學位論文
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Item 探討高中生氧化還原心智模式及概念改變之研究(2008) 江文瑋; Chiang,Wen-Wei探討高中生氧化還原心智模式及概念改變之研究 本研究的主要目的在探討高中學生氧化還原概念心智模式的類型及相關概念改變情形。利用質性晤談，找出學生氧化還原的心智模式，發展封閉式二階層試題診斷工具，並針對屏東縣前三志願公立高中學生進行施測，研究結果以質化與量化兼具的方法進行分析。 在質化分析方面，從RAINBOW理論(邱美虹，2008)中的認識論面向、本體論面向、概念發展等面向，探討不同年級的學生概念改變的情形：(一) 就認識論面向來看，學生對氧化還原概念的心智模式類型(1)就氧化還原反應概念而言，學生持有的心智模式有八種：氧模式、燃燒模式、電子模式、氧化數模式、時序模式、途徑模式、化合/分解模式、科學模式；(2)就氧化數定義及應用概念來說，學生持有的心智模式有七種：氧原子個數模式、非氧原子個數模式、電荷數模式、莫耳係數模式、程度模式、速率模式、科學模式。 (二) 就本體論面向而言，學生在氧化還原反應定義概念上，高一學生多數持有的氧模式、化合／分解模式，多錯置在物質本體中，高二學生若持有的是電子模式與氧化數模式，則分別錯置在過程本體的直接過程與物質類別中，高三學生若持有的是氧化數模式，則會誤派在過程本體的直接過程。 (三)就概念發展的觀點來解釋學生的想法，發現到學生對氧化還原反應的自發性解釋，常常與科學史上已經放棄的舊典範相同。高一學生多持有「燃燒模式」，其想法與Scheele(1779)發現到燃燒現象不謀而合，亦有學生持有「氧模式」，誠如Lavoisier發現到空氣中有一種物質，命名其為「氧氣」的想法呈現一致。高二、高三學生在學習過原子、電子、酸鹼反應單元後，再接觸到氧化還原課程，大多持有「電子模式」，認為氧化還原反應與離子價數有關，此想法與Arrenhius(1884)提出的離子理論與Lewis(1916)的價電子理論相呼應。而持有化合／分解模式的學生，認為一般反應中化合物的分解過程亦是氧化還原反應的一種，此想法與Liebig(1837)將氧化還原定義為化合物移出氫或釋放出氧原子的想法有其類似之處。 在量化分析方面，採用的是SPSS的統計軟體分析概念表現情形，與研究者自行研發的一套機率統計軟體，研究發現學生在回答二階層試題時，我國高中生多數以氧的得失屬於氧化還原反應的概念普遍表現良好，隨年級增加上升；電子的得失亦屬於氧化還原反應的概念，高二學生表現略優於高三學生，但統計上無顯著差異；高三學生氧化數定義及應用概念得到較高的分數，隨著年級而有明顯增加的現象。 本研究從多元面向探討高中學生氧化還原心智模式類型及概念改變情形，研究成果可作為課程設計者、科學教師們、科學教育學者之參考。Item 國小數學寫作評分規準之開發-以闡述性寫作及編織字網為例(2007) 郭岱涵近年來數學寫作已逐漸受到學者們的重視，鑑於仍甚少有關於數學寫作評量的研究，因此本研究的目的是要建立適合我國國小學生數學寫作的評分規準，以供數學教育與研究實務之用。 本研究為質性的研究，為了方便讀者的閱讀理解，將分為四個階段來介紹研究的進展。研究的第一階段為「初始期」，主要為歸納數學寫作評分規準應該包含哪些項目，理論方面透過中西方文獻的閱讀與分析，做文章次數的彙整統計；而實務面向則蒐集國小敎師、數學系研究生、國小學生、及學生家長們的評分觀點，並分析歸納其觀點次數。研究的第二階段為「釐清期」，為確認數學寫作評分規準的子項目能兼顧數學及寫作所應具備的能力，透過國內外解題及寫作相關文獻釐清兩者的關係，界定出本研究所謂的數學寫作並不等同於傳統的解題，解題只是包含於數學寫作裡面的一種形式。 研究的第三階段為「調整期」，根據釐清期所得的包含關係，本研究希望發展適合「闡述性寫作」及「編織字網」的評分規準，首先參酌國內、外的課程標準，且為每一個評分子項目撰寫論證，來確立其重要性。其次，考量此兩套評分規準將來國小教師們使用時的便利性，研究者也各自為其編撰了評分規準說明。調整期為使此兩套評分規準更臻實用，邀請三位國小敎師及兩位數學敎育專家針對兩套評分規準，給予修正的建議，研究者彙整上述的意見與指導敎授及研究小組討論後，終於確立了本研究的數學寫作評分規準。 研究的第四階段為「實踐期」，主要目的是探討本研究的信效度。首先，因為數學評分項目是以文獻次數統計及國小教師們的意見彙整，所以具備內容效度；其次，此兩套評分規準邀請二位數學敎育專家針對其評分子項目提供修改之建議，所以具備專家效度；最後，此兩套評分規準也邀請九位國小教師們和研究者進行評分，共十位評分者，並求算他們評分的一致性，得到高度的相關，所以具備交互評分者信度，代表此兩套評分規準的子項目相當明確，方能達到如此的成效。Item 九年一貫自然與生活科技教科書分析:光學教材的內容與銜接性研究(2009) 杜美芬摘 要 本研究採用內容分析法，係以「教材內容細目」為分析工具，針對國中、小三個審定版本「自然與生活科技」與國編版「自然科」、「理化科」等教科書之光學教材內容的銜接性與外顯內容等進行探究。研究中將「銜接性」定義為文本內容同時具有繼續和順序等特性的存在，用以表示文本內容的銜接。 研究中主要發現如下：各版本國小文本光學課程由低至高年級之編排方式為，A版本為折射、反射、色光、彩虹、色散、透鏡應用等；B版本為光與影子性質、光傳播方式、反射、折射、彩虹、色光、色散等；C版本文本排序為影子、折射、彩虹、色光、色散等方式；國編版內容為光傳播方式、影子、反射、折射、色散、色光等；以及各版本的國中教材皆對國小所學過之相關內容重複，且進一步地對國小課程內容深度加以延伸。是故，顯示各文本對於重要光學概念都有談及，其主要差異為內容上排序的不同所造成，因此僅要在內容編排上作一調整，即可獲得較理想的內容銜接。依據「教材內容細目」出現次數分析，發現C版本文本內容的重複性較少，導致所呈現的細目次數似乎偏少；而國編版所呈現的次數最多，可意謂是內容的重複性較高。且各版本除重視文本內容之外且重視文本之插圖設計，將文字說明內容輔以圖、照，以讓學生融入情境，希冀學生可以理解與釐清相關之光學概念。因此，與其說是各版本之學習內容具有差異，倒不如說是內容的多樣化，讓教師與家長、學生擁有更多選擇性，以促進教科書之改良與進步。希冀本研究的發現，可做為教師選用教科書與各版本教科書編輯者之考量，並可作為未來相關研究之參考。 關鍵字：光學、教材內容細目、教科書分析、課程銜接Item 數位化視訊器材結合顯微鏡的教學方式對國一學生學習生物之影響(2005) 李碧齡本研究的主要目的為在國中一年級的生物實驗課進行以數位化視訊器材結合顯微鏡的教學方式對學生在認知、技能和情意方面的影響。本研究採準實驗研究法，研究對象共計47名學生。實驗組班級在「植物細胞的觀察」、「血液流動的觀察」、「紅血球細胞的觀察」和「花、果實、種子和花粉管萌發的觀察」四個實驗單元以數位化視訊器材結合顯微鏡進行教學。在學生自行操作顯微鏡進行觀察之前，先將本實驗單元所要觀察的目標物在顯微鏡視野下的影像投影到電視螢幕上，讓學生先看到所要觀察的目標物後再自行操作顯微鏡進行觀察；而對照組班級則採傳統實驗教學。研究工具和蒐集資料的的方法計操作複式顯微鏡進行觀察實驗單元教材、生物實驗成就測驗、玻片標本製作和顯微鏡操作項目檢核表、顯微鏡操作檢核錄影資料、對生物學的態度量表、學習顯微鏡相關實驗單元之感受問卷、對數位化視訊器材結合顯微鏡的教學方式感受問卷和晤談。本研究在施以前測後即進行五節課的實驗教學，教學後進行後測，並於教學後四週 進行延宕測驗。資料分析方面則採用成對樣本及獨立樣本T檢定和共變數分析。研究結果如下： 一、認知方面： （一）實驗組在花、果實、種子和花粉管萌發的觀察實驗單元、複式顯微鏡的構造與功能及生物實驗成就測驗總分後測顯著地優於對照組。 二、技能方面： （一）實驗組在玻片標本製作的能力不會較對照組差。 （二）實驗組在複式顯微鏡操作的能力不會較對照組差。 三、情意方面： （一）兩組在對生物學的態度並無顯著差異。 （二）兩組對各實驗單元內容的喜好程度、難易感受和對各實驗單元活動單的喜好程度均未達到統計上的顯著差異。但兩組對四個實驗單元內容喜好程度的排序和難易感受程度的排序則不同。另外，兩組對四個實驗單元內容的印象深刻程度也不同。 （三）實驗組對數位化視訊器材結合顯微鏡的教學方式表現出較正向的肯定態度。Item 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。Item 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。Item 初任暨資深國中生物教師的教學比較-以『動物體內的資訊網』和『生物體內的恆定性與調節』單元為例(2005) 郭立研; Kuo , Li-Yen本研究探討一位初任暨資深的國中生物教師在『動物體內的資訊網』和『生物體內的恆定性與調節』兩個單元在概念順序、教學表徵、發問類型和實驗室教學上的差異。本研究個案教師任較於同一所學校，自在民國93年12月初至民國94年1月間參與研究。本研究採質性研究法，透過教室觀察、錄影錄音、晤談、文件蒐集、田野筆記等方法收集資料，本研究所得結果如下：1.兩位教師的概念的組織與順序上大致與課本安排相似，但是資深教師做了些微的調整並且強調概念之間的連結性；2.資深教師使用的表徵比初任教師更為豐富，初任教師使用圖表教學而資深教師則是經常應用問題導引學生，同時也使用多重的表徵來協助學生學習困難處，相對的，初任教師通常重複使用同一表徵來協助學生學習；3.初任教師所發問的問題類型大都為班級管理類，而資深教師所提的問題與教學內容較有相關；4.初任與資深教師在實驗室教學順序大致相同，但是初任教師偏向口頭講解教學，而資深教師則是偏向於問題引導；在實驗室的管理上，資深教師較初任教師具有技巧，這是值得初任教師學習的。 本研究建議提供更多的機會讓教師去促進在發問技巧上的能力；條列出資深教師在實驗室中的規則與程序；建議未來有更多關於撰寫教科書的研究；增加初任教師觀察資深教師的教學以加速成長。Item 以孔恩的常態科學探究高中師生科學社群中科學探索活動的歷程—參與科學展覽活動之得獎個案分析(2002) 周金城; Chin-Cheng Chou本研究試圖由高中師生製作得獎科展的研究歷程與經驗，來探討科學研究能 夠完成的重要方法與因素，並分析研究個案中概念改變的機制與特質。 科展的科學研究是一種孔恩所說的「常態科學」（normal science），而孔恩 對其所謂常態科學也分成三類：1.決定重要事實；2.使典範與事實相符合；3.精 鍊典範。而本研究以孔恩的常態科學的意涵為基礎，來加以分析科展中科學研究 的動態歷程，並且在這三類的常態科學活動中，分析師生所面臨的困難與解決歷 程。本研究並根據實踐認識論所強調的理論與實作之間來回辯證的過程，作為本 研究探討學生在實作中發生概念改變的動態歷程。 本研究是以高中全國科展前三名得獎的師生為研究對象，在研究方法上採用 質性化的半結構式訪談為主，每一組約有一至二名教師與一至四名學生，共晤談 十一組，所有的受訪者皆是自願的。 經資料分析後，本研究得到以下的結論： 一、科展的研究問題除了孔恩的三類常態科學研究問題，還包含前典範時期 與異例現象的研究。在本研究中，有七組的研究問題是屬於常態科學的研究問 題。對於科展研究中最大的困難處是找出解釋現象的理論，也是學生花最多的時 間。 二、一個好的研究問題最重要的是找出一個有典範指導解題的問題，由本研 究中發現有六個研究問題是由教師所提出，而教師大多是根據科學理論來找出研 究問題；反之，學生則大多是由現象來提出所欲研究的問題。本研究同時也發現 他們的科學研究，其實就是提出問題、設法修改問題與提出不同解釋的理論，使 能在有限的證據中尋找適當的理論來與研究結果相互的吻合。 三、由分析個案中發現，科學探索歷程的核心是一連串的概念改變，且改變 是逐步發生而非孔恩所謂瞬間轉換的。當理論與證據間發生矛盾時，師生常將此 矛盾認為是證據上有問題，而非是理論有問題，直到證據重複出現，才會試圖去 修正理論。而理論與證據間產生矛盾，是提供研究持續進行的動力。 四、良好的外在環境，如家長的支持、團隊的小組合作等，能提供研究者情 意方面的支持，有助於研究者去面對解題困境而不放棄。 五、師生認為目前實驗課能提供練習實驗操作技能的機會，但對科展研究能 力的培養，則需要先引發學生的內在動機，需要有較長的實驗時間讓學生進行思 考。