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浮力教學策略相關研究

不少研究者嘗試著利用不同的教學策略,針對浮力概念設計課程以幫助學生 學習,分述如下。

Hewson & Hewson(1983)以南非 90 位九年級學生為研究對象。探討在教學中 融入整合、區辨、替換、概念橋的教學模式,引導學生經由以上四個步驟學習,

對照組則是傳統講述式教學,以概念的邏輯順序進行教學。並在教學前利用晤談 找出學生在浮力學習中容易出現的迷思概念,針對學生迷思概念加以解決。其研 究結果顯示,在科學概念方面,實驗組的密度、質量與體積概念均獲得顯著的進 步,在密度的迷思概念沒有呈現顯著差異。

Stepans, Dyche & Beiswenger(1988)針對 52 名大一學生分成兩組,探討學 習環(Learning Cycle)和闡釋教學法(expository)對浮力概念學習的成效。學習 環教學法分成三階段:初探(exploration),概念引介(invention),概念應用 (application)。研究結果發現在整體後測表現上,學習環教學法略高於闡釋教 學法。

徐佳典(2007)也以 5E 探究式學習環教學探討對國二學生學習浮力概念之影 響,研究結果顯示以 5E 學習環進行教學的實驗組,其浮力迷思概念改變情形優 於一般教材教學的控制組。且學習環造成概念改變的機制,集中在「探索」和「解 釋」兩階段,在「探索」過程中,學生以自我為主體,思考解決問題,從中獲得 解決問題的概念,也同時再次檢視自我的問題是什麼;透過自己動手操作與動腦 思考,對於學習新的概念有一定效果。「解釋」是造成概念改變的主要機制,這 階段學生要提出自己在探索階段得到的結果,接受同儕和老師的提問,然後為自 己的結果提出辯護或澄清,過程中若無法順利對問題或自己的發現提出解答,則 會產生「概念衝突」,直到能夠更完整解釋實驗結果的觀念出現,可能接受並修 正自我概念,促使概念改變。

Rowell& Dawson(1997)以九年級的澳洲學生為研究對象,教學過程主要利用

實地操作實驗引導學生學習概念。讓學生實地對物體的長度、重量進行測量,而 後畫出同樣材質,不同體積的物體之體積-重量關係圖,藉由實作過程的發現,

了解同一材質的物體,密度相同,不受物體體積大小影響的概念。接著讓學生觀 察物體浮沉現象與密度的關係,讓學生實際操作發現密度小於水的物體,在水中 會上浮;密度大於水的物體在水中會下沉至杯底,讓學生發現決定物體在液體中 為浮體或沉體的通則,並讓學生預測不同物體在水銀中的浮沉情形。

許嘉玲(1997)以尚未接受學校正式理化科教學的國中一年級學生為研究對 象,透過前測結果,將學生區分成五種心智模式(重量、比較重量、密度重量混 合模式、科學模式 II、科學模式 I),了解各個模式的學習者,在經過認知衝突 的實驗操作後,發生概念改變的情形,並從中了解學生在浮力的學習機制。研究 結果顯示,學生對於浮沉現象有相當多的迷思概念,由於對「密度」概念的不了 解,同時也混淆了重量和密度的概念,因此導致對於浮沉現象的理解錯誤。

吳昆勇(2002)則以即將接受浮力單元學習的八年級台灣學生為研究對象,研 究對象分別來自台北縣及桃園縣。利用阿基米德原理及引導式教學法的使用,探 討對學生學習浮力時的迷思類型,以及教學法對於改變學生浮力迷思概念的成 效。實驗對象分為三組,分別是用常態教學教受課本教材、用常態教學教授加入 阿基米德原理教材、用引導式發現教學法教授加入阿基米德原理原理教材。實驗 結果發現引導式發現教學法及融入阿基米德原理教材的教學對桃園縣國中學生 學習浮力概念有顯著影響;但對台北縣國中生則沒有顯著影響。教材和教法的改 變對學習程度高、中、低分群的學生都有顯著進步。以理化學期成績進行分析,

則是中,低分群的學生經由教材、教法的改變後有顯著進步。

黃瑞龍(2002)探討電腦輔助學習對國中理化浮力單元學習之成效,結果顯示 使用軟體前後,高分組學生前、後測成績無顯著差異,但低分組的成績提升具有 顯著成效。並發現觀看軟體次數與時間,對學習成績的提升具正相關。對浮力迷 思概念之改變程度,低分組學生優於高分組學生,但仍存有部分不正確概念。且 接受電腦輔助教學法的受試者中,超過八成認為電腦輔助學習對於提升學習成效

以及電腦軟體對教學的實用性以及了解自我的學習歷程是有正向幫助的。

鄭文彥(2006)先用二段式迷思概念診斷工具,找出國中學生浮力迷思概念,

再透過類比橋結合類比學習環的設計,融入浮力單元學習教材,並採用小組討論 式教學,探討學生在接受教學後對浮力迷思概念的改變。實驗組為以類比橋融入 浮力單元教材教學,結合學習環的確認、檢索、映射、評估四步驟實施教學;對 照組為一般教科書教材實施教學。以量化資料和質化資料分析後,研究結果發現 實驗組對於浮力迷思概念改變的成效優於控制組,超過一半的迷思概念,實驗組 有超過一半的迷思概念改變率都高於對照組 10%以上,此外,學生在學習過程 中,可由類比橋的機制降低學習領域的抽象程度。並經由類比學習環的確認、檢 索、映射、評估四步驟進行學習,由確認與檢索獲得相關直覺概念,由映射階段 的類比橋設計將結構關係映射到學習領域,以獲得正確知識。