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彭聃齡、張必隱 (2000) 認為表徵為是某種東西的信號,代表著某種事物,傳 遞著事物的訊息。Lesh, Post,& Behr (1987) 指出表徵為學生內在概念之外在具體 化身。表徵的功用在使數學概念具體化,是促進溝通、思考與解題的有效工具(徐 偉民、黃皇元,2012)

一、表徵對解題的影響 (一)表徵的分類

表徵在解決問題有其重要意義,好的表徵方式有助於對問題的分析與理解,不 好的表徵方式則可能妨礙解題,彭聃齡與張必隱 (2000) 把表徵的方式,分為符 號表徵、列表表徵、圖解表徵、意向表徵,共四類,藉上述表徵之間的轉換可促 進學生的解題,故為解題之重要核心。Chapman (2006)同樣認為在學階段題目大 致可分四類,分別是文字、圖形、數學符號以及上述兩者以上之混合。 Lesh, Post

& Behr (1987)同樣強調表徵與其間轉換對學習與解題有所助益,定義出五種表徵 方式:1.經驗為基礎的描述(experience-based scripts);2.可操作模型(manipulative models);3.圖片或圖表(pictures or diagram);4.口語(spoken languages);5.書寫符號 (written symbols)。

(二)題目表徵對解題的影響

本研究則聚焦於教科書題目,不同題目表徵類型,對學生來說,解題有不同之影 響,並於國中階段已有許多相關研究。

Moyer, Sowder, Threadgill-Sowder, and Moyer (1984) 研究小學三年級至國中一 年級共 854 位學生,研究圖形、文字題、短語題(telegraphic)之不同問題表徵型態 對學生解題的影響,也就是說以圖畫、完整敘述、精簡後文字題,提供學生已知 條件相同,呈現方式不同之題目做比較研究,結果發現學生在圖形類型問題解題 表現較顯著高於其他類問題。

胡慧茹 (2009) 探討九年級學生對圖形、數對、代數、文字敘述不同表徵題目

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形式之二次函數問題的解題表現,結果發現不同表徵形式之問題對學生解題表現 造成影響,在圖形表徵問題答對率方面較為集中,然而高數學能力學生較為偏好 解文字題,而中低數學能力組學生面對較長敘述的文字題時,容易放棄或直接跳 過不寫,表示問題表徵型態對學生解題意願與表現有其影響。

劉家樟、楊凱琳與許惠玉 (2012) 研究我國小六年級學生在三種相同數學內涵 但不同代數試題表徵的解題表現,結果發現學生在故事題、文字題、情境題中,

以符號題表現最好,故事題表現最差,部分原因可能來自於受到教科書內容所影 響。

我們可以發現表徵對學生有其影響。研究者同樣發現不同數學教科書對題目呈 現方式有所不同,如給定資料計算中位數,有些教科書的題目以文字搭配數字的 方式呈現,而有些以表格的方式呈現,相較之下,表格方式呈現資料的方式,需 要報讀的認知能力,無法直接計算,對學生來說較為困難。

三、數學教科書題目表徵形式相關教科書研究 以下將說明幾個呈現題目的表徵形式架構。

Zhu and Fan (2006)將美國與中國教科書中學教科書題目分為以下七類如下:

1. 例行性與非例行性問題(Routine Problems vs. Non-Routine Problems)

(1)例行性問題(Routine Problems): 對學生來說,問題使用一個已知的算法,

公式或程序解出,可立即知道作法,更具體的來說,問題被說明要使用某 一特定方法(如算法、公式或程序等),即被稱為例行性問題。

(2)非例行性問題(Non-routine Problems):如不是例行性問題則為此類。

2. 傳統問題與非傳統問題(Traditional Problems vs. Non-traditional Problems) (1)非傳統問題(Non-traditional Problems):共分成四種子類型:

 提出問題型的問題(problem-posing problem):在問題情境中,利用訊息對問 題再提出問題。

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 謎題型問題(puzzle problem):讓學生從事富有潛在娛樂性的問題。

 計畫型問題(project problem):問題或是一系列問題,包含一個或多個以下過 程,包含蒐集資料、觀察、找參考資料、辨別、測量、分析、決定規律、關 係、做圖與溝通,通常需耗費大量時間完成。

 日誌問題(journal problem):需以寫作表達想法、經驗問題、反思、個人理解、

新學到的內容。

(2)傳統問題(Traditional Problems):不為非傳統型問題,即為傳統問題。

3. 開放式問題與封閉式問題(Open-ended Problems vs. Close-ended Problems) (1)開放式問題:有多個正確答案的問題。

(2)封閉式問題:答案只有一個正確答案的問題。

4. 應用問題與非應用問題(Application Problems vs. Non-application Problems) (1)應用問題:與日常生活或真實世界有關的問題。

(2)非應用問題:不為應用問題即為此類。

應用問題可再分兩類:

 虛擬應用問題(fictitious application problem):問題條件與資料為教科書編者 所設計

 真實應用問題(authentic application problem):問題資料與條件來自於學生的 真實日常生活情境。

5. 單步驟問題與多步驟問題(Single-step Problems vs. Multiple-step Problems) (1)單步驟問題:只需一次運算即可解出之問題。

(2)多步驟問題:非單步驟即多步驟問題。

6. 足夠資料問題、無關緊要資料問題與不足資料問題(Sufficient Data Problems, Extraneous Data Problems, and Insufficient Data Problems)

(1)足夠資料問題:條件恰好可解出問題。

(2)無關緊要資料問題:給出多餘條件之問題。

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(3)不足資料問題:所給條件缺乏,不足以解出問題。

7. 問題表徵形式(representation forms):用於描述問題被置於何種情況,用於資 料呈現,分為純數學形式問題、文字形式問題、圖形形式問題、聯合形式問 題。

(1)數學形式問題:僅以數學式(mathematical expression)表示之題目。

(2)文字形式問題:僅用全為文字敘述之題目。

(3)圖形形式問題:以圖片、圖形、圖表、地圖等為主表示之題目。

(4)聯合形式問題:具有上面兩種或三種形式之題目。

研究顯示中國與美國之間在問題表徵部分,有差異存在。數學形式部分,中 國比例較高占 53.9%,美國則占 26.9%,在圖形形式問題則美國較高占 8.6%,中 國則占 3.3%,綜合來說中國為數學形式為主,其他部分相較於美國均較少,在 佈題的多元性,美國部分則較佳,而該差異可能影響學生解題的學習成就,如提 供圖形形式問題較多之美國,而在實徵研究中,較喜歡使用圖形、圖片、表格等 圖形形式相關方式解決問題(Cai, 1995),並於該類問題表現較佳。

此架構同於 Fan and Zhu (2000) 分析新加坡的二個版本教科書題目,研究對 象為國一與國二教材,包含統計單元的題目,但目前尚未有針對臺灣與新加坡國 中階段統計與機率領域題目表徵的比較研究,為本研究方向之一。

Bayazit (2012) 對土耳其中學階段(六、七、八年級)教科書做跨年級間比例 推理(proportional reasoning)題目比較,用於討論數學教科書對比例概念提供的問 題特性與呈現方式有何差異。該研究則以認知需求、表徵呈現方式、情境三方面 切入,認知同 Stein 等人之認知需求架構,表徵分類為文字(verbal)表徵、符號 (symbolic)表徵、圖形(pictorial)表徵、兩種以上表徵組合(文字&符號表徵、文字

&圖形表徵、文字&圖形&符號表徵),情境(context)則區分為純數學情境

(intra-mathematical context)與非純數學情境(non-mathematical context),研究結果

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發現書中著重在非程序性計算之高認知需求問題(75%),而表徵與情境均多元呈 現,透過多元表徵與情境有助於學生對概念的理解,為土耳其新數學課程所推 薦。

尤欣涵 (2010) 台灣、美國與新加坡中學階段幾何領域有關三角形內容做分析 比較,對題目分析其情境呈現方式、表徵型態、訊息類型(訊息充足、訊息無關、

訊息不足)與知識屬性,研究結果顯示除美國情境數學教科書較重視情境外,其 餘版本均強調無情境問題,表徵型態則大多為文字型態,訊息類型則為訊息充足 為主,三版本並同樣強調程序性知識。

徐偉民、黃皇元 (2012) 針對臺灣與芬蘭國小數學教科書分數教材內容之分析 做探討,以「題目」為單位了解兩國教材呈現的異同,對分數主題(分數基本、

分數的加減、等值分數、分數乘法、分數除法、分數四則混合運算)、表徵形式、

知識屬性等做出分析比較,結果顯示兩國均最為強調數學形式表徵與程序性知識,

芬蘭對於分數教材主要為以數學定義、符號方式呈現,並強調計算能力,相較之 下,臺灣則以多元表徵呈現概念,並兼顧理解與應用。

綜合上述,研究者選擇由 Zhu and Fan (2006)提出的表徵形式分類架構,此架構 廣為使用於新加坡跨國教科書題目表徵形式比較(如臺灣、美國與新加坡或是新 加坡與中國),故本研究將採用此架構進行分類。

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