Browsing by Author "邱美虹博士"

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從Kearney世界觀理論與Vosniadou架構理論探討科學概念的學習與發展—不同尺度地球科學主題之個案研究
(2005) 林秀蓁; Show-Jane Lin
本研究目的在於探究不同年齡層個體對於晝夜變化、季節變化、地震與颱風四個不同尺度特性的地球科學現象所形成之預設、信念與心智模式，以及此三者之間的關係。利用修正後的Kearney世界觀理論中之「主體」、「客體」、「分類」、「關係」、「因果」、「空間」與「時間」七個共相組將Vosniadou架構理論中的本體論與認識論兩個向度擴展而成十四個預設向度，形成新的架構理論作為本研究的理論基礎。基於立意取樣與便利取樣，挑選台北市中心學校學習成就良好的學生作為研究對象，並根據現行學校地球科學相關課程的安排為基準，以尚未深入接觸地球科學的國小二年級、已接受完整自然科學之國中一年級、剛完成國三與高一地球科學課程的高一、接受完整國高中地球科學但已數年未再於學校正式課程中接受地球科學教育的物理與化學研究所四個年齡層為研究標的，每個年齡層16位學生，男女各半，合計64位受試者。本研究採取一對一半結構式晤談，晤談題目為研究者自行針對四個主題的預設、信念與心智模式而設計並經專家效度檢驗，每位受試者的晤談時間約為一小時，並提供模型（如積木、球等）及紙筆，全程錄音錄影。根據受試者的口語、繪圖及肢體表達資料，進行分析。研究結果顯示，心智模式類型、信念與預設內容之分佈情形，皆存在主題與年齡上的差異。首先，在心智模式部分，前兩個「晝夜變化」與「季節變化」主題，受試者所持有的心智模種類較多，且屬於科學的心智模式比例較高；後兩個「地震」與「颱風」主題，則心智模式種類較少，且屬於科學的心智模式比例較低。隨著年齡增長，心智模式類型愈趨一致，且愈往科學的心智模式類型集中。其次，在信念部分，受到預設以及生活經驗豐厚度不同的影響，不同年齡所形成的信念也有所不同，其信任的出處也由權威人事物轉向證據。最後，在預設部分，隨著年齡的增長，受試者趨向於從主觀的角度轉為客觀的立場，對於外在事物的想法，不僅受知覺經驗的影響，科學定理也在個體的思維判斷上扮演著極為重要的角色。對於不同尺度特性的科學主題，影響其心智模式的預設向度也有所不同；然而，對於本研究的四個地球科學主題而言，「分類」、「因果」與「空間」三個預設共相組內涵皆具關鍵角色。未來科學教育應重視預設對於科學概念學習之影響，並針對不同特性的科學主題設計合宜的教學，而大眾傳播媒體更是潛移默化的教學管道；此外，在教科書的編撰上，也應考量圖表與專有名詞引介的方式，以利學生之科學學習。
探討「圖卡操作」對化學式相關概念的學習成效
(2005) 陳淑華
　本研究為探討「圖卡操作」學習方式對學習「化學式相關概念」教學單元的影響，因此採準實驗研究法與問卷調查。研究樣本為九十三學年度宜蘭縣某國中學生，共2班60名，並分成二組，實驗組接受「圖卡操作」學習；而對照組則接受「傳統教學」學習，二組都接受前測、後測與延宕測驗，並填寫學習態度問卷以了解學生真正的感受。前測、後測與延宕測驗都用同一份題目（「化學式相關概念成就測驗」），是經研究者自行開發，預試的信度α＝.89，正式施測α＝.93，其準實驗研究結果如下說明：（一）全體受試者（1）實驗組的「化學式相關概念成就測驗」在「整份試卷」、「化學式」、「質量守恆與原子不滅」、「化學反應式」、概念與「知識」、「理解」認知層面上之學習成效，顯著高於對照組。（2）實驗組的「化學式相關概念成就測驗」在「元素的特性與分類」、「莫耳」等概念與「分析」、「應用」、「綜合」等認知層面上之學習成效，與對照組無顯著差異。（二）不同學習成就群的學生（1）高學習成就群實驗組的「化學式相關概念成就測驗」在「整份試卷」、「化學式」、「化學反應式」、「理解」、「分析」的概念獲得上之學習成效，顯著高於對照組。（2）高學習成就群實驗組的「化學式相關概念成就測驗」在「元素的特性與分類」、「質量守恆與原子不滅」、「莫耳」等概念與「知識」、「應用」、「綜合」認知層面上之學習成效，與對照組無顯著差異。（3）中學習成就群實驗組的「化學式相關概念成就測驗」在「整份試卷」、「化學式」、「質量守恆與原子不滅」、「化學反應式」、「知識」、「理解」的概念獲得上之學習成效，顯著高於對照組。（4）中學習成就群實驗組的「化學式相關概念成就測驗」在「元素的特性與分類」、「莫耳」等概念與「分析」、「應用」以及「綜合」認知層面上的學習成效，與對照組無顯著差異。（5）低學習成就群實驗組的「化學式相關概念成就測驗」在「整份試卷」、「元素的特性與分類」、「化學式」、「質量守恆與原子不滅」、「化學反應式」以及「莫耳」等概念與「知識」、「理解」、「分析」、「應用」以及「綜合」認知層面的學習成效，與對照組無顯著差異。而問卷研究結果發現，受試者對「圖卡操作」學習的學習方式之喜好比「傳統教學」學習的人數多；不喜好則是對照組較多。覺得這樣的學習方式是有幫助的，是「實作」學習的人數較多；而持反對意見則是「傳統教學」學習較多，因此若能配合需要，以圖卡操作來學習，將能使學生在化學式相關概念的學習獲得更大的助益。實驗組大多數的學生覺得製作化學帝國身分證的過程，能夠讓自己更快進入學習活動中，即幫助學習。半數的學生覺得「圖卡操作」學習的活動方式有助學習，尤其是在元素分類與特性、化學式、平衡方程式。半數以上的學生覺得使用「圖卡操作」學習的活動方式比較有興趣，且希望多使用實際操作來學習其他概念。 上所述，「圖卡操作」學習在對「化學式相關概念」的學習是有幫助的，尤其對中學習成就群的幫助最大，因「圖卡操作」學習剛好能提供一個較相似的學習經驗，使新、舊知識產生關聯，所使用的圖卡除了具有圖像的功效，更有具體實際操作的部份，實際操作讓學生親自動手作，與真實情境最相似，可以提升學生的學習興趣與動機，可見「圖卡操作」學習會提升學生的學習興趣與學習成效。
探討不同版本教科書對化學式、原子及其相關概念的學習成效
(2005) 吳宏達; Wu HungTa
化學式、原子及其相關念概念在國中理化課程中是相當重要的部分，不但與我們的生活息息相關，也影響後續相關概念的學習。本研究以宜蘭縣某國中之70名國二學生為研究樣本，探討不同版本的教科書設計（九年一貫課程、傳統課程）對學生學習「化學式、原子及其相關概念」的影響，依研究設計分為實驗組和對照組，並以問卷調查瞭解學生對不同版本的教科書設計之觀感，測驗工具的預試的信度α＝.87，正式施測α＝.91，本研究結果擇要如下：（一）後測部分：（1）實驗組平均答對率高於對照組，且達到顯著差異者為：「化學式」子概念、「理解」認知層次（p＜.05）。（2）實驗組在「化學式、原子及其相關概念」整體概念上、「元素的性質與分類」、「原子結構」、「物質變化及粒子觀」、「質量守恆與原子不滅」、「平衡方程式及反應類別」、「化學計量」子概念、「知識」、「分析」、「應用」以及「綜合」等認知層次的表現均都無法達到統計上的顯著差異（p＞.05）。（3）高學習成就實驗組與對照組在「化學式、原子及其相關概念」整體概念上、「元素的性質與分類」、「原子結構」、「化學式」、「物質變化及粒子觀」、「質量守恆與原子不滅」、「平衡方程式及反應類別」、「化學計量」、「知識」、「理解」、「分析」、「應用」「綜合」均未達顯著差異（p＞.05）。（4）中學習成就實驗組在「化學式、原子及其相關概念」整體概念上、「元素的性質與分類」、「原子結構」、「知識」、「理解」表現顯著優於對照組（p＜.05）；其餘皆未達顯著差異（p＞.05）。（5）低學習成就實驗組在「化學式、原子及其相關概念」整體概念上、「化學式」、「平衡方程式及反應類別」表現顯著優於對照組（p＜.05）；其餘皆未達顯著差異（p＞.05）。（二）延宕測驗（1）實驗組平均答對率高於傳統組，且達到顯著差異者為：「化學式」子概念、「分析」認知層次（p＜.05）；其餘皆未達顯著差異（p＞.05）。（2）高學習成就實驗組與對照組在「化學式、原子及其相關概念」整體概念上、「元素的性質與分類」、「原子結構」、「化學式」、「物質變化及粒子觀」、「質量守恆與原子不滅」、「平衡方程式及反應類別」、「化學計量」、「知識」、「理解」、「分析」、「應用」「綜合」均未達顯著差異（p＞.05）。（3）中學習成就實驗組在「化學式、原子及其相關概念」「元素的性質與分類」、「原子結構」、「化學式」表現顯著優於對照組（p＜.05）；其餘皆未達顯著差異（p＞.05）。（4）低學習成就實驗組在「化學式、原子及其相關概念」整體概念上表現顯著優於對照組（p＜.05）；其餘皆未達顯著差異（p＞.05）。而問卷研究結果如下說明：（1）學習態度實驗組的學習態度比對照組有正向的態度，也就是「南一版」課程組的學習態度較好。（2）課程架構的喜好程度實驗組對課程架構的喜好程度是比對照組有較多的人數，也就是學生對「南一版」教科書課程架構較喜好。
探討動態類比對於化學平衡概念學習之研究　-八年級學生概念本體及心智模式之變化-
(2004) 陳婉茹; Chen, Wan-Ju
　　動態平衡是許多自然學科的基礎，但是，由於巨觀與微觀世界的差異，造成學習上的困難（van Driel, 2002）。而以Chi等人的觀點而言，動態平衡的困難點在於其本體屬性為突現本體，而非直接過程本體。於是許多研究開始設計各種教學策略，以幫助學生進行學習，而最常被提及的兩種教學方式，分別為類比（e.g. Johnstone, MacDonald,& Webb, 1977; Olney, 1988）與電腦動畫（e.g. Hameed , Hackling, & Garnett, 1993）。本研究結合這兩種方式發展出「動態類比」，以動畫的方式展現類比物與目標物的對應，冀望能夠為學生的學習帶來更多的助益。　　依據上述的目的，本研究主要的研究問題為：一、經由類比及動態類比的教學方式，是否可以幫助學生於動態平衡單元的學習？二、經過教學之後，心智模式與概念本體的改變情形為何？三、心智模式、概念本體、學習態度對於概念學習的可能影響情形？因而本研究選擇溶解平衡、化學平衡、相平衡三個教學主題，選取三個八年級的班級，並隨機分派至對照組、類比組、以及動態類比組，以進行教學研究，並由每班中選出六位標目學生，進行晤談以瞭解學生心智模式的變動情形。　　本研研究的結果如下：　　1. 就概念整體的表現而言，動態類比組的表現是優於類比組的，而類比組的表現優於對照組。　　2. 就概念本體得分而言，動態類比組與類比組於本體屬性的得分皆優於對照組，然而動態類比組與類比組有著相近的表現，兩組中產生概念跨越的學生其維持的情形也較佳。　　3. 就心智模式而言，學生於動態平衡單元中的四種主要心智模式分別為：雙向心智模式、單向-雙向心智模式、單向心智模式、靜止模式。動態類比組後測晤談中，83%的學生其主要心智模式為雙向心智模式，而類比組為66%，對照組為50%。且關於心智模式的融貫性與一致性皆是動態類比組優於類比組，類比組優於類比組的情形。　　4. 就情意面向而言，動態類比組認為此次教學可以幫助理解、較為有趣、而且並未造成學習上的負擔，對於本次教學所持的態度是最為正向的，而類比組次之，對照組則趨向於中性的看法。　　5. 學生若具備較科學心智模式（R平方為0.67）、對於粒子運動的本體屬性有較好的認識（R平方為0.25）、對於本次的教學如果抱持較正向的態度（R平方0.09），那麼也就會有較佳的概念學習。研究中的發現是心智模式對於概念學習的影響最大，而本體概念次之，而情意面向的影響層面較小。　　綜上所述，由於本研究之「類比物」──「舞者」與「目標物」──「粒子」的對應，因而在概念本體上的表現，類比組與動態類比組兩組的成效相近；而就概念完整性而言，則動態類比組較優，因此動畫似乎可以幫助建立較佳的心智模式。動態平衡概念雖難，但是，只要選擇適當的教學方式，例如：本研究的類比「舞會」或是動態類比的方式，還是可以增進學生的學習。
探討教-學序列對八年級學生建立電解質概念及心智模式的影響
(2007) 劉秀娟; Lau,Shiu-Chung
摘要「電解質」是化學教材中相當重要的單元之一，從中小學乃至於大學有關化學的課程，該相關概念皆佔有相當重要的地位。而且「電解質」概念可說是後續進行酸鹼中和、電化學電池、電流的化學效應等相關電化學概念的基礎。但是學生在經過學習後卻仍存在有微觀的迷思概念。因此本研究希望設計一份試題協助教師進行診斷，了解學生在「電解質」概念上的迷思概念；並利用TLS（教-學序列）的設計原則設計一份針對學生迷思概念的教材。依據上述的目的，本研究的問題有：（一）TLS是否可以幫助學生學習電解質概念？（二）TLS對學生學習電解質的心智模式的改變？因此本研究選取「解離」、「電中性」、「導電的原因」及「離子的運動情形」四個教學主題，並隨機選取兩班八年級學生作為對照組與TLS實驗組進行教學研究。本研究的結果如下： 1.就學習的成效：兩組在教學前的前測成績並無顯著差異，經過教學後，在後測及延宕測驗的成績上，TLS實驗組皆優於對照組，並且有顯著差異。 2.就概念的學習及電解質的心智模式一致性而言：（1）電解質導電的微觀解釋：後測中實驗組有82％的學生持有離子的心智模式，對照組有48％的學生持有離子的心智模式。延宕測驗中實驗組有78 ％的學生持有離子的心智模式，對照組有52％的學生持有離子的心智模式。（2）電中性概念：後測中實驗組有59％的學生持有總電量的心智模式，對照組中有48％的學生持有總電量的心智模式。延宕測驗中實驗組有67％的學生持有總電量的心智模式，對照組中有49％的學生持有總電量的心智模式。（3）通電前後粒子移動的概念：通電前粒子移動方向的概念部份，後測中實驗組有83.9％的學生持有隨機運動的心智模式，對照組中有70.6％的學生持有隨機運動的心智模式。延宕測驗中實驗組有74.2％的學生持有隨機運動的心智模式，對照組中有67.6％的學生持有隨機運動的心智模式。通電後粒子移動方向的概念部份，後測中實驗組有93.5％的學生持有正離子移向負極的心智模式，對照組中有76.5％的學生持有正離子移向負極的心智模式。延宕測驗中實驗組有93.5％的學生持有正離子移向負極的心智模式，對照組中有 79.4％的學生持有正離子移向負極的心智模式。（4）.電解質部分解離的概念：後測中實驗組有59.4％的學生持有部分解離且離子比分子多的心智模式，對照組有45.5％的學生持有部分解離且離子比分子多的心智模式。延宕測驗中實驗組有46.9％的學生持有部分解離且離子比分子多的心智模式，對照組有43.8％的學生持有部分解離且離子比分子多的心智模式。 3.就情意面向而言：TLS實驗組學生認為此次的教學可以幫助理解且較有趣，對本次教學所抱持的態度是正向的。綜合以上所述，本研究實驗組所使用的TLS教學策略似乎可以幫助學生建立較佳的「電解質」心智模式。