，均視溶解為巨觀現象；持「巨觀粒子」解釋框架之學生，則能以粒子觀點來說明溶解，但也有以巨觀的觀點來說明溶解；