學位論文
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Item 96-100學年度大學入學考試化學考科試題分析研究(2012) 吳國良本研究利用大學入學考試中心，96-100學年度指考化學考科的試題進行分析研究，主要的方向包括不同類別考生成績的表現、試題類型、試題難度、學生作答上較困難試題與非選擇題考生作答分析。 在不同類別考生成績的表現，是以全體參與96-100學年度的考生為比較的基礎；而試題類型、試題難度、學生作答上較困難試題與非選擇題考生作答分析，則採取一組9所學校的學生，分布區域在臺灣的北、中、南三個地區，並含有指考化學考科高、中、低三種成績組合。以100學年度而言，此組學校學生人數共計1,038位，對照全體考生，其成績分布卡方檢定值為17.03小於23.68，該組合學校的學生樣本，可以代表全體考生的分布。不同類別考生成績表現而言，採敘述統計方式；就試題類型，是採因素分析、階層性集群分析與專家判斷法；試題難度採多元迴歸分析；學生作答上較困難試題調查則採專家問卷調查方式；考生非選擇題作答則採類型分析方式。 本研究結果顯示，指考化學考科的成績表現，就不同類別考生而言，是男生優於女生、非應屆優於應屆、公立優於私立、學校規模愈大，考生成績愈好。其中，男女與畢業別的差異，效果量小於.2、學校別差異的效果量介於.2~.5、學校規模差異的效果量則是介於.5~.8。以試題類型而言，指考化學考科有三種主要的試題類型，其試題難度呈現階層性關係並具有顯著性差異；就影響試題難度的因素而言，本研究利用四種試題的屬性，對試題難度變異的解釋力可達64%；利用難度預估的迴歸方程式，計算化學考科5年113題所得的難度值與實測值之間比較，若以四種難度類別作區分，大部分是屬於同一類別或差別一個難度類別，僅1題差別兩個難度類別；關於學生作答上較困難的原因，與上述影響試題難度的變項相近，有些則是屬於學生的迷思概念；考生非選擇題的作答分析發現，不同年度的非選擇題，考生的作答表現，可以分類成不同的層級，並可找出考生實際作答的例子進行驗證。未來可嘗試不同科目或不同測驗的試題難度研究，以及教學上如何增進學生較高階認知能力等方向進行。Item 探究八年級學生對力持有的「意義」、「心智模式」與「內在一致性」(2008) 施宗翰; Tsung-Han Shih摘要 本研究是以Vosniadou(2002)的研究為基礎及使用相同研究的工具，並試圖探討學生在不同情境下持有「力的意義」，與「內在一致性」情形。研究對象為82名台北市八年級的學生，在無教學的情況下給予施測，並挑選30名學生作晤談，最後將這些資料編碼，作為量化與質性分析的來源。 研究結果發現學生的心智模式不同於Vosniadou的結果，學生對於力的意義在不同情境下，會有改變的情形，不同於Vosniadou所宣稱：「近九成孩童的心智模式具有狹隘且內在一致性之力的解釋」。研究顯示學生的心智模式可分成四種模式，分別為「初始模式」、「漸進模式」、「混合模式」與「類科學模式」。本研究並無發現完全符合「科學模式」的類型。在同一個年齡層中，這四種模式有漸進的意涵，有如橫向的概念改變形式。本研究根據所定義的心智模式「內在一致性」，量化一致性的程度。研究結果顯示：四種心智模式中，以「類科學模式」的一致性最高，其次是「漸進模式」，接著是「混合模式」，最低為「初始模式」。 最後，若能針對「混合模式」設計合適的教學，便能夠使學生的心智模式修正成為「類科學模式」或「科學模式」。Item 國三學生在浮力情境中對作用力辨識與力平衡理解之探討(2011) 江慶育; Ching-Yu Chiang本研究的主要目的是探討國三學生，在處理需要力平衡概念的浮力問題時，是否能根據物體在液體中不同的浮沉情況，辨識出作用於物體上所有的作用力？以及探討學生是否能利用力平衡的觀點，來判斷在不同的浮沉情境，液體中物體所受作用力之間的關係？ 研究對象為桃園縣某國中3年級的學生105名，利用研究者自行編製的「浮力情境紙筆測驗」為研究工具，包含繪製力圖、作用力的辨識、浮力與重力的關係判斷。調查國三學生在浮力的問題情境中，其具備的力學概念。另一方面，為了進一步了解學生對於力的理解，以及力平衡觀念的認知，則針對18位學生利用半結構的訪談加以詮釋分析，以期能探究學生的力學概念和了解學生浮力單元的學習困難。研究結果如下： 1.物體所受作用力較少時，學生在繪製力圖及辨識作用力的表現較好。 2.學生在繪製力圖時，通常能辨識出物體所受的重力與浮力，但容易忽略其他的作用力。 3.部份學生在繪製力圖時，誤將壓力視為一種作用力。 4.學生在使用浮力公式時，通常只注意其中一個因素，而無法同時考量物體體積與液體密度的變化，造成判斷上的錯誤。 5.部份學生以直觀方式判斷浮力，認為浮力越大，物體越容易上升；浮力越小，物體則容易下沉。 6.部份學生無法瞭解浮力的成因，以至於認為物體在液體中的位置，會改變物體所受的浮力。 7.部份學生缺乏辨識浮體與沉體的能力。Item 科學史融入九年級自然與生活科技教學之探討—以『動能、位能與能量』單元為例(2009) 許峻豪本研究針對國中自然與生活科技『動能、位能與能量』單元，設計兩組教學方式：『科學史教學』、『講述式教學』。探討九年級學生，對於學生學習的影響。本研究對象共90人分兩組教學，60人為科學史教學組，30人在講述式教學組，利用研究工具『動能、位能與能量的概念測驗卷』、『科學本質問卷』、ATSSA、『對科學史教學課程的學習態度量表』收集前後測資料做分析。 研究結果顯示科學史教學與講述式教學，均能使學生在『動能、位能與能量』概念的得分顯著進步，並依組間後測分析顯示『科學史教學法』明顯有效。而再針對在科學史教學比講述式教學能顯著進步的題目中，則發現科學史教學有助於學生概念的概念理解。同時也發現科學史教學能使學生的部分另有概念顯著澄清。而在增進學生科學本質觀的『三個面向』與『十五項細目』中，『科學知識本質、科學事業本質』與『可複製性、創造性、非固定性、科學家的身份、科學社群』更有顯著改進。並根據學生ATSSA問卷回答結果，科學史教學組『對科學的態度』有顯著提升。最後研究中也發現，男生對科學史教學課程的學習態度，比女生明顯更正面。而同樣針對量表中『認為喜歡上科學史教學課程』，男女生則沒有顯著差異。但針對量表中『認為科學史教學能幫助瞭解理化』，男生比女生認為科學史教學更能幫助瞭解理化。 這些結果顯示科學史教學能明顯有助於學生理解單元概念，並可提升學生科學本質觀與對科學更正面的態度，而且男女生對科學史教學課程都是正面且肯定的。Item 運用4MAT系統於國中光合作用單元的成效(2007) 廖彩良; Tsai-Liang Liao本研究的主要目的在探討依據4MAT系統設計的光合作用課程之成效，包括分析學生的學習風格、學習成就及概念獲得的情形，以及學生在教學活動中的學習偏好。為達成研究目的，以臺北市某國中七年級兩班普通班學生為研究對象，分別施予研究者設計的4MAT系統課程及以講述為主兩種課程，簡稱為4MAT組與講述組，兩組各有37人，授課時間約為150分鐘。研究過程包含使用David Kolb的學習風格量表來區分學生的學習風格，以統計軟體分析學習成就診斷測驗前後測的成績，來比較學生的學習成效，並晤談學生來瞭解其學習偏好。 結果發現：在教學後，兩組學生的成績均有顯著進步，4MAT組的後測成績優於講述組，但未達顯著差異。4MAT組課程較有利於低成就及中成就學生的學習表現，而講述組課程較有利於高成就學生的學習表現。另外，在概念獲得方面，4MAT組對較為抽象困難概念的釐清較佳；而講述組課程對基本知識的概念釐清較佳。以學習風格來看，4MAT組課程較能引導偏好具體經驗學習者的學習。同時，發現到不同學習風格學生在認知層次、概念獲得及學習偏好的表現均有不同，4MAT組課程對於第二類、第三類及第四類學習者來說，課程中的部分活動確實能符合他們的學習偏好。 根據本研究成果，4MAT系統確實可作為教學設計上的參考依據，它可以幫助不同學習風格學生的學習成效。教學過程中提供不同的學習活動，可以促進低成就學生的學習，也有助於偏好具體經驗學習的學生。Item 從力的比較觀點探討九年級學生理解浮力概念困難之研究(2008) 夏秋蘋; SHIA CHIU-PING摘 要 浮力的概念，在物理學當中是屬於重要且不容易學習的單元，學生必須統合之前學過的密度、體積、質量、壓力…等許多相關知識，並且要能掌握阿基米德的原理及物體在液體中抽象的受力情形，才得以架構出完整的浮力概念。鑒於近年來的基本學力測驗，有關浮力問題的答對率普遍偏低，研究者在學生解題過程中發現，普遍學生不太會使用物體在液體中受力比較的情形來解浮力的問題，許多可以用簡單的受力比較來解決的浮力問題，學生卻被其它複雜的想法所困住，反而無法解答。研究者查閱國內外十八篇相關討論浮力的文獻，尚未發現有從受力的比較觀點，來探討物體在液體中所受浮力的情形，因此本研究設計欲探討學生能否從物體受力的比較情形，來減少在浮力方面的學習困難，希望藉此提升學生在學習浮力的整體成效。 本研究主要從「力平衡」的概念為主軸，探討學生在使用物體受力的比較來理解「浮體」浮力、「沉體」浮力、「判斷浮沉」、「液體密度改變後的浮體」浮力、「液體密度改變後的沉體」浮力，這五個面向的浮力問題。本研究的浮力試題經由預試後確定信度、效度皆達到標準後正式施測。 研究結果發現：一、能掌握力平衡概念的學生，在以上有關浮力的五個向度的答對率皆高於未能掌握力平衡的學生。二、整體而言男生在浮力各向度的表現是優於女生的。三、使用「受力比較」模式解浮力題目的答對率高於使用「密度」模式的學生。 綜上所述，使用力的比較方式來解浮力問題可以減少學生在學習浮力的困難，而且可以提高浮力問題的答對率。Item 探討電腦模擬實驗和動手操作實驗對概念學習之影響－以八年級「透鏡成像」單元為例(2007) 陽季吟; Chi-yin Yang本研究針對國中自然與生活科技「透鏡成像」的學習單元，探討兩班八年級的學生使用不同的實驗環境─「電腦模擬實驗」與「動手操作實驗」對學習成效的影響。比較其學習成效與概念內容的成效差異，進而探討兩種實驗環境對不同學習成就學生的影響。本研究對象共70人分兩組教學，電腦組35人，每兩人一組在電腦教室進行電腦模擬實驗；操作組35人，每三人為一組在理化專用實驗室進行透鏡成像實驗。利用概念測驗前後測、問卷、半結構晤談、教室錄影、實驗記錄學習單等研究工具，收集學生在學習過程中的相關資料進行分析。研究發現兩組（組間）分別在前測、後測皆未達顯著差異，但兩組（組內）的後測皆有顯著的進步（電腦組：t（34）= -5.661, p = .000< .05；操作組：t（34）= -4.619, p = .000 <.05）。顯示使用電腦模擬實驗與動手操作實驗皆可使學生達到學習效益。兩組之概念內容的成效也有差異。電腦組表現較佳的概念有「像與物體的動態相對關係」、「由實際光線所成的像為實像」、「凸透鏡部分被遮蔽仍可成完整的像」。而操作組表現較佳的概念有「凹透鏡的成像類型」、「倒立縮小的像為實像」、「實像與物異側」、「像與物圖形的對稱關係」、「照相機的功能」。但操作組易產生的迷思概念有「成像大小與凸透鏡的面積有關」、「眼睛只能看見實像不能看見虛像」與「凸透鏡成像原則等同於實像的成像原則」。研究顯示電腦模擬實驗可以幫助學生將抽象事物視覺化，連結具體與抽象理論，並發展問題解決的概念模式。動手操作實驗能提升具體可觀察的概念，藉實際的經驗增進了技能的發展，而有廣泛的類化效應。若能搭配使用這兩種實驗環境，發揮兩者之特定功能，應能增進學習的概念成長。本研究的發現可提供給自然科教師在進行實驗教學時作為考量，並可作為未來相關研究之參考。Item 以眼球追蹤技術探究學生認知衝突與概念學習-以生物學細胞分裂主題為例(2016) 鄭嘉惠; Cheng, Chia-Hui本研究運用眼球追蹤法，探討具有先備知識的生命科學系大一學生之迷思概念與概念衝突。受測者分成實驗組與控制組，實驗材料為七題生物學「細胞分裂」單元常見的迷思概念題目。實驗組的受測者於測驗後給予正確答案閱讀，控制組則沒有給予答案。實驗組發現作答錯誤時，預計會產生認知衝突，為了減低認知衝突，受試者會對概念進行重新理解，藉此調節其後續閱讀相關文章的認知負荷。研究的最後階段則利用問卷調查兩個組別受測者在閱讀相關文章材料後的學習成效，是否會因為有無經歷答案的閱讀歷程而有不同。本研究利用眼球追蹤法，分析受試者閱讀題目與文章過程中的眼動模式分析是否與認知衝突相關。眼動指標包括瞳孔凝視面積變化率、總凝視時間、凝視時間對總凝視時間的百分比以及第一次閱讀凝視時間。 目前的研究結果指出，閱讀題目的瞳孔凝視面積變化率為受試者自我預估是否答題正確或錯誤的判斷力指標。而在控制組與實驗組兩組眼動指標的分析與學習成效之比較，發現實驗組在經歷認知衝突後，實驗組與控制組對於文章有相等的認知努力程度，而實驗組對於文章相關的概念閱讀有較好的理解，代表答案的閱讀歷程對於受測者是有所助益的。此外，針對認知衝突眼動模式分析結果，發現實驗組在閱讀答案的瞳孔凝視面積變化率與題目困難度有關連性。而實驗組的受測者認知衝突導致的概念改變的確會反映在後續文章的閱讀過程中，針對低難度的題目，作答錯誤的受測者會在閱讀答案的過程中調解此一衝突，並且在其後閱讀文章的過程中付出較低的認知努力程度。針對中難度與高難度的題目，閱讀錯誤答案過程的瞳孔凝視面積變化率較小，代表作答錯誤已經在自己的預期中，雖然沒有積極調解此一衝突，但已經引起注意力資源的重新分配，因此在後續文章閱讀的相關概念上給予較多的認知資源。Item 以希望感理論探討概念改變之古典模式與新興模式對低成就與非低成就學生的成效(2016) 江芸慧; Chiang, Yun-Hui本研究主要探討兩種概念改變模型古典模式（Classical Model）與新興模式（Prevalence Model）對低成就與非低成就學生的學習成效之影響，並以希望感理論做出可能原因之解釋。以綜合高中、高職工科、實用技能班一年級的學生共244人，分班進行兩種概念改變的教學，而後資料分析試瞭解對不同類別的學生而言，何種教學法較有成效，且本研究以浮力為主題，使用二階層診斷評量，可釐清哪種教學法對何種浮力的迷思概念之概念改變較有幫助。研究顯果顯示：（一）針對非低成就低希望感的學生，Prevalence Model的課程顯著優於Classical Model的課程。（二）兩種課程對密度迷思3以及體積迷思3都有顯著的概念改變；公式迷思以及體積迷思2僅Classical Model課程能有效的概念改變；密度迷思2以及體積迷思1僅Prevalence Model的課程能有效的概念改變；而兩種課程對三種重量迷思以及密度迷思1都沒有顯著的概念改變幫助。Item 探討國中三年級學生對於重力概念之瞭解及心智模式(2003) 余秀麗; Yu Hsiu-Li本研究的主要目的是以重力為例，以三角交叉檢視（triangulation）的方式，使用二階段式設計及臨床晤談等方法，以不同面向探討學生對於力的初始概念、對非接觸力概念的瞭解，並診斷學生對重力另有概念的種類和認知架構，以及學生對詮釋重力概念的心智模式。研究的樣本為國中三年級學生共337人，其中男生181人，女生157人，受測學校分佈的地區為台北縣市共七所公立國中。 發現學生對於重力有一些另有概念的看法，例如：「蘋果和地面之間有空氣存在，蘋果才能掉下來」、「月球和地球之間有一排斥力，此力和地球引力平衡」、「月球在地球的大氣層外，不受地球引力的影響」、「月球因為沒有空氣，所以在月球上的物體或太空人均不會掉落或跌落至月球表面」、「地球會繞著太陽運行，是因為其他星球對地球的拉力達到平衡」等。 本研究分析之國三學生對於重力現象詮釋的心智模式歸納後有四種類別：（一）經驗論模式：他們認為非接觸力作用需要靠介質的傳遞，地球引力僅能存在大氣層內，在月球上因缺少空氣，所以沒有引力，因而月球表面上的物體會任意的飄浮。天體的運行乃是宇宙形成時，具有的自然現象。（二）大氣壓力論模式：學生認為非接觸力是要靠介質傳遞的，但是如果有大氣壓力，則物體不但會受到地球引力的作用，也會因為大氣壓力的作用而具有重量。（三）引力製造論模式：認為引力是星球本身製造出來的，若是製造出來的引力大，則物體所受的引力較大。物體在月球所受的引力較小，是因為月球本身所儲存的能量不足，製造的引力較小的緣故。（四）準科學平衡論模式：學生對於非接觸力的作用具備有較完整的基本科學概念，對於地球環境及月球環境下的事例亦能用基本的科學概念來詮釋現象，延伸至天體運動時，學生會在認知架構中試圖利用靜力平衡的概念來詮釋。