中小学生热学迷思概念的研究-国立高雄师范大学物理学系.DOC

行政院國家科學委員會專題研究計劃成果報告 （精簡論文） 一、計畫名稱：中小學生計劃編號：NSC 91-2522-S-017-029 執行期限：90年 8月1 日 至 91 年 7月31日。 主持人： 林財庫 執行機關；高雄師範大學 物理系 email:t1469@nknucc.nknu.edu.tw 二、關鍵詞：熱學、迷思概念、認知模式、模式識別、機械典範。 三、中文摘要 摘要：本兩階段式診斷工具包含六個理論向度，分別是1.熱的本質；2.熱與溫度的區別與關連；3.熱與體積變化間的關係（冷熱與漲縮、溫度計）；4.熱與物態變化間的關係；5. 熱的傳播方式（傳導、對流、輻射）；6.熱與熱容量（或比熱）間的關係。包含了「九年一貫自然與生活科技學習領域」之214「溫度與熱量」及131「物質的型態與性質」的雙向細目表的內容。診斷工具的發展與效化過程與「物質微粒理論之兩階段診斷工具」同，施測對象如表一所示。以熱對流的概念為例，施測題目共6題，從小六到高二施測人數為1223人，各題之量性及質性資料的編碼原則與「物質的微粒理論」同，項目分析的CR值顯示各題都有鑑別度，各年級各題之鑑別度及難易度的量值如表二所示。α信度的平均值介於0.64與0.84之間，與學歷測驗或學校的自然或理化成績有顯著的校標關連效度。以受測者學力測驗各科成績與本診斷工具之總分的高中低分組差異的變異數分析來建立構念效度（理論預測本診斷工具的總分與邏輯化程度較高的自然科及數學科成績有正向顯著相關，與邏輯化程度較差的社會科與語文科成績沒有顯著相關，預測結果與理論一致） 區 年 級 學校名稱 樣本數 高 雄 市 國小六年級 十全 196 國中一年級 右昌 49 翠屏 85 國中二年級 右昌 35 翠屏 62 瑞祥 28 龍華 15 國中三年級 右昌 51 翠屏 77 高 雄 縣 國中一年級 杉林 77 國中二年級 杉林 55 國中三年級 杉林 74 四、計劃目的：研究中小學生對熱學相關概念及概念圖式之認知類型、層次、頻率分佈及認知發展 五、研究方法及流程： 本診斷工具之質性之量性的編碼原則與「物質微粒理論之診斷工具」同。以第一題的分析為例：題目: 為了在冬天時房內比較溫暖，應把「暖氣爐」放在（1）牆角、（2）房中央、（3）窗戶下、（4）遠離窗戶、（5）以上皆是、（6）以上皆非？為什麼？ 研究對象認知模式 層次 樣式 頻率﹪ 小六 國一 國二 國三 高二 無作答 0 1 27.620 1.900 11.350 16.040 20.580 不知道 0 2 2.270 21.340 17.540 7.260 2.820 用猜的 0 3 . 3.320 3.610 0.380 . 無法分析 0 4 0.650 1.420 . . . 另有架構 0 5 4.220 10.910 1.030 1.530 0.810 這樣比較溫暖 1 1 19.820 16.600 9.800 9.930 4.440 跟我在電視看到的一樣 1 2 0.970 1.900 1.550 1.530 2.020 冷風吹進來會被暖氣爐暖化 1 3 4.220 6.170 4.130 3.060 2.020 這樣能向四周發散房子才會平均受熱 1 4 9.750 8.060 7.220 4.580 3.630 這樣吹出的範較廣 1 5 0.650 . . 0.380 . 牆角空氣流通較差.熱空氣較不會流失 1 6 . . 0.520 0.380 0.810 牆壁的溫度較冷 1 7 . . . . 0.400 和空氣接觸的面積較大 1 8 . . . 0.380 . 因為牆角較冷 1 9 . 0.480 0.520 0.770 . 要直接放在人的旁邊 1 10 . . . . . 要放在下方 1 11 . . 1.550 0.770 . 任何位置皆可 1 12 3.570 3.320 1.550 2.290 . 牆壁上 1 13 . . . 0.380 . 熱或熱氣是以擴散方式傳播 2 1 2.600 4.270 3.100 7.260 2.820 熱會由高溫往低溫，這樣四處都會熱 2 2 8.770 6.170 4.640 8.020 3.630 熱或熱氣遇牆壁會反射 2 3 . 0.480 0.520 . . 遠離門窗熱氣才不會流失 2 4 1.950 0.480 1.550 1.530 2.020 熱空氣向四處移動 21 5 0.650 . 1.030 0.380 1.210 氣體垂直傳播的速率較平行快 2 6 7.480 5.690 3.100 2.290 1.210