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在民國九十二年的數學課程改革中,數學內容包含了「數與量」、「代數」、「統 計與機率」、「幾何」、「連結」,其中幾何課程在課程與教材中佔很大的比例,對 學童的生活應用也相當重要,由此可見其課程重要性。在圖形與空間的教材中,

學童在面積方面的學習常發生困難,在我們日常生活中常會接觸到「面積」的概 念,例如「桌子的大小」、「籃球場有多大」…等等,但再許多學童腦子裡的面積 不過是一連串的公式,其分別只代表兩個數量相乘的結果,即以為了解面積的基 本概念,其實卻不瞭解公式的意義,對面積的測量也有迷思(譚寧君,1995 a),

故本節針對面積概念、面積迷思概念進行探討,分述如下:

一、國小面積概念

「面積」指的是對某一特定區域的覆蓋程度,亦即被覆蓋面的大小(譚寧君,

1995a)。本研究中相關面積概念包括有面積保留概念、面積測量概念、面積估 測。譚寧君(1998b)指出面積概念之發展是由面積保留概念到面積測量概念,

而面積估測概念在面積教學中更是佔有一席之地,分別敘述如下:

(一)面積保留概念

保留概念指的是兒童面對物體時,對物體的轉換(例如:移動位置、改 變形狀、方向的轉動、切割活動等)了解其原有的特質(例如:量、數、長 度、大小)仍然保留不變的認知能力,如面積的大小不因切割後而有所改變

(譚寧君,民1995b)。

但是許多國內研究卻發現許多學生在面積保留概念卻存有迷思(Hutton, 1978;Hart, 1984;高敬文,1988;周武男,1988;譚寧君,1998a)。若不 具面積保留性概念,即使指導面積的求法,那是沒有意義的。 譚寧君(1995b)

指出面積保留概念包含了兩個層次,一是基本面積保留,一是互補面積保 留。基本的面積保留代表任何封閉的圖形內面的大小,不因位置的改變而有 所不同,如 與 雖然放置的方向不同,但面積不會改變的事實。又 如有些圖形會因為視覺的錯覺而產生錯誤,但亦可透過疊合活動的經驗,而 建立了面積的保留概念。互補面積保留是一種逆向的邏輯思考,表示在相同 的兩個面上,減去形狀不同但面積相同的二塊小平面,其所剩下的面積仍然 不變。

從上述的文獻中知道,面積保留概念對面積的教學具有舉足輕重的地位,假 若學生不具有保留概念,就指導面積的求法,則學生學到的只是公式的背誦與記 憶而已,以及機械式的反應練習,而無法真正的了解到面積的概念。

(二)面積測量概念

提到面積的測量,多數學生想到的是不同形狀的面積公式。其實,面積 公式的導出是經過一連串的操作、比較的過程,此時的面積公式才有意義。

如被問及黑板的面積有多大時,只會用直尺量出黑板的長與寬後再相乘,未 必是真正的了解面積概念,因為可能只是背公式而已,學生必須瞭解到,長 寬相乘是經過單位面積覆蓋所得的結果,如此才真正算是瞭解面積的概念。

測量面積的大小可透過不同的方法測量而得,但若未經過覆蓋、拼湊、添補、

複製與比較等活動,是無法真正了解到面積概念的(國立編譯館,1999)。

面積測量是從個別物件如課本描述桌子大小,到個別單位如用十張報紙 描述黑板大小,進而至普遍單位的使用如用平方公分板來記數,最後才察覺 面積公式的由來。譚寧君(1998b)曾對高年級面積教材進行分析提出面積測 量概念可包含三種:1.在給定的平方單位格內點數單位面積的個數;2.透過各 種不同單位量的覆蓋或拼湊來測量面積;3.抽象的推理層次,亦即面積公式 的由來。而Baturo和Nason(1996)的研究發現學生在比較面積大小時所採取的 方法有剪貼法、疊置法、覆蓋法、直線法四種。但是卻有許多研究(Kenney &

Kouby, 1997;Lindquist & Kouby, 1989;Simon & Blume, 1994)發現許多低 年級和中年級學生對於周長和面積概念的理解是很困難的,例如學生常會將 面積和長度概念相混淆、面積單位卻以周長單位呈現等(譚寧君,1998a;戴 政吉,2001)。

譚寧君(1995b,1998b)指出面積的測量可分成三個不同的層次:面積 的基本概念、單位面積概念、直線測量面積概念。茲分述如下:

1.面積測量的基本概念:

測量概念的形成是測量教材的重心,利用單位量的覆蓋與點數來了 解面積,從個別物件(如:用八本課本和四張圖畫紙可以蓋滿整個桌子,

來描述桌子的大小)到個別單位(如:用十個塌塌米大來描述房間的大 小),進而用普遍單位來表示大小,如在給定的平方單位內點數單位面 積的個數,以察覺面積公式的由來(如下圖2)。A表示斜線面積佔了2 個平方單位,b佔了5個平方單位,a與b可透過視覺直接點數,故較容易。

但當斜線部分非整數格時,即形成面積的補償作用。如圖c中,合起來是 2平方單位,此補償作用的關係是建立在面積保留概念上的。此時1格代 表一平方公分,透過平方公分板的覆蓋與點數活動,說出X格即表示X平 方公分。

2 點數單位面積圖 2.單位面積概念

此時面積的測量是透過各個不同單位量的覆蓋或拼湊而成(譚寧 君,1995b、1998b),例如一個正方形可用四個小正方形□蓋滿,即表 示這個正方形是4個平方單位,但假若改成[覆蓋,則需要8個單位。此 時雖為同一個正方形,但由於單位量的不同(一個為□,一個為[)所 以單位數也會不同(一個為4個,一個為8個)。皮亞傑曾設計一個實驗 用來測驗學童了解單位面積概念的形成與比較二個面積的大小(如圖 3),給學童一些較小的測量紙卡,包括正方形、直角三角形和長方形,

且這些圖卡的數量正好可以覆蓋於圖形上,二個正方形圖卡相當於一個 長方形圖卡的大小,二個直角三角形圖卡等於一個正方形圖卡。此活動 可檢驗出二個重要的概念:

(1)測量紙卡的合併使用,使三個不同等級的單位量可以合併成一 個單位量以利測量活動的進行。

(2)二個圖形如果均被相同單位量的紙卡所覆蓋,則此二個圖形的 面積相等,此為數學上相當重要的遞移關係(譚寧君,1998b)。

3 疊置法面積測量概念實驗圖(Piaget et al.,1960)

單位面積概念除了利用覆蓋活動,亦可透過疊合與切割的活動來比較二個圖 形的大小(如圖4)。

圖4 單位測量面積概念實驗圖(Piaget et al.,1960)

3.直線測量面積概念

基本面積與單位面積只是在單位數的累加與單位量的比較,而直線 測量屬於比較抽象的推理層次,包括單位在數學上的相乘關係(譚寧君,

1998b)。一般所謂的面積公式如長方形面積等於長乘以寬,三角形的面 積為底乘以高除以二,均屬於直線測量面積的概念。

譚寧君(1995b)指出此階段除了一些特定圖形的面積公式外,還包 括作圖、單位量的測量與轉換、及面積的包含關係。

(1)面積公式

面積公式應由學生自己發展出來,發展公式與瞭解公式的相互 關係,比盲目的提供學生一系列的圖形公式更重要且更具意義。學 童必須了解二維的相乘關係,如一平方公分大小的面積即代表長和 寬均為1公分的正方形面積,此一平方公分即為一個普遍單位,再透 過覆蓋的經驗,知道長為6公分、寬為4公分的長方形的面積是由一 排有6個一平方公分有4排而得到24個1平方公分,而得到長方形的面 積單位數為:長的長度單位數乘以寬的長度單位數;而平行四邊形 和三角形,甚至於梯形均可透過切割、拼湊的方式而得出面積。例 如一個長方形從對角線剪成二個全等的三角形,可得知三角形的面 積為長方形面積的一半,再引入底和高的觀念,讓學生明瞭三角形 面積的公式為底乘以高除以二。透過切割活動而發現了面積公式的 一般通則,此時面積公式是透過推演的過程,而非只是靠記憶,如 此,各公式間的關聯性才能掌握,公式的教學才有意義(譚寧君,

1995b)。

(2)面積作圖

譚寧君(1995b)指出實作部分在國小課程教學中,一直是較不 被重視的,故可於教學中,利用釘板或方格圖讓學童於實際的操作 中作圖,以此來檢驗學生的面積概念。

(3)單位量的轉換

個別單位是測量的基本單位,在不同的單位量間的轉換活動是 有效掌握單位量與單位數關係的主要概念(譚寧君,1995b)。此時,

面積的測量是透過各種不同的單位量去覆蓋或拼湊,例如,一個長 為8公分寬為6公分的長方形,可以利用不同的單位量去描述面積的 大小,如用邊長為1公分的正方形要48個才能蓋滿,即表示此正方形 面積為48平方公分,但如用兩股長為一公分的直角三角形[為單 位,則需96個單位量,由此可知當邊長為一公分的正方形為單位量 去覆蓋一個長方形時,學生通過的情形會較好,但當覆蓋物不是長 方形,則通過率會降低,若單位量不是學生所熟悉的一平方公分,

如採邊長為0.5公分的正方形□或是兩股長為0.5公分的直角三角形 [時,則學生對兩個單位量的轉換則感到困難。

(4)面積的包含關係

如要計算面積為多少時,可透過切割後形成獨立的封閉區域,

則可個別算出其面積後再組合(如圖5A),但如果是某一封閉區域 為二個封閉區域所交集的部分形成的(如圖5B),則學童需先了解 集合的包含關係,再透過面積測量公式才能解題。

5 圖形的合成

(三)面積的估測

測量在實測中佔有相當重的成分,量感的培養也是教學的重點,所以估

測的活動是教學中不可或缺的一部份。Hall(1984)認為:「估測是一種可以

測的活動是教學中不可或缺的一部份。Hall(1984)認為:「估測是一種可以