• 沒有找到結果。

在量化資料分析的部分,本研究採用了多元尺度法,以及 Bradley-Terry 模 型分析,但由於學生其對於五項函數極限定義由抽象與具體程度的判準方式,有 可能會隨著成對比較題目答題題數的增加而改變,若要區別在答題過程中,曾經 改變判準方式的集群,並瞭解其對定義抽象程度判斷的變化情形,可能會需要設 計更為適合此類資料分析的數學模型與集群分析軟體。

在研究主題—函數極限的部分,建議可以對函數極限的概念進行延伸,針對 函數極限、連續性、以及可微性,在形式化定義之間的條件對應關係,與其相關 的概念進行抽象程度差異的探討。

在研究主題—反思抽象的部分,對於傾向利用圖形表徵或符號(邏輯條件)表 徵進行反思抽象的不同學生類群,建議可以探討在其學習過程中,形成個人抽象 思考偏好的可能機制,並瞭解學生是如何透過課程訓練進而有效學習以符號(邏 輯條件)表徵進行反思抽象的。

在基礎微積分課程—函數極限定義現場教學的部分,建議老師在進行函數極 限形式化定義教學的時候,可以先參考本研究第五章第三節之五項定義形成學生 抽象感的可能原因,以瞭解學生對於函數極限形式化定義之中的符號、詞彙與語 法可能會產生迷思或誤解的地方;並且,在完成函數極限形式化定義教學之後,

亦可以請學生填寫本研究所發展出的函數極限定義抽象感的調查問卷,利用問卷 結果來估計對抽象判斷的表現不同類群(例如:認為符號越多越抽象,或認為定 義越不嚴謹越抽象)的學生人數分布情形。

165

在基礎微積分課程—函數極限定義學生學習的部分,可以利用 Spivak (1967) 的五項函數極限定義,讓學生以作業練習或學習單的方式,對五項函數極限定義 由較為口語化的敘述到最終形式化定義的敘述,逐一進行差異性的比較,以幫助 學生釐清函數極限形式化定義之中所出現的符號、詞彙與語法敘述的重要性及其 深入意涵,以及函數極限形式化定義在數學上難以為口語化定義取代的理由。

166

參考文獻

中文部分

詹志禹(1996)。認識與知識:建構論 V.S. 接受觀。教育研究雙月刊,49。

伍振鷟、林逢祺、黃坤錦、蘇永明(1999)。教育哲學。臺北市:五南。

林翠屏(2010)。以學生認知發展為主軸的微積分教學模式:教與學的特徵 (未出 版之碩士論文)。國立彰化師範大學數學研究所,彰化縣。

蔡森任(2011)。成對比較資料中個別差異模型結構之分類(未出版之碩士論文)。

國立臺灣師範大學數學研究所,台北市。

西文部分

Abstract (2004). Merriam-Webster's collegiate dictionary (11th ed.). Springfield, MA:Merriam-Webster.

Abstract (2009). Oxford English Dictionary (2nd ed., version 4.0). New York: Oxford University Press.

Barnhart, R. K. (Ed.) (1988). Barnhart dictionary of etymology. Bronx, NY: H.W.

167

Wilson Co.

Bartlett, F. C. (1932). When smart groups fail. The Journal of Learning Science, 12, 307-359.

Beth, E. W., & Piaget, J. (1966). Mathematical epistemology and psychology (W.

Mays, trans.). Dordrecht, the Netherlands: Reidel.

Bradley, R. A., & Terry, M. E. (1952). Rank analysis of incomplete block designs: I.

The methods of paired comparisons. Biometrika, 39, 324-345. 168

Brook, A. (1997). Approaches to abstraction: A commentary. International Journal of Educational Research, 27, 77-88.

Brown, J. S., Collins, A., & Duguid, P. (1989). Situated cognition and the culture of learning. Educational Researcher, 18(1), 32-42.

Cornu, B. (1981). Apprentissage la notion de limite: Modèles spontanés et modèles propres. In Proceedings of the 5th annual conference of the International Group for the Psychology of Mathematics Education, (pp.322-326). Grenoble, France:

PME.

Cornu, B. (1983). Apprentissage de la notion de limite: Conceptions et obstacles.

Thèse de doctorat de troisième cycle, L’Université Scientifique et Médicale de Grenoble, France.

168

Cornu, B. (1991). Limit. In D. Tall, (Ed.), Advanced mathematical thinking (pp.

153-166). Dordrecht, the Netherlands: Kluwer Academic Press.

Cuevas, G. (1984). Mathematics learning in English as a second language. Journal of Research in Mathematics Education, 15, 134-144.

Davis, R., & Vinners, S. (1986). The notion of limit: Some seemingly unavoidable misconception stages. Journal of Mathematical Behavior, 5, 281-303.

Davydov, V. V. [1972] (1990). Types of generalization in instruction: Logical and psychological problems in the structuring of school curricula (J. Kilpatrick, Ed.,

& J. Teller, trans.). Reston, VA: National Council of Teachers of Mathematics.

Dubinsky, E. (1991). Reflective abstraction in advanced mathematical thinking. In D.

Tall, (Ed.), Advanced mathematical thinking (pp. 95-123). Dordrecht, The Netherlands: Kluwer Academic Press.

Gorman, A. M. (1961). Recognition memory for nouns as a function of abstractness and frequency. Journal of Expirimental Psychology, 61(1), 23-29.

Hershkowitz, R., Schwarz, B. B., & Dreyfus, T. (2001). Abstraction in context:

Epistemic actions. Journal for Research in Mathematics Education, 32, 195-222.

Herzog, O. (1919). Der abstrakte expessionismus. Der Sturm, 10, 29.

169

Hiebert, J., & Carpenter, T. P. (1992). Learning and teaching with understanding. In D.

A. Grouws (Ed.). Handbook of research on mathematics education (pp. 195-222).

New York: Macmillan.

Hiebert, J., & LeFevre, P. (Eds.). (1986). Conceptual and procedural knowledge in mathematics: An introductory analysis. In J. Hiebert, (Ed.), Conceptual and procedural knowledge: The case of mathematics (pp. 1-27). Hillsdale, NJ:

Lawrence Erlbaum.

Hume, D. [1758] (2005). Inquiry concerning human understanding. Stilwell, KS:

Digireads.

Hume, D. [1739] (2007). A treatise of human nature. In D. F. Norton and M. J. Norton

(Eds.), David Hume:

A treatise of human nature.New York: Oxford University Press.

Jampolsky, M. (1950). Ê tude de quelques épreuves de Reconnaissance. Annee Psychology, 49, 63-97.

Kant, I. [1781] (1998). Critique of pure reason. Cambridge: Cambridge University Press.

Keil, F. C. (1989). Concept, kinds, and cognitive development. Cambridge, MA: MIT.

Kiehl, K. A., Liddle, P. F., Smith, A. M., Mendrek, A., Forster, B. B., & Hare, R. D.

170

(1999). Neural pathways involved in the processing of concrete and abstract words. Human Brain Mapping, 7, 225-233.

Koczkodaj, W. W. (1998). Testing the accuracy enhancement of pairwise comparisons by a monte carlo experiment. Journal of Statistical Planning and Inference, 69, 21-31.

Kruskal, J. B., & Wish, M. (1978). Multidimensional scaling. Beverly Hills: Sage Publications.

Lave, J. (1988). Cognition in practice: Mind, mathematics and culture in everyday life.

Cambridge: Cambridge University Press.

Li, L., & Tall, D. (1992). Constructing different concept images of sequence and limits by programming. In I. Hirabayashi, N. Nohda, K. Shigematsu, & F. Lin (Eds.). Proceedings of the 17th annual conference of the International Group for the Psychology of Mathematics Education, (Vol.2, pp.41-48). Tsukuba, Japan:

PME.

Locke, J. [1689] (1979). An essay concerning human understanding (Clarendon edition of the works of John Locke). New York: Oxford University Press.

Larger, C. A. (2006). Types of mathematics-language reading interactions that unnecessarily hinder algebra learning and assessment. Reading Psychology, 27, 192.

171

Mitchelmore, M. (2007). Abstraction in mathematics learning. Mathematics Education Research Journal, 19(2), 1-9.

Monaghan, J. (1991). Problems with the language of limits. For the Learning of Mathematics, 11(3), 20-24.

Monaghan, J., Sun, S., & Tall, D. O. (1994). Construction of the limit concept with a computer algebra system. In J. P. da Ponte, & J. F. Matos (Eds.), Proceedings of the 17th annual conference of the International Group for the Psychology of Mathematics Education, (Vol.3, pp.279-286). Lisbon, Portugal: PME.

Noss, R., & Hoyle, C. (1996). Windows on mathematics meaning. Dordrecht, The Netherlands: Kluwer Academic Press.

Ozmantar, M. F., & Monaghan, J. (2007). A dialectical approach to the formation of mathematical abstractions. Mathematics Education Research Journal, 19(2), 89-112.

Piaget, J. (1971). Biology and knowledge (B. Walsh, trans.). Chicago: University of Chicago Press. 172

Piaget, J. (1972). The principles of genetic epistemology (W. May, trans.). London:

Routledge & Kegan Paul.

Piaget, J. (1975). Piaget's theory (G. Cellerier & J. Langer, trans.). In P. B. Neubauer

172

(Ed.), The process of child development (pp. 164-212). New York: Jason Aronson.

Piaget, J. (1978). Success and understanding (A. J. Pomerans, trans.). Cambridge, MA: Harvard University Press.

Piaget, J. (1980). Adaptation and intelligence (S. Eames, trans.). Chicago: University of Chicago Press.

Piaget, J. (1985). The equilibration of cognitive structures (T. Brown & K. J. Thampy, trans.). Cambridge, MA: Harvard University Press.

Piaget, J., & Garcia, R. (1983). Psychogenèse et histoire des sciences. Paris:

Flammarion.

Schwarz, B. B., Dreyfus, T., & Hershkowitz, R. (2009). The nested epistemic actions model for abstraction in context. In B. B. Schwarz, T. Dreyfus, & R. Hershkowitz (Eds.). Transformation of knowledge through classroom interaction (pp. 11-40).

New York: Routledge.

Schwarzenberger, R. L. E., & Tall, D. O. (1978). Conflicts in the learning of real number and limits. Mathematics Teaching, 82, 44-49.

Spivak, M. (1967). Calculus. New York: W.A. Benjamin, Inc..

Stoke, S. M. (1929). Memory for onomatopes. The Journal of Genetic Psychology, 36,

173

594-596.

Thorndike, E. L., & Lorge, I. (1944). The teacher’s word book of 30,000 words. New York: Bureau of Publications, Teachers College, Columbia University.

Toglia, M. P., & Battig, W. F. (1978). Handbook of semantic word norms. Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum.

Van Oers, B. (1998). The fallacy of decontextualization. Mind, Culture, and Activity, 5, 135-142.

Van Oers, B. (2001). Contextualization for abstraction. Cognitive Science Quarterly, 1, 279-305.

Vygotsky, L. S. [1934] (1987). Thinking and speech. In R. W. Rieber & A. S. Carton (Eds.) & N. Minick (trans.). The collected works of L. S. Vygotsky: Vol. 1 Problems of general psychology. New York: Plenum.

Williams, S. (1991). Models of limit held by college calculus students. Journal for Research in Mathematics Education, 22(3), 219-236.

174 1. 姓名:_______________

2. 就讀科系:_______________ 年級:_______________

最抽象 ____________________________________________ 最不抽象 7-2. 請問你所選擇的最抽象的科目對您而言抽象的理由為何?(可複選,有其 他想法請加以詳述)

□ 難以視覺化 □ 在腦海中難以想像操作 □ 常與現實情況不一致

□ 例外情況太多 □ 專有名詞太多 □ 符號太多

□ 語言敘述與日常用法差異過大

175

□ 其他:____________________________________________________

176

10. 函數極限定義抽象性的成對比較檢測:

本題為示範練習題

請依你所判斷的抽象程度量級,在選項 A 與 B 之間選擇較抽象的選項及程度 打勾。

例如:

若您認為代數較幾何稍微抽象,請先在選項 B 打勾,並在靠近右方稍微抽象 的數字 3 底下打勾。

177

正式題目開始

以下敘述皆用來表達函數極限的定義,請選出您認為較為抽象的敘述方式,再依 其抽象程度打勾。

若 f 為一個定義於包含 a 的開區間的函數 (a 點以外的點都有定義)。

則極限式 im𝑋 a𝑓 𝑥 𝐿 可定義為 (1)

(2)

178

(3)

(4)

179

(5)

(6)

180

附錄 A-2 函數極限定義抽象感調查的問卷版本二 同學您好,

這份問卷訪問的目的是想瞭解對於不同學習階段的數學系學生而言,

「函數極限」(limit) 的 ε - δ 定義與相關概念之於學生所形成的抽象 情形、程度、以及可能成因,以期幫助改善未來現場的教學情形。

請填寫您的相關基本資料,並在您所屬的選項中打勾,您所填寫的資 料僅作為學術研究使用,所有資訊將會予以保密。感謝您的參與以及 協助!

台師大科教所研究生 袁珮倫 謹致

一、請填入您的基本個人資料:

1. 姓名: __________

2. 性別: □ 男 □ 女

3. 就讀學校:________________ 4. 年級:_____________

5. 請問您修過微積分課程嗎?

□未修 □目前正在修課 □已修 6. 請問您修過高等微積分課程嗎?

□未修 □目前正在修課 □已修

7. 請問您修過其他分析相關課程 (例如:實變、實分析) 嗎?

□未修 □目前正在修課 □已修

181

二、請回答以下對於您大一基礎微積分課程學習情形的相關問題:

1. 您覺得您大一時基礎微積分課程所使用的課本內容與教材:

□偏難 □適中 □偏易 2. 您覺得您大一時基礎微積分課程老師教學的內容:

□偏難 □適中 □偏易 3. 您大一第一次修基礎微積分成績大約落於哪一個區間?

□ 90-100 分 □ 80-89 分 □ 70-79 分 □ 60-69 分 □50-59 分

□ 40-49 分 □ 30-39 分 □ 20-29 分 □ 10-19 分 □ 1-9 分

三、以下為「函數極限」(limit) 的 ε - δ 形式化定義:

The function f approaches the limit L near a means:

for every ε > 0, there is some δ > 0 such that, for all x, if 0 < │x - a│ < δ, then│f(x) - L│< ε.

(Spivak, 1967)

1. 請問您在大衣基礎微積分時學習函數極限部分的段考成績(例如:大一上 學期第一次期中考成績)大約落於哪個區間?

□ 90-100 分 □ 80-89 分 □ 70-79 分 □ 60-69 分 □50-59 分

□ 40-49 分 □ 30-39 分 □ 20-29 分 □ 10-19 分 □ 1-9 分

182

2. 請問您覺得自己大一時在學習「函數極限」(limit) ε - δ 定義的學習情況 如何?

□ 很清楚明瞭

□ 大部分清楚

□ 半知半解

□ 只明白一點點

□完全不清楚

3. 請問您在學習基礎微積分時,對於「函數極限」(limit) 的 ε - δ 定義感 到抽象嗎?

□ 極為抽象

□ 大部分抽象

□ 一半一半

□ 有一點抽象

□ 幾乎不抽象

4. 承上,若您對 ε - δ 定義感到抽象,您處理的方式為: (可複選) 背誦下來

反覆思考

請教老師、助教、同學 不予理會

其他(請將您的處理方式填入下方的空格中)

__________________________ ___________

183

四、個人偏好調查:

1. 就您由小學至高中時所學幾何與代數的內容而言,何者比較抽象?

□ A □ B

2. 承上,請問您所選擇的選項對您而言抽象的理由為何?(可複選) 難以利用圖形呈現表達

在腦海中難以想像操作 常與現實情況不一致 符號太多易混淆 專有名詞太多

語言敘述與日常用法差異過大 其它:

可以寫下您其他的想法或理由:_________________________________

3. 請問以下哪一種方程式的表達方式讓您覺得比較抽象?

□ A □ B

184

4. 承上,請問您所選擇的選項對您而言較抽象的理由為何?

□ 符號較多

□ 幾何圖形較複雜

□ 其他

可以寫下您其他的想法或理由:________________________________

5. 承上,您剛才在試著比較左右兩項不同方程式的抽象程度時,您腦海中 有浮現幾何圖形嗎?

□ 有 □ 無

6. 請問您平時解題時,比較傾向依靠幾何圖形操作或數字符號操作來得到 答案?

□幾何圖形 □數字符號

185

五、AB 選項的抽象程度比較:

題組 1. 若 f(x) 為一個定義於包含 a 的開區間的函數 (a 點以外的點都有定 義)。

則極限式 可定義為 …

A 與 B 選項之中,哪一種表達方式使您感到較為抽象?

請比較 A/B 選項的抽象程度差異作答。

作答方式:

(1) 若您認為 A 選項較抽象,請選擇左邊的 1~5 選項;若認為 B 選項較抽 象,請選擇右邊的 1~5 選項

(2)若您覺得 A 選項較 B 選項抽象程度差異為稍微抽象,則請選左邊的 2 號 稍微抽象選項。

186

題組 2. 若 f(x) 為一個定義於包含 a 的開區間的函數 (a 點以外的點都有定 義)。

則極限式 可定義為 …

A 與 B 選項之中,哪一種表達方式使您感到較為抽象?

請比較 A/B 選項的抽象程度差異作答。

作答方式:

(1) 若您認為 A 選項較抽象,請選擇左邊的 1~5 選項;若認為 B 選項較抽 象,請選擇右邊的 1~5 選項

(2)若您覺得 A 選項較 B 選項抽象程度差異為稍微抽象,則請選左邊的 2 號

(2)若您覺得 A 選項較 B 選項抽象程度差異為稍微抽象,則請選左邊的 2 號