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研究生： 鄧雅文
論文名稱： 我國中學生平衡迷思概念和心智模式之研究
指導教授： 邱美虹
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 科學教育研究所
Graduate Institute of Science Education
論文出版年： 2004
畢業學年度： 92
語文別： 中文
中文關鍵詞： 化學平衡 、迷思概念 、心智模式
英文關鍵詞： misconceptions, metal models, chemical equilibrium
論文種類： 學術論文
相關次數： 點閱：258  下載：110 
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    • 本研究的主要目的在於探討我國國中及高中學生有關平衡概念之迷思概念及心智模式的類型。研究對象是取自國中學生合計共229人、高級中學學生共403人。
    研究重點以國中理化、高中基礎化學、物質科學化學篇、選修化學教材為主，統整其中的平衡概念，建立重要的教學目標，據此完成概念圖及命題陳述以發展相關工具(包含開放式紙筆測驗及晤談)，並根據所得的資籵再發展成二階段診斷測驗，試題的第一部分是檢驗學生對概念了解的正確性，第二部分是探就學生之所以具有此種認知的理由，再作定性及定量的分析，找出學生的迷思概念及其背後所隱含之心智模式類型。茲將主要研究結果摘錄如下：
    一、我國中學學生學習平衡發生迷思概念最多的單元在：動平衡、勒沙特列原理、反應速率與其影響因素、化學反應方程式等。
    二、心智模式可以分成直觀模式、語言模式、記憶錯誤連結模式、臆測模式、推理錯誤模式和原理誤用模式。
    三、在平衡單元中迷思概念隨年級增加而下降的是：化學反應方程式、催化劑對反應速率的影響。
    四、迷思概念之主要成因應和錯誤推論、名詞誤用、經驗錯用、勒沙特列原理錯誤推理、和誤用概念、質量守恒導致錯誤推論有關。
    本研究結果所呈現的學生迷思概念類型及其比例可作為教師教學時的參考資料庫。

    This study is aimed to explore the result of comprehensive level on misconceptions and metal models about chemical equilibrium with junior high school and senior high school pupils. There were 229 junior high and 403 senior high school pupils for clinic interviews and further discussions.
    This study was based on the present physical textbooks for junior high school pupils and chemistry science textbooks for senior high school pupils. It attempted to integrate the concepts of chemical equilibrium mentioned in those textbooks, to construct concept maps, propositional statements, and then a two-tier test questionnaire. This study employed open-ended paper-and-pencil questionnaire, interviewing questionnaire, and a set of two tier test items. The first tier was examined content knowledge and pupils’ understanding of that knowledge in the second. Analyses of the quantitative and qualitative data were done according to the pupils’ responses in order to find the types of misconceptions and mental models.
    The following were the main conclusions of this study：
    1. Most misconception happened in: dynamic equilibrium, Le Chatelier principle, reaction rate and effect, and chemical reaction equations.
    2. The mental model were divided into intuitional model, linguistic model, incorrect connection memory model, supposed model, wrong inference model, and principle misapplied model.
    3. In the section of chemical equilibrium, the misconceptions held by the pupils were eliminated when the grades increase; they were chemical reaction equations and catalyst influence for reaction rate.
    4. The results of misconceptions were related to incorrect inferences, misused terms, inappropriate experiences, incorrect inference of Le Chatelier Principle, misused concepts , and incore inference of conservation .
    Teachers might furthermore take research results as reference to clarify students’ misconceptions revealed by the study.

    目 錄 第壹章、緒論…………………………………………………………..…1 第一節 研究動機與目的……………………………………1 第二節 研究目的與研究問題………………………………4 第三節 名詞解釋……………………………………………5 第四節 研究的基本假定與限制……………………………6 第貳章、文獻探討…………………………………………………….…7 第一節 概念的探討…………………………………………7 第二節 迷思概念……………………………………………9 第三節 平衡的迷思概念……………………………………17 第四節 概念的分析與診斷…………………………………28 第五節 國高中平衡概念教材內容分析……………………36 第參章、研究方法與步驟……………………………………………………39 第一節 研究設計……………………………………………39 第二節 研究對象……………………………………………41 第三節 研究工具……………………………………………44 第四節 研究流程……………………………………………50 第五節 資料處理與分析……………………………………52 第肆章、結果與討論…………………………………………………………56 第一節 迷思概念之類型及其模式………………………….. 55 第二節 二階段試題分析………………………………………68 第三節 國高中二階段診斷測驗試題以相關題組加以統計及討 論……………………………………………………….170 第伍章、結論與建議……………………………………………………….180 第一節 結論…………………………………………………180 第二節 建議…………………………………………………182 參考文獻……………………………………………………………………185 中文部分……………………………………………………………………185 英文部分……………………………………………………………………186 附錄 附錄一 平衡的命題陳述………………………………………………….189 附錄二 平衡的重要概念………………………………………………….191 附錄三 平衡的概念圖……………………………………………….……192 附錄四 晤談逐字稿…………………………………………………….…193 附錄五 晤談大綱……………………………………………………….…199 附錄六 二階段平衡概念試題…………………………………………….205 附錄七 與平衡相關的課程標準………………………………………….239 附錄八 高中與國中診斷測驗試題的內容分析………………………….244 附錄九 參考文獻比較…………………………………………………….276 表次 表3-1 正式二階段診斷測驗國高中人數統計表………………………….43 表4-1-1 國高中迷思概念類型比較表…………………………………….56 表4-1-2 心智模式與題目對照表………………………………………….57 表4-1-3 中學生對平衡的迷思概念類型………………………………….67 表4-2-1: 高一高二高三學生在第一、二題施測結果紀錄表……………69 表4-2-1-a: 高一學生在第1, 2題交叉選答人數表……………………….70 表4-2-1-b: 高二學生在第1, 2題交叉選答人數表……………………….71 表4-2-1-c: 高三學生在第1, 2題交叉選答人數表……………………….71 表4-2-1-d: 雙層回答率紀錄表……………..……………………….……..71 表4-2-2: 高一高二高三學生第三、四題施測結果紀錄表…………..……73 表4-2-2-a: 高一學生在第3, 4題交叉選答人數表………………………….74 表4-2-2-b: 高二學生在第3, 4題交叉選答人數表………………………….74 表4-2-2-c: 高三學生在第3, 4題交叉選答人數表……………………….….74 表4-2-2-d: 雙層回答率紀錄表……………………………………………....75 表4-2-3: 高一高二高三學生第五、六題施測結果紀錄表………………...76 表4-2-3-a: 高一學生在第5, 6題交叉選答人數表………………………..…77 表4-2-3-b: 高二學生在第5, 6題交叉選答人數表…………………….……77 表4-2-3-c: 高三學生在第5, 6題交叉選答人數表………………………….77 表4-2-3-d: 雙層回答率紀錄表……………………………………………...78 表4-2-4: 高一高二高三學生第七、八題施測結果紀錄表…………………79 表4-2-4-a: 高一學生在第7, 8題交叉選答人數表……………………………80 表4-2-4-b: 高二學生在第7, 8題交叉選答人數表……………………………80 表4-2-4-c: 高三學生在第7, 8題交叉選答人數表……………………………80 表4-2-4-d: 雙層回答率紀錄表………………………………………………..81 表4-2-5: 高一高二高三學生第九、十題施測結果紀錄表…………………..82 表4-2-5-a: 高一學生在第9, 10題交叉選答人數表……………………………83 表4-2-5-b: 高二學生在第9, 10題交叉選答人數表……………………………83 表4-2-5-c: 高三學生在第9, 10題交叉選答人數表…………………………….84 表4-2-5-d:雙層回答率紀錄表…………………………………………………….84 表4-2-6: 高一高二高三學生第十一、十二題施測結果紀錄表……………….86 表4-2-6-a: 高一學生在第11, 12題交叉選答人數表……………………………87 表4-2-6-b: 高二學生在第11, 12題交叉選答人數表…………………………….87 表4-2-6-c: 高三學生在第11, 12題交叉選答人數表……………………….…87 表4-2-6-d: 雙層回答率紀錄表…………………………………………………..88 表4-2-7: 高一高二高三學生第十三、十四題施測結果紀錄表………………..89 表4-2-7-a: 高一學生在第13, 14題交叉選答人數表…………………………….90 表4-2-7-b: 高二學生在第13, 14題交叉選答人數表…………………………….90 表4-2-7-c: 高三學生在第13, 14題交叉選答人數表…………………………..90 表4-2-7-d: 雙層回答率紀錄表…………………………………………………91 表4-2-8: 高一高二高三學生第十五、十六題施測結果紀錄表………………92 表4-2-8-a: 高一學生在第15, 16題交叉選答人數表…………………………..93 表4-2-8-b: 高二學生在第15, 16題交叉選答人數表…………………………..93 表4-2-8-c: 高三學生在第15, 16題交叉選答人數表………………………….93 表4-2-8-d: 雙層回答率紀錄表…………………………………………………94 表4-2-9: 高一高二高三學生第十七、十八題施測結果紀錄表………………95 表4-2-9-a: 高一學生在第17, 18題交叉選答人數表…………………………...96 表4-2-9-b: 高二學生在第17, 18題交叉選答人數表…………………………..96 表4-2-9-c: 高三學生在第17, 18題交叉選答人數表……………………….…96 表4-2-9-d: 雙層回答率紀錄表…………………………………………………97 表4-2-10: 高一高二高三學生第十九、二十題施測結果紀錄表…………….98 表4-2-10-a: 高一學生在第19, 20題交叉選答人數表…………………………99 表4-2-10-b: 高二學生在第19, 20題交叉選答人數表…………….…………..99 表4-2-10-c: 高三學生在第19, 20題交叉選答人數表………………………...99 表4-2-10-d: 雙層回答率紀錄表…………………………………………….100 表4-2-11: 高一高二高三學生第二十一、二十二題施測結果紀錄表…….101 表4-2-11-a: 高一學生在第21, 22題交叉選答人數表…………………….102 表4-2-11-b: 高二學生在第21, 22題交叉選答人數表…………………..102 表4-2-11-c: 高三學生在第21, 22題交叉選答人數表……………………..102 表4-2-11-d: 雙層回答率紀錄表……………………………………………103 表4-2-12: 高一高二高三學生第二十三、二十四題施測結果紀錄表……104 表4-2-12-a: 高一學生在第23, 24題交叉選答人數表…………………….105 表4-2-12-b: 高二學生在第23, 24題交叉選答人數……………………….105 表4-2-12-c: 高三學生在第23, 24題交叉選答人數表…………………….105 表4-2-12-d:雙層回答率紀錄表………………………………………………106 表4-2-13: 高一高二高三學生第二十五、二十六題施測結果紀錄表……107 表4-2-13-a: 高一學生在第25, 26題交叉選答人數表……………………..108 表4-2-13-b: 高二學生在第25, 26題交叉選答人數表………………….…108 表4-2-13-c: 高三學生在第25, 26題交叉選答人數表……………………..108 表4-2-12-d:雙層回答率紀錄表………………………………………………109 表4-2-14: 高一高二高三學生第二十七、二十八題施測結果紀錄表.……110 表4-2-14-a: 高一學生在第27, 28題交叉選答人數表…………………….111 表4-2-14-b: 高二學生在第27, 28題交叉選答人數表……………………..111 表4-2-14-c: 高三學生在第27, 28題交叉選答人數表……………………..111 表4-2-14-d:雙層回答率紀錄表………………………………………………112 表4-2-15: 高一高二高三學生第二十九、三十題施測結果紀錄表………113 表4-2-15-a: 高一學生在第29, 30題交叉選答人數表…………………….114 表4-2-15-b: 高二學生在第29, 30題交叉選答人數表…………………….114 表4-2-15-c: 高三學生在第29, 30題交叉選答人數表…………………….115 表4-2-15-d:雙層回答率紀錄表……………………………………….……..115 表4-2-16: 高一高二高三學生第三十一、三十二題施測結果紀錄表.…..116 表4-2-16-a: 高一學生在第31, 32題交叉選答人數表…………….………117 表4-2-16-b: 高二學生在第31, 32題交叉選答人數表…………….………..117 表4-2-16-c: 高三學生在第31, 32題交叉選答人數表……..…..…………117 表4-2-16-d:雙層回答率紀錄表……………………………………….………118 表4-2-17: 國一國二國三學生第一、二題施測結果紀錄表………..……..119 表4-2-17-a: 國一學生在第1, 2題交叉選答人數表……………..…………120 表4-2-17-b: 國二學生在第1, 2題交叉選答人數表………………………...120 表4-2-17-c: 國三學生在第1, 2題交叉選答人數表………..……………….121 表4-2-17-d: 國中學生在第1, 2題雙層回答率紀錄表………….…………..121 表4-2-18: 國一國二國三學生第三、四題施測結果紀錄表……………….122 表4-2-18-a: 國一學生在第3, 4題交叉選答人數表…………….…………..123 表4-2-18-b: 國二學生在第3, 4題交叉選答人數表……………….………..123 表4-2-18-c: 國三學生在第3, 4題交叉選答人數表………….….…………..124 表4-2-18-d: 國中學生在第3,4題雙層回答率紀錄表……….……………….124 表4-2-19: 國一國二國三學生第五、六題施測結果紀錄表…………126 表4-2-19-a: 國一學生在第5, 6題交叉選答人數表………………….127 表4-2-19-b: 國二學生在第5, 6題交叉選答人數表………………….127 表4-2-19-c: 國三學生在第5, 6題交叉選答人數表………………….127 表4-2-19-d: 國中學生在第5, 6題雙層回答率紀錄表……………….128 表4-2-20: 國一國二國三學生第七、八題施測結果紀錄表…….……129 表4-2-20-a: 國一學生在第7, 8題交叉選答人數表………………….130 表4-2-20-b: 國二學生在第7, 8題交叉選答人數表………………….130 表4-2-20-c: 國三學生在第7, 8題交叉選答人數表………………….131 表4-2-20-d: 國中學生在第7, 8題雙層回答率紀錄表…………….….131 表4-2-21: 國一國二國三學生第九、十題施測結果紀錄表…………..132 表4-2-21-a: 國一學生在第9, 10題交叉選答人數表………………….133 表4-2-21-b: 國二學生在第9, 10題交叉選答人數表………………….133 表4-2-21-c: 國三學生在第9, 10題交叉選答人數表………………….134 表4-2-21-d: 國中學生在第9, 10題雙層回答率紀錄表……………….134 表4-2-22: 國一國二國三學生第十一、十二題施測結果紀錄表……..136 表4-2-22-a: 國一學生在第11, 12題交叉選答人數表………………….137 表4-2-22-b: 國二學生在第11, 12題交叉選答人數表………………….137 表4-2-22-c: 國三學生在第11, 12題交叉選答人數表………………….138 表4-2-22-d: 國中學生在第11, 12題雙層回答率紀錄表……………….138 表4-2-23: 國一國二國三學生第十三、十四題施測結果紀錄表………139 表4-2-23-a: 國一學生在第13, 14題交叉選答人數表………………….140 表4-2-23-b: 國二學生在第13, 14題交叉選答人數表………………….140 表4-2-23-c: 國三學生在第13, 14題交叉選答人數表………………….140 表4-2-23-d: 國中學生在第13, 14題雙層回答率紀錄表……………….141 表4-2-24: 國一國二國三學生第十五、十六題施測結果紀錄…………142 表4-2-24-a: 國一學生在第15, 16題交叉選答人數表………………….143 表4-2-24-b: 國二學生在第15, 16題交叉選答人數表………………….143 表4-2-24-c: 國三學生在第15, 16題交叉選答人數表………………….143 表4-2-24-d: 國中學生在第15, 16題雙層回答率紀錄表……………….144 表4-2-25: 國一國二國三學生第十七、十八題施測結果紀錄表……….145 表4-2-25-a: 國一學生在第17, 18題交叉選答人數表…………………..146 表4-2-25-b: 國二學生在第17, 18題交叉選答人數表…………………..146 表4-2-25-c: 國三學生在第17, 18題交叉選答人數表…………………..146 表4-2-25-d: 國中學生在第17, 18題雙層回答率紀錄表……………….147 表4-2-26: 國一國二國三學生第十九、二十題施測結果紀錄表………..148 表4-2-26-a: 國一學生在第19, 20題交叉選答人數表…………………..149 表4-2-26-b: 國二學生在第19, 20題交叉選答人數表…………………..149 表4-2-26-c: 國三學生在第19, 20題交叉選答人數表…………………..150 表4-2-26-d: 國中學生在第19, 20題雙層回答率紀錄表………………..150 表4-2-27: 國一國二國三學生第二十一、二十二題施測結果紀錄表…152 表4-2-27-a: 國一學生在第21, 22題交叉選答人數表………………….153 表4-2-27-b: 國二學生在第21, 22題交叉選答人數表………………….153 表4-2-27-c: 國三學生在第21, 22題交叉選答人數表………………….154 表4-2-27-d: 國中學生在第21, 22題雙層回答率紀錄表……………….154 表4-2-28: 國一國二國三學生第二十三、二十四題施測結果紀錄表….156 表4-2-28-a: 國一學生在第23, 24題交叉選答人數表…………………..157 表4-2-28-b: 國二學生在第23, 24題交叉選答人數表…………………..157 表4-2-28-c: 國三學生在第23, 24題交叉選答人數表…………………..158 表4-2-28-d: 國中學生在第23, 24題雙層回答率紀錄表………………..158 表4-2-29: 國一國二國三學生第二十五、二十六題施測結果紀錄表….159 表4-2-29-a: 國一學生在第25, 26題交叉選答人數表……………………160 表4-2-29-b: 國二學生在第25, 26題交叉選答人數表……………………160 表4-2-29-c: 國三學生在第25, 26題交叉選答人數表…………………….161 表4-2-29-d: 國中學生在第25, 26題雙層回答率紀錄表………………….161 表4-2-30: 國一國二國三學生第二十七、二十八題施測結果紀錄表…...162 表4-2-30-a: 國一學生在第27, 28題交叉選答人數表……………………163 表4-2-30-b: 國二學生在第27, 28題交叉選答人數表…………………..164 表4-2-30-c: 國三學生在第27, 28題交叉選答人數表…………………..164 表4-2-30-d: 國中學生在第27, 28題雙層回答率紀錄表………………..164 表4-2-31: 國一國二國三學生第二十九、三十題施測結果紀錄表…….166 表4-2-31-a: 國一學生在第29, 30題交叉選答人數表………………….167 表4-2-31-b: 國二學生在第29, 30題交叉選答人數表………………….167 表4-2-31-c: 國三學生在第29, 30題交叉選答人數表………………….168 表4-2-31-d: 國中學生在第29, 30題雙層回答率紀錄表……………….168 圖次 圖3-1研究流程圖…………………………………………………………..51 圖4-3-1 溫度對反應速率影響的心智模式圖…………………………..59 圖4-3-2 學生化學反應之心智模式圖…………………………………..61 圖4-3-3 學生離子反應之心智模式圖…………………………………..62 圖4-3-4 學生飽和溶液之心智模式圖…………………………………..63 圖4-3-5 學生催化劑與反應速率之心智模式圖………………………….64 圖4-3-6 學生相平衡的心智模式圖………………………………………..66

    一、 中文部分：
    史嘉章 (2002)發展二階層試題以探討國高中學生氣體迷思概念。國立
    台灣師範大學科學教育研究所碩士論文。
    林宏一 (1980)：大一與高三學生「化學平衡」解題過程與行為之分析。
    國立彰化師範大學科學教育研究所碩士論文。
    邱美虹 (1994)從自我解釋所產生的推論探究高中生化學平衡的學習。
    師大學報，39，489-524。
    李世峰 (2002)高中學生應用勒沙特列原理判斷非均勻相系化學平衡的迷
    思概念探討。國立台灣師範大學科學教育研究所碩士論文。
    姚錦棟 (2002)我國中學生酸鹼鹽迷思概念和心智模式之研究。國立台
    灣師範大學科學教育研究所碩士論文。
    洪瑞英 (1998 )高中生的「化學平衡」概念之研究。國立高雄師範大學
    科學教育研究所碩士論文。
    高紹源 (1996)閱讀高中化學教科書後對高一學生所具有之謎思概念
    影響之研究-勒沙特列原理。國立高雄師範大學科學教育研究所碩
    士論文。
    陳彥杰 (1997)學生對化學平衡迷失概念之研究。國立高雄師範大學
    科學教育研究所碩士論文。
    蔡文錦 (1991)發展紙筆測驗以探究高三學生對化學平衡的迷思概念。
    國立彰化師範大學科學教育研究所碩士論文。
    蔡文錦、陳瓊森 (1992)發展紙筆測驗以探究高三學生對化學平衡的迷
    思概念並應用以發展教學診斷工具。國立彰化師範大學學報，12，
    149-174。
    劉嘉茹 (2000)以研究綱領與本體分類論探究概念改變機制之研究。國立
    台灣師範大學科學教育研究所博士論文。
    劉俊庚 (2002)迷思概念與概念改變教學策略之文獻分析－以概念構圖和
    後設分析模式探討其意涵與影響。國立台灣師範大學科學教育研究所
    碩士論文。
    二、 英文部分
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