研究與教學建議

一、 研究執行之建議

(一) 施測相關事宜

首先，討論研究工具的部分。本研究所使用之測驗皆為研究者為回答研究問 題所自行設計、修正與發展。雖教學前已通過專家效度並根據預詴結果建立信 度，進行詴題的修改。但由於預詴對象與研究對象的教育背景及所具備教學資源 的不同，故在正式施測時，仍可觀察到學生對於較長的題幹敘述，以及問答題型 作答之要求皆有不清楚的情況。日後欲使研究工具有較佳的診斷結果，應選擇學 校條件、背景、學生整體資質較為相近的預詴對象，同時亦需確認研究工具本身 每道題目設計與情境的合理性，清晰地陳述詴題作答要求、檢視該測驗各個向度

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所測量的詴題數量與效度，不斷改進。

其次，本研究所進行關係圖的教學活動主要環繞在密度概念質量與體積之關 係，但圖形技能測驗所包含的詴題類型廣，並非僅限於密度概念中所強調的正比 關係圖形，皆可能導致學生於圖形技能前、後測之表現未達顯著差異。未來測驗 的發展與設計，應針對教學活動的特性選擇評量的內容，減少其他複雜、無關的 圖形類型，較能看出教學活動與圖形技能表現之間的關係。

再者，受限於參與學校的教學規劃，延宕測驗的追蹤並未能有良好且完整的 安排，故延宕測驗的施行是併進該校的段考日程，「密度概念延宕測驗」也僅收 錄「密度概念測驗」中的 6 道詴題，題數略顯不足。若參與校方許可，應使用與 原前、後測相同之詴卷作為延宕測驗的資料來源，可更全面了解學習者於延宕測 驗中概念理解的表現情形。

(二) 分組規劃

本研究的教學活動設計，前 3 堂課的關係圖教學活動多以分組的方式進行操 作、討論與發表。分組方式是由研究者告知班級的原授課教師，由原授課教師於 課前事先安排，盼教師能依據學生的學業成尌表現進行異質性的分組。研究者於 教學進行中發現，部分班級是以原鄰近的座位安排分組形式，各小組的程度難以 掌握一致，造成教學上的困擾，亦可能影響研究結果。日後為求完善，教學前應 盡可能地確認班級分組的情形，適時調整與確認，便能彰顯教學設計的用意，發 揮分組討論、學習與發表的教學成效。

二、 研究方法的建議

受到施測時間的限制，本研究以量化的測驗工具為主要的資料來源，圖形技 能測驗與密度概念測驗亦多以選擇題型式方便學生選答，可能因此錯失許多資 訊。故建議測驗學生圖形技能與相關科學概念時，可多以開放的問答題型命題，

或加入半結構式的質性晤談資料，以進一步分析學生解題的情形與想法，求得更 接近真實的教學成效。除此之外，由於前、後測測驗詴卷皆相同，部分學生作答

相同詴題會出現厭倦的狀況，亦可能導致學生認為自己僅需重述前測答案即可的 錯誤認知。因此建議在進行能力的檢視或是學生的學習成效時，可設計兩份內容 平行之測驗詴卷，以獲得較佳的診斷結果。

三、 教學之建議

對於剛接觸自然科理化課程的學生而言，多項科學表徵(科學公式、數據表 格、科學關係圖、實驗操作)的同時出現易使學生感到學習困難。再者，簡潔的 科學關係圖形傳達著許多複雜概念與想法，呈現兩變數之間的關係，在科學的社 群中早已被視為重要技能，但強調科學圖形的教學活動，卻是過去中學的科學課 程中較少出現的。

由研究結果顯示，自科學關係圖教學活動的出發，有助於學生學習與科學圖 形相關概念的理解表現。本研究實作建構組的實作活動分別取用水、鋁塊及銅塊 三種物質教材，進行液體與固體質量與體積關係的探討。雖然該組別於部分概念 詴題的理解表現優於學科連結組，但由於「水」的特質在實驗的操作中，質量與 體積的測量值皆近似相同，可能因此混淆學生對於概念當中質量與體積的比值關 係。教師日後選擇實作活動的材料應加以留意，除可避免迷思概念的形成之外，

尌促進概念理解的目標上亦可能揮發更大的教學成效。因此，尌本研究結果看 來，教學者日後進行與關係圖有關的科學單元(溫度與熱、虎克定律、力與運動、

歐姆定律等)時，可先藉由該單元的實作活動讓學生從中操作變數、收集數據，

形成對其有意義的關係圖形，始可初步發展對圖形的詮釋與推理。

然而，學生初次對於科學關係圖所面臨詮釋上的困難，教學者可透過學生分 組發表時，點出科學關係圖與數學函數圖形之間的連結性，協助學生將其過往習 得的圖形技能延伸並推展至科學領域中。教學上需留意的是，由於學科連結組並 未進行實際的實驗操作，故在學習單的設計需提供正確的科學數據，不應為方便 教學需求或簡化計算而給予不適宜的資訊，恐造成學生對科學的誤解。教學者若 能掌握各教學組別之設計目的與建議後，國中階段理化課程的首章量化單元─密

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度，以科學實作活動為出發的關係圖教學引入概念的定義與意涵，除可提升中學 生對於相關概念的理解外，建立科學與數學表徵的連結性，對於學生教學後一段 時間的概念理解表現亦有較佳的效果。

四、 未來研究之建議

本研究顯示圖形技能對科學學習的重要性。在教學設計上兩教學組別皆考量 此因素，希冀透過不同的活動設計提升中學生建構與詮釋科學圖形的能力，了解 關係圖趨勢所蘊含的科學意義，進而提升對科學概念的理解。可惜受限於教學時 間的短促，再考量八年級生剛接觸自然科的理化課程，無論是學科連結組或實作 建構組，本研究教學活動的設計僅利用 3 節課的時間進行圖形建構與詮釋的課 程，並以傳統的紙筆材料建構科學關係圖。學生可發展建構科學圖形的技能，但 對於繪圖不夠細心的學生而言，圖形繪製的模糊、錯誤的比例、較大的誤差等皆 可能造成反效果。若欲克服此情形，建議未來研究能將關係圖的教學時間延長，

提供學生充分學習並吸收新技能的時間。研究前期同樣以傳統紙筆設備讓學生逐 步了解科學圖形的建構，後期若教學硬體設備的許可，可考慮引導學生使用文書 處理軟體進行實驗數據的後續分析，學習透過電腦軟體處理實驗數據並製作相關 圖形。如此一來，不但學生有充足的時間熟悉圖形的建構，亦可藉由文書處理軟 體所繪製的圖形進行更清楚、正確的詮釋，有效增進學生的圖形技能表現，進而 提升概念學習之成效。

參考文獻

一、 中文部分

彭嘉妮（2007）。國小六年級學童在分數符號、小數符號和圖形表徵三者間轉譯 表現之研究（未出版碩士論文）。國立屏東教育大學，屏東。

賴勤薇、林碧珍（2011，12 月）。數學遊戲融入國中數學科函數單元教學成效之 研究。論文發表於中華民國第 27 屆科學教育研討會，高雄市。

李昌汶（1997）。國中學生密度概念的診斷與探討（未出版碩士論文）。國立台灣 師範大學，臺北市。

顧炳宏、陳瓊森、溫媺純（2011）。從學生的表現與觀點探討引導發現式教學作 為發展探究教學之折衷方案角色的成效－以密度概念為例。科學教育學刊，

19（3），257-282。

何明昇(1999)。國中與國小學生體積概念之診斷與教學（未出版碩士論文）。國 立台灣師範大學，臺北市。

洪素姿(2012)。結合學習環與三角架構表徵的密度概念教學活動對八年級生學習 成效之影響（未出版碩士論文）。國立彰化師範大學，彰化縣。

黃楷文(2012)。教具融入高中平面向量教學之成效研究（未出版碩士論文）。國 立中央大學，桃園市。

教育部（2003）。國民中小學九年一貫課程綱要。臺北市：作者。

祁明輝（2014）。國中教育會考自然科（理化）詴題分析。臺灣化學教育，（2）。 邱志堅（2009）。國中學生密度概念之調查研究（未出版碩士論文）。國立高雄師

範大學，高雄市。

莊緯彬（2002）。高雄市中小學生與密度相關概念及概念圖示之認知樣式、模式、

層次、頻率分佈以及認知發展的分析研究（未出版碩士論文）。國立高雄師 範大學，高雄市。

95

陳麗婷（2005）。從符號表徵與圖像表徵雙向轉譯的觀點探討國小四年級學童的 二位小數概念—以四名學童為例（未出版碩士論文）。屏東師範學院，屏東。

左台益與蔡志仁（2001）。高中生建構橢圓多重表徵之認知特性。科學教育學刊，

9(3)，281–297。

姚珩、許貫中、方崇雄、陳世煌、李通藝編（2014）。國民中學自然與生活科技 (第三冊)。臺南市：翰林。

楊宗達(2001)。國小學童對「密度」相關概念理解之研究：數學與科學的對話（未 出版碩士論文）。國立臺北教育大學，臺北市。

二、 西文部分

Adams, D. D., & Shrum, J. W. (1990). The effects of microcomputer-based laboratory exercises on the acquisition of line graph construction and interpretation skills by high school biology students. Journal of Research in Science Teaching, 27(8), 777-787.

Ainsworth, S. (2006). DeFT: A conceptual framework for considering learning with multiple representations. Learning and Instruction, 16(3), 183-198.

Anderson, L. W., & Krathwohl, D. R. (Eds.). (2001). A taxonomy for learning

teaching. and assessing: A revision of Bloom's educational objectives. New York:

Longman.

Arons, A. B. (1983). Student patterns of thinking and reasoning: Part One of Three Parts. Physics Teacher, 21(9), 576-81.

Ates, S., & Stevens, J. T. (2003). Teaching line graphs to tenth grade students having different cognitive developmental levels by using two different instructional modules. Research in Science & Technological Education, 21(1), 55-66.

Barclay, W. L. (1985). Graphing misconceptions and possible remedies using microcomputer-based labs. Paper presented at the 7th National Educational

Computing Conference, University of San Diego, San Diego, CA.

Beichner, R. J. (1994). Testing student interpretation of kinematics graphs. American Journal of Physics, 62, 750-762.

Berg, C. A., & Smith, P. (1994). Assessing students' abilities to construct and interpret line graphs: Disparities between multiple‐choice and free‐response

instruments. Science Education, 78(6), 527-554.

Brasell, H. M., & Rowe, M. B. (1993). Graphing skills among high school physics students. School Science and Mathematics, 93(2), 63-70.

Clement, J. (1986, April). Adolescents' graphing skills: A descriptive analysis. Paper presented at the annual meeting of American Education Research Association,

San Francisco, CA.

Coleman, J. M., McTigue, E. M., & Smolkin, L. B. (2011). Elementary teachers’ use of graphical representations in science teaching. Journal of Science Teacher Education, 22(7), 613-643.

Cox, R., & Brna, P. (1995). Supporting the use of external representations in problem

Cox, R., & Brna, P. (1995). Supporting the use of external representations in problem