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源於前述的設計理念,我們接著找出使用何種工具來進行設計動態視窗學習 環境,以及所要設計的內容為何。下面就設計工具與教學內容兩個部分來說明。

一、設計工具

我們發現在各種動態幾何環境中,GeoGebra 具有可以呈現複數代數表徵(一 般式、極坐標)與幾何表徵(複數平面)的性質,同時可以結合網頁元件作為操 控與顯示環境(網頁可顯示代數表徵),也可以形成網頁學習環境作為電腦環境 教學或在校外透過電腦上網學習,故本研究選擇以 GeoGebra 為主、JavaScript 語法與網頁元件為輔,來設計使用於複數乘法的動態連結多重表徵之學習環境。

利用 GeoGebra 設計與製作學習網頁,GeoGebra 環境與輸出網頁兩者之關係 如圖 35。設計 GeoGebra 成品之後,輸出為網頁,則 GeoGebra 成品會內嵌在網 頁中。而網頁的其他部分可利用網頁編輯軟體增加其他網頁元件(按鈕、輸入框、

滑鼠事件)。網頁元件可以透過 JavaScript 語法來操控 GeoGebra 元件或取得 GeoGebra 元件的資訊。如圖 36。

圖 35 GeoGebra 學習網頁與 JavaScript 關係圖

圖 36 JavaScript 操控 GeoGebra 關係圖

網頁元件透過 JavaScript 語法操控 GeoGebra 內元件,較常用的網頁元件有 GeoGebra環境

輸出網頁

GeoGebra環境

網頁環境 JavaScript

GeoGebra 環境

網頁環境 JavaScript 透過document.ggbApplet.指令

操控

獲取資訊

按鈕與輸入框兩種。在設計學習網頁時,可以進行以下的功能:

(一)按鈕的功能:

1.GeoGebra 中元件的動作開始與停止。

2.設定 GeoGebra 中變數數值、取得變數數值、計算。

3.使 GeoGebra 中元件顯示或消失。

4.其他網頁或 JavaScript 功能。

(二)輸入框的功能:

1.顯示文字、數值與代數式。

2.輸入文字或數值,提供網頁或 GeoGebra 環境使用。

在 JavaScript 之中,可以編寫與數學相關的計算或動作函式(function),可以 彌補 GeoGebra 在動作、計算與邏輯判斷上不足的功能。在呈現代數表徵與幾何 表徵上,以及呈現兩者的連結上,GeoGebra 與 JavaScript 可說是相輔相成。

在動態的設計方面,在 GeoGebra 中使用者可以使用滑鼠拖曳複數平面上的 複數點,其跟隨點的一般式可以直接改變,呈現複數點目前所在位置代表的複數 一般式;極坐標亦同,如圖 37。另外 GeoGebra 可以呈現角度的旋轉、線段的伸 長與縮短;JavaScript 可以取得 GeoGebra 的資料來顯示數值與代數表徵,這些都 可作為設計動態連結多重表徵的環境元件。由於目前尚未有動態幾何軟體可以直 接呈現「複數極式」的代數表徵,故在 GeoGebra 中選擇以極坐標來表示,並在 教學進行中必須說明以極坐標形式來代表極式表徵,但在數學領域仍需書寫極式 表徵,避免學生誤解。

圖 37 GeoGebra 環境中呈現複數點的一般式與極坐標

二、教學內容

設計的複數乘法學習環境,主要在協助學生建構複數乘法的概念,並同時解 決學生的困難。然而此環境的科技特色為動態連結多重表徵與互動,並非訓練使

用者進行代數表徵運算,故設計的內容應著重於呈現複數或複數乘法的幾何表

何在圖形上找出絕對值與輻角,以形成極式表徵,並引導出代數計算方 式。目標為使用者能將複數一般式轉換為極式。

(二)極式轉一般式:此單元利用複數平面上的點,來連結複數極式,並教導如 何在圖形上找出實部與虛部,以形成一般式表徵,並引導出代數計算方 式。目標為使用者能將複數極式轉換為一般式。

(三)一般式乘積:一般式運算程序以代數運算為主,故首先呈現一般代數運算 模式。經由此代數運算方式,驗證在複數平面上的兩個複數點乘積的位 置。以為下一單元極式乘法的幾何意義作鋪路。

(四)極式乘法:經由一般式乘積單元所得到的兩複數的乘積位置,驗證極式乘 法公式確實成立(並非以代數表徵證明)。本單元為複數乘法的核心部分,

要呈現兩複數極式乘積(輻角相加、絕對值相乘)的幾何意義(旋轉與伸 縮),並從動態呈現的形式來設計。目標為學習者可以瞭解極式乘法法則 的代數計算模式,以及與幾何變換的連結關係。

(五)極式除法:從說明除以一個複數是乘以該複數的倒數出發,引導出兩極式 除法符合輻角相減、絕對值相除的代數計算模式。與極式乘法單元相同地 呈現動態的旋轉與伸縮效果。目標為學習者可以瞭解兩極式除法的的代數 表徵與幾何表徵的轉換轉移。

(六)棣美弗定理:此單元為極式乘法的推廣應用。從相似三角形出發,以幾何 表徵來呈現複數的n 次方,並嘗試處理複數的 n 次方根的問題。目標為使 用者能透過幾何圖形來處理複數n 次方及 n 次方根的問題,並能與棣美弗 定理的代數表徵作連結。

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