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四、過程策略

在文檔中 第肆章 研究結果與討論 (頁 30-35)

彙整GSP 組與非 GSP 組解題過程中的解題策略,如表 4-2-6 所示:

表4-2-6:第二題GSP 組與非 GSP 組解題策略之次數分配

解題策略類型 GSP 組 非GSP 組 甲生 乙生 丙生 丁生

啟思策略 6 4 3 3

符號策略 2 0 4 1

視覺策略 12 3 3 5

GSP 特殊策略 1 8 0 0

總計 21 15 10 9

由上表可得到下列四點結論:

(一)非GSP 組使用策略方式及數量組內差異少,GSP 組使用策略方式及數量組 內差異大

表徵方式造成使用策略方式及數量的差異。非 GSP 組表徵問題的方式幾乎是 一樣的,因此表徵數量、表徵轉換方式與解題時間均非常接近,不僅如此,連使用 策略方式及數量均類似。

非GSP 組之解題者使用策略數量皆為 9 次(表 4-2-6),其中邏輯演繹使用的次 數皆為3 次(表 4-2-7),使用時機相當一致,均發生在確認平行軸存在、四邊形 ACDE 為平行四邊形及三角形 ABC 為正三角形時。在重新畫圖時機上,都曾經為了表徵 ACDE 為平行四邊形時重新畫圖。在確定平行軸存在時,均使用符號作為推理工 具。因此在使用策略次數上有5 次是相同的。

造成 GSP 組使用解題策略迥異的原因是甲生以對稱表徵題目中的兩倍關係,

則不需要在 GSP 環境中表徵兩倍關係,乙生試圖直接以作圖、測量、計算與拖曳 結果表徵五邊等長及兩倍關係,則需要使用較多 GSP 提供的特殊策略。因此甲生 僅使用1 次拖曳策略且時間很短(約 29 秒),而拖曳過程中僅需在平行軸上下移動;

乙生則必須使用次數較多且時間較長的拖曳行為(總和約 13 分鐘)以逐步嘗試錯誤 的方式考慮平面上所有可能位置。

(二)不論GSP 組或非 GSP 組均使用重新畫圖的策略

第一題的研究結果顯示:GSP 環境中沒有產生重新畫圖的例子,係因為 GSP 能透過隱藏物件或是更換線條粗細與顏色,甚至以放大或調整物件位置的方式提高 視覺上的可辨性,而且GSP 所繪製的圖形能精確呈現題意所敘述的幾何關係,一旦 繪製完成,更動的機會很少。

但本題中,四位解題者均產生重新繪圖的行為。甲生重畫兩次,第一次是在 GSP 環境中,粗略地點選五個點,讓它看起來像五邊等長的五邊形,這相當於非

GSP 組繪製草圖的習慣動作,對於甲生而言,讓問題更具體;第二次是為了驗證 ACDE 為正方形而重新繪圖,他說:

210065 嗯...所以我...大膽的假設一下...假設它是直角...然後我再把圖作一次...

這次重新畫圖的原因是為了說明直角ACDE 為正方形,如果是因為舊有的圖失 去簡約性而無法辨識而重畫,則重畫的理由可以被接受;但是如果為了要驗證直角 而作出直角,以說明一切符合題意,則犯了邏輯上的問題,甲生犯個這個問題而不 自覺,這值得深思的問題。乙生重新畫圖是因為經歷過兩次失敗而重新開始。甲生 與乙生重新畫圖的例子,顯示GSP 環境中重新畫圖的理由並非視覺清晰上的考量,

有別於紙筆解題中重新畫圖行為,可能是基於方法上根本改變的需要而另起爐灶。

從丙生重新畫圖的過程中可推知其理解問題的進程,丙生第一個草圖(圖 4-2-6A)中以弧形標示 DBE∠ 目的在於提醒自己題目所求的角度在這個位置,再次 驗證丙生使用標記具有後設的目的;第二個草圖(圖 4-2-6B)中 DBE∠ 有新的表示 法:α+β,其中α與β分別代表 ABE∠ 與∠CBD,這個進展顯示丙生能以符號表徵兩 倍關係;當丙生更進一步發現∠DBE 中可能隱藏的平行與內錯角關係時,∠DBE 可看成兩個部分,命名為α與β(請見圖 4-2-6C),隨著推理活動的進行, DBE∠ 能夠 重新被多次解讀而產生更精緻意義,顯示解題者對於題目的內在結構有更進一步的 理解(Nunokawa, 1994, 1997, 2000)。這個例子顯示符號的標示與命名將隨著解題者 更深入理解題意而更加精緻:符號功能從一般指示到特殊命名,從統稱到獨立命名。

圖4-2-6:草圖的演進與問題情境的理解(以丙生為例) A

圖 圖B 圖C

從van Hiele(1986)的觀點來看,丙生重新畫圖的過程亦可顯現其幾何思考的進 展。丙生依題意繪製草圖(圖 4-2-6A),即進入視覺思考階段,在這個階段中五邊形 是一個視覺整體,在引入α,β表示角度兩倍關係角度,邁入解析思考階段,符號成 為解析的工具,符號上將α+β拆解成α與β,對應著幾何上將 EBD∠ 被拆成兩個部 分,而這兩個部分結合題目中等長條件之後則形成平行軸,此時,進入演繹思考階 段,在這個階段中,草圖強調表徵的功能而忽略精確性(圖 4-2-6A),草圖彰顯的是 平行關係,而非等長關係。

丙生對於問題情境的理解與幾何思考的進程,不僅展現在草圖的演進中,亦顯 示在重新構圖的過程中。解題初期草圖線段出現的順序解題者個人的習慣與好惡而 定,當理解重要關係之後,為了顯示其特徵則會改變構圖順序。以下圖為例,圖 4-2-7A 為丙生在解題初期所繪的草圖,草圖中的五邊形為一個視覺整體,圖 4-2-7B 為丙生在平行軸出現後,理解平行關係後所繪製的草圖,圖上的數字表示在構圖過 程中該線段出現的順序。圖4-2-7A 中顯示平行軸是最後出現的線段(標號 8),而理 解平行軸的意義之後,重新畫圖時,為了表徵平行關係,圖4-2-7B 中的標號為 1,2,4 號的三條線順序,較圖4-2-7A 中順序提早出現,尤其是平行軸(標號 2),出現順序 的改變是最多的。

圖4-2-7:構圖順序與問題情境的理解(以丙生為例)

A 圖B

(三)GSP 組與非 GSP 組均很少使用符號策略,但在非 GSP 組中,符號的使用具 關鍵意義

本題解題過程中,兩組均沒有運用到符號運算,符號僅用於命名或標記,而且 次數很少(表 4-2-8)。原因可能在於平行軸出現之後所喚起的知識多和幾何知識有 關,思考方式則偏向圖形關係或命題思考的推理上,因此不需要以符號進行運算,

符號僅用來表示幾何物件或是幾何量的標記。

但在非 GSP 組中,符號的使用卻具關鍵意義,丙生對於符號的命名與標示隨 著理解題意改變,尤其當丙生將表示∠DBE 的符號α+β拆成α與β時,顯示其更深入 理解題意;丁生唯一一次使用符號時,亦是透過符號理解問題,進而確認平行軸的 存在(詳見 p.93)。

表4-2-7:第二題GSP 組與非 GSP 組符號策略之次數分配

符號策略類型 GSP 組 非GSP 組 甲生 乙生 丙生 丁生

命名 2 0 2 0

標記 0 0 2 1

總計 2 0 4 1

(四)解題策略受表徵方式的影響較大,解題環境所造成的差異較小

在本題中,丙生與丁生以概念表徵兩倍關係,透過符號進行演繹推理活動,利 用重新畫圖理解問題。GSP 組的甲生以對稱觀點表徵兩倍關係,甲生善用 GSP 所 提供的作圖工具,而非實驗工具,視覺策略的使用多偏向維持視覺清晰性,在啟思 策略上也多以邏輯演繹為主。因此甲生呈現的表徵數量、表徵轉換方式、解題時間 與啟思策略使用方式較類似非 GSP 組的表現。這說明表徵方式影響策略,解題環 境所造成的差異較小。

相較之下,乙生意圖以 GSP 所提供的實驗工具,同時表徵五邊等長與兩倍關 係,因此可能多偏向具實驗特質的啟思策略,如:猜測、嘗試錯誤,在操作 GSP 上,則多運用探索實驗功能為主的策略,如:測量、計算與拖曳。

暫時打破GSP 與非 GSP 的分組方式,從實驗特質與理論特質的觀點重新將解 題策略分成實驗特質與理論特質的解題策略,並且將甲生與非 GSP 組成員排在一 起,將相關結果彙整如表4-2-7,可以此說明表徵對於策略的影響,遠超過工具(環 境)對於策略的影響。

表4-2-8:第二題以實驗與理論特質分類的解題策略次數分配

解題策略類型 乙生 甲生 丙生 丁生 實驗

特質

嘗試錯誤 2 0 1 0

猜測 2 1 0 1

測量計算拖曳 8 1 0 0

總計 12 2 1 1

理論 特質

重新畫圖 2 2 3 2

符號策略 0 2 4 1

邏輯演繹 0 5 2 3

總計 2 9 9 6

在文檔中 第肆章 研究結果與討論 (頁 30-35)

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