科學教育研究所

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本所於民國75年秋奉教育部核准設立,經當時理學院吳院長京一、與數學系、物理系、化學系、生物系、地球科學系等系主任,以及本校科學教育學者之籌備和規劃,分別於75年成立博士班,於76學年度招收第1屆博士班學生,83年成立碩士班,於84學年度起正式招收第1屆碩士班學生,87年成立教學碩士班,於88學年度招收第1屆教學碩士班學生。

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    高中生對拋物線、橢圓及雙曲線的心智模式類型研究
    (2011) 吳姿瑩; Tzu-Ying, Wu
    本研究的目的是對於高中學生在拋物線、橢圓及雙曲線的心智模式類型進行研究,進而了解學生學習過圓錐曲線單元後,對於拋物線、橢圓及雙曲線所形成的概念,以及在這些概念之下所形成的心智模式。 本研究為質性研究,使用半結構性晤談。研究之初,研究者先對幾位科教所不同背景的學生進行訪談,以瞭解本研究是否可行。接下來,研究者先以一般性的問題對學生進行紙筆測驗,並與任課老師討論後,挑選出適合晤談的學生。訪談的過程中,發現學生的表現與一般性的問題表現並無太大的正相關,因此研究者與指導教授討論後,再挑選另一所PR值無太大差異的國立高中,由教師挑選不同能力及不同組別的學生進行晤談,在正式施測時,兩所學校的研究對象總共為自然組及社會組學生各6位。 透過質性資料的分析,本研究發現學生對於拋物線的心智模式類型有火箭筒型、類拋物線型;對橢圓的心智模式類型有操場型、類橢圓形;對雙曲線的心智模式類型有雙曲線型、類雙曲線型。另有一心智模式,受圖形外觀影響較大的,本研究稱為受圖像型。在這些類型中,研究者歸納出學生判斷拋物線、橢圓、及雙曲線可略分為六個概念,分別為「開口」、「無限延伸」、「弧度」、「對稱」、「漸近線」及「幾何定義」。這六個概念中,「開口」為教師們在圓錐曲線單元的教學的常用語;「無限延伸」為描述圖形的發展;「弧度」與高中教材所定義的弧度(radian)不同,為學生為描述一曲線彎曲的程度所使用的日常用語,且不同的學生在使用上所表達的概念不盡相同;「對稱」為圓錐曲線中一重要的概念;「漸近線」為學生觀察雙曲線的重要概念;「幾何定義」對學生而言,為不太容易了解的概念。 本研究發現學生學習過圓錐曲線單元後,仍舊有許多與正確模式相異的心智模式存在。建議教師在教學的過程中,強調拋物線、橢圓及雙曲線的幾何定義與學生所熟知的各概念,如「開口」、「對稱」等作連結。本研究另發現不同學生口中的「弧度」不盡相同,因此建議教師教授本單元時,可利用離心率切入,使學生在理解拋物線、橢圓及雙曲線具有融貫性。