建構取向五階段教學法對提升國小資優生幾何概念之成效

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(1)國立臺灣師範大學特殊教育學系碩士論文. 建構取向五階段教學法對提升國小資優生幾何概念之成效 The Effect of Constructivist Pedagogy of Five Stages Teaching on Geometric Concepts of Elementary Gifted students. 指導教授：郭靜姿教授研究生：宋雅筠撰. 中華民國一 0 ㄧ年五月.

(2) 誌謝喜盼這一刻的道來，猶如辛苦懷胎十月終於順利「卸貨」一樣雀躍。但這並非意謂研究之路走得艱辛，而是一種自我肯定-即使「碩四頂天」，我依舊可瀟灑且光榮的退役！四年求學、研究之路，很開心結識許多知心好友與志同道合的研究夥伴，更與有榮焉能與大師級的老師們一起徜徉知識浩瀚的殿堂，一同分享與討論、交換彼此的心得與觀點。這是一個很值得推薦讀書的樂園，即使一旦踏進，想要「離開」，就得無止盡的挑燈夜戰與心力交瘁… 論文得以順利遞出，首先感恩自己偉大又辛勞的指導教授-郭靜姿老師，在郭老師繁忙的系務與課務交替中，還需挪出空暇時間指導學生論文撰寫與迷津指點，讓學生滿心感激與感動，尤其學生常常在週五晚間飢腸轆轆之際叨擾老師，我倆師徒一邊校對文獻資料，一邊檢核 APA，點點滴滴，學生受惠於心。而學術的累積，則需要大師級老師們的傳道，感謝師大這四年來一路費心教導學生的吳武典老師、林幸台老師、蔡崇建老師、陳美芳老師、陳昭儀老師、陳心怡老師以及潘裕豐老師。更重要莫忘兩位口試委員：許瑛珍老師與黃嘉莉老師，兩位教授敦敦教誨所帶給學生的支持與肯定，將鼓舞學生持續朝向學術之路邁進。相挺奮戰的同窗好友，也是自己這趟研究旅程中想道聲謝謝的人— 垂芳、昭傑、書豪、馥安、碩穎、詩嘉，感謝你們強而有力的資源與支援，我只能說：「有你們實在太棒了」！在漫長的論文筆墨抗戰中，感謝協助自己實驗教學的良師們—怡勳、家兆、珮榕、于蓓、宗富、亞欣、宏翊、宗翰、姿維、秋綿，因為你們的「夠義氣」，我可以完滿取得學位。最後，懷著謙卑與感恩的心，我想對一路陪伴我跌跌撞撞的「大熊」說聲謝謝，感謝你的寬容與體貼，更感謝你的金援支持；還有身邊深愛我、疼惜我、支持我的親朋好友—父母、老姐、老妹、公婆、女兒和工作夥伴們，多謝大家的關心，我終於畢業啦！千言萬語，滿心感謝，ㄧ張紙！我想有形的物質是無法框住無形的感恩，因此，停筆—只是一種象徵，因為感激不盡… 宋雅筠謹誌 1010505.

(3) 建構取向五階段教學法對提升國小資優生幾何概念之成效宋雅筠中文摘要本研究採用準實驗研究設計，探究建構取向「五階段教學法」對國小資優生「幾何概念」與「幾何思考層次」的影響。實驗課程包含「俄羅斯方塊」、「笛卡爾方塊」與「三角形連塊」三大單元。實驗對象為高雄市兩所國小中年級資優生共計 34 名，實驗組 15 名及對照組 19 名。研究者針對實驗組進行 6 週 12 節課「五階段教學法」實驗教學。研究工具包含：自編幾何連塊充實課程學習單、國小學生幾何圖形概念測驗、吳薛氏國小學童 van Hiele 幾何測驗及半結構晤談表與學習意向回饋單。本研究採單因子共變數（ANCOVA）進行實驗成效之統計分析，主要研究發現如下：. ㄧ、幾何概念的影響「五階段教學法」明顯有助於提升實驗組學生的幾何概念，在國小學生幾何圖形概念測驗中，實驗組學生的表現顯著優於對照組。. 二、幾何思考層次的影響在吳-薛氏國小學童 van Hiele 幾何測驗的思考層次 2 與思考層次 3 分測驗之表現，「五階段教學法」明顯有立即教學成效，實驗組學生的表現顯著優於對照組。. 三、半結構晤談的表現經由半結構晤談的逐字稿分析可得知，「五階段教學法」有助於提升四位實驗受試者的幾何思考層次。 I.

(4) 四、學習意向的回饋實驗組學生接受「五階段教學法」之實驗課程，對幾何概念的提升持正面及肯定態度。超過 90％的學生認為此種教學方式與普通班有很大的差異性，70％的學生滿意自己在課程中的表現。. 綜合上述，本研究發現：使用建構取向「五階段教學法」的教學引導方式，除了能澄清學生的迷思概念，達到幾何概念的改變外，更能提升學生的幾何思考層次。最後研究者根據本研究發現，提出未來可持續研究的相關建議，以供日後研究者之參考。. 關鍵詞：建構取向、五階段教學法、幾何概念、幾何思考層次、資優生. II.

(5) The Effect of Constructivist Pedagogy of Five Stages Teaching on Geometric Concepts of Elementary Gifted students Sung Ya-Yun Abstract The aim of this quasi-experimental designed research was to explore the effect of constructivist pedagogy of Five Stages Teaching on geometric concepts of elementary gifted students. The mathematical units in the experiments included: “Tetris”, “Pentominos” and “Triangle Puzzles”. The subjects were 34 gifted students from two elementary schools in Kaohsiung City, they were divided into experimental group and control group. The experimental group attended 12 classes, each class took 40 minutes. The instruments used were: (1)self-designed geometry puzzles curriculum ; (2)” Elementary School Students Geometry Concepts Test” ; (3) “Wu - Hsueh Elementary School Child van Hiele Geometry Test” ; (4) semi-structured interview scale ; and (5)feedback questionnaire. The data were analyzed by ANCOVA. The major findings were as follows: 1. constructivist pedagogy of Five Stages Teaching helped the gifted students in the experimental group enhancing their geometric concepts. According to the result of ANCOVA, the students in experimental group performed better than control group. 2. In terms of the posttest of “Wu - Hsueh Elementary School Child van Hiele Geometry Test”, “LevelⅡ” and “LevelⅢ”, the scores of the experimental group on the posttest were significantly higher than the control group. 3. According to the result of semi-structured interview scale, Constructivist Pedagogy of Five Stages Teaching helped the gifted students in the experimental group enhancing their thinking level in geometry. III.

(6) 4. After implementing Geometry Puzzles Curriculum, most students held a positive attitude toward improving thinking level in geometry. More than 90% of the students thought the teaching was very different from regular classes, and 70% of students were satisfied with their performances in the course.. To sum up, this study indicated that, constructivist pedagogy of Five Stages Teaching not only helped the gifted students clarify their misconceptions, but also enhance their geometric thinking levels. Suggestions are proposed at the final for future research and instruction of using Five Stages Teaching.. Key words: constructivist pedagogy, Five Stages Teaching, geometric concepts, geometric thinking levels, gifted student. IV.

(7) 目錄中文摘要…………………………………………………………………...Ⅰ 英文摘要…………………………………………………………………...Ⅲ 目錄...………………………………………………………………………Ⅴ 圖目錄…………………………………………………………….....……..Ⅶ 表目錄…………………………………………………...…………………Ⅷ. 第一章緒論…………………………………………………………01 第一節研究背景與動機…………………………………………….01 第二節研究目的…………………………………………………….07 第三節研究假設…………………………………………………….08 第四節名詞釋義…………………………………………………….09. 第二章文獻探討…………………………………………………...11 第一節建構取向教學與主動思考的重要性………….....................11 第二節概念學習與幾何概念之相關理論………………………….30 第三節資優學生特質與建構取向教育理念的關係……………….46. 第三章研究方法………………………………………….…. 63 研究方法第一節研究架構與設計…………………………………………….63 第二節研究對象…………………………………………………….72 第三節五階段教學法實驗課程設計與教學……………………….73 第四節研究工具…………………………………………………….81 第五節資料處理與分析…………………………………………….86. V.

(8) 第四章研究結果與討論………………………………….....89 第一節國小學生幾何圖形概念測驗分析討論…………………....89 第二節吳-薛氏國小學童 van Hiele 幾何測驗分析討論………......92 第三節實驗組學習成果分析討論………………………………...100 第四節實驗組半結構晤談分析討論……………………………...115 第五節實驗組學習意向分析討論………………………………...120 第六節綜合討論…………………………………………………...132. 第五章結論與建議………………………………………....135 第一節研究結論………………………………………………….135 第二節研究限制……………………………………………….....139 第三節研究建議……………………………..…………………...141. 參考文獻…………………………………………………...….. 147 參考文獻一、中文部分…………………………………………………….147 二、英文部分…………………………………………………….155. 附錄【附錄一】五階段教學法教學流程示例……………………………..163 【附錄二】五階段教學法幾何連塊教材示例………………………..167 【附錄三】半結構晤談表………………………………………….….181 【附錄四】課程觀察紀錄紙…………………………………….…….183 【附錄五】五階段教學法學習意向回饋單………………….……….184. VI.

(9) 圖表目錄圖目錄圖 2-01 知識建構過程……………………………………………………..19 圖 2-02 個人建構觀點模式…………………………………………..……21 圖 2-03 主動建構觀點概念圖……………………………………………..24 圖 2-04 五階段教學法……………………………………………………..29 圖 2-05 同化形成新認知結構次…………………………………………..34 圖 2-06 調適形成新認知結構……………………………………………..35 圖 2-07 van Hiele 幾何思考層次…………………………………………...39 圖 2-08 方案計畫流程展示圖……………………………………………..50 圖 2-09 ICM 三面向……………………………………………………....52 圖 3-01 研究架構…………………………………………………………..64 圖 3-02 實驗課程設計大綱………………………………………………..74. VII.

(10) 表目錄表 2-1-1 傳統教學設計與主動建構觀點教學設計之比較………………..20 表 2-1-2 主動建構觀點三大流派分析之比較……………………...………23 表 2-1-3 各學者對主動建構觀點教學策略主張…………………………..26 表 2-2-1 概念改變模式之比較……………………………………………..33 表 2-2-2 九年一貫數學領域幾何主題能力指標…………………………..42 表 2-2-3 van Hiele 幾何思考前 3 層次教學活動安排……………………..45 表 2-3-1 課程設計概念模式………………………………………………..53 表 2-3-2 資優教育理念與主動建構觀點之比較…………………………..56 表 3-1-1 實驗設計…………………………………………………………..65 表 3-1-2 實驗課程教材教學目標與課程大綱……………………………..67 表 3-1-3 實驗課程之教學策略分析一覽表………………………………..69 表 3-1-4 五階段教學法與三合充實模式教學之教學理念一覽表………..70 表 3-2-1 受試個案人數與性別一覽表……………………………………..73 表 3-3-1 幾何連塊教學目標、van Hiele 與九年一貫能力指標對應表......75 表 3-3-2 實驗課程引導示例……………………………………………….76 表 3-3-3 前導課程教學內容……………………………………………….78 表 3-3-4 邀請專家名單…………………………………………………….80 表 3-4-1 吳-薛氏國小學童 van Hiele 幾何測驗試題分布………………..83 表 3-5-1 觀察記錄編碼說明……………………………………………….88 表4-1-1 兩組受試在「國小學生幾何圖形概念測驗」之得分一覽表…..89 表4-1-2 兩組受試在「國小學生幾何圖形概念測驗」之迴歸係數同質性考驗一覽表…………………………………………………..90 表4-1-3 兩組受試在「國小學生幾何圖形概念測驗」之單因子共變數分析一覽表…...…………………………………………….….90 表4-2-1 兩組受試在「吳-薛氏國小學童van Hiele LevelⅠ幾何測驗」之得分一覽表…...…………………………………………….….92 表4-2-2 兩組受試在「吳-薛氏國小學童van Hiele LevelⅠ幾何測驗」 VIII.

(11) 迴歸係數同質性考驗一覽表……………………………….….93 表4-2-3 兩組受試在「吳-薛氏國小學童van Hiele LevelⅠ幾何測驗」單因子共變數分析一覽表……………………………….……...93 表4-2-4 兩組受試在「吳-薛氏國小學童van Hiele LevelⅡ幾何測驗」之得分一覽表…...……………………………………………....94 表4-2-5 兩組受試在「吳-薛氏國小學童van Hiele LevelⅡ幾何測驗」之迴歸係數同質性考驗一覽表………………………………...95 表4-2-6 兩組受試在「吳-薛氏國小學童van Hiele LevelⅡ幾何測驗」之單因子共變數分析一覽表…………………………………...95 表4-2-7 兩組受試在「吳-薛氏國小學童van Hiele LevelⅢ幾何測驗」之得分一覽表…...………………………………………………97 表4-2-8 兩組受試「吳-薛氏國小學童van Hiele LevelⅢ幾何測驗」迴歸係數同質性考驗一覽表…………………………………...97 表4-2-9 兩組受試「吳-薛氏國小學童van Hiele LevelⅢ幾何測驗」單因子共變數分析一覽表…………………………………........98 表 4-3-1 實驗組三年級學生在兩項測驗之前測答對總題數一覽表......101 表 4-3-2 實驗組四年級學生在兩項測驗之前測答對總題數一覽表......101 表 4-3-3 實驗組在「辨識幾何形體」問題 1 之晤談結果分析一覽表..102 表 4-3-4 實驗組在「建製幾何形體」問題 2 之晤談結果分析一覽表..103 表 4-3-5 實驗組在「辨認、理解形體的組成要素」問題 1 之晤談結果分析一覽表…...………………………………....…………....104 表 4-3-6 實驗組在「發現形體組成要素間的關係」問題 2 之晤談結果分析一覽表…...………………………………....…………....105 表 4-3-7 實驗組在「辨別形體間組成要素的關係及解決相關問題」問題 3 之晤談結果分析一覽表……………………………......106 表 4-3-8 實驗組在「透過實測、實作、察覺形體性質並運用其性質解題」問題 1 之晤談結果分析一覽表………………….......107 表 4-3-9 實驗組在「察覺、理解相似、全等性質，並運用其解決問題」 IX.

(12) 問題 2 之晤談結果分析一覽表……………………………........108 表 4-3-10 實驗組在「理解垂直、平行、對角線性質，並運用其解決問題」問題 3 之晤談結果分析一覽表……………………….......109 表 4-3-11 實驗組在「形成並使用某類圖形的定義」問題 4 之晤談結果分析一覽表…...………………………………....……….....109 表 4-3-12 實驗組在「理解對稱關係，並運用其性質解決問題」問題 5 之晤談結果分析一覽表………………………....…………..110 表 4-3-13 實驗組在「理解平面鋪設」問題 1 之晤談結果分析一覽表..111 表 4-3-14 實驗組在「圖形切割重組」問題 2 之晤談結果分析一覽表..112 表 4-3-15 實驗組在「運用圖形切割、重組等方式以解決問題」問題 3 之晤談結果分析一覽表………………………....…………..113 表 4-4-1 實驗組在學習單「俄羅斯方塊」之觀察分析一覽表….….......115 表 4-4-2 實驗組在學習單「四連塊」周長與面積之解釋分析一覽表....117 表 4-4-3 實驗組在學習單不同形狀連塊組成與創作解釋分析一覽表....118 表 4-5-1 實驗組在「學習意向回饋單」之表現分析一覽表….…...........121 表 4-5-2 實驗組在「學習意向回饋單」第 16 題之勾選分析一覽表......123 表 4-5-3 實驗組在「學習意向回饋單」第 17 題之勾選分析一覽表......124 表 4-6-1 實驗成效綜合分析表…...………………………………....….....132. X.

(13) 第一章緒論本研究為「建構取向五階段教學法對提升國小資優生幾何概念之成效」，旨在探討以「五階段教學法」進行教學，對國小中年級資優生幾何概念、幾何思考層次的成效為何？本章一共分為四小節，依序為研究背景與動機、研究目的、研究假設及名詞釋義。. 第一節研究背景與動機在現今科技時代裡，最大的危機並不是機器越來越像人一樣會思考，而是人的思考越來越像機器（黃政傑，2007）。胡志偉（1997）提出人在面對新科技、新觀念、新社會規範的新時代，為了因應資訊媒體的快速變遷與充斥渲染，教育目標應該從過去的「3R」（Reading、wRitting、 aRithematics：讀、寫、算）擴展到「4R」（Reasoning：思）；意即，身處在激烈變動的科技時代，教育應培養學生必須具備有應付變化狀況的能力，也就是需要有「準確觀察事物」與「洞察本質為何」的能力，思考就是此兩種能力的先驅（王秋陽、中川翔詠，2003）。反觀我國長期以來數學教學深受實證主義或行為主義的影響，強調「講授」「解釋」「反覆練習」「精熟」「形成概念」「獲得知識」的模式；教師運用增強、獎賞的行為制約原理，塑造學生低層次行為，如記憶、背誦，於是學生被動接受知識，導致數學教學多偏重教師講解，學生較少機會去發現與探索數學概念，漸漸變得不容易建構自己的數學思考歷程。是故，研究者對於以「教師」為主體的學習成效相當懷疑，教師甚至用過去十幾年的知識，教育學生面對未來二十年的新時代，何以讓學生能具備真正帶得走的能力？教育的本質是培育學生的主體性，協助發展自主性以實踐教育的任務（張天寶，2000）。教學若只是一個教師傳遞、學生被動接收的過程，學生何以能自主學習、思考解決未來的問題？. 研究者反思自己七年的資優班教學經驗，現行資優教育的設計重點皆著重於認知課程，強調計算與記憶能力的增長，形同培養學生成為知 1.

(14) 識接收者，反而容易忽略多元情境下，應該訓練資優生高層次思考的能力，進而化身為知識創造者（梁文瀞，2009）。今日的社會科技急速擴張，全球化趨勢迎面而來，知識內容呈現膨脹與革新的不穩定狀態，資優生往往在大量知識的消費與產出中發生衝突；資優班教師則是疲於應付學生的學習口味與步調，對於引導資優生進行深度高層次思考，鼓勵其自主學習更是心有餘而力不足（呂金燮、陳偉仁、黃楷茹、黃珮琇、陳靜芝，2005）。回歸資優教育源自實踐「需要」，國家育才的需要、教育革新的需要，更重要的是個人發展的需要（吳武典，2006；教育部，2008a）， VanTassel-Baska ( 2006) 引述 Tyler 的觀點，認為資優生個體發展需要充分探索新概念與知識，發展精熟能力處理難題，使其成為主動的自我引導學習者。因而國內資優教育以加深、加廣的方式培養資優生獨立思考的能力，著重思考的多元性與深入層次，並能有效解決問題（呂金燮， 2003）。但研究者常陷於資優教育宗旨與學校、家長、社會發展的拉鋸戰中，迷失了應在課程裡落實資優教育理念，逐漸妥協在加強與傳輸學科認知能力，忽略引導資優生進行高層次思考以便於解決未來生活問題。. 《比資優更寬廣的成長路》一書中說到，教育是教學目標、教學內容與教學方法合為一體的教學藝術，從教學藝術的眼光看書中分享美國幼稚教育的教學方式，其校外教學的活動體驗很特別，張美蘭（2010： 36）描述：. 解說員開始為孩子們講解植物授粉的原理，同時把小朋友分成兩半，一半當樹，一半當蜜蜂。每個『樹』都發給數十張小紙條當作花粉，和一個空塑膠杯當成花朵；『蜜蜂』則是一人一張小紙條。. 蜜蜂的工作，就是飛到不同的樹旁，把小紙條放到杯子裡，就是協助授粉，然後樹會給他另一張小紙片，讓他到另一棵樹去傳遞花粉。…。最後比較發現：當樹是一排一排站好時，比隨意亂站、授粉的機率（每個孩子杯子 2.

(15) 裡的小紙條數目）高很多。解說員說：這是因為排排站，蜜蜂好工作，不用飛來飛去亂找一番，所以這就是為何果園的樹都是排排站的；因為授粉率高，結的果實就多。. 從美國幼稚園戶外教學的例子，驗證潘文福（2010）的體驗：學生生活經驗是教室學習活動發展的重要靈魂，沒有靈魂學習將缺少生命力，而且學生也無法將新學習的知識統整遷移到原有的認知結構中，因此教師應豐富學生的生活經驗，以利於學生的生活經驗能成就個體身心的自主與健全發展。也在此教學範例中，研究者開始思索，當教學現場中以「學生」為主要角色時，課程從學生生活經驗開始擴展，目的使其能統整以自己經驗為背景的學習情境，進而思考出新的認知架構，是否更能達成學生個體發展的需求？同樣地，學生也較能理解與內化新知識？而這種強調「主動積極」概念的教學方法是否能比傳統被動接收知識教學方法，更能提升學習者的學習成效？同時較能促發學習者的高層次思考能力？. 近幾十年來「個體主動積極」的學習觀點開始受到教育界的注意，詹志禹（2002）陳述：可能很少人會反對「學習是一個學習者主動的歷程」或「學習必須是一個學習者主動的歷程」這觀念，但是每個人對「主動」的定義有歧異性，「主動」也有程度上認知的差異，間接導致影響不同層次的討論。詹志禹（1996）和 Sandhya、Todd 與 Tiffany(2009)認為「主動」之所以影響近代教育變成很重要也是趨勢的學習理論，最主要的原因在於它重新定義學習情境中師生角色的支配性- 學習者「認知主動」與「學習主動」兩大議題，也是現在有名的「主動建構觀」；劉佩雲、簡馨瑩（2003）引述 Brooks 研究，發現主動建構觀點的教學方式重視：1.課程應著重整體到部分的轉化，鼓勵使用第一手資料來考驗重要的學習概念；2.學生學習的角色應轉變為主動思考者；3.教師扮演問題傳遞者與調停者；4.學習評量 3.

(16) 方式應整合學習的過程與結果。綜合上述，在課程-學生-教師-評量等教學設計議題上，「主動建構」觀點與「行為主義」所關注的層面大不相同，此也回應研究者的疑問，資優教育應著重在選擇適當「教學方法」以引導學生進行高層次思考活動，「主動建構」取向的教學模式是否能滿足資優生的學習需求，似乎是值得努力尋求答案的目標與方向。. 郭重吉（1992）的文獻提及 Driver& 與 Oldham 研究英國學生學習科學的結果，其發現學生透過主動建構的教學方法，能將先備知識轉換成概念改變，此為促成學習成效的ㄧ大因素，因而提出五階段教學法：定向（orientation）、引出（elicitation）、重組（restructure）、應用（application）、回顧（review），深究其每個階段所代表的意義，即為探究問題、引導學生說出自己的想法、藉由教學讓學生產生想法的重組、進而應用新想法、最後是回顧想法改變的歷程。Driver 與 Oldham（1986）認為學生在學習前的先備知識、學生主動建構的角色、概念改變的引導，是教師在教學前必須仔細掌握的要素。由 Driver 等人倡導的建構取向五階段教學法，對應資優教育方案中提及「需要為資優生設計高層次思考課程，著重對問題進行深入探討與解決」，其兩者的精神是相當一致（Burns & Reis, 1991；Van Tassel-Baska, 2006；呂金燮，2002）。籃玉君（2008）說到，在資優生的學習歷程中，教師需引導他們從問題情境中連結舊知識，鼓勵提出各式問題、分類問題類型，並找出問題的關鍵點，然後逐步建構知識，最後反思與自我評估學習階段中的能力提升。因此，研究者認為以主動建構的觀點來詮釋資優資優教育的目標--培養優秀的知識創新者更勝於知識的學習者（呂金燮、陳偉仁、黃楷茹、黃珮琇、陳靜芝，2005），五階段教學法符合資優教育目標與教學引導方式，若能在實驗課程中，融合此教學法於教學活動的進行，研究成果讓人拭目以待。 4.

(17) 而九年一貫課程綱要隨著國人的期待不斷修正也帶來相當大的震盪與改變，逐漸注重數學概念的本質外，開始重視發展學生主動建構數學思考的自主性（邱智慧，1994），尤其數學能直接將個人思考和生活經驗結合，所以學習數學不但可激發學生對周圍事物和現象的好奇，更能滿足學生的主動求知欲（施建農，2006）。九年一貫課程中，數學範疇區分成五大主題，其中幾何測量和日常生活的關係緊密，是學習運算、代數、分數等知識之重要基礎，學生天生對幾何圖形就有濃厚的興趣，因此除了能激發想像力，從中也可培養其對數學的興趣（謝如山、謝名起、謝名娟，2002）、抽象與推論的能力（教育部，2008b）；國內大多數數學教育學者多倡議幾何圖形課程能培養學生空間/邏輯推理的能力（林秀瑾，張英傑，2005）。研究者基於上述的觀點，採用幾何主題做為課程設計的主軸核心，再搭配主動建構五階段教學方式，並根據學生的學習需求、興趣，取材自生活經驗，從先備經驗中篩選能引發學生新思維與判斷的問題（盧秀琴，2010；施建農，2006），以觀察學生是否能擴展學習的經驗領域，同時激發主動思考的特性，建構自己所學的知識，將之實際運用到不同的生活情境中，教學亦能達到較佳的學習成效？. 研究者深入探究國內相關期刊或實證研究，發現結合主動建構教學方法與數學幾何課程的主題相當有限，對於實際運用在資優生數學課程設計的實驗教學更少之又少。再者，研究者也相當懷疑，國內外文獻資料或相關資優教育專家常強調資優教育需為資優生設計區分性課程，鼓勵學生追求深度的理解與思考層次，但實務上卻總是缺乏相關實證資料來說明、解釋，經過哪些教學者用心的課程設計或實施教學後，資優學生能達到哪個層次或階段的深度理解或思考？研究者認為應為現場實務教師提供ㄧ套檢視標準，透過研究的歷程呈現資優生思考的脈絡及其教學成效。陳義勳（2000）曾分析課程的良窳必須和學生的先備知識、概念發展和反思息息相關，許清陽（2004）則進一步補充說明教學核心也應著眼於課程的發展性，注意課程內學生討論內容的品質，鼓勵以學生 5.

(18) 自己的經驗提出相關解題策略。因此，適當的課程設計搭配合宜的教學方法，是即為重要的教育實務研究課題，就如同現今有許多重大的科學發明與發現，都是由問題發現到問題解決中所展現出的成果，教育若能培養學生適當運用知識去思考與解決問題是相當重要的趨勢（洪文東， 2006），而資優教育的課程設計與目標，在此期待中孕育。. 基於上述理由，研究者希望能有別於一般資優現場實務教師常揭示的三合充實探索教學方式，重新省思資優教育理念-學生是教學的主體角色/教師是學習促發者的立場，透過「主動建構與著重思考」的教學主張— 教學核心角色從知識傳授者逐漸轉換為學習者本身，以學生為本位衡量課程的發展性，選擇數學課程中幾何/空間探索主題，源自於它正是一種問題解決的重要形式（張英傑、周菊美，2005），進而發展學生高層次思考能力與問題解決能力，並在實驗教學中進行觀察與分析學生思考層次的改變。根據國內一些相關實證性研究（張英琦，2008；林建隆，2007；許媚，2007；洪榮昭、林展立、林雅玲，2005；耿筱曾、陳淑蓉，2005）曾指出，運用「主動建構觀點」的教學方式能有助於提升學生的科學概念，無形中降低學生迷思概念的產生。是以，研究者希望瞭解若採取建構取向五階段教學法，是否能引發資優生幾何概念的改變，同時提升幾何概念的思考層次？最後並透過實驗教學半結構晤談與學習單的分析，檢視資優生概念改變的歷程，供現場資優班實務教師日後教學所需或精進研究之便。. 6.

(19) 第二節研究目的本研究以建構取向「五階段教學法」的教學策略，自編「幾何連塊充實課程」。研究者試圖了解以五階段教學法為主的實驗教學，對資優生幾何概念的改變與提升幾何思考層次是否有學習成效？分別列述本研究之研究目的：. 一、探討以「五階段教學法」進行幾何連塊充實課程實驗教學，對中年級資優生幾何概念改變的學習成效。. 二、分析以「五階段教學法」進行幾何連塊充實課程實驗教學，對中年級資優生幾何思考層次的學習成效。. 三、了解以「五階段教學法」進行幾何連塊充實課程實驗教學，中年級資優生學習的體驗與感受。. 7.

(20) 第三節研究假設研究者根據上述之研究目的，提出欲探討與了解之研究假設：. 一、接受「五階段教學法」與未接受「五階段教學法」，實驗組與對照組在「國小學生幾何圖形概念測驗」之得分差異達到顯著差異。. 二、接受「五階段教學法」與未接受「五階段教學法」，實驗組與對照組在「吳-薛氏國小學童 van Hiele 幾何測驗」之得分差異達到顯著水準。 2-1 實驗組接受「五階段教學法」課程後，於「LevelⅠ測驗」之得分顯著優於對照組。 2-2 實驗組接受「五階段教學法」課程後，於「LevelⅡ測驗」之得分顯著優於對照組。 2-3. 實驗組接受「五階段教學法」課程後，於「LevelⅢ測驗」之得分顯著優於對照組。. 三、實驗組在實驗教學「五階段教學法幾何連塊充實課程」前後的半結構訪談中，幾何概念的表現差異為何？. 四、實驗組在「五階段教學法幾何連塊充實課程」的學習單，成果之表現差異為何？. 五、實驗組在「學習意向回饋單」中對「五階段教學法幾何連塊充實課程」的感受如何？. 8.

(21) 第四節名詞釋義一、國小資優生本研究所指國小資優生為高雄市三民區實全國小（化名）與欣興國小（化名）兩校中年級資優生，並符合民國九十五年九月修訂通過之「身心障礙及資賦優異學生鑑定基準、鑑定原則」（教育部，2006），第四條第一項第一款所稱一般智能優異，指在記憶、理解、分析、綜合、推理、評鑑等方面，較同年齡具有卓越潛能或傑出表現者；其經鑑定後應符合下列各款規定之標準：（一）個別智力測驗評量結果在平均數正二個標準差或百分等級九十七以上。（二）經專家學者、指導教師或家長觀察推薦，並檢附學習特質與表現卓越或傑出等之具體資料。. 二、五階段教學法五階段教學法係由 Driver 等人(1986)所提出之教學方法：定向（orientation）：確認方向；引出（elicitation）：引出想法；重組（restructure）：想法重組；應用（application）：應用新想法；回顧（review）：回顧想法的改變。研究者於教學引導的過程中，遵循此五階段教學方式進行實驗課程：確認方向（利用學生生活情境引起動機）引出想法（製造新舊知識的認知衝突情境）想法重組（引導學生進行問題分析與解答驗證）應用(推論假設的正確性與驗證結果) 回顧想法（心得筆記整理與分享、小組省思對話）。. 三、幾何連塊充實課程本研究幾何連塊充實課程係根據張英傑等人（2005）與謝如山等人（2002）所翻譯之兩本數學科教材教法參考書中，所揭示的幾何圖形課程範例進行改編，佐以參照九年一貫能力指標後而設計出三個單元：俄 9.

(22) 羅斯方塊、笛卡爾方塊、三角形連塊。俄羅斯方塊以四連塊為基底，建立連塊的基本概念；笛卡爾方塊則利用五連塊、六連塊等不同數量方塊進行圖形組合與變化、討論等積異形之比較，並歸納連塊圖形組成要素；三角形連塊則分析不同形狀所形成連塊之限制，討論形體與連塊之間的關係。本幾何連塊充實課程參加 100 學年度高雄市資優教育教材教具比賽，評選數學組教材第一名，表示教學內容通過專家檢核，認同課程內容設計符合中年級資優生的學習特質、學習能力與課程標準。. 四、迷思概念學習者在準備學習前就已有自己的想法，而這樣想法在學習中佔有很重要的地位，但是如果這些想法無法被教師或威權所認可，就稱之為迷思概念（misconception）(Driver et al., 1986)。本研究的迷思概念指受試者在「國小學生幾何圖形概念測驗」答對總題數分數越低，表示迷思概念越多，反之則迷思概念越少。. 五、幾何思考層次荷蘭數學家 P. M. van Hiele 與 Dina van Hiele-Geldof 夫婦於 1957 提出幾何學習發展理論，其理論將空間思維的理解能力區分成五個層次，分別描述五個層次中幾何思考的特徵與思考形式。本研究觀察受試者幾何思考層次的改變是依其接受「吳-薛氏國小學童 van Hiele 幾何測驗」中，三個層次中各分測驗答對的總題數來分析，若前後施測的分測驗答對總題數增加，表示思考層次的表現有進步，反之則表示思考層次在經過實驗教學後，無立即的顯著效果。. 10.

(23) 第二章文獻探討本章一共分為三小節，第一節先分析「建構取向教學與主動思考的重要性」，了解學習採取主動思考的意義以反動傳統教學之缺失，進而探究建構取向教學的意涵與作法，試圖提出注重啟發思考的五階段教學方法。其次討論「概念學習與幾何概念之相關理論」，藉此勾勒一套符合理論依據的幾何課程，同時結合概念改變的觀點，以茲實驗研究課程設計的完整性。最後探討「資優學生特質與建構取向教學理念的關係」，從資優生主體性的學習特質為軸心，說明建構取向教學模式與資優教育的關聯性，進而釐清實驗研究設計方向與定位。. 第一節建構取向教學與建構取向教學與主動思考主動思考的重要性思考的重要性本節共分三大部分，第一部分先說明主動思考的內涵，爾後針對過去傳統教學易造成學生的迷思概念提出反動；第二部分則列舉主動建構教學的相關理論，強調以學生為主體性的教學模式中，主動思考的價值有助於學生迷思概念的釐清，進而提升教學成效。第三部分輔以建構取向五階段教學法，解釋適當的教學策略介入能裨益教學，同時定位研究之核心目的。內文依次為「主動思考與有意義學習」、「主動建構相關理論」、「建構取向五階段教學法」。. 一、主動思考主動思考與有意義學習思考與有意義學習每個人每天無時無刻都需要思考，思考如何到學校？思考午餐怎麼解決？而思考是如何運作讓問題得以解決？近年來有許多的教育學家都強調教導主動思考的重要性，從文獻報告與著作出版品也可窺知一二 (Burns et al., 1991)，Robyn 和 Michele(2011)從研究中發現，在探索科學概念與知識的理解上，教導學生思考策略比其他沒有相關學習經驗的同儕，學習成效更佳。不過思考是如何將腦中訊息轉化成問題解決所需的媒材？轉化這些訊息的過程中是否會引發其他連鎖效應？以下先針對思考的內涵進行說明，釐清思考的本質，進而分析若不注重主動思考的重 11.

(24) 要性，則可能對學習成果產生的影響。. （一）思考的內涵學校教育的三面一體是知識、智能與思考，思考是運用智能來處理先備經驗以解決問題的一種運作技巧，換句話說它是為某一個目的而謹慎探索的過程，而這個目的可能是為了想了解、做決策、計畫、判斷與行動等（蘇宜青，1999）。Mayer（引自吳玲玲，1998）解釋思考的過程有三個基本概念： 1. 思考是認知的內在歷程，而且發生在人類心智中，不過我們仍可從外顯行為來推斷其思考的過程，例如觀看下棋者如何移棋。 2. 思考涉及到內在系統的操控過程，所以思考時會將先備知識與目前資訊所聯結在一起，以改變現面臨的問題。 3. 思考的目的是解決問題，專注解決方案，並朝目標前進。. 從上述三點說明可得知，思考可視為是一種認知的過程，其目的就是為了順利達成問題解決，鄭昭明（2004）解釋問題解決的過程中，思考將個體現有的訊息或知識系統中已貯存的概念，進行重組或操弄；鄭麗玉（1994）形容思考像是一個動態的狀態，在達成目標的過程中思考必須轉化既有的知識以產生新知，因此它牽動概念的形成、推理、決策等心智活動。換言之，思考的本質需仰賴判斷、抽象化、推理、想像、問題解決與創造這些心智活動才能轉化成新概念，所以需要對原先已存在的知識體系做提取與組合（吳玲玲，1998）。以思考是認知的過程這個角度出發，在閱讀文獻時可以發現，多數人會藉由討論符號或物體/事件的特性來闡釋思考的本質，也就是當一個符號代表一組具有共同特性的事物時，同時也說明了新概念的形成（劉俊庚，2001）。黃台珠（引自黃敦揚，2010）認為概念是人類了解與思考的工具，為了更有效描述思考的本質與意涵，研究者進一步解釋何謂概念？藉此聚焦說明當不重視主動思考，進而產生迷思概念後所帶來的 12.

(25) 學習影響，並為第二節建構取向觀點的概念學習理論簡單鋪陳。. （二）概念的本質概念是思考與知識的元素，人類利用概念來歸納新事物、新知識，進而解決問題（陳烜之，2007）。Klausmeier（引自劉俊庚，2001）說明概念是有組織的資訊，它是由一群具有共同相似的因素，可使我們從相關的事物中區別出某些特定的事或物。Skemp（引自呂季霏，2002）則認為概念是歸納一組事物的共同特性的心智模式經驗。上述學者對於概念的定義均強調描述物體的某一特徵的屬性，余民寧（1997）整理許多教育學者的文獻後，也發現概念的定義是利用某些名稱或符號來表示事件或物件的共同性。因此，在生活中我們思考的工具常是以概念為基本元素，所以人類可以透過生活經驗所接觸的人、事、物之共通性加以分類，使處理資訊時更為快速與確實（劉俊庚，2001）。 Skemp（引自李青春、胡學誠，2009）提出概念形成有五個重要的特徵： 1. 意識：新概念經環境而由感官輸入概念結構，此時新、舊概念結構並沒有關聯。 2. 同化：舊概念會偵查與新概念相似的概念。 3. 擴張：以舊概念現有的概念來融會貫通新概念，使其成為概念結構的一部分。 4. 分化：區分新、舊概念的相異。 5. 重建：當問題情境改變後，原先已建立的概念結構無法適用時，則必須重建新概念。. 以 Skemp（引自黃敦揚，2010）的觀點可以發現，其對概念的形成與 Piaget 認知理論主張有相似性，Piaget 認為認知結構的改變需透過同化與調適的歷程方能達成認知平衡，而 Skemp 提出新舊概念發生衝突也需利用先前知識架構的同化與分化達到平衡。易言之，概念可藉由學習 13.

(26) 與經驗而來，首先從學習的立場說明，學習者學習擴大概念結構，能同化相似的概念、分化相異的概念，藉由人類的定義與創造，賦予語言或符號，以便概念順利傳遞，也因為透過概念的傳達與學習，人類才能夠獲取新知，進而再創造新概念（余民寧，1997），所以概念是人類學習、思考、理解與溝通的認知結構（耿筱曾，1996；耿筱曾等人，2005）。再者，從經驗的立場說明，梁勇能（2005）引述 Skemp 的論點，解釋形成一個概念必須先有實際的經驗，從學習經驗中去做分類，把具有相似性、共通性的經驗統整在一起，慢慢內化而形成一種概念，所以經常接觸的事物越容易形成概念，當學習者從事新的學習任務時，此時他已經將他先前已習得的概念帶入學習裡。黃敦揚（2010）也解釋概念是學習者接受外來訊息後，再統整先備經驗或原有知識而建構發展出來的結果。. 綜合上述，概念是思考時所運用的一種認知架構，隨著學習與經驗不斷累積、延展其脈絡性，以協助個體進行同化與分化概念的建立。以學習的歷程分析，當學習者面對學習任務時，環境中會傳遞許多刺激，如文字表徵、符號表徵或圖形表徵，來告知學習者新概念的認知結構，此時腦中會啟動思考機制，轉化知識進行重組與同化，然後形塑一個新概念。例如當教導二年級學生學習幾何平行的概念時，教師會透過許多長方形、正方形或欄杆等圖形表徵的正例，讓學生觀察到平行的意思。學生此刻便會由感官訊息的輸入來認識平行的概念，然後當教師呈現負例請學生區分哪些才是平行的圖形時，學生就需要藉由判斷來加深概念的遷移。這是概念與思考在學習互動中的交互影響，不過令人感到諷刺的，過去的教學方式都強調學生應該安靜坐在位置上「聆聽」老師的講課，被動接受老師傳遞的訊息，所有的教學活動都在強化「刺激-反應」的連結關係（洪榮昭等人，2005），忽略了學習者主動思考的學習特性，因此在學習的過程中學習者若產生迷思概念，便會影響正確觀念的學習（黃萬居、葉欣儒、張萬居，2005）。根據國外幾何迷思概念的相關研究， Oberdorf 等人（引自謝貞秀、張英傑，2003）觀察到學習者在學習幾何 14.

(27) 的概念時，迷思產生的可能因素有： 1. 透過非正統的教育途徑認識圖形的命名，雖然有豐富的生活經驗，但容易錯誤。 2. 容易受限制式圖形的特徵而造成遷移上的困難，於是容易產生迷思。 3. 立體圖形的想像與真實有落差，導致有錯誤的概念。. 是故，學習者在思考新認知架構時，會受教學呈現的方式而影響概念形成之正確性，即便概念產生後也容易造成錯誤迷思類推的現象，而這樣的”錯誤”概念如何產生？邱明星（2006）認為教師在教學前若能瞭解學生迷思概念的發展，將有助於教學的進行，使教學與學習成為有效的活動。因此，研究者將探討迷思概念的意義與產生，藉此可以協助實驗教學的進行。. （三）迷思概念學習者在準備學習前就已有自己的想法，而這樣想法在學習中佔有很重要的地位，但是如果這些想法無法被教師或威權所認可，就稱之為迷思概念（misconception）或另有想法（Driver et al., 1986；謝貞秀等人， 2003；李青春等人，2009）。謝青龍（1995）提出五點迷思概念的特性： 1. 屬於個人內在的認知結構，將外界資訊內化至自己的想法中，其概念具有個別性。 2. 部分迷思概念非常普遍，不分國籍、文化、性別、年齡，都可能存在。 3. 迷思概念因學習者詮釋的角度不一樣，其狀態是不穩定的，有時容易出現也容易拋棄。 4. 迷思概念通常是頑固不易改變，即使接觸到正確的知識也會用既有的框架來解釋。 5. 迷思概念往往是片面零碎的知識架構，甚至有些概念是相互矛盾的。. 15.

(28) 迷思概念的來源相當廣泛，大都由學習者與周遭環境交互作用時，因為錯誤訊息或自以為是的判斷而產生（李青春等人，2009），所以迷思概念可能源自於學習者日常生活經驗的自我學習或不當教學而獲得（黃萬居等人，2005；邱明星，2006）。楊弢亮（1992）歸納學生產生迷思概念的原因有：概念模糊、定義不明確、定義理解不清楚、條件不注意、邏輯錯誤、法則不會、公式記錯等。過去有許多數學與科學教育的研究指出，學習者在解決數學或科學問題時，因為常存有自己的另類想法、非正式知識或迷失概念，這也間接說明學習者在接受學校教育時已能發展自己對自然界的看法（謝貞秀等人，2003）。. （四）傳統教育的反動—有意義學習之重要性傳統教育的反動有意義學習之重要性近年國內教育在實證主義影響下，教師為了讓概念的傳輸有效果，便會採用精熟學習的教學策略-重複測驗來加深學生的印象，訓練學生不需經過思考馬上就能反射說出答案（張世忠，2003），教師認為「教師教了，學生一定會」，過分注重講述方式，單向的灌輸以期獲得教學成效，往往也較不易發現學習者原先迷思概念的存在或經由教學後所產生的錯誤想法。Sott、Dyson 與 Gater(1987)形容這樣的教學就像知識傳輸管路，教師和教科書經由管道將知識傳輸給學生，猶如一個充滿溶液的容器傳送到一個空空的器皿。Tobin 與 Gallagher(1987)研究發現大部分中小學的科學教育都認為知識概念可以用「客觀的」方法觀察而學習到，教師經由傳輸的方法傳遞知識給學生，學習者只需被動地接受即可（張世忠， 1997）。這種教學設計方法忽略啟發學生主動思考的重要性，被詬病稱為填鴨式教學，它飽受幾項批評（朱湘吉，1992）： 1. 教學內容過於簡化，忽略知識/概念在情境脈絡的複雜性與互動性。 2. 教學內容脫離情境，習得知識/概念無法有效遷移至其他類似情境。 3. 忽略學生已有的舊經驗和知識對學習新概念的影響。. 16.

(29) 基於上述填鴨化教育，Skemp(1976)提出反動，認為教師應該教導學生關係性概念，引發學生對問題的思考能力，方可產生有意義的學習，進而提出當教室進行有意義的學習時會出現四點特色： 1. 學生以獨立思考的方式達到學習目的。 2. 建立特定領域知識架構以滿足學生的內在需求。 3. 鼓勵同儕小組給予學生更多完整的回饋，使其更有自信，能持續獲取新知而不需外界協助。 4. 假設內在知識架構不夠完整時，學生能有意識地將認知架構擴大至可行性，過程中也不斷持續與自我增強。. 劉宏文（2002）解釋大部分的學生在學習科學知識時，總是一知半解，未能將知識內化到個人的知識架構中，即使離開學校仍受迷思概念或另有想法的思考方式影響，這種未經理解的學習反而不能達到概念改變的目的 -有意義學習。Ausubel(1968)是最先將思考與先備經驗兩者合併討論的學者，他認為有意義的學習必須是學生有意識地將習得的概念與先備知識做連結，並能有效將新知識建立在已有的經驗上。余民寧（1997）描述有意義的學習應具備三種條件： 1. 學習的媒材有意義，能讓學生利用有意義的方法將先備知識做連接。 2. 學生在學習前已建立好連結新概念的舊經驗資料庫。 3. 學生本身是主動積極，勇於嘗試聯結新與舊知識，並架構好認知結構以便於做有意義的詮釋。. 在有意義學習的教室裡，教師的責任是引導學生主動明白、了解知識的意義，願意花時間思考與探索新舊知識之間的關聯，並建立有效的連結產生有意義的學習，體會學習的樂趣。新時代透露新的知識觀點，吳璧純（1997）闡釋學生獲得知識的過程應是個不間斷的互動歷程，需從新舊概念的轉化中做有意義的連結，同時也和外界人、事、物進行互動，因而有意義學習。社會互動特色能使學習者在認知新知識時以先備 17.

(30) 經驗為基準，但同時也能夠持續調適與發展，所以學習者的知識具有開創性，而這就是「主動建構」觀點的教育哲學。以下研究者從「主動建構」的精神開始論述，分析建構取向觀點的教育方式符合主動思考的教學特性，同時提出相關教學策略，以闡釋實驗課程教學法依據的論點。. 二、主動建構相關理論 Hewson(1992)認為概念的建立可以從「主動建構」來論述，學生利用先備知識來建立自己的概念。「建構」意即知識的學習是自己主動建構而來(Von Glasersfeld, 1989)，學習者是主動學習的角色。主動建構根基於教育哲學的觀點，所以影響許多教育理論性的應用發展(Sofin, Remy, & Henk, 2008)，目前教育的趨勢強調有意義的學習、知識建構與自主學習，為了刺激學生能有意義的建立知識，學生應主動將新學習的概念聯結或關聯到原先認知架構中（余民寧，2002），當學生接收學習的任務或安排時，應先辨認知識的訊息，確認知識的來源進而組織(Saskia, Iwan, & Amber, 2009)。Von Glasersfeld(1991)提及知識不可能是預先準備好，等著教師或父母來傳遞給學生，反而是學生主動建立知識而來。換言之，當學生在探究問題的過程中，即開始建構自己的知識。陳麗華（1997）提出「主動建構」經常被定位成一種學習觀點，因為它強調學習者的角色由傳統教學所定義的被動，轉換為主動與學習環境產生互動的行動者（agent）。本節將說明主動建構取向其教學內涵，從知識論的脈絡淺談主動建構，以勾勒主動建構的精神；並用以解釋本實驗採用主動建構教學法的立場。. （一）主動建構的內涵動建構的內涵主動建構取向能成為推動教育改革的動力應追溯 Piaget 與 Ausubel 等人研究學童認知發展及認知結構（郭重吉，1996）。Piaget 的認知理論是主動建構取向的根本，它結合了認知、哲學與心理學等複雜的學門，而建立一套屬於 Piaget 的結構主義（張世忠，2000），他提出人類知識建 18.

(31) 構歷程與內涵的詮釋：人類認知的發展是內在系統產生階段性的改變，它促使人類表徵系統及運作方式不斷發生改變。個體的認知一直與外界互動而導致同化（assimilation）或調適（accommodation），進而產生較複雜的基模，知識建構歷程會引發新的認知層次與運思方式，所以 Piaget 定義為人類建構內在思考方式或認知層次的過程（楊順男，2002），其基本理念認為知識是人所主動建構的（郭重吉，1996），不論是個人獨有的知識或社會大眾共有的知識，都是人自己建構而來，每個人都會建構一套他自己對所處環境的心智模型（或基模），進而用他現有的心智模型去理解和詮釋新的經驗（黃萬居，1997；Liang & Gabel, 2005）。 Appleton(1989)以圖示詳述說明學習者在學習新知識時內在建構的歷程，同時也說明建構的內涵包含三大原則（Von Glasersfeld, 1989；詹志禹，1996；陳義勳，2000）： 1. 主動原則：知識由個體主動建構，即個體需具有先備概念作為知識的基礎方可建構新知識。 2. 適應原則：認知功能具適應性，可組織經驗。 3. 發展原則：知識由 Piaget 理論：不平衡（unequilibrium）、同化（assimilate）、調適（accommodation）與反思等歷程而發展成形，正如同 Ausubel 所言，知識必須根基於先備概念同時也受限於先備概念。. 新經驗內在認知系統作業舊想法. 同化失衡與調適. 發現與舊想法有相同的詮釋無法解釋現在面對的問題. 舊想法得到驗證重新建構以其完整新想法. 舊想法產生改變. 圖 2-01 知識建構過程（資料資料來源 A learning model for science education “ by K. 資料來源：” 來源 Appleton, 1989, Research in Science Education, 19, 14.） 19.

(32) 符應主動建構三大內涵，Sofin 等人(2008)在文獻中相繼提出「主動建構」教學哲學觀四個主要架構： 1. 知識建構：學習新情境時需要引用先備知識來介入。 2. 合作學習：經過社會互動可以幫助學習者獲得知識。 3. 自律（self-regulated）學習方法：成功學習的必要法門為設定目標、後設認知與自我評估。 4. 討論有意義及可信度的教育問題：面對真實情境更可促進學習遷移。. 綜合上述，傳統教學設計與主動建構觀點教學設計因知識論典範的差異，而影響對知識與學習方法的觀點，從感官經驗的知識為絕對真理到自己有意義建構的知識才是最佳知識，其間有許多的歧異性，分別以下表 2-1-1 作簡單的比較與說明：. 表 2-1-1 傳統教學設計與主動建構觀點教學設計之比較傳統教學設計. 主動建構觀點教學設計理性主義. 客觀主義哲學基礎. 工具主義實證主義建構主義. 知識論. 知識有恆真的價值. 意義是個體與社會主動建構而來. 講述與灌輸. 主動遷移. 精熟學習. 問題解決. 學習主體. 教師. 學習者. 學習情境. 忽略學習情境的脈絡. 重視情境學習與社會脈絡. 認知結構. 忽略學習者習得舊經驗. 重視學習者先備知識. 學習方法. 資料來源資料來源：研究者整理來源. 20.

(33) （二）主動建構的流派主動建構的流派主動建構觀點非常重視個體學習歷程，與傳統只注重學習結果截然不同，所以依照建構的闡釋可分成三種不同類型（張世忠，2003）：. 1. 個人建構（trivial constructivism）個人建構 Kelly(1995)提出個人建構觀點，認為人類的知識是由個人主動建立而來，並非被動的吸收或接納。潘文福（2010）則解釋個人建構觀點是學生習得知識的歷程中不斷組織自己的經驗以適應環境，知識的價值在於幫助學生認識所體驗的世界。它重視學生主動求知探索的內在動機，以建構、詮釋，形塑有意義的知識基模，所以其基本主張有二（劉宏文， 2002；潘文福，2010）：（1）學習是學習者主動由內至外建立一種領悟或收穫的歷程。知識建立的過程不是由外至內的灌輸，因為知識不能依靠灌輸，尤其在灌輸的過程中皆有可能發生意義的轉化，因此強調知識是個人主動建構，只反映個人經驗到的事實，只對自己才有意義。（2）有意義的學習必須根基於先備知識或經驗。. 外在世界. 內在世界. 建構的轉換（alternativism）結構：透過個體的理解而存於不同的結構. 詮釋外在世界的意義. 挑選適當的認知結構. 能平衡外在與內. 內在認知結構已有的概念所表達的意義. 外的需求圖 2-02 個人建構觀點模式(資資料來源：趙金祁、許榮富、黃芳裕（1995）。建構論在科學料來源教育研究的典範類型與應用－建構論的典範與評析。科學教育月刊科學教育月刊，180，科學教育月刊，8。 21.

(34) 個人建構觀點強調學習在學習歷程中是採取「主動」的角色，肯定學生利用自己的經驗組織外界輸入的資訊，並在內在認知結構裡逐漸形成新的概念，藉此以上圖 2-02 個人建構主義模式做一對照與整理。. 2. 根本建構觀點（radical constructivism）根本建構觀點 Von Glasersfeld 根本建構觀點（radical constructivism，或稱基進、激進），其「根本」立場是針對「知識」與「事實」兩者的差異，它擺脫傳統實在論「鏡像逼真」（ikonische Uebereinstimmung）的模式（非像照鏡子一樣，被動反應外在環境，而是主動詮釋外界訊息），強調學生依自己主觀經驗而建立屬於自己的意義（熊召弟，1996），不是利用客觀的方法來記憶或背誦真理或知識。根本建構觀點加深個人建構觀點的涵義，主張知識是學生在學習過程的結果，如果一旦脫離學生本身的理解，知識就了無意義(Tobin & Tippins, 1993)。因此它將認知（知識形成）當作「功能意義」下的「適應」，其內涵為（Husen & Postlethwaite, 1989；郭重吉，1996；馮朝霖，2002）：（1）知識並非被動地由感官或語言訊息傳遞而形成，它是由有認知能力的學生主動建構而來。（2）認知具有調適性，能讓學生的認知適用於生活，並有利於學生將經驗加以重組，反而不在發現客觀存在的真理。. 3. 社會建構觀點（social constructivism）社會建構觀點 Vygotsky(1978)提出知識的建立需在社會文化下；David(2005)解釋知識和學習的發生都在社會和文化的脈絡裡。社會互動提供學生認識世界的方法，即便在特定的社群裡，學生仍可用思維來適應與理解。易言之，知識需要與他人不斷的互動以修正個人的知識，知識並不是學生任意建構，而是社會大眾生活在相同社會脈絡下的共識。Vygotsky(1978) 主張社會學習是帶動潛能開發的歷程，任何高層次的心理發展都須透過外部社會的活動，最後將外部社會活動轉化成內在心理歷程，這就是一 22.

(35) 個內化（internalization）到個人心智基模的歷程（蔡駿暉，1996）。雖然 Piaget 也曾談到內化作用，但是 Vygotsky 所謂的內化是包含社會互動過程，調適外部世界與內部世界的認知結構，意即認知的發展是先從人際的歷程再轉化為個人內在的歷程（陳淑敏，1994）。換句話說， Vygotsky 認為人際相處可以促發認知主體的內省，概念就是藉由社會互動的經驗而獲得。. 綜合上述主動建構觀點的三大流派，研究者將其內容歸結整理如下表 2-1-2：. 表 2-1-2 主動建構觀點三大流派分析之比較流派. 哲學基礎. 知識來源. 詮釋角度. Kelly. 實用主義. 個人建構觀點. 工具主義. 認知主體為主. 微觀. 建構主義. 根本建構觀點. 代表學者. Piaget Von Glasersfeld. 社會實踐取向. 認知主體. 建構主義. 社會文化. 社會建構觀點. 鉅觀. Vygotsky. 資料來源資料來源：研究者整理來源. （三）主動建構的教學觀建構觀點並非一家之言，也非某特定教學策略或方法，它是一種教學與學習理念的新變革，亦是一種有效的教學理論與策略（張世忠， 2003）。范毓娟和郭重吉（1995）認為建構觀點著重於詮釋不同條件下可能產生的學習，並預測如何營造一個良好的環境才能提升學習以促發學習者的學習成效。因此，在主動建構的觀點下，教學促發學習，而學生主動利用自己的先備知識與經驗來詮釋知識的意義（朱則剛，1996）。 23.

(36) 張世忠（2000）和 Sandhya、Todd 與 Tiffany(2009)整理相關文獻歸納出主動建構觀點的課程皆強調三大意義： 1. 課程知識是學習者主動建構非被動吸收或接受。 2. 課程知識是學習者經驗的合理化或實用化，非背誦或記憶。 3. 課程知識是學習者與他人互動或討論而得到的共識。. Elizabeth、Leanne 與 Peter (2008)針對主動建構的理念提出一套概念圖，開宗明義說明教師與學習者角色產生改變，方可達到有效學習，其概念圖如下圖 2-03 所示：. 教育宗旨問題解決與批判性思考有意義的學習轉換與應用知識反思與討論. 主動建構觀點指導者給予催化支持與鼓勵激發潛能評估成效. 學習者獨立思考設計與創造建構與應用反思. 圖 2-03 主動建構觀點概念圖 (資料資料來源 A constructivist approach to inquiry-based 資料來源：” 來源 learning: A tunel assay for the detection of apoptosis in check cells “ by E. C. Elizabeth, R. G. Leanne, & E. H. Peter, 2008, American Biology Teacher, 70(8), 457.). 24.

(37) 由上圖可知，主動建構觀點的教學要素包含(Yuen & Hau, 2006)： 1. 「以學生為中心」：提倡師生角色的改變與教學權責的轉移，讓學生成為知識與意義的發現者、生產者、創造者、與問題的探究者，教師則轉換成問題與情境脈絡的設計者、問題討論與溝通的諮詢者、並進而成為學生知識建立的發動者，從教師本位移轉為學習者本位。（甄曉蘭、曾志華，2002；潘文福，2010）。 2. 「注重學生原先的想法」：當學生建構知識時，他們是積極主動參與課堂的活動，教師轉化知識後讓學生自行理解，在教學過程中學生也能反思與覺察整體想法改變的歷程（范毓娟等人，1995）。 3. 「新舊概念呈現相同的概念改變」：充分提供概念衝突的情境，促使學生進行概念澄清與重組（黃萬居等人，2005）。. 三、建構取向五階段教學法主動建構觀點認為教師只是知識的中介者（黃萬居，1997），所以強調學生的互動性，常會採用小組合作的學習模式，提供機會讓學生對問題進行討論與溝通，從協調的互動中達到意義的建立（朱則剛，1996）；Kim 與 Fisher(1999)解釋教師需讓學生提高同儕之間的社會互動，此可有效達成共識形成規約；相關研究結果也顯示發現在教室中教與學互動的本質能提供學生較豐富的知識（張世忠，1997）。意即在主動建構的學習環境裡，學生彼此能夠得到更多社會經驗，教學被設想成師生共同參與知識探索的歷程，教學並非單一傳輸的關係，反而是有意義、能解釋、可以發問、可以質疑及答辯的歷程，這是一種共同合作進行建立知識的學習任務（熊召弟，1996）。雖然國外有許多主動建構觀點的教學實證研究，但並未著墨於主動建構的教學模式，國內研究者也多以個人對建構觀點的體認自行發展教學策略，故無一定的教學模式（林曉雯，2001）。故王美芬和熊召弟（1997）建議可採用許多不同教學法進行主動建構教學，例如注重學生的主動性，強調主動參與的學習歷程，所以教學現場教師們常使用「發現式教 25.

(38) 學」、「概念圖」、「學習環教學法」或「問題解決式」等學習活動或教學策略，或提供學習者對問題情境的思考、蒐集資訊、分析歸納、找尋解題方法、討論與分享等（Hmelo-Sliver, 2004；Kabapinar, 2005；王智勇， 2004；朱則剛，1996；林建隆，2007）。研究者簡述代表主動建構觀點的學習環教學模式和問題解決教學模式，如下表 2-1-3 所示：. 表 2-1-3 各學者對主動建構觀點教學策略主張學者. 教學策略. Karplus & Thier. 三階段. 探索. 發明. 發現. (1967). 學習環. exploration. invention. discovery. Karplus（1977）. 三階段學習環. 探究 exploration. 概念輸入 concept introduction. 概念應用 concept application. Lawson, Abraham, & Renner(1989). 三階段學習環. 探究 exploration. 語詞引入 term introduction. 概念應用 concept application. Osborne &. 四階段教學法. 準備 preliminary. 聚焦 focus. 挑戰 challenge. 探索、發. 提出解釋. 現、創造. 解決策略. Freyberg（1985） Loucks-Horsley et al.（1990）鄔瑞香（1993）. 四階段教學模式四階段教學模式. 說. 邀請佈題舊經驗並意義生活化. 討論溝通調整共識. 明. 應用 application 採取行動. 質疑辯證概念澄清欣賞評鑑. 社會共識. Driver & Oldham (1986). 五階段教學. 定向 orientation. 引出 elicitation. 重組 restructure. 應用 application. 回顧 review. BSCS（引自游淑媚，1996）. 5 E 模式. 引出舊經驗. 主動探討. 討論說明. 精緻化. 評量. 問題. 教師安排. 教學法. 問題情境. 五階段建構式教學. 布題. 澄清反省. 內化. Wheatley（1991）蔡淑桂（2002）. 合作分組提示. 資料來源資料來源：研究者整理來源 26. 討論及觀點分享討論合作.

(39) 從相關文獻的說明可知課程融入建構觀點的教學原則，大抵有五點特色（李暉、郭重吉、段曉林，1994；胡志偉，1997；許清揚，2004；張世忠，2000；鄔瑞香 1993；Chang, 2005；Menssen, 1993）： 1. 教學時不需直接教導學生，反而需要更重視學生原先的想法，並以此做為課程設計的起點，時時激發學生主動求知的內在動機。 2. 用生活中各種學習經驗的情境佈題，準備生活化的媒材和實例，使學生有機會親自練習與嘗試，並運用舊經驗來建構新知識。 3. 鼓勵學生在課堂中發表自己（不同於別人）的想法，給予機會去發現概念之間的關聯性，教學時利用互動學習的方法，得以學習多思考、多討論、分享或辯論想法，同時也能聽到不同自己的觀點。 4. 提供思考性和開放性的問題，不鼓勵學生做重複機械性的練習作業，評量方式也應採用多元化評量。 5. 容許同儕互動時的吵鬧，教師不需急著馬上告訴學生標準答案。. 其中又以 Driver 等人所發展的建構取向教學模式較具完整性與特色（李暉，1993），其理論的發展源於 Driver 與 Oldham 投入 1984~1986 年間英國 Leeds 大學 CLIS 計劃（Children's Learning in Science Project），ㄧ個以建構觀點為主的教學研究。爾後在 1986 年兩人於研究計畫結束後提出五階段教學法，其教學模式主要以學習者為主體，認為教師是協助學生建構知識的角色，教師在課前應安排多元學習情境引導學生主動思考，藉由小組討論、實作、認知衝突等方式，逐漸消除學生迷思概念，建立正確的概念架構。此教學模式的五步驟為： 1. 定向（orientation）：例用各式媒材引起學生學習動機，並鼓勵其說出欲探討的學習概念。 2. 引出（elicitation）：教師提問引出學生原有想法，喚起學生先備經驗。 3. 重組（restructure）：學生經由小組互動的討論分享自己的想法與解法，再經由認知衝突的情境修正、擴展新想法，以建構出正確的認知架構。 4. 應用（application）：教師提供新的問題情境，以供學生遷移類化自己 27.