從一個簡單的物理演示－「雙珠競走」看大一學生的力學概念

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。