中小學生等速度運動概念學習研究－變速度運動之自我協調法

廖鴻禧

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
本研究的主要目的是利用學生在加速度運動概念的相關能力當作探究活動，等速度運動概念當作前、後測，瞭解學生在加速度運動概念的相關能力對其等速度運動概念相關能力發展的影響，診斷的內容有三：
（1）位移組合概念的發展；
（2）等速度運動概念的發展；
（3）加速度運動概念的發展，並對學生各概念間的相關性進行分 析，以瞭解各種不同認知能力的學生，在做完探究活動後，等速度運動概念發展的情形。
本研究是以群測法的方式進行，將一個班級分為實驗組（有做探究活動）與對照組（未做探究活動），研究的對象為國小五年級至國中三年級，包括國小學生64人，國中學生267人，共331人。根據研究的結果，有以下幾點發現：
（一） 認知能力約在前操作期的學生思考推理的能力是屬於單向的，處理問題時只能依某一個角度來思考，在等速度運動概念的發展上，有一半以上的學生只知道利用時間或是距離其中單一個因素來判斷速度的快慢。到了具體操作期，開始發展出可逆性的思想操作，有大部分的學生會同時利用時間、距離來判斷速度，但是只有少部分可以達到等速度運動概念的最高階層。發展到了形式操作期，學生開始能夠進行抽象的思考，便有將近一半的學生可以到達最高階層。
（二） 有做探究活動學生的等速度運動概念階層提升率比未做探究活動者高，其中以能夠體會並測量出來"越滾越快的鋼珠，滾過相同距離，時間會越來越短；滾過相同時間，距離會越來越長"的學生提升率最高。
（三） 對於中、小學生而言，懂得 "加速度運動時，在相同的距離下，時間會越來越短；在相同的時間間隔下，距離會越來越長"，與 "物體在等速度運動時，同時測量距離與時間來決定物體的快慢"，這兩種運動概念能力的發展時間是很接近的。我們發現利用加速度運動概念的相關能力當作探究活動，對於已懂得同時利用時間、距離來判斷速度快慢的學生而言，他們的等速度運動概念發展是最有幫助。
（四） 對於在前測時判斷速度的快慢是利用距離、時間單一因素的學生而言，在探究活動中，也就不會同時處理速度、時間與距離的關係，所以後測時不會達到等速度運動概念的最高階層。
（五） 利用加速度運動概念的相關能力當作探究活動，對於各種不同認知能力階層的學生而言，以形式操作期學生的等速度運動概念進步最大。
從本研究得到的結果，我們可以清楚的發現，因為兩種相關能力發展時間很接近，利用其中一種當作探究活動，給予認知衝突的機會，會有助於另一種概念階層的發展，對於等速度運動概念發展的教學，提供一個更有利的教學方式。