• 沒有找到結果。

研究者在國中擔任數學教師迄今已超過十年,雖然期間帶過許多不同的班 級,看著學生跟著我學習,從失敗到進步,過程中雖有許多挫折,但與學生一同 成長的感動,也是一直督促我進步的動力,也就是我為何想要讓自己在數學教育 領域上更為精進的原因。而研究者任教的學校屬於該行政區之弱勢學校,學生正 向價值觀較低落,學生家長社經背景較低,且研究者目前任教之班級在該年級學 業成績落後,學習成效普遍不彰。學生在某些單元的學習過程中,常常不時的會 遇到學生陷入迷思概念中,即使研究者利用過去經驗,採用了不同的詮釋方式,

仍無法讓學生全然瞭解,將他們的迷思概念一一破除。也因此,如何找到一個系 統化的方式,能夠發掘學生學習迷思的來源,並能夠從中找尋合適的解決方法,

是本人投入此研究的目標。

函數為數學上一相當重要的觀念,探討著不同變數間映射的關係,從國中開 始到高中、大學的數學,一直都是學習中最重要的概念之一。Yerushalmy 與 Schwartz (1993) 表示「函數在現行的中學程中,位居重要的部分,我們有充分 的理由去說函數是代數的基本物件」。

美 國 國 家 數 學 教 師 委 員 會 (National Council of Teachers of Mathematics[NCTM], 2009),函數為協助學生瞭解其周遭世界最重要的數學工具 之一。函數的概念為數學許多分支的基礎,建立函數的概念將有效幫助學生將數 學工具與許多不同主題所結合,包括數學領域、其他學門或是真實世界的應用。

也因此發展學生使用與瞭解函數的概念,為數學教育的主要目標之一 (NCTM, 2009)。此報告提出對於函數的瞭解與學習主要需要考慮的重要元素有:(1) 學習 交互使用函數的不同表徵型式,包括圖、表、符號等,不同元素各有其特點協助 瞭解函數的特性,(2) 學習瞭解不同函數的特性,並能了不同的函數其各自的可 能應用範圍與特性,(3) 學習瞭解函數中各項係數對於函數表現的影響 (NCTM,

2009)。因此函數的學習有其重要性。

學生在國中時期除了線型函數以外,二次函數即為最重要的函數類型。二次 函數概念的養成,對於往後學習各種其他函數,都會有一定的幫助,例如:高中 教材中的指數函數、對數函數或高次多項式函數等。透過二次函數的學習,可以 讓學生第一次有機會體會到變數,瞭解變數如何透過函數係數的轉換,造成變數 間映射特性與特徵的改變。這些概念都可以透過二次函數的學習下開始接觸。

Brian (1998) 表示數學課程就是圍繞著變數與函數。二次函數的學習,除了讓學 生接觸到函數的一些基本特性,另外也將函數與幾何概念進行更緊密的結合。例 如,二次函數的圖形為拋物線,此形狀讓學生開始形成函數中有最大值以及最小 值的想法,並進而學會判斷某一二次函數是開口向上還是開口向下,而對於凹函 數 (concave function) 與凸函數 (convex function) 的認知,對於未來學生在高中 或大學學習微積分,甚至是更高等的數學分析,這都是不可或缺的。因此,二次 函數的學習與基礎,對於學生日後與高中數學甚至是大學研究所數學的學習,都 有其不可或缺的地位。

在二次函數的學習中,學生第一次需要大量使用到不同函數的表現形式,瞭 解公式的形式與其幾何圖形之關係,瞭解如何將函數在圖與表之間做轉換。二次 函數的學習,將讓學生瞭解不同函數的有其不同的特性與應用領域,也為未來不 同函數的學習進行準備。二次函數的教材,也非常強調函數中各項係數的變化對 於函數形狀與特性的影響,對於學生學習的複雜度都遠高過於先前的線型函數的 瞭解。也因此二次函數的學習,對於學生函數觀念的建構是相當重要的部份。

根據研究者本身的教學經驗發現,學生學習二次函數時產生的錯誤涵蓋了函 數表徵的轉換,函數特性的瞭解,以及函數係數對函數的意義,例如下列為學生 常犯的錯誤:

(一)當一個拋物線與y 軸的交點沒有顯示在圖上時,學生推論這個交點不存在。

(二)學生將二次函數的係數同乘以不為0 的數時,認為二者所對應的拋物線是 相同的。例如:學生認為y x2 2x  3 和 y  2x2 4x  6 這兩個二次函數

的圖形是相同的。

(三)學生建造一個給定頂點與另一點的二次函數的方程式時,只根據它的頂 點,他們不會去檢驗第二個點是否在函數上。例如:頂點在(4, 3)與另一 點(2, 5)的二次函數,學生會將它的方程式建造為 y ( x  4)2 3,而不會 去檢驗圖形上的點(2, 5)是否在圖形上。

(四)學生認為拋物線上連接兩點的線段中點也會在拋物線上。例如:如圖,他 們 認 為 二 次 函 數 圖 形 上 連 接 A(2,  1)、 B(2.5, 1.5) 兩 點 線 段 的 中 點 C ( 2.25, 0.25)也會在圖形上。

B(2.5, 1.5)

A(2,  1) x y

(五)學生記憶口訣:「二次函數向上平移就加,向下平移就減。」因為向上正 好與y 軸正向方向相同,向下正好與 y 軸負向方向相同,因此過度推論向 右正好與x 軸正向方向相同,向左正好與 x 軸負向方向相同,所以得到「向 右平移就加,向左平移就減。」的結論。例如:學生認為將二次函數y  ( x 3)2的圖形向左平移2 單位後,會得到二次函數 y  ( x  1)2的圖形。

基於上述種種原由,本研究將以國中九年級第二學期二次函數學習為探討範 圍,以研究者任職的學校與周遭的學生為探討對象,嘗試瞭解國中生學習二次函 數可能遭遇的迷思,與可能的解決對策,期許結果對於數學中等教育的教學研究 上有所貢獻。