亞太科學教育論壇，第十七期，第一冊，文章十三(二零一六年六月) 陳正治、劉嘉茹 藉由POE教學策略探討師生對影響風向儀指向的迷思概念 上一頁 內容 下一頁

前言

在科學博物館進行風向儀(Anemoscope)的科學教育前，如何激發師生的學習探究動機，使其知其然，亦知其所以然，才是探究式教學要做的重點(毛松霖 & 張菊秀, 1997; 張清濱, 2000; 魏明通, 1987) 。因此，有幾個連鎖式的問題需要被提問，始能引導學生產生好奇與討論，被提問的問題例子可以是:

1. 風是怎麼產生的
2. 是誰讓風產生
3. 為何要判別風向
4. 判別風向的方法有哪些
5. 今日如果吹北風，請問風從哪裡來?吹向哪裡去?
6. 當箭頭式風向儀指向南方時，請問此時的風向是?
   

在教學活動的現場，對於上述的問題，國小學生的答案有的真像天馬行空，有的是不知所云，例如: 風是電風扇轉動傳或手搖扇傳來的，當續問，站在屋外高處，缺電風扇，也無手搖扇，但也會有風啊?此時，學生常會會心一笑，偶有會答空氣流動，因此有風，再續問，那是誰讓空氣流動呢，部份對科學較具興趣的學生回答稱氣壓的改變或溫度的改變，當續問，是誰讓氣壓改變或溫度改變，此時會回答者逐漸減少。國中生怕答錯，常故作鎮靜，不喜回答，但對於上述問題，大概不會答非所問，答對率也較高，也知風向儀可以判定風向，但當問到如何判別風向時，約有一半學生表示可以用紙條飄動方向判定風向，如紙條往西飄，表示是東風，當續問，倘陰雨天，不便外出使用紙條，那又要如何判定? 僅少數具經驗者說靠風向儀或風袋判斷，至於如何用風向儀判斷，因鮮少有實務的經驗，有80%以上學生答錯。

風向儀看似簡單的一個判別風向的儀器，當試著自己做一個風向儀後，卻又往往發現另一個窘境，例如，測試時，風向儀一直轉不停，根本無法判定風向；部份學生的風向儀箭頭指向與其他學生作品相反，倘缺深究其中原因，就無法解析風向儀的作動原理。

研究動機

研究者在非制式科學教育(Informal Science Education)的科學博物館服務，主要的工作是設計、規劃與執行各式科教活動，近期因配合一個與颱風有關的特展，特別設計一個動手做風向儀的科教活動，活動的教學對象是國小至國中的學童，為設計一個寓教於樂的學習場域，國小與國中生所設計的風向儀略有不同，黃燕樺在其一篇科學玩具遊戲對國小學童學習成效研究中(黃嬿樺 & 賴慶三, 2009)，曾以國小三年級為例，用風向計教導學生學習空氣的主題活動中，證明科學玩具對學習成效有正向幫助，但缺乏對風向儀作動原理的解說，亦無探究的過程，因此，國小部份以一個具風車轉動的風向儀科學玩具為主(如圖一)；而國中部份，為避免被誤解是一個組合玩具，其風向指標以箭頭方式呈現(如圖二)，然而，從帶領活動的過程中，發現到學生有許多的概念迷思(Misconception)與概念衝突(Conception Conflict)的情事發生，故引發研究者想要進一部探究產生這種概念迷失或概念衝突的原因是什麼，如何幫助學生解惑及如何釐清其既有先備概念的更新。一般的科學活動，老師引導學生動手做一枚風向儀的學習效果，自然會比單獨老師講授或演示要來得更吸引學生的注意力，對於動手做的學習效能，已有許多研究文獻給予肯定(朱耀明, 2011; 周建和, 2007)

 

圖一: 供國小學生教作之風車型風向儀

圖二: 供國中學生教作之箭頭指標型風向儀

 

在2014年3月至8月期間，研究者曾以125名國中生及25名參與風向儀的國小自然科教師樣本為例，進行有關「風」的相關科學概念詰問(Interrogation)，調查結果如表一:

表一: 師生對「風」科學概念詰問表

課前提問	學生答	自然科教師答	研究者繼續追問	可能的迷思概念點
風是怎麼產生的?	1. 自然界就有風 2. 空氣流動產生 3. 搖扇、電風扇轉動或未關窗開車時	1. 空氣流動 2. 氣壓變化 3. 自然現象	1. 關在房內為何沒風? 2. 空氣為何會流動? 3. 倘無人工或外力搖扇時，人站在戶外，何以仍有風的感覺?	比較能無法推論到自然風的產生是因為地表溫度與氣壓的改變雸產生空氣流動
是誰讓風產生?	太陽照射地表，有些地方冷，有些地方熱	1. 壓力差 2. 溫度 3. 太陽	太陽照射地表，為何地表溫度會有不同?	無法推論到地軸傾斜所造成的四季變化
為何要判別風向	1. 帆船航行需靠風力 2. 飛機起飛需靠風力 3. 風力發電	1. 氣象圖 2. 航海 3. 航空	飛機起飛要順風或逆風?	不知飛機起飛要順風或逆風
今日如果吹北風，請問風從哪裡來?吹向哪裡去	1. 60% 北→南 2. 30% 南→北 3. 10% 未答	1. 90% 北→南 2. 10% 未答	為何台灣的冬天常常吹北風	未知冬季時，位於北半球的台灣，與位於南半球的紐西蘭風向有何不同。

基於表一所列，很明顯地可看出僅有60%的學生認知風向的意義(The definition of direction of wind) ，研究者擬就師生對風產生的原因及測量等之科學概念與應用，設計一套的風向儀教案，讓國中學生具備有完善的風向儀認知與風向儀運作與應用的科學概念，並對自然科領域教師的科普概念有所增能。

研究問題與目的

基於以上的動機簡述，研究者擬訂的研究問題為:
如何藉由POE教學策略導正師生對力矩影響風向儀的迷思概念
並期能藉由本研究，能導引師生理解影響風向儀轉向的主要因速為何?

 

---