从一个简单的物理演示-‘双珠竞走’看大一学生的力学概念.PDF

物理教育學刊 137 Chinese Physics Education 從一個簡單的物理演示-「雙珠競走」看大一學生的力學概念 2008, 第九卷第一期, 137-150 2008, 9(1), 137-150 從一個簡單的物理演示-「雙珠競走」 看大一學生的力學概念 朱慶琪 國立中央大學 科理系 （投稿日期：民國97 年 5 月 18 日，修訂日期：97 年 8 月 6 日，接受日期：97 年 8 月 15 日） 摘要 ：我們利用一個簡單的演示實驗教具（「雙珠競走」）來瞭解我國大一學生的力學 概念。這個演示實驗的力學基礎學生在高中物理課程已習得，然而由於實驗的結果違 背多數同學的預測，反而能有效刺激同學思考與深入分析。我們分兩個部份進行，第 一部分參與的學生有 323 名，透過問卷的形式，學生將預測、觀察、討論的結果寫下 來，取得初步認知的統計分佈。第二部分參與的同學共 50 名，請他們以繳交作業的方 式，對問題作仔細及深入的分析，藉此觀察他們解決問題的歷程，並瞭解過程中出現 哪些錯誤的概念。結果及分析顯示，大一學生的力學基本概念仍存在不少迷思，例如、 「初速相同下，兩球雖走不同路徑，但因為能量守恆，末速相同，使得兩球走不同路 徑所花費的時間相同」。又如、「重力只作用於垂直方向，故不會影響水平速度」。甚至 還有同學無法區別「位移」與「距離」。整體看來，具備完整分析問題能力並推演正確 結論的學生比例並不高。 關鍵詞 ：物理（Physics ）、演示（Demonstration ）、力 學（Dynamics ）、迷思( misconception) 138 朱慶琪 壹、緒論 果及分析。 （一）問題的緣起 一、動機及目的 「雙珠競走」實驗的概念起始於以下的 提問： 物理演示藉由在演講課中、以三到五分 如圖 1 所示，初速相同的兩球，一球走 鐘的時間操作事先設計的實驗，以輔助傳統 水平軌道(A 球) ，另一球走下凹軌道（B 球）， 講演式教學的不足 ，筆者稱此種授課法為「演 那麼誰會較快到達終點(假設摩擦力、空氣阻 示 實 驗 輔 助 教 學 」 （Demonstration-aided 力可忽略、且球不脫離軌道的情況下) ？ teaching, DAT ）。演示教學的成效包括提升學 為了具體呈現這個問題，我們設計了以 習興趣、澄清基本觀念、活絡課堂氣氛、連 下的教具，並於課堂中實際操作，演示給學 結課本知識與實際世界等。 生看。並由過程中蒐集他們的反應及看法。 中央大學在三年多前投入物理演示實驗 （二）實驗設計 的開發，並用以輔助大一普通物理教學。累 如何做到兩軌道的兩球是以相同初速出 積的經驗及成果，除了在校內大一普物課使 發？我們是以「從相同高度的