從第肆章的研究結果可以知道,利用摺紙活動的確可以幫助學生學習尺規作 圖,且值得繼續推廣。但研究者在研究的過程中,亦發現一些與原預期不盡相同 的研究結果,需要改善以讓此創新教學方式能更完善。例如:研究者原先預期學 生在解題上能有明顯的進步,但學生後測試題的進步幅度卻不如預期;另外,研 究者認為要將摺紙動作轉換到尺規作圖是一件很容易的事,但學生卻在「摺紙動 作轉換到尺規作圖題本」的表現不佳;再者,由於本研究著重於課程開發,對於 研究工具的效化過程著墨較少,學生經由工具所呈現出來的表現,未必能充分反 應出學生的真實情況。
故此,研究者在經過資料分析階段的探討後,提出四個值得作進一步反思與 討論的議題,分別如下:
第一,根據研究成果與教學過程中的發現,探討摺紙融入課程的利弊。
第二,從比較本研究與陳宥良(2008)的研究出發,針對學生能力、課程內 容編排、時間運用與上課形式來討論本課程的效益。
第三,分享本研究利用 D-analysis 進行教學過程分析的成效與心得。
第四,根據本研究與研究者自身的經驗,試比較在教學上融入摺紙活動或動 態幾何軟體的差異。
一、摺紙融入課程之利弊的探討
在本研究中,研究對象對數學的學習興趣與學習成就普遍不高,但卻接受此
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套課程,願意利用課餘時間參加本實驗課程。此部分將從工具使用開始,歸納並 討論摺紙活動融入課程的利弊。
(一) 工具的使用限制
學生在學習尺規作圖之初,常因對工具的使用限制不熟悉而導致不正確的作 圖。但若以摺紙為學習的開始,紙張沒有刻度、沒有直角、沒也平行線可利用,
可以除去尺規作圖工具限制的問題。學生只需記得六個基本摺紙動作,便可重複 利用這六個動作摺疊出欲創作的圖形。如此可讓學生在學習上,暫時不受工具使 用限制的影響。這是利用摺紙初學尺規作圖的優勢所在。
但摺紙其實也有使用上的限制,例如:以筆取點的動作必須取在已知的直線 上,不可直接取點,因為此動作雖方便達到作圖的目的,卻無法轉換到尺規作圖;
但在教學過程中,研究者發現學生容易犯此錯誤。又例如:摺紙時不可以摺疊再 摺疊,也就是說,每摺疊一次後都需要將紙張攤開,再進行下一個動作。另外,
一般的摺紙活動都是以紙張的邊緣作為摺疊的主要依據,但本研究中的摺紙動作 卻不以紙張的邊緣為摺疊的依據。這些摺紙動作的限制都是為了讓基本摺紙動作 更貼近基本尺規作圖。
綜觀之,直尺與圓規的使用與摺紙的動作都有其限制,在使用上都需要特別 留意。不同的是,研究者不認同的摺紙動作仍然都可轉換到尺規作圖,只是較不 自然,而直尺與圓規的錯誤用法,卻是在作圖上不允許的。不過,研究者認為任 何遊戲都是有遊戲規則的,遊戲要玩得盡興,了解並遵守遊戲規則是必須的,因 此,若將尺規作圖視為一數學遊戲,自然得遵守其遊戲規則,以達其目的,也才 能學得其精隨。
(二) 對學生的幫助與好處 1. 本研究的研究結果摘錄
摺紙對學生學習的幫助,以在第貳章第二節與第肆章第三節詳細說明與討論,
此處僅簡要摘錄。摺紙能引發學生學習尺規作圖的興趣是不容置疑的,一面學生
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驚奇並讚嘆竟能利用摺紙作圖,另一方面也拉近學生與尺規作圖之間的距離。就 摺紙對學生在學習上的幫助,簡單來說,本研究發現摺紙能幫助學生思考基本尺 規作圖的軌跡,進而幫助學生更容易記得基本尺規作圖;利用摺紙作圖也能提升 學生對稱的概念,且提供學生驗證幾何圖形的方式;在作圖題的解題上,摺紙亦 可提供學生解題的想法,特別是在需要利用作中垂線與作角平分線的問題。這的 確驗證摺紙的直觀與易接近的特性,對學生的數學學習帶來幫助。
2. 作圖步驟的簡化
作圖步驟的多寡會影響學生的學習負擔,由表 5-1-1 可知,在七個基本尺規 作圖中,有五個基本尺規作圖是較簡化的摺紙動作,甚至有四個摺紙動作僅一個 步驟便能完成作圖。這對於初學作圖的學生而言,勢必減輕了學生的學習負擔,
也會增加學生的學習意願。
表 5-1-1 摺紙作圖與尺規作圖在步驟數上的比較表
基本尺規作圖 摺紙的步驟 尺規作圖的步驟
線段中垂線作圖 1 3
角平分線作圖 1 4
過線外一點作垂線 1 4
過線上一點作垂線 1 4
過線外一點作平行線 2 6
等線段作圖 步驟數不一定 2
等角作圖 步驟數不一定 5
註 1:基本尺規作圖的作圖方式不僅一種,此處特選取最少步驟的 方式。
註 2:等線段作圖與等角作圖的方式與情境有許多方式,因此,僅 寫上「步驟數不一定」,但步驟數皆多於尺規作圖。
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(三) 對學生學習的妨礙與缺失
正如「水能載舟,亦能覆舟」,摺紙也是如此。以下將提出兩個摺紙作圖對 學生學習的妨礙與缺失:
1. 摺紙作圖的軌跡較尺規作圖凌亂:
在尺規作圖中,當繪圖的軌跡增加時,作圖就會受到干擾和影響。尺規作圖 的軌跡,主要是畫直線或圓弧的痕跡,我們可以依照需要畫出適當長度即可,以 避免不必要的痕跡出現,甚至若使用鉛筆作圖,還可以用像皮擦擦去不必要或錯 誤的痕跡。
然而,摺紙作圖便不是如此,摺紙作圖的痕跡皆為直線,頂多出現摺紙動作 4 所取出的點,且當在摺疊時較難控制摺痕的長短,以致常會有多餘的痕跡出現,
造成作圖區域因痕跡而凌亂。另外,紙張摺疊後便無法復原,如果摺錯,只能換 一張新的紙進行摺疊,以致在教學上需要多預備新的紙張。再者,摺紙作圖的痕 跡較不準確,學生容易因摺疊時的不注意而摺歪,也容易因摺疊時未壓緊而造成 痕跡不清楚。
2. 摺紙無法摺出找兩弧交點的作圖
因摺紙只能摺出直線,使得圓規畫弧的功用受到忽略,特別是在需要用畫弧 找交點的時候。其實,基本尺規作圖中,「過線上一點作垂線」、「過線外一點作 垂線」、「作中垂線」、「作角平分線」都需要利用兩弧找交點而進行作圖,但因這 些作圖找交點的方式具有對稱性,因此利用摺紙可避開找交點的問題,造就更容 易的作圖方式。但是某些作圖問題就無法避免使用圓規找交點的功能,例如:我 們在進行 SSS 三角形全等作圖時,就需要利用畫弧的方式找出第三個頂點的位 置,如圖 5-1-1 所示。
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圖 5-1-1 需要用到畫兩弧找交點的 SSS 三角形全等作圖示意圖
二、關於課程效益的討論
在教學的現場有許多複雜的情境脈絡,在一般控制教學環境下的實驗設計,
較無法解決實務的問題(Collins, 1999;The Design-Based Research Collective, 2003,
引自翁穎哲、譚克平,2008)。因此,本研究透過質性分析,期望能發現在教學 現場,學生在利用摺紙學習尺規作圖時會遇到的狀況,以提供第一線教師參考。
以下將根據第肆章資料分析的結果進行討論:
(一) 與陳宥良的結果對比
由於本研究進一步延伸陳宥良(2008)的研究,研究者有必要說明本研究的 貢獻與延伸的地方。整體來說,陳宥良的研究著重於學生尺規作圖困難的分析與 摺紙動作的開發,並初步證明其有效;而本研究以課程為出發點,檢視並補充摺 紙動作,並編製課程進行教學實驗,深入探討其成效。下面將分成五個部分進行 比較與探討,頭四個部分說明本研究的貢獻與延伸之處,第五個部分列出兩個研 究的比較表供讀者參考。
1. 課程:
本研究透過教材分析,證實陳宥良(2008)提出的六個摺紙動作足以應付國 中教材中,除了圓以外的尺規作圖問題,並進一步補充摺紙動作 1 與 4 的不同情 況。
A'
B C
A
B' C'
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2. 基本尺規作圖:
陳宥良(2008)的研究只發展了四個基本尺規作圖的摺紙方式,本研究繼續 延伸基本尺規作圖的摺紙方式,包括過線外一點作平行線、等線段作圖與等角作 圖,使利用摺紙學習尺規作圖的教材更完整。
不過,根據教學的情況與學生的表現,這三種作圖的教學果效不甚理想。研 究者經討論後認為,摺出「過線外一點作平行線」宜配合教材進行,可提供學生 不同作圖的方式;而利用摺紙進行「等線段作圖」與「等角作圖」可視為延伸的 教材,讓學生透過摺紙活動複習與活用八年級下學期所學習的幾何教材。
3. 摺紙的對稱性:
陳宥良(2008)有初步發現摺紙能幫助學生聯想到圖形的對稱性質,提供不 同的解題思路。本研究進一步以對稱概念為主軸設計課程,也發現學生在對稱概 念上的進步,例如:經過實驗課程後,學生在繪製線對稱圖形上(不論是在方格 紙上,或利用尺規作圖完成線對稱圖形)的表現,較不會受對稱軸傾斜的影響;
也因著對稱性,學生更容易記得基本尺規作圖繪製的軌跡,以及學生能運用中垂 線性質與角平分線性質解題。
可惜的是,學生對稱的概念雖受調整,但仍不會運用尺規作圖繪製正確的圖 形。研究者認為這可能是較多步驟的尺規作圖題對學生來說是困難的,因為需要 將許多數學概念綜合起來,才能完成解題。
4. 課程的分析:
教師的教學與學生學習的情況也是在開發教材中需要關切的議題,在陳宥良
(2008)的研究中,並未在這方面有著墨。本研究利用 D-analysis 嘗試呈現課堂
(2008)的研究中,並未在這方面有著墨。本研究利用 D-analysis 嘗試呈現課堂