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通路概念 及 簡單電路連結及電流方向的討論 使複雜通路電流方向的正確概念更 為穩固。在 TLS 0 -Q5 的部分,所有學生所繪的電流方向亦同樣維持正確,唯有

#11211 在畫複雜電路時,出現和 TLS0-Q3 預測簡單電路時不同的畫法,而回復 到前測時的交叉撞擊模式(B-4)。在 TLS0-Q5 的教學階段,雖然老師同樣在教學 過程中,讓同學們到黑板上畫出預測的電流後說明原因,且加以小組共同討論,

但#11211 仍未偵測到其對於電流方向的詮釋和其他同學有何不同,因此無法造 成心智模式的轉換,而這種概念持續到教學後的記錄,並在後測電流流向的相關

問題中也出現相同的詮釋。

表 4-6-5 摘錄 TLS0-Mmix中 5 位學生於 TLS0-Q7 之學習歷程紀錄中的書寫及 其自我評估修正的級數與因素。由表 4-6-5 所示,學生教學活動前後的紀錄可見 TLS0-Mmix組教學活動前後有 4 位同學概念維持,其分別是#11236、#11231、#11211 及#11412。其中,#11231 屬於 C-1 模式,而#11412、#11236 及#11211 屬於平分 電流的 C-2 模式。唯一 1 位心智模式的認知特徵進行修改的是#11213。在 TLS0-Mmix的教材中其實並沒有實際的教學過程使得電流與燈泡亮度連結,只有 安排以伏特計或電壓計測量複雜電路中的電流和電壓,在此,#11213 提到在

實 驗

的過程中,他有看到串聯電路的燈泡僅只有兩個小紅點,所以他在學習歷程紀 錄中記載:「ad(兩燈泡並聯)和圖甲一樣亮。bc(兩燈泡串聯)比較暗。因為 兩個燈泡串聯一起會形成比較大的阻力,所以亮度比較暗。而電流的大小不會被 燈泡吸收,會從頭到尾一樣」。學生自評其修正級數僅第一及第三級,對於概念 其實不甚理解,但他認為目前他所說的,可以解釋眼前的現象。

由圖 4-6-2 所示,我們發現到了後測,#11213 在亮度的詮釋上產生概念回歸,

這可能是因為學生缺乏真正理解的緣故。而#11236 在後測的心智模式又回復到 前測的 B-4+C,但在教學過程中,缺乏足夠的證據顯示其認知特徵的修正在哪裡 有問題。至於另外 3 名學生,其教學階段的心智模式則維持到後測的階段沒有改 變。

表 4-6-5 TLS0-Mmix組之 TLS0-Q7 的學習歷程紀錄 代

號 #11236 #11231 #11211 #11213 #11412

棒,作為正極,外殼則是金屬鋅,作為負極。當電池與導線、電器連接形成封閉 的迴路時,電池會形成驅力將鋅殼放出的電子經由導線流向石墨棒形成電子流。」

除了課本的內容外,此處還搭配了電流形成的動畫,學生可以在動畫中更清楚地 看見形成通路後電流的流動情形。以下舉#11222 於 TLS1-Q2 之事後晤談佐證其 概念受課本內容之影響而有所轉變:

#11222 於 TLS1-Q2 之事後晤談

T:可不可以解釋一下這一題,(手指題目)「當我們連接好電路,燈泡為什麼就會亮 呢?」你認為你教學後的想法和之前的想法有哪裡不一樣。

S:嗯…。我之前..之前好像是寫到因為有電流傳到燈泡裡面,所以燈泡就會發亮。但 是我現在比較清楚知道是因為通路連接了。因為通路的關係,所以電流可以從正 極經過燈泡流到負極,它們可以正常流動,所以燈泡就會亮。

T:是什麼讓你覺得現在的想法才是正確的呢?

S:應該是課本吧?!應該是課本寫的。

T:應該?!…嗯…你可以指出是[課本]哪裡嗎?(拿教材給#11222)

S:(指著課本某段,其內容如上所述)就這裡啊∼

T:那修正的因素呢?你勾選了什麼因素?

S:就 4 吧!嗯…我覺得新想法比較能夠解釋現在的現象,解決問題。嗯…就是通路 的想法啦!

大致上受到 TLS1

-Q2 之後教學的影響

,TLS1-Mmix組在之後的 TLS1-Q3 及 TLS1-Q5 都已經具備通路的概念,且無論簡單電路或複雜電路的電流方向都是正確的。這 也可以和本章第一節電學心智模式演化樹 Tree70 的結果呼應。在 Tree70 的分析 結果中通路的認知特徵 2-1 與科學單極之電流方向的認知特徵 10-2 歸於相同節 間,這顯示兩者的學習可以相輔相成,在此,實徵的證據亦佐證如此。但#11233 及#12305 在後測仍出現雙極的錯誤電流方向。有關#11233 主要是其上課的態度 心不在焉,課堂的發表亦極少,因此到了 TLS1-Q5 的階段其電流的方向仍時而 雙極,時而單一極性,反覆不一。而#12305 在 TLS1-Q2 教學前的預測僅回答:「因 為有電流,使電能傳送。」並不具備完整的通路概念,但由於此題學生選擇概念

「維持」,加上其在「新增」欄中填寫「電使燈泡發亮,要連接燈泡的燈絲,使 之成為封閉的迴路。」又好像已習得通路的概念。但事實上學生僅是習得通路的 名詞,在 TLS1-Q3 及 TLS1-Q5 兩題中,學生皆未正確完成燈泡內部通路的連結,

而有關電流方向則可能因為交叉撞擊與 C2 的單一科學單極流向類似,因此學生 未能明辨,在後測選擇題的答題中,便出現原有的 B-4 模式,而產生混合的型態。

表 4-6-6 TLS1-Mmix組之 TLS1-Q2 的學習歷程紀錄 代

號 #12305 #12109 #11402 #11222 #11233

那,電就立即往回流到電池裡。」但經過教學後,這 4 個具有順序推理模式的學 生除了前述上課參與度的#11233 外,其餘 3 人此認知特徵都得到正確修正,且 修正因素為老師的教學,這 3 人的修正級數皆共三級,主要修正的因素乃認為因 素 1、2、3、4、5、9(小組討論)可以佐證老師的說明是正確的。表 4-6-7 為#11402 於 TLS1-Q4 之學習歷程紀錄,藉此作為說明範例。

表 4-6-7 #11402 於 TLS1-Q4 之學習歷程紀錄

教學前 (1)它接上的電路,使電能流經燈。開關是接上電流或切斷電流的東西。

(2)沒有電流。因為在關閉的瞬間,電就立即往回流,流回電池裡。

(3)電可以在短時間內流回電池裡,沒有電,燈泡也就沒有一個封閉的迴路,所以就 不能亮了。

教學後 (1)就好像水流循環系統中的開關一樣,一按 ON 整個系統開始運轉,水流也開始流動。

沒有。

(2)沒有迴[封]閉通路,電流不會形成。

(3)因為沒有產生迴閉的通路。

新增 原來被切掉的電源中,電線中是沒有[電流]的,但仍有電荷的存在。

修正級數 共三級

修正因素 老師。4、5、9(9 在此指小組的討論)

表 4-6-8 摘錄了學生於 TLS1-Q7 的學習歷程紀錄,以說明學生對於電流衰減 及系統性的認知特徵的修正情形。由表 4-6-8 所示,在此階段學生對於認知特徵 的修正主要受益於「

水流循環系統的類比

」。#11402 及#11222 在教學活動前的預 測便自發性的以「水流循環系統」加以預測燈泡串聯及並聯電路中燈泡的亮度,

而這樣的想法在#11222 發表其預測後,教師延伸其想法與教材結合,因此也使 得#12305 及#12109 產生認知特徵的修正,而這些轉換可由表 4-6-8 清楚得見。

在#12305 這名學生的紀錄中,其紀錄了其概念的轉變乃因為#11222 之故,而其 修正概念的級數共三級,修正的因素則包括因素 1、2、4、5。其中因素 2 指的 便是教學第一節時所教授的「水流循環系統」,是故可以推論認知特徵的修正受

「水流循環系統類比之影響。#12109 亦受到「水流循環系統」的影響,但其修 正級數僅一、三級而缺乏第二級的理解,在其學習歷程紀錄中,其亦以較不肯定 的語氣書寫「因為是並聯。與水流循環有些許的關係。」在缺乏真正的理解下,

在後測燈泡亮度的預測時,#12109 的概念產生回歸,而回歸至此題教學活動前 預測的情形。至於#11233,一貫地,由於缺乏上課的動機,因此書寫的文字比較 少,解釋性的語言也比較少,最終,並沒有產生任何認知特徵的轉換。

表 4-6-8 TLS1-Mmix組之 TLS1-Q7 的學習歷程紀錄 代

號 #11230 #12109 #11402 #11222 #11233

整體而言,TLS1-Mmix組修正的人次亦較 TLS0-Mmix組多。和 M1的結果相 似,這顯示所安排的教學活動提供給學生較大的修正趨力,而修正趨力主要來自 於一個個環環相扣的

- 學序列

(例如:TLS1-Q2 之後所接的教學活動影響了 TLS1-Q3 及 TLS1-Q5 使之可以順利的在教學活動前的預測便得到正確的預測)

以及

老師的教學

,在 TLS1-M1中安排在教-學序列最前面的水流循環系統的概念 提供給學生心智模式轉換的支持,而在 TLS1-Mmix中,其在各階段扮演著更為積 極主動的角色協助學生自動產生正確的概念。

(三)持有 M2心智模式的學生心智模式演化之歷程及因素

圖 4-6-3 乃原持有心智模式 M2者其心智模式演化歷程之重建。由圖 4-6-3(A)

所示,對照的教-學序列及教學主要提供 TLS0-M2一股趨力,使學生的心智模式 由起始的 B-2 或 B-3 轉變為 C-2(3 人,60%。其分別為#12133、#12129 及#11516), 5 人中沒有人達到 D-3 科學模式。而另 2 名則分別持有 C-1(#11310)及 B-4+C-1 的混合模式(#11408)。到了後測,1 名原於教學中持有 C-2 模式的學生變成 B-3+C-2 的混合,這主要是教學中概念尚未完全穩固,因此與教學前概念混合所 致;另 1 名持有 C-1 模式的學生則變化至 B-4+C。後測階段共 60%的學生維持教 學中的心智模式。而由圖 4-6-1(B)所示,其原本應該提供給 TLS2-M2一股朝 往 D-3 科學模式的趨力,但其僅協助 1 名學生成功轉換模式(#12304),其餘 60%

亦僅達 C-2 模式(3 人。其分別為:#11410、#11438、#11437),另外 1 名為 C-1+C-2 的混合模式。而到了後測,僅 40%的學生維持教學生所獲得的心智模式(2 人,

其分別為#11438 及#12326),另外 60%學生則在選擇題的部分出現雙極模式,其 中僅 1 名學生其於後測出現的雙極混合模式為前測與教學過程中之心智模式的 混合(#11410),另 2 名學生的雙極模式則與前測時所測得的不同(#11437 及

#12304)。

有關 M2組欲由 B 模式轉換至 C-2 或 D-3,其主要建立路徑和 Mmix相同皆須 建立通路概念(認知特徵 2-1)、修正電流方向(認知特徵 10)、燈泡轉換電能成 熱能與光能(認知特徵 11)、電流強度(認知特徵 9)、極性(認知特徵 8-1)、系 統性(認知特徵 6-1)、順序推理(認知特徵 5-1)、電流守恆(認知特徵 12)及 資源消耗模式(認知特徵 7-1)。這些轉變

主要

由教學設計中穿插的 Q2、Q3、Q4、

Q5 及 Q7 可以得到觀察。以下將分別就 TLS0-M2及 TLS1-M1兩組心智模式轉換 的歷程深入加以探討

!

1.TLS0-M2

由於 TLS0-M2組學生的初始模式為 B 模式,因此通路的概念為其重要的修 正特徵。但在 TLS0-Q2 的階段,無論在教學前或教學後,學生都僅能將注意力 集中在電路的裝置。舉例而言,教學活動前#12133 寫道:「因為沒接好電路,電 無法正確的釋放,接上電線可以引導電的流向,所以燈泡會亮。」而教學後更僅

由於 TLS0-M2組學生的初始模式為 B 模式,因此通路的概念為其重要的修 正特徵。但在 TLS0-Q2 的階段,無論在教學前或教學後,學生都僅能將注意力 集中在電路的裝置。舉例而言,教學活動前#12133 寫道:「因為沒接好電路,電 無法正確的釋放,接上電線可以引導電的流向,所以燈泡會亮。」而教學後更僅