5.2 建議
5.2.2 未來研究方陎
從本研究中發現,示意圖對於抽象的力具像化,對於學習上不但未增加認知負荷,
並且提昇學生的學習成效,可詴著用在其他單元,如定滑輪與動滑輪,在移動方向與力 的大小上,都是學生容易混淆的地方。藉由示意圖的呈現,不但具體呈現,同時也可以 讓學生容易記憶。
日常工具的判斷上,有許多可以值得討論的地方。例如:簡單的工具,如天平不管 有沒有示意圖,在學習上都不會造成困擾。但是像是抗力點移動的裁紙刀,或是支點不 在中間的開瓶器等,學生即使操作物品,也未必能正確判斷,數位教材的適當輔助,可 協助學生解決問題。然而,難度更高的筷子或掃把,若學生使用不正確的用力方式,可 能就會有錯誤的判斷,因此,若先從操作體驗,將正確的使用方式先教導後,才用數位 教材搭配說明,可能才有成效。課本內最難的指甲剪,由於課本內錯誤的分析方式,可 能造成有預習過的學生也同樣做出錯誤的判斷。指甲剪可以找尋可分解成兩部分的,讓 學生從拆解中觀察兩種槓桿的組合,然後再用數位教材分析與討論。而課本內錯誤的知 識,應請出版商更正或刪除,在現行課本內,還有多少類似的錯誤觀念?可以做為未來 研究的主題。
示意圖用於日常工具的判斷時,高成就學生似乎感到需要使用更多的心力,在信心 與成就感上也屬於較低,是否會形成專技反效?使值得進一步探討的問題,如果真的會 有此現象,跟什麼因素有關?
而日常工具的各項分數中,以抗力臂的判斷,兩組獲得的分數明顯偏低,是因為抗 力點比較難判斷嗎?還是有可能其他的原因?也是值得另闢主題進行的研究。
本研究受限於時間與範圍,只能用在該學校的學生,無法推廣其他學校,在不同類 型的學生下,可能會有不同的結果,同樣的教材設計與研究,可以在不同學校進行。
94
參考文獻
中文文獻
王文科、王智弘(2010)。教育研究法(十四版)。臺北市:五南。
王全興(2008)。認知負荷理論及在其 e 化學習的應用。慈濟大學教育研究學刊,4,
173-194。
王美芬、熊召弟(2005)。國民小學自然科教材教法。臺北市:心理出版社。
江文慈(1993)。槓桿認知能力發展的評量與學習遷移歷程的分析─動態評量之應用(未 出版之碩士論文)。國立臺灣師範大學教育心理與輔導研究所,臺北市。
李玉琇、蔣文祁(譯)(2010)。認知心理學(原作者:Sternberg, R. J.)。臺北市:新加 坡商聖智學習。
何定樑(1999)。生活的物理。臺北市:九章出版社。
吳帝瑩(2008)。激發式動態呈現教學設計之研究-以一個排列組合問題為例(未出版之 碩士論文)。國立交通大學,新竹市。
呂慧君(2009)。激發式動態表徵設計運用於國小六年級分數除法教學成效之研究(未 出版之碩士論文)。國立臺北教育大學,臺北市。
宋曜廷(2000)。先前知識文章結構和多媒體呈現對文章學習的影響(未出版之博士論 文)。國立臺灣師範大學,臺北市。
李元亨(2010)。注意力引導在激發式動態教學之研究-以靜電學為例(未出版之碩士論 文)。國立交通大學,新竹市。
李金泉(2007)。精通 spss 統計分析實務與應用。臺北市:全華。
李賢哲(2001)。以動手做 (DIY) 工藝的興趣培養中小學童具科學創造力之人格特質。
科學教育,2-7。
林清山(譯)(1990)。教育心理學:認知取向(原作者:Richard, E. M.)。臺北市:遠 流。
林傑斌、林永青、顏靜韻(2007)。Spss 統計建模與應用實務。臺北市:網奕。
邱家麟(2008)。激發式動態呈現教學設計對國小五年級因數與倍數補救教學之個案研 究(未出版之碩士論文)。國立臺北教育大學,臺北市。
南一書局(2011a)。國民小學自然與生活科技習作第八冊。南一書局。
南一書局(2011b)。國民小學自然與生活科技課本第八冊。南一書局。
洪榮忠(2008)。激發式動態呈現教學設計之研究-以二元一次方程式的圖形為例(未出 版之碩士論文)。國立交通大學,新竹市。
范懿文、陳彙芳(2000)。認知負荷對多媒體電腦輔助學習成效之影響研究:資訊管理 研究。資訊管理研究,2,45-60。
95
96
游光純(2002)。利用臨床晤談探究國民小學高年級學童對槓桿概念的另有想法(未出 版之碩士論文)。國立臺北師範學院,臺北市。
黃美惠(2011)。民國 57-89 年國小教科書之力學主題內容分析(未出版之碩士論文)。
國立臺中教育大學,臺中市。
葉子榕(2010)。激發式動態教學對學習成效與認知負荷影響之研究(未出版之碩士論 文)。國立交通大學,新竹市。
廖家瑩(2010)。激發式動態教學對學習成效與認知負荷影響之研究─以簡易二次函數 圖形為例(未出版之碩士論文)。國立交通大學,新竹市。
熊召弟(1997)。談國民小學自然科教科書「開放」議題。國民教育,37 卷(3 期),24-32。
潘張杰(2008)。激發式動態呈現教學設計運用於國小小數乘法教學成效之研究(未出 版之碩士論文)。國立臺北教育大學,臺北市。
鄭靜瑜(2002)。資訊科技融入引導發現式教學對國小五年級不同能力學生學習成就與 學習保留之研究-以『槓桿』單元為例(未出版之碩士論文)。屏東師範學院,屏 東縣。
翰林出版(2011a)。國民小學自然與生活科技習作第八冊。翰林出版。
翰林出版(2011b)。國民小學自然與生活科技課本第八冊。翰林出版。
賴明照(2003)。國小高年級學童槓桿迷思概念之研究(未出版之碩士論文)。臺中師範 學院,臺中市。
戴文雄(2009)。五年級與六年級學生對「槓桿」之想法類型探討(未出版之碩士論文)。
國立臺灣師範大學,臺北市。
謝東育(2009)。激發式動態呈現教學設計之研究-以代數為例(未出版之碩士論文)。
國立交通大學,新竹市。
97
英文文獻
Anderson, L. W., & Krathwohl, D. R. (2001). A taxonomy for learning, teaching, and assessing: A revision of Bloom's taxonomy of educational objectives. Educational Horizons, 6(2).
Baddeley, A. D. (1990). Human memory: Allyn and Bacon.
Baddeley, A. D. (1992). Working memory. Science, 255(5044), 556-559.
Baddeley, A. D., & Mehrabian, A. (1976). The psychology of memory: Basic Books New York.
Bar, V. (1989). Introducing mechanics at the elementary school. Physics Education, 24, 348.
Beckmann, J. F. (2010). Taming a beast of burden-On some issues with the conceptualisation and operationalisation of cognitive load. Learning and Instruction, 20(3), 250-264.
Bobis, J., Sweller, J., & Cooper, M. (1993). Cognitive load effects in a primary-school geometry task. Learning and Instruction, 3(1), 1-21.
Brunken, R., Plass, J. L., & Leutner, D. (2003). Direct measurement of cognitive load in multimedia learning. Educational Psychologist, 38(1), 53-61.
Chambliss, M. J., & Calfee, R. C. (1998). Textbooks for learning: Nurturing children's minds:
Wiley-Blackwell.
Champagne, A. B., Klopfer, L. E., & Anderson, J. H. (1980). Factors influencing the learning of classical mechanics. American Journal of Physics, 48, 1074.
Chandler, P., & Sweller, J. (1991). Cognitive load theory and the format of instruction.
Cognition and Instruction, 8(4), 293-332.
Chi, M. T. H., & BassokMatthew, W. (1989). Self-explanations: How students study and use examples in learning to solve problems* 1. Cognitive science, 13(2), 145-182.
Chletsos, P. N., de Lisi, R., Turner, G., & McGillicuddy-de Lisi, A. V. (1989). Cognitive assessment of proportional reasoning strategies. Journal of Research & Development in Education, 23(1), 18-27.
Clark, J. M., & Paivio, A. (1991). Dual coding theory and education. Educational Psychology Review, 3(3), 149-210.
Clark, R. C., & Mayer, R. E. (2008). E-learning and the science of instruction : proven guidelines for consumers and designers of multimedia learning (2nd ed.). San Francisco, CA: Pfeiffer.
Clark, R. C., Nguyen, F., & Sweller, J. (2006). Efficiency in learning: Evidence-based guidelines to manage cognitive load: Pfeiffer.
Cohen, J. (1988). Statistical power analysis for the behavioral sciences (2nd ed.). Hillsdale,NJ:
Lawrence Erlbaum Associates.
Cook, L. K., & Mayer, R. E. (1988). Teaching readers about the structure of scientific text.
Journal of Educational Psychology, 80(4), 448.
98
Cuban, L. (1986). Teachers and machines: The classroom use of technology since 1920:
Teachers College Pr.
DeLeeuw, K. E., & Mayer, R. E. (2008). A comparison of three measures of cognitive load:
Evidence for separable measures of intrinsic, extraneous, and germane load. Journal of Educational Psychology, 100(1), 223.
Gopher, D., & Braune, R. (1984). On the psychophysics of workload: Why bother with subjective measures? Human Factors: The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society, 26(5), 519-532.
Hendy, K. C., Hamilton, K. M., & Landry, L. N. (1993). Measuring subjective workload:
when is one scale better than many? Human Factors: The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society, 35(4), 579-601.
Inhelder, B., & Piaget, J. (1958). The growth of logical thinking from childhood to
adolescence : an essay on the construction of formal operational structures. London:
Routledge.
Kalyuga, S., Ayres, P., Chandler, P., & Sweller, J. (2003). The expertise reversal effect.
Educational Psychologist, 38(1), 23-31.
Kalyuga, S., Chandler, P., & Sweller, J. (1998). Levels of expertise and instructional design.
Human Factors: The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society, 40(1), 1-17.
Kalyuga, S., Chandler, P., Tuovinen, J., & Sweller, J. (2001). When problem solving is
superior to studying worked examples. Journal of Educational Psychology, 93(3), 579.
Landauer, T. (1995). K. The Trouble with Computers: Cambridge MA: MIT Press.
Leahy, W., & Sweller, J. (2005). Interactions Among the Imagination, Expertise Reversal, and Element Interactivity Effects. Journal of experimental psychology: Applied, 11(4), 266.
Marcus, N., Cooper, M., & Sweller, J. (1996). Understanding instructions. Journal of Educational Psychology, 88(1), 49.
Mayer, R. E. (2005). Cognitive theory of multimedia learning. The Cambridge handbook of multimedia learning, 31-48.
Mayer, R. E. (2007). Research-based guidelines for multimedia instruction. Reviews of Human Factors and Ergonomics, 3(1), 127-147.
Mayer, R. E. (2009). Multimedia learning (2nd ed.). Cambridge ; New York: Cambridge University Press.
McNamara, D. S., Kintsch, E., Songer, N. B., & Kintsch, W. (1996). Are good texts always better? Interactions of text coherence, background knowledge, and levels of
understanding in learning from text. Cognition and Instruction, 14(1), 1-43.
Miller, G. A. (1956). The magical number seven, plus or minus two: some limits on our capacity for processing information. Psychological review, 63(2), 81.
Moreno, R., & Mayer, R. E. (2000). A coherence effect in multimedia learning: The case for minimizing irrelevant sounds in the design of multimedia instructional messages.
Journal of Educational Psychology, 92(1), 117.
Mousavi, S. Y., Low, R., & Sweller, J. (1995). Reducing cognitive load by mixing auditory and visual presentation modes. Journal of Educational Psychology, 87(2), 319.
99
Norman, D. A. (1993). Things that make us smart : defending human attributes in the age of the machine. Reading, Massachusetts: Addison-Wesley publishing company.
Paas, F. G. (1992). Training strategies for attaining transfer of problem-solving skill in
statistics: A cognitive-load approach. Journal of Educational Psychology, 84(4), 429.
Paas, F. G. W. C., & Van Merrienboer, J. J. G. (1994). Variability of worked examples and transfer of geometrical problem-solving skills: A cognitive-load approach. Journal of Educational Psychology, 86(1), 122.
Paivio, A. (1990). Mental representations: A dual coding approach: Oxford University Press, USA.
Paivio, A. (2007). Mind and its evolution: A dual coding theoretical approach: Lawrence Erlbaum.
Renkl, A. (1997). Learning from Worked Out Examples: A Study on Individual Differences.
Cognitive science, 21(1), 1-29.
Renkl, A., & Atkinson, R. K. (2003). Structuring the transition from example study to problem solving in cognitive skill acquisition: A cognitive load perspective.
Educational Psychologist, 38(1), 15-22.
Renkl, A., Atkinson, R. K., & Grose, C. S. (2004). How fading worked solution steps works¡Va cognitive load perspective. Instructional Science, 32(1), 59-82.
Roth, W. M. (1991). The development of reasoning on the balance beam. Journal of Research in Science Teaching, 28(7), 631-645.
Schecker, H., & Niedderer, H. (1996). Contrastive teaching: A strategy to promote qualitative conceptual understanding of science. Improving teaching and learning in science and mathematics, 141-151.
Siegler, R. S. (1976). Three aspects of cognitive development* 1. Cognitive Psychology, 8(4), 481-520.
Siegler, R. S. (1978). Children's thinking : what develops? Hillsdale, NJ: LEA.
Siegler, R. S., & Klahr, D. (1982). When do children learn? The relationship between existing knowledge and the acquisition of new knowledge. Advances in instructional
psychology, 2, 121-211.
Stepans, J. (1996). Targeting students' science misconceptions : physical science concepts using the conceptual change model. Riverview, FL: Idea Factory Inc.
Sternberg, R. J. (1990). Metaphors of mind: Conceptions of the nature of intelligence:
Cambridge Univ Pr.
Sweller, J. (2010). Element interactivity and intrinsic, extraneous, and germane cognitive load.
Educational Psychology Review, 22(2), 123-138.
Sweller, J., & Chandler, P. (1994). Why some material is difficult to learn. Cognition and Instruction, 12(3), 185-233.
Sweller, J., Van Merrienboer, J. J. G., & Paas, F. G. W. C. (1998). Cognitive architecture and instructional design. Educational Psychology Review, 10(3), 251-296.
Tindall-Ford, S., Chandler, P., & Sweller, J. (1997). When two sensory modes are better than one. Journal of experimental psychology: Applied, 3(4), 257.
100
Wierwille, W. W., & Eggemeier, F. T. (1993). Recommendations for mental workload measurement in a test and evaluation environment. Human Factors: The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society, 35(2), 263-281.
101
附錄一
從認知負荷理論探討六年級槓桿原理教學設計 成就測驗意見調查表
【專家審查版】
親愛的教育先進,您好:
本份調查表在探討不同的教學設計對國小六年級學童學習槓桿原理之 成效,期盼在這次的教學後,對於學生在簡單機械的學生上,能有完整的 概念與分析應用能力,在本研究的教學目標中,共有五項具體學習目標,
分別是:一、能正確的說出支點、施力點和抗力點的位置,並知道施力臂 與抗力臂的範圍。二、能以槓桿名詞說明工作時費力或省力的感覺。三、
能設計實驗裝置,以數據驗證槓桿作用,說明省力或費力的機械裝置。四、
能推論出施力臂>抗力臂時,省力。施力臂<抗力臂時,費力。施力臂=
抗力臂時,不省力也不費力。五、能以槓桿原理來分析生活中的常用工具。
本成就測驗之用意,在於了解不同的課程設計,對學生學習槓桿原理 的影響,懇允惠賜寶貴意見,以作為後學修改本問卷內容之依據,再次感 謝您撥冗時間,感謝!
國立交通大學科技與數位學習研究所碩士班
指導教授:陳明璋 博士
研 究 生:朱志青 謹上
中 華 民 國 100 年 2 月
102
103
104
105
106
107 (1)丙、甲、乙
認知歷程向度:記憶
能力指標:2-3-5-4 學習目標:一 適合 修正 刪除
修正意見:
(2)若施力的位置不變,當書包的位置由甲移到丁時,會越省力還是越費力?
( )
(3)若書包的位置不變,當施力的位置由丙移到戊時,會越省力還是越費力?
( )
答案:(3)越省力 (4)越費力 認知歷程向度:分析
能力指標:1-3-4-4 學習目標:二
適合 修正 刪除 修正意見:
2.下列哪一種方法施力會最小?請打ˇ。
答案:4
認知歷程向度:了解 能力指標:1-3-4-4 學習目標:四 適合 修正 刪除
修正意見:
3. 玩翹翹板時,如果強強比小力重,小力要坐在 A、B 兩個位置中的哪一個才有可能將 強強翹高起來?請在( )中打ˇ:
108 認知歷程向度:分析
能力指標:7-3-0-4 學習目標:二 適合 修正 刪除
修正意見:
4.下圖的槓桿實驗器裝置中,左邊的砝碼數與位置不變,右邊應該掛幾個砝碼才會平衡
?
請在表格內填入正確答案。
(1)
右邊距離 右邊砝碼 數 1格
2格 3格
3個 4個 6個
(2)如果將砝碼掛在右邊第5格,使槓桿實驗器平衡,應該要掛幾個?
答案:(1)24個;12個;8個;8格;6格;4格 (2)4.8個
能力指標:1-3-2-2 認知歷程向度:應用 學習目標:三
適合 修正 刪除 修正意見:
5.利用長棍子和一顆小石頭來移動一顆大石頭,下列哪一個放置方式最省力?請打ˇ;
5.利用長棍子和一顆小石頭來移動一顆大石頭,下列哪一個放置方式最省力?請打ˇ;