資料分析軟體

資料分析軟體一般使用於實體實驗中，輔助學生搜集資料。學生使用感應器於實 驗當中，感應器會將所搜集到的資料傳輸至電腦進行資料的轉換，以折線圖或其 他圖形呈現以便學生在觀察時，能理解物理現象與圖形之間的關係。使用資料分

析軟體的學習活動可培養學生觀察、應用空間與時間關係、測量、傳達以及解釋 資料等 5 項科學過程技能。

 觀察：在實驗中除了平常的觀察實驗的物理現象外，將物理現象以照片的方 式儲存匯入軟體後，可在照片增加額外的資訊以方便學生解讀；另外，使用 感測器的幫助，可同步觀察到電腦螢幕上圖形的轉變。

示例 1：Testa, Lombardi, Monroy and Sassi (2011) 的研究中，將實體實驗中光 反射的影像匯入軟體中，可以看到光的折射、反射、全反射等的角度。

示例 2：Nicolaou, Nicolaidou, Zacharia and Constantinou (2007) 的研究中，學 生使用溫度感測器測量加溫的水與冷卻水的溫度，透過資料分析軟體呈現溫 度與時間的關係圖形輔助學生觀察。

 應用空間與時間關係：因實驗中常需要大量的時間來觀察物理變化，使用資 料分析軟體能同步地使學生理解當下待測物理量的變化情形。

示例 1：Nicolaou et al. (2007) 的研究中，學生透過溫度感測器測量相同材質 但不同質量的物品所需要的加熱時間。

示例 2：Mitnik, Nussbaum and Recabarren (2009) 的研究中，學生使用機器人 作實驗觀察運動情形，機器人可以重複執行多次，以便學生觀察運動現象。

學生利用直尺測量機器人所移動的距離，PDA 上有計時器供學生辨識在何時 機器人的移動方式發生改變。測量完之後以圖形提交答案。

 測量：學生可透過各式感測器進行測量。

示例 1：Clark and Jorde (2004) 的研究中，學生預測教室內的物品溫度為何，

隨後使用 Thermal probes 測量。

示例 2：Reid-Griffin and Carter (2004) 的研究中，使用學習單使學生練習測

量電池的電壓、水的溫度等。老師一步一步教學生如何收集液體溫度的讀 數。

 傳達：透過資料分析軟體的操作，學生能在裝置上繪畫出圖形。

示例 1：Mitnik, Nussbaum and Recabarren (2009) 的研究中，學生使用機器人 作實驗觀察運動情形，機器人可以重複執行多次，以便學生觀察運動現象。

示例 2：在 Reid-Griffin and Carter (2004) 的研究中，使學生練習基本的測量 技能後給予兩個主題式的活動，學生必須自行決定要使用哪些測量工具以完

Hug 2008 Teaching and Learning Physics in a 1:1 Laptop School 力 A. Reid-Griffin and G.

Carter 2004

Technology as a Tool: Applying an Instructional Model to Teach Middle School Students to Use Technology as a Mediator of Learning

光、熱、運 動 C. T. Nicolaou, I.

Nicolaidou, Z. Zacharia

and C. P. Constantinou 2007

Enhancing Fourth Graders' Ability to Interpret Graphical Representations through the Use of Microcomputer-Based Labs Implemented within an Inquiry-Based Activity Sequence

熱

D. Clark and D. Jorde

2004

Helping students revise disruptive experientially supported ideas about thermodynamics: Computer visualizations and tactile models

熱 D. W. Russell, K. B.

Lucas and C. J.

McRobbie

2004

Role of the microcomputer-based laboratory display in supporting the construction of new understandings in thermal physics

熱

表 4-14 文獻整理表（資料分析軟體）（續）

研究者 文獻年份 研究題目 物理概念

H. Deniz and M. F.

Dulger 2012

Supporting Fourth Graders' Ability to Interpret Graphs Through Real-Time Graphing Technology: A Preliminary Study

運動學、熱 I. Testa, S. Lombardi,

G. Monroy and E. Sassi 2011 An Innovative Context-Based Module to Introduce

Students to the Optical Properties of Materials 光 R. Barton

2005

Supporting teachers in making innovative changes in the use of computer-aided practical work to support concept development in physics education

電 R. Mitnik, M.

Nussbaum and M.

Recabarren

2009 Developing Cognition with Collaborative Robotic

Activities 運動學

S. B. BouJaoude and

M. E. Jurdak 2010

Integrating Physics and Math through Microcomputer-Based Laboratories (MBL): Effects on Discourse Type, Quality, and Mathematization

運動學 W. Struck and R.

Yerrick 2010

The Effect of Data Acquisition-Probeware and Digital Video Analysis on Accurate Graphical Representation of Kinetics in a High School Physics Class

運動學

Students' use of web-based concept map testing and strategies

for learning 運動學

E. Tas

2011 A new web designed material approach on learning and

assessment in science education 熱

W. K. Mun, K.

F. Hew and W.

S. Cheung

2009

The impact of the use of response pad system on the learning of secondary school physics concepts: A Singapore

quasi-experiment study

力（力矩）

以上所整理的八大類軟體與其支援的學習活動皆無培養「實驗」的技能，原