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Duval 的幾何認知過程

0-6(G)-7-5B

0-6(G)-7-5B(誤)--2-5B-3(G)

0-2-5A 0-2-5B 0-6(G)-7-5B(誤)--0 GL S06

S07 S08

0-2-5A--4(G) 0-6(G) 0-6(G)

0--4(G) 0-6(G) 0-6(G)

表4-8 A1 題 P 組學生論證歷程 0-2-5B(誤)--2-5B

0 0--2-5B(誤)--5B

0-2-5A--2-5B

0

推理後比較少察覺與驗證答案;第三類「0-6(G)-7-5B-…」則可以看出 GGB 環境 對學生論證的輔助功能,學生若是無法使用適當的論據或支持理論進行推理時,

可以先透過操弄GGB 獲得相關解題的線索,或是對學生的臆測提供精確的想法,

最後促進學生思考相關的論據與支持理論來作說明。因此在中程度組可以明顯看 出在研究者未介入前,GA 組相較於 PA 組的學生可以透過 GGB 的輔助,使得論

證歷程走得更遠、更趨近正確答案。

低程度學生的論證歷程亦能分為三類,第一類「0」與第二類「0--2-5A/5B」

皆與中程度學生的歷程相似,差異在於低程度組在第一類「0」仰賴直觀感知歷 程的人數比例增加;在第二類「0--2-5A/5B」歷程中,雖然歷程編號與高、中程 度組一樣依序都是0、2、5A/5B,但是在視覺化後就需要研究者介入的人數比例 增加,因此在論證歷程中0 與 2 之間是採以「--」串起;第三類「0-6(G)」是 GGB 環境帶給學生輔助的一種實證,GL 組學生在視覺化之後,直接操作 GGB 測量 工具得出答案,與 PL 組學生相比,更能以強而有力的方式佐證視覺化的結果。

整體而言,在A1 題中不同環境對於高程度學生並沒有影響,高程度組的論 證歷程多為「0-2-5B-1」;而在中、低程度學生的論證歷程則有些差異,紙本環境 中PA 與 PL 組學生論證歷程可以分為兩類分別是「0」與「0-2-5A/5B」,程度越 低的學生答案越傾向視覺化的結果,研究者介入提示與引導的程度也越多;GGB 環境中GA 與 GL 組學生論證歷程可以分為三類,分別是未使用 GGB 的歷程為

「0-2-5A/5B」,以及有使用 GGB 的歷程為 GA 組的「0-6(G)-7-5B-…」與 GL 組 的「0-6(G)」,差異在於 GA 組使用 GGB 作為輔助推理的工具,而 GL 組使用 GGB 作為答案的依據。

二、 A2 題

在A2 題中,可以明顯看出學生論證歷程相較於 A1 題步驟較為多,見下表 4-9 與表 4-10。表中的符號若與 A1 題相同則意義也相同,不多贅述。下表新增 符號「---」表示學生的延伸想法;符號「(矛)」表示學生原先主張的答案有誤,

因此研究者在圖上給定一點,使學生透過視覺化發現自己的主張與題目敘述出現 矛盾,通常接續在「--4」後面,代表這是經過研究者介入的,並且是由構圖影響 視覺化的歷程;符號「(驗)」表示驗證想法、主張和推理等;符號「(提示)」表示 研究者直接在圖上標示數個點用以提示與引導學生,與「(矛)」差別在於「(提示)」

是用以引導對於題目沒有明確主張的學生。

0-6(G)-4-6(G)-7-5A

0-6(G)-7-5A--4(G)(矛)--6(G)-4-2-5A---3(G)-4 0-6-7-5A--3(G)(驗)

GA S03 S05 S09

0-6-4-6-7-5A--4(G)(矛)-6(G)--6(G)-7-5A 0-6-7-5A--4(矛)-2-5A

0-6-7-5A GL S06

S07 S08

0--6-7-5A---3(G)-4 0-6-7-5A--4(G)(矛)-6(G)-7-5A

0-6(G)-7-5A-3(G)(驗)

表4-10 A2 題 P 組學生論證歷程 0--6-7-5A--5A 0-6-7-5A--4(矛)-2-5A PA S15

S16 S17

0-2-5A--4(矛)-2-5A--5A 0-2-5A--5A 0--6-7-5A--5A PL S13

S14 S18

0--2-5A--4(提示)-6-7-5A 0-6-7-5A--4(矛)-2-5A

0-2-5A-3-5A--5A

在A2 題中,學生的論證歷程都未出現 5B 以數學語言與理論進行推理,可 能的原因在於題目的敘述較生活化,並沒有以數學化的方式提問。在此題學生的 論證歷程也較沒有一致性,根據上表可以粗略的看出高程度學生的論證歷程為

「0-6-7-5A-…」,在視覺化之後以徒手在紙本或GGB 上作圖,再以自然語言論述 推理結果。差別在於PH 組是直接在紙本上徒手作圖,因為施測時並未提供學生

直尺與圓規等製圖工具,因此P 組學生都「大概」畫出角平分線或三等分線,在 此的作圖與A1 題作連接線段不同,作角平分線或三等分線並不是輔助某個圖形 表徵的形成,而是對圖形進行再製,因此屬於構圖的範疇。可以看得出來 GGB 提供GH 組學生較多嘗試,在構圖與視覺化之間雙向輔助的機會,學生能自行操 作GGB 將腦中的想法與圖像視覺化。像是 S01 的論證歷程在箭頭 4 與 6 來回數 次;S02 亦是如此,甚至在歷程中對圖形有其他疑惑,便可直接操作 GGB 進行 理解。

A2GS02096:連 CB 跟 CD 的時候,然後作∠CBA、∠CDA 的角平分線,會在 C 的前面

A2GR02097:再說一次?

A2GS02098:作∠CBA、∠CDA 的角平分線

A2GR02099:作∠CBA、∠CDA 的角平分線,會在同一條嗎?

A2GS02100:不會

A2GR02101:不會?真的不會嗎?

A2GS02102:應該不會吧

A2GR02103:那不然你畫畫看好了(指 GGB) A2GS02104:ㄟ…會耶!

逐字稿,S02 操作 GGB 釐清自己對圖形的理解

然而在歷程「0-6-7-5A-…」後續可能會接的是「--4(矛)」、 「--4(G)(矛)」或「--3(G)(驗)」,差別在於學生主張的答案是否正確,若是答案有誤,研究者就會進 行介入,在紙本或GGB 環境中的圖形上作一點,使得學生針對題意產生矛盾反 思其主張;若是答案正確,但學生以目測驗證答案研究者則會介入引導使用GGB 進行驗證。

中程度組的論證歷程可分為「0-6-7-5A-…」與「0-2-5A-…」,歷程「0-6-7-5A-…」

與高程度組意義相同,但在人數上較高程度組少,GGB 環境對於中程度組學生 較沒什麼幫助,只有S03 經研究者介入使用 GGB 後,才嘗試操作 GGB 將心智

中的圖像視覺化出來以便觀察。歷程「0-2-5A-…」代表學生在視覺化之後,並未 操弄圖形而是直接以自然語言進行推理,其中S15 主張球離誰近就由誰去防守,

雖然語意上沒有問題但是答非所問,並未回答到此題的精髓─如何分工防守區域;

S16 除了回答 B、C、D 各點的防守區域,甚至分析 C 點較有利防守左右兩方,

並將B、C、D 各點防守區域的面積列式出來,但在作答紙上不小心漏寫了π。

圖4-21 S15 作答紙節錄

圖4-22 S16 作答紙節錄

低程度組的論證歷程分類如同中程度組,分為「0-6-7-5A-…」與「0-2-5A-…」, 歷程「0-6-7-5A-…」如同上述中程度組,故不多贅述。歷程「0-2-5A-…」的 S13 在閱讀完題目後,雖然理解題意但思路受困於「隨機」二字無法作答,因此研究 者的介入引導以「提示」的成分居多,採符號「(提示)」作為標示;而 S18 原先 試圖在紙本上作三等分線,但在標示CD̂ 、BĈ 弧的中點後,發覺無法作出三等分

線,因此放棄後續作答使得答案恰巧成為正確答案,不過標示中點的動作不屬於 構圖的範疇。值得一提的是 GL 組 S06 後續的延伸想法,考量 A 點是否會防守 撿球,若有則防守區域如圖4-2-4。可能的原因是 S06 並未注意題目條件限定 B、

C、D 三點進行防守。

圖4-23 S06 作答紙節錄

整體而言,在A2 題中 P 組學生論證歷程為「0-6-7-5A-…」、「0-2-5A-…」,

在歷程「0-6-7-5A-…」中,因為未提供製圖工具給學生,學生都以估計的方式作 圖;而歷程「0-2-5A-…」只出現在 PA 與 PL 組中,除了 S16 之外剩餘的學生可 能是因為未掌握題目意義,使得視覺化後便以自然語言作推理;而 G 組學生論 證歷程都為「0-6-7-5A-…」,不論是否選擇操作 GGB,G 組學生皆在視覺化後以 構圖作為第一個動作,GGB 在此題有兩個功用,一是提供學生較多嘗試在構圖 與視覺化之間雙向輔助的機會,學生能自行操作GGB 將腦中的想法與圖像視覺 化,此功用多出現在GH 組;二是研究者介入學生的主張,學生可以透過拖曳動 點觀察點與點之間的距離,驗證或反駁其主張。

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