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本研究之結果顯示,不同層級的物理試題會影響學生的解題取向及表現,試題表徵、

學生的空間能力大多無法影響學生的解題取向。根據本研究實驗進行,下列說明相關的 研究限制。

針對試題設計的部份,首先,本研究選擇高中物理課程為研究範圍,因本研究旨在 探討學生的解題取向,因在高中物理範圍中,有許多的物理主題,然而「物體的運動」

是在物理課程中,少數課程可藉由兩種以上的解題方式進行解題,這有別於其他物理主 題,故適合做為為研究主題。若其他物理課程範圍亦可提供兩種以上解題方式,亦可作 為研究主題。再者,本研究藉由自行設計的物理測驗試題,因試題表徵與試題本的設計,

將圖片版試題放置於文字版試題的後方。因學生狀態、作答時間等因素,導致學生對圖 片版試題留有較多空白為作答情況。這是試題表徵與題本設計時,為研究者考慮不周之 處。其次,研究對象大台北地區的高中二年級學生,且已學習過相關的物理知識,尤其 以學習過運動學與能量守恆的相關物理概念,學習時間約為高中二年級上、下學期,上 學期學生學習運動學相關的物理知識;下學期學生學習能量守恆相關的物理知識,而本 研究施測時間為下學期第二次段考後,受試學生應具備兩種物理概念,可進行解題。

而針對試題相關特性與解題取向的部份,因本研究欲探討試題層級對解題取向之差 異,本研究未探討學生在不同層級試題的作答情況,例如:學生在層級 2 試題是否正確 回答前置問題等,試題層級間作答的差異。因欲探討試題表徵對解題取向的影響,若學 生在文字版試題,畫出圖像表徵以描述題目此類作答方式,本研究亦未探討學生的解題 表徵能力,僅針對學生的列式過程作探討。因試題範圍為「物體的運動」,可使用兩種 解題取向進行解題,若學生將解題取向輪流使用,例如:先使用運動學,在使用能量守 恆,本研究將此過程僅歸類與運動學取向,以簡單的二分法進行歸類。

本研究之空間能力測驗之分數分佈為負偏態。對於學生的空間能力分組,本研究未 以康鳳梅等人(2006)之空間能力常模作為分組依據,僅以分數做分組依據,可能形成本

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研究之低空間能力學生,並非常模中的低空間能力學生,而在分組過程形成誤差。

最後,因本研究僅透過自行設計的試題卷進行解題取向或錯誤類型之歸類,未進行 晤談,故無法個明確地了解學生使用不同解題取向之原因,及常見錯誤的原因。

二、 研究之建議

首先討論研究工具的部分,本研究之物理測驗試題,為自行設計之試題以符合問題 之層級定義,雖本研究與許多專家討論,以符合專家效度,並藉由 2 次預試進行修改試 題,建立試題的信度,但進行預試之學生與正式施測之學生並非同校,學生素質亦不相 同,然而試題本身未做難度指數,導致空白、無效問卷偏高。

其次,針對試題表徵的部分,因本研究的試題設計,將文字表徵皆放置在圖片表徵 前,導致學生因時間不足或疲勞效應(fatigue effect)無法寫圖片版試題,圖片版試題的 無效題數較高,縱使同一層級的物理試題,文字版試題的作答題數與圖片版的做答題數 並不一致。若日後有相關研究欲達較佳之結果,建議慎選預試對象,預試與正式施測之 學生,建議選擇素質相近且配合度較高的學生,以減少無效問卷的機會,而研究試題本 身建議將文字版試題與圖片版試題可交叉放置,減少學生的疲勞效應或因時間不足而未 寫的狀況,也減少兩種表徵間的空白差距。

而針對試題層級,因層級 2 的物理試題需要較高的認知程度,故在每一題前有一小 問題,先讓作答者寫下解題的想法,因而層級 2 的試題題數上較層級 1 少,而小問題的 用意在於確認作答者的認知架構,但層級 2 的試題在測驗時有些許問題,有許多學生在 作答時,忽略小問題,直接進行解題,以層級上來說,這是屬於層級 1 的作法,或者先 進行解題,再往回寫小問題,這些做法並不符合層級 2 的要求,反之,學生先回答小問 題再進行解題,解題表現普遍較佳,而後續若要有相關小問題設計,須請受試者配合完 成小問題。

再者,本研究的物理解題取向主要為量化資料來源,根據本章之討論,發現本研究 試題大多以計算題為,計算題雖有利於學生以較自由的方式解題,以探討解題取向,但 此部分雖與學生的物理知識有關,也關係著學生的計算能力,可參考過去許多研究針對

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概念性試題作探討,例如:預測,增加概念性試題的比例,可增加試題表徵與學生空間 能力的影響,以達到較佳的研究成果。亦可將試題設計為引導式問題,或可在測驗後對 學生做晤談,藉由學生一層一層的回答,讓研究者更明確了解學生的解題取向,亦可更 貼切的了解、探討學生常見的解題錯誤。

對於空間能力分組的方式,可增加多間不同學校,以增加不同族群的學生。並考量 學生之分數分佈,與參考空間能力之常模,選擇適當的分組方式,以更符合空間能力分 組之差異。

三、 未來研究之建議

本研究之物理試題顯示,試題的層級會影響學生的解題取向,試題的設計分為高、

低層級,於 Teodorescu 等人(2013)所分類的試題,屬於提取中執行與理解中的整合,

針對試題層級,後續可繼續探討其他的細項或層級,例如:提取中的認識及理解中的象 徵,以及另外兩個更高層級的試題分類:分析與知識利用,同樣此兩層級又含許多細項,

可提供後續的研究。

雖然本研究設計的試題表徵無法影響學生的解題取向,本研究選擇常見的文字與圖 片表徵,但外在表徵有許多種形式,例如:模擬、動畫…等,建議未來研究可搭配不同 的設備,例如:電腦、平板電腦…等,嘗試其他不同表徵,以提供學生更多元的試題表 徵,以觀察學生的解題是否更多元,解題表現是否更佳。

而本研究蒐集之資料旨要探討學生的解題取向,與常見的錯誤類型,蒐集之資料含 有其餘豐富資訊可供分析,例如學生於試題中以不同表徵表現題意,學生使用 v-t 圖或 F-x 圖進行解題,這解題方式有別於本研究著重的公式,或者藉由晤談了解學生解題的 想法、困難,這些皆可供後續研究。

本研究發現學生的常見錯誤類型為「忽略物體完整受力」、「物理公式錯誤」此兩類 型,此錯誤類型多來自學生對系統的分析,過去研究也指出學生對於系統的分析不完整,

導致解題困難,後續研究者可針對此兩錯誤類型或學生對系統的分析作更深度地探討。

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四、 教學之建議

在物理學習過程中,若要判斷學生的學習成就,大多以解題為主要方式,對於剛接 觸物理的學生,運動學概念是學生學習物理的開始,而運動學有相當多的公式,每一公 式中還有許多物理量,而學生對於公式中許多的物理量不了解,導致學生無法應用公式,

解題自然導致許多困難,在後期,學生將接觸能量守恆的概念,能量守恆的概念中,物 理量不多,但每一物理量皆為抽象的概念,學生不一定能較容易接受。

物體的運動範圍中,不論使用運動學或能量守恆概念都可進行解題,根據本研究結 果顯示,學生使用運動學解題大多在低層級的物理試題,能量守恆解題則大多在高層級 物理試題,教師在設計試題時,可考量教師欲測驗之解題取向而設計試題的難易度,若 是試題較為困難,可藉由引導式問題引領學生作答,協助學生列式。然而不同解題取向 之題表現亦有差異,但可發現使用能量守恆解題時,其表現較為穩定,不易因試題難易 度而大幅度地變動,在教學現場授課時,可提供多樣化的解題方式,以幫助不同能力學 生進行解題。本研究發現學生常發生的錯誤類型大多起因於系統分析錯誤,教師可讓學 生以分組討論的方式,進行解題討論,用以協助學生間互相了解彼此會如何分析系統,

可正確分析系統後,進而可正確地列式,可減少學生常發生的錯誤,以提高學生的學習 成效。

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中文部分

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