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本研究旨在探究我國國小高年級學童在酸鹼概念上所存在的心智模式類型,

並探討建模教學對國小高年級學童在酸鹼概念上的學習影響,以及檢視心智模式 的發展情況。本研究對象以筆者所任教之台北市一所市立小學五年級學童為研究 對象,先實施半結構式晤談,收集學生的口語資料,並輔以國內外酸鹼概念之相 關研究文獻,整理出學生的迷思概念及可能持有之心智模式之類型,進而發展二 階層診斷問卷試題。本章將綜歸各項研究結果,並就研究過程之改進以及未來研 究結果提出建議。

第一節 結論

本研究之結果回應研究問題,以半結構式晤談與二階層酸鹼概念診斷式問卷 前後測所得結果,分成以下幾點所論述:

ㄧ、國小高年級學生所持有的酸鹼心智模式類型上,本研究就國小之酸鹼概念分 為三個主題,第一為酸與鹼的意義及其性質,第二為酸鹼中和,第三為酸鹼 指示劑。在酸與鹼的意義及其性質之部分,本研究在教學前發現有1.現象模 式( 38% );2.關鍵字模式( 23% );3.推論模式( 36% );4.微觀結構模式( 36% );

5.微觀粒子模式( 34% )。在酸鹼中和的部份,本研究在教學前所發現的有 1.

酸鹼並存模式1( 33% );酸鹼並存模式 2( 17% );3.抵銷模式( 41% )。在酸鹼 指示劑部分,本研究則發現特定顏色模式( 29% )與科學模式( 65% )。

二、本研究發現,不論是建模教學組或是一般教學組,在教學後這些心智模式均 仍有出現,但其分布的情況就有所差異。在酸與鹼的意義及其性質上,在教 學後,兩組的關鍵字模式均明顯下降,建模教學組的學生主要轉移到推論模 式;而一般教學組則主要轉移到現象模式。在酸鹼中和部份,建模教學組與 一般教學組之酸鹼並存模式均明顯下降,一般教學組主要轉移到抵銷模式;

而建模教學組的學生除了轉移到體積反應組之外,有38%的學生可以達到筆 者所設計的科學模式。可見本研究所設計之建模教學雖然不能完全的把所有 的學生建構出正確的科學模式,但大部分的學生已經能有效的修改既有的心

智模式,以接近科學模式。

三、本研究接受建模教學之學生在後測表現與前測表現間具有顯著差異;而一般 教學之學生後測雖較前測進步但並未達顯著差異。可見本研究所設計之建模 教學能有效提升國小學生對於酸鹼科學概念之認識。

本研究在國小水溶液的酸鹼性單元上,嘗試運用建模教學方式,將國中阿瑞 尼士解離說模型修改成本次教學之目標模型,以Power Point 設計出視覺動態表徵 模型,以解釋酸與鹼之微觀性質,並藉由角色扮演的活動,讓國小學生扮演氫離 子與氫氧根離子在水溶液中隨機碰撞而結合成水的動態酸鹼中和過程。藉由這兩 個主要建模教學活動,由後測結果也明顯看出,國小學生已經可以接受微觀模式 的教學,甚至透過視覺與動作表徵的建模方式,可以有效的修改學生原有的心智 模式。本研究結果也呼應了Maskill & Cachapuz ( 1997 )的研究,國小高年級學生 是可以有效的學習微觀概念的科學知識。

第二節 建議

基於本研究之結果,將對未來科學教育研究者、國中小自然科學教師、課程 設計者提出以下建議:

一、教學設計

現今在國小自然與生活科技課程,各版本教科書中的設計均只著重在巨觀現 象層面的學習,低估了學生在微觀概念層面的學習能力。事實上本研究發現,國 小高年級學生在教學前就有能力建構各種微觀概念的心智模式進行思考操作,甚 至本研究所設計的一些微觀概念的教學活動,學生當時在學習時的反應也相當不 錯,在課堂中幾乎可以掌握老師所帶給他們的微觀模型,像是酸性微粒( 氫離子 ) 與鹼性微粒( 氫氧根離子 )的模型,甚至酸鹼中和的模型,酸性微粒與鹼性微粒的 結合,在課堂上學生的反應相當不錯,在後測的表現也顯現出實驗組的學生之答 對率也高於控制組的學生,顯示在國小階段,教師是可以運用建模教學策略,適 度的引入微觀的科學模型,並設計適合國小學童的教學活動,可預期國小學生在 學習後,能掌握更貼切的酸鹼概念。

二、課程編制

現行國中小九年一貫課程綱要,在國小自然與生活科技領域的部份,均僅在 於巨觀現象的概念學習,各版本的教科書也不敢涉及微觀概念。但本研究發現,

在國小高年級階段的學生,其迷思概念之背後確實有心智模式的影響,而且國小 高年級學童已具備操弄心智模式來思考判斷問題的能力,如果只注意國小學童在 巨觀概念上的表現,而忽略其心智模式可能的缺陷,也許學生在現行國小課程上 足以應付,但等到學生上了國中,開始接觸微觀概念( 像是氫離子與氫氧根離子 ) 時,將會發現其原本認為正確的心智模式無法再繼續使用,而產生認知衝突,此 時要否定原有國小認為對的模型,勢必產生一大挑戰。

而本研究將酸鹼微觀的模型,運用Power Point 設計教學動畫,將酸鹼微觀概 念具象化、動態化,成功的將微觀概念視覺表徵,並搭配角色扮演的活動,讓小 學生運用動態表徵的方式體驗酸鹼中和時,微觀粒子的動態過程。因此,在課程

編制上,相信在國小階段即可帶入一些初步的微觀概念,搭配適合國小學生心智 發展的教學活動,應可作為跨越國中離子概念的橋接。

三、未來科學教育研究之建議

本研究已初步將國小階段學生酸鹼概念之心智模式整理出來,在國高中的部 份,也有不少研究前輩如姚錦棟、楊耀鵬等,已有可觀的研究成果。未來研究方 向可望朝著酸鹼概念跨年級心智模式發展著手,如此即可綜觀我國學生從國小階 段至高中大學階段,可能心智模式的發展途徑,可供國家課程編制學者有個縱向 系統的參考。

另外,本研究之研究對象僅限於台北市文山區某國民小學之五年級學生,未 能全然代表我國各地區的小學學生。因此,未來研究方向可望考量城鄉差異,對 於我國其他地區國小學生進行調查,以解決是否具有城鄉差距的問題,使本研究 更具代表性。

本研究的分析著重在二階層診斷測驗,礙於時間並尊重實驗學校的作息,未 能在教學後進行後續晤談,使本研究質性部份資料稍嫌不足,未來研究也期望在 研究設計中增加後續質性晤談的部份,以更精確的掌握教學後心智模式的改變。

參考文獻