直線與圓周運動概感發展的相關性研究

胡育秀

指導教授 ： 黃湘武

國立臺灣師範大學/理學院/物理學系在職進修碩士班/碩士(2002年)

摘要

摘要
運動速率在中學階段是很重要的課程之一，然而大部份的學生都是靠記
憶、背誦公式及技術性的練習來學習的，能真正瞭解運動速率的定義或具有正
確運動概念者的比例並不是很高，這種情形可用皮亞傑的認知發展理論來解
釋，也就是學生心智還未發展到某一成熟的階段時，是無法理解比它更高層級
的概念，所以會有互相混淆或分辨不清的情況，必須等待其發展成熟後才能建
立正確的知識概念。
本研究的內容包含：一、直線運動與圓周運動概念發展的相關性。二、探
討圓周運動比直線運動困難的原因。三、由圓周運動等時性概念和位移組合概
念的相關性，比較其心智發展的階層與在運動概念層次表現的關係。研究的方
法是以一對一個別訪談的方式，測試的案例共有223 位國中小學生。
研究的主要發現有：
1.圓周運動概念比直線運動概念的層次高，直線運動的層次中沒有超越圓周運
動層次的，即使是在相同層級，直線運動概念能達到圓周運動概念相同層次
的比例並不高。
2.圓周運動比直線運動困難的原因，皮亞傑提出運動概念的發展與時間概念的
發展幾乎是同時進行的，而運動概念的發展會與空間位置有著密不可分的關
係，此外同時性概念、等時性概念、時間與空間的同調性概念都會影響其在
圓周運動的表現，也就是時間與空間的相配對在二維空間自然比一維空間困
難許多。
3.圓周運動的概念層次是符合認知發展的先後順序，在圓周運動等時性概念與
位移組合概念的相關聯立表中發現，圓周運動概念的階層是符合認知發展的
先後順序，其能力是不能逾越他所表現的階層的。
4.圓周運動易混淆的概念及可產生認知衝突之處，圓盤在同時走同時停的情況
比不停地在轉更容易判斷其等時性，圓盤放兩個標竿比一個標竿更能幫助其
判斷所轉的圈數，此為具體操作期和形式操作期的階層，有很明顯不同的表
現。
此研究的結果，期望能給教師在教學及教材設計上能針對學生的認知能
力，找出學生易混淆的概念，以較低層次的教學模式，使學生產生認知衝突並
能自我協調而達到學習的效果。