波動概念在物理學中是個既基本又重要的現象，從力學、聲學、光學、電磁學甚至到近代物理學都會有波的形式出現；但是波的性質卻很難從生活中去覺察。究竟高中生在學習物理時對波動具有怎樣的概念，國內在這方面的研究付之闕如。所以本研究主要在探討高中生在波動課程學習前後的波動概念，並針對學生在學前出現的迷思概念研製動畫模擬的輔助學習教材，祈能協助學生建立較完整的波動概念。
本研究先以紙筆測驗及抽樣晤談的方式對146位高二學生進行波動課程學習前的概念檢測，利用半開放式的紙筆測驗(題目編修自University of Maryland Wave Diagnostic Test, WDT)的結果配合抽樣晤談來瞭解學生學前的先存概念。接著，研究者利用學前測驗的結果研發「高中波動概念測驗(簡稱SWCT)」試題及「波動輔助學習教材」，待學生高三下學期完成所有和波動有關的課程後再利用SWCT對183位學生進行波動課程學習後的概念檢測，之後依方便取樣的原則抽選一班43位學生進行波動輔助學習教材的試用，以瞭解學生對此類教材的使用感受。
本研究結果顯示：
1.在學前，學生對波的產生方式及波的物理變數所具有的概念非常含糊，學生會將振幅、頻率和波速互相聯結，認為振幅和頻率都可以影響波速。除此之外，學生也容易以力學的角度來解釋波的傳遞與重疊；他們認為振動的力量越大則波會傳得較快；當重疊時，因為兩波相向碰撞，所以位移應該相減。對於脈衝波反射的物理過程，學生幾乎不具任何的概念。
2.在學後，學生對於波的某些物理變數仍然有所誤解，研究發現在公式 的引導下，學生以為波長和頻率都可以單獨改變波速。除此之外，學生會習慣以橫波來思考波運動。對於波的重疊、脈衝波的反射及駐波的形成的概念仍然非常含糊，學生會以不同的方式來看待兩波位移方向同向及兩波位移反向的重疊；且他們對於需要依據究竟是自由端還是固定端的狀況來判斷反射的情形感到困難；至於駐波，多數的學生不清楚駐波微觀的介質質點運動情形和巨觀的波形間所存在的關係。
3.由學生波動課程學習前後的比較發現傳統的教學對於記憶性的知識是有效的，關於脈衝波的反射，學後約有一半的學生能夠知道自由端及固定端反射後位移方向會有差異，但是學生對於背後的物理過程仍然不瞭解。除此之外，從比較中也可以發現學生習慣用數學公式來看物理現象，在學後，受 的影響，約一半的學生認為波長會影響波速。
4.在波動輔助學習教材方面，多數的學生對於這樣的教材感到新奇且滿意，他們認為動態的圖形很有真實感，能夠讓他們瞭解完整的波形變化。

The wave concepts are important both in its own right and in the ability to use the knowledge of wave phenomena to understand more complicated phenomena. So the purpose of this study are to investigate the wave concepts hold by senior high school students, and to design a simulation courseware for waves that is helpful for students to learn this subject effectively.
For investigating students’ wave concepts, the researcher used the paper-and-pencil test both before and after the wave course. The results were shown as follows:
1.Before the class, students have a very vague notion of what physical effects influence a wave and which parameters affect a wave. Students think amplitude and frequency of a wave are independent variables, such that change one of them will affect the wave velocity. Students use the force idea to interpret the phenomena of the propagation of a wave through a medium and the superposition of waves. And they have no idea about physics process behind the reflection of waves.
2.After the class, students still have misunderstanding with the parameters which affect a wave. From the formula v=f×λ, students connects the wave length and frequency, can be changed independently to affect the wave velocity. In addition, students have a very vague notion of the superposition and the reflection of waves. And most of the students have no idea about physics process behind the standingwaves.
3.From the test before and after the class, we found that students know more about wave phenomena, but they still have difficulty in the physics explanation of waves.
4.Most of the students were interested in the courseware designed for this study, and they are looking forward to use similar interactive courseware.

參考文獻
中文部分：
王美芬(民80)：自然科錯誤概念之研究，台北市立師範學院學報，第22期，頁 367-400
王振德(譯)(民73)：電腦在教學上的一打用途，師友月刊，202期，頁32-35
王鼎銘(民86)：動畫影像科技在教育上之應用及未來發展，資訊與教育雜誌，57期，頁24-28
王瓊德、郭允文(民90)：電腦科技應用於科學教育研究之規劃與推動，科學發現月刊，29:8，頁559-567
朱錦鳳(民86)：教學電腦模擬的必備要件及注意事項，媒體製作與應用，31，頁49-53
李玉貞(民89)：光學史融入教學對高中學生科學本質觀及光概念的改變之研究，國立高雄師範大學科學教育研究所碩士論文，頁5.
杜嘉玲(民88)：概念發展 - 古典論與聯結論，中正大學哲學系碩士論文
沈中偉(民84)：多媒體電腦輔助學習的學習理論基礎研究，視聽教育雙月刊，36卷第6期，頁12-25
沈中偉、黃秋娟(民83)：魏考斯基(L. S. Vygotsky)的理論方法，視聽教育，35卷5期，頁1-30
林生傳(民86)：我國學生概念發展的水準與特徵研究，國立高雄師範大學教育學系教育學刊，13，頁47-82。
林秀美(民85)：電腦模擬：一個具有潛力的學習環境，視聽教育雙月刊，38卷第3期，頁16-25。
林清山譯(民80)：教育心理學：認知取向，台北市：遠流
林福榮(民90)：另有概念與二段式診斷工具以浮力為例探討之，康軒教育網-教育論文http://www.knsh.com.tw/edupaper/paper24.asp
邱芳傑(民84)：以電腦輔助電表測量之科學過程技能學習的建構分析，高雄師範大學科學教育研究所碩士論文
邱美虹(民82)：科學教科書與概念改變，科學教育，163期，頁2-8
邱美虹(民82)：類比與科學概念的學習，教育研究資訊， 1卷6期，頁79-90
邱美虹(民89)：概念改變研究的省思與啟示，科學教育學刊，第八卷第一期，頁 1-34
邱貴發(民83)：電腦輔助學習的理念與發展方向，教學科技與媒體，2，頁15-22
洪榮昭、劉明洲(民86)：影響多媒體電腦輔助學習認知因素之探討，教育研究資訊，5(4),頁119-125
徐正和(民91)：以模擬動畫作為高中物理科課後輔助學習之個案分析研究，國立高雄師範大學物理學系碩士論文
高級中學物質科學物理篇下冊教師手冊，三民書局，管傑雄等著，p231-p242
國民中學理化課本第一冊，國立編譯館主編
張川木(民85)：促進概念改變教學法(Ⅱ)，科學教育月刊，第186期，頁 10-16
張春興、林清山(民81)：教育心理學，臺北：東華圖書公司
教育部(民84)：高級中學課程標準
教育部(民89)：國民中小學九年一貫課程暫行綱要
莊雅茹(民85)：CAL軟體電腦動畫應用與學習成效分析，視聽教育雙月刊，38卷第2期，頁9-16
郭重吉(民81)：國中學生能量和波動概念另有架構之研究，彰化師範大學學報，第3期，頁505-529(本項研究係行政院國家科學委員會專題研究計畫NSC-80-0111-s-018-01-D之一部份)
郭重吉(民87)：概念改變的教學與研究-以數理科為例，國民中學學生概念學習學術研討會論文集(民87.12)
陳李綢、林清山(民78)：教育心理學的回顧與展望，當前師範教育問題研究，台北：五南圖書公司
陳忠志(民76)：大一學生物理錯誤概念之研究(1)—力學錯誤概念，中華民國大學院校普通物理教學及實驗研究會論文集，頁62
陳瓊森(民87)：從建構主義觀點談概念形成及概念轉變，國民中學學生概念學習學術研討會論文集
游朝煌（民83）：多媒體在電腦輔助教學之應用現況與發展趨勢，資訊教育，頁42-45
游麗卿(民88)：Vygotsky 社會文化歷史理論：搜集和分析教室社會溝通活動的對話及其脈絡探究概念發展，國教學報，11期，頁230-258
黃建中(民90)：資訊科技應用於中小學教材之研製─自然科學物理教育篇，國立中正大學物理研究所碩士論文
黃福坤(民89)：網路虛擬環境中國中生科學學習模式之研究子計畫一：動畫情境模擬對中學生科學學習的影響，行政院國家科學委員會輔助專題研究計畫成果報告NSC89-2511-S-003-063-
楊坤原(民89)：教學主義與建構主義對電腦輔助教學設計的意含，視聽教育雙月刊，第42卷第3期，頁14-17
楊美雪(民81)：電腦輔助學習之內涵與應用，教師天地，60期，頁90-95。
楊家興(民90)：網路教學在九年一貫課程下的應用，臺灣教育，607卷，頁2-9
廖桂菁(民90)：情境式網路學習環境對科學學習之影響，國立台灣師範大學地球科學研究所碩士論文
蔣勝發(民87)：以CAL促進高中化學「氧化還原反應」單元有意義學習之研究，國立高雄師範大學科學教育研究所碩士論文
蔡俊傑(民83)：電腦輔助教學的理論與實務，師友月刊，頁9-12
鄭晉昌、李美瑜(民84)：情境式電腦教學對國中階段不同數理成就群學生科學知識學習，視聽教育學報，第一期，頁61-91
鄭湧涇(民87)：概念學習研究對科學教學與師資培育的啟示，國民中學學生概念學習學術研討會論文集(民87年12月)
鄭麗玉(民87)：如何改變學生的迷思概念，教師之友，第39卷第5期，頁 28-36
謝青龍(民84)：從「迷思概念」到「另有架構」的概念改變，科學教育，180期 ，頁23-29
謝進生(民85)：電腦動畫在科技教育中的應用研究，中學工藝教育，29卷7期，頁26-31
鍾秀景、郭遠明、郭重吉(民75)：波動現象電腦輔助教學教材軟體設計，教育學院學報，第11期，頁627-643
鐘聖校(民79)，認知心理學，台北：心理出版社
鍾聖校(民83)：不同教學法對錯誤概念修正的影響，臺北師院學報，第7期，頁169-204
英文部分：
Allessi, S. M.(1988): Fidelity in the design of instructional simulations. Journal of Computer based Instruction, 15(2), p.40-47
Bruner, J. S.(1960): The Process of Education, Cambrige, Mass: Harvard University Press
Cedric J. Linder & Gaalen L. Erickson(1989): A study of tertiary physics students’ conceptualizations of sound, INT. J. SCI. EDUC., VOL.11, SPECIAL ISSUE, p.491-501
Cedric J. Linder(1992): Understanding sound: so what is the problem?, Phys. Educ.27,p.258-264
Cedric J. Linder(1993): University physics students’ conceptualizations of factors affecting the speed of sound propagation, INT. J. SCI. EDUC., VOL.15, NO.6, p.655-662
Chi, M. T. H.(1993):Barriers to conceptual change in learning science concepts: A theoretical conjecture. Paper presented at the annual meeting of Cognitive Science, Denver, June
David Hammer(1996): More than misconceptions: Multiple perspectives on student knowledge and reasoning, and an appropriate role for education research ,American Journal of Physics,64(10),p.1316-1325
diSessa, A. (1993): Toward an epistemology of physics, Cognition and instruction,10(2ſ),p.105
Driver, R. & Erickson, G. (1983):Theories-in-action: some theoretical and empirical issues on the study of student’s conceptual frameworks in science, Studies in Science Education, 10, p.37
Edward F. Redish (1993): IS the Computer Appropriate for Teaching Physics? ,Computer in Physics,7(6),p.613
Edward F. Redish (1993): What Can a Physics Teacher Do with a Computer?,http://www.physics.umd.edu/ripe/papers/resnick.html
Gunstone, R. & Watts, D. M.(1985): Force and Motion,Children’s Ideas in Science,p.85
Hestenes, D. & Halloun, I. A.(1985):The Initial Knowledge State of College Physics Students, Am. J. Phys.53, p.1043-1055
Hestenes, D. & Halloun, I. A.(1995): Interpreting the Force Concept Inventory, Phys. Teacher,33,p.502
Hewson, M. G. & Hewson, P. W.(1983): Effect of Instruction Using Students’ Prior Knowledge and Conceptual Change Strategies on Science Learning, Journal of Research in Science Teaching,20(8),p.731-743
Hewson, P. W.(1996): Teaching for conceptual change, In David F. T. et al(Ed.),Improving Teaching and Learning in Science and Mathematics, NY: Teachers College Columbia University
Jack D. Gittinger, Jr(1989) : Reflecting on the Relationship between Computer Technology and Science, Journal of Computer in Mathematics and Science Teaching, summer 1989, p.3-6
John Clinch and Kevin Richards(2002): How can the Internet be used to enhance the teaching of physics? ,Physics Education ,2002 March 37(2), p.109-114
Joel Klammer(1998): An Overview of Techniques for Identifying, Acknowledging and Overcoming Alternate Conceptions in Physics Education,http://www.klingenstein.org/Additional_Resources/projects/1998/Klammer.htm
Joseph Snir(1989): Making Wave：A Simulation and Modeling Computer-Tool for studying Wave Phenomena ,Journal of Computer in Mathematics and Science Teaching, Summer 1989, p.48-53
L. Maurines(1992):Spontaneous reasoning on the propagation of visible mechanical signals, INT. J. SCI. EDUC.,1992,VOL.14, NO. 3, p.279-293
Lloyd P. Rieber (1994) ,Computers ,Graphic ,&Learning , http://www.nowhereroad.com/cgl/request.html
Michael C. Wittmann, Richard N. Steinberg, Edward F. Redish (1999): Making Sense of How Students Make Sense of Mechanical Waves, The Physics Teacher,37, p.15-21
Michael C. Wittmann, Richard N. Steinberg, Edward F. Redish (2002): Understanding And Affecting Student Reasoning About Sound Waves, http://perlnet.umephy.maine.edu/research/2001wittmannsound.pdf
Michael Wittmann(1996): Student Difficulties in Understanding Mechanical Waves: An Overview of Previous Research Results , http://perlnet.umephy.maine.edu/wittmann/research/wavelitreview96/waveresearch.htm
Michael Wittmann(1998): Making Sense of How Students Come to an Understanding of Physics: An Example from Mechanical Waves, http://perlnet.umephy.maine.edu/research/dissertation/index.html
PERG: Investigating student understanding of mechanical waves, University of MainePhysics Education Research Laboratory, http://perlnet.umephy.maine.edu/research/waveresearch.htm
Pfundt, F. & Duit, R. (1991):Bibliography: Students’ alternative frameworks and science education(3ded.),Keil, West Germany: IPN
Posner, G. J., Strike, K. A., Hewson, P. W., Gertzog, W. A.(1982): Accommodation of a scientic conception: toward a theory of conceptual change, Science education,66(2),p.211
Rumelhard, D. E. & Norman, D. A.(1981): Accretion, tuning and restructuring; Three modes of learning, In R. Klatsky & J. W. Cotton(Eds.) Semantic factors in cognition. Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum Associates
Thagard, P. (1992): Conception revolutions. Princeton, NJ: Princeton University Press
Thomas, R. & Boysen, J. P.(1984): A taxonomy for the instructional use of computers, AEDS Monitor, 22(11-12),p.15-17
Wave Diagnostic Test: http://perlnet.umephy.maine.edu/bio/wittmann/research/umd_wavetests.pdf
Wolfgang Christian & Mario Belloni, Physlets-Teaching Physics with Interactive Curricular Material, published by Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey 07458
Zdeslav Hrepic, Dean Zollman and Sanjay Rebello(2002): Indentifying students models of sound propagation http://www.phys.ksu.edu/~zhrepic/Physed/sound_models/modelspaperBoise/Models_Sound_Propagation_Paper_Boise.pdf