位移組合與相對運動概念發展的關係

王昭富

指導教授 ： 黃湘武教授

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

本研究將黃湘武等人（1998）曾經做過的位移組合概念診斷的問題加以改良，以此當作前測工具，再自行設計工具，診斷學生的相對運動概念，最後找出相對運動概念與位移組合概念間的關係。以期提供課程設計者參考，設計一套比較人性化、以學生為中心、適合學生學習的教材，來改變現行的教學策略。
本研究以面談方式，診斷了223名學生的位移組合概念及相對運動概念，其中包括178名高中生、27名國中生；15名小學生，加上二名大學生及一名幼稚園學童。經過資料分析後，有了以下的發現：
一、 相對運動的迷思概念
1. 部分學生認為直線相對運動的結合是有方向選擇性的，同方向的相對運動可以結合在一起，方向不同時，兩個運動就互不影響了。
2. 許多學生無法想像相對運動中，人與船二種運動「同時」發生的情況。對他們而言，事件的發生一定有先後順序，兩件事不可能同時發生。
二、 位移組合概念與相對運動概念的階層性
1. 相對運動的認知能力，與位移組合概念的認知階層有相當大的關係。
2. 相對運動概念的認知階層比位移組合概念的認知階層高，而將這種概念的階層性，與科學概念發展的先後順序比較，結果是一樣的。
3. 具備單一參考座標抽象思考的能力，未必具有在兩相對運動的參考座標系之間轉換運動狀態的能力，而單一參考座標系中的抽象思考，屬於形式操作期的能力。所以，成熟的相對運動概念，一定屬於形式操作期的能力。
4. 位移組合概念，考慮的是一個固定座標系中不同時發生的兩個事件。位移組合概念達階層D的學生，可以超越時空順序，將前後發生的兩個事件結合在一起。相對運動概念的問題，人在船上來回行走，與船在海上一直往前行走，牽涉到兩個座標系間運動的轉換。部分位移組合概念已達階層D的學生，表現出無法將不同座標中發生的事件，超越時空結合在一起的能力。顯示相對運動概念，屬於比位移組合概念更高階的認知層次。

關鍵字

相對運動 ； 位移組合

參考文獻

張惠婷（2000）：中小學生等速率運動概念發展的研究。臺灣師大物理研究所，碩士論文

Piaget, J.（1980）：心理學與認識論。黃道譯。臺北：結構群文化事業有限公司。

王文科（1991）：認知發展理論與教育：皮亞傑理論的應用。五南書局。

黃湘武（1980）：皮亞傑認知心理學與科學教育。科學教育月刊，第37期，12-16頁。

蔡春美（1988）：從皮亞傑的研究談幼兒長度實測能力的指導。國民教育77年9月，29卷1.2期，14-22頁。