結合二階段診斷測驗與圖示策略的血液循環單元電腦適性化補救教學系統

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(1)國立臺中教育大學教育測驗統計研究所碩士論文. 指導教授：施淑娟. 博士. 結合二階段診斷測驗與圖示策略的血液循環單元電腦適性化補救教學系統. 研究生：莊育斐. 中. 華. 民. 國. 一. ○. 三. 撰. 年. 六. 月.

(2) 謝辭能在投入職場後，再次重溫學生這個身分，實在是一個很特別的緣分與經驗，而能夠順利兩年畢業，要感謝的人實在太多。第一要感謝的是我的指導教授施淑娟老師，感謝您兩年來一步步細心的指導，讓我的論文從無到有。再來感謝口試委員郭伯臣教授和吳慧珉教授的指導，讓我的論文更加精實。而兩年來上課的老師們更加要感謝，讓我從不甚了解教育測驗與統計的學生，到現在可以完成一篇論文，如果沒有這一堂堂課程和這麼多老師幫忙建立的基礎，我想不會有這樣的成果的。當然，同班的同學，四人小組的夥伴，能夠有這樣可以一起互相幫忙打氣的你們，是我在念研究所最大的收穫與感謝，尤其謝謝青樺的幫忙，不管是同組的作業還是論文寫不出來時的苦悶，都感謝有妳在一旁一起努力。論文施測時受到很多朋友、同事的幫忙，才能順利找到施測的學生，非常感謝有你們。感謝製作教學媒體時奎琛同學的幫忙，才會有這樣效果。感謝家人、親戚們的支持與關心，才能這樣無顧慮的早上上班，晚上上課的生活，最愛你們了。最後祝福這一路上遇到的所有貴人，祝你們永遠幸福健康。. 莊育斐國立臺中教育大學教育測驗統計研究所中華民國一○三年七月.

(3) 摘要本研究依據九年一貫自然與生活科技能力指標編製血液循環單元的電腦化二階段診斷測驗，再按照測驗診斷出的迷思概念，利用圖示策略的教學媒體進行補救教學，最後探究學生在接受電腦適性化補救教學和傳統補救教學法下的學習成效與延宕成效差異。研究方法採用不等組準實驗設計，研究對象為台中市某國中一年級學生，有效樣本共四個班級 98 位學生，其中兩班為實驗組接受電腦適性化補救教學，另外兩班為對照組接受傳統補救教學。研究結果摘要如下：一、血液循環電腦化二階段診斷測驗以採用部分給分方式，信度較佳，α係數為 0.755。二、學生接受電腦適性化補救教學後迷思概念平均進步率顯著優於接受傳統補救教學後迷思概念平均進步率。三、電腦適性化補救教學後的概念達成進步率比傳統補救教學後的概念達成進步率高5.22％，但未達顯著差異。四、學生接受電腦化適性補救教學後的學習成效，顯著優於傳統補救教學後的學習成效。五、依照前測成績，將學生分成高、中、低能力三組，發現僅低能力組學生接受電腦化適性補救教學後的學習成效，顯著優於傳統補救教學後的學習成效。中高能力組學生則無顯著差異，顯示本研究之補救教學方法較有助於低能力學生。六、使用電腦適性化補救教學的學生在學後延宕成效上顯著優於使用傳統補救教學的學生。七、使用電腦適性化補救教學的學生在學後保留成效上顯著優於使用傳統補救教學的學生。. I.

(4) 關鍵字：血液循環、二階段診斷測驗、電腦適性化補救教學、圖示策略. II.

(5) Abstract Based on the Grade 1-9 Curriculum Competence Indicators of Science and Technology, a computerized two-tier diagnosis instrument of blood circulation unit is constructed in this study. Next, according to the misconceptions showed in the individual diagnostic report, remedial instructions with schema strategy teaching media are designed. Finally, the differences of learning efficiency between computerized adaptive remedial instructions using the system proposed in this study and traditional remedial instructions are explored. The method to carry out the research is using nonequivalent quasi-experimental design. Subjects are seventh grade students from one junior high school in Taichung. Effective samples are 98 students from four classes. Two of the four classes are assigned as the experimental group, taking computerized adaptive remedial instructions. The others are assigned as the control group, on the other hand, taking traditional remedial instructions. The summary of the research results are as follows: 1. The Cronbach's α value of the computerized two-tier diagnosis instrument of blood circulation unit is .755. This shows good internal consistency for items in this diagnosis instrument. 2. The average progress rate of misconceptions in computerized adaptive remedial instruction group is significantly higher than that in the traditional remedial instruction group. 3. The progress rate of concept attainment in computerized adaptive remedial instruction group is higher than that in traditional remedial instruction group, however, difference is insignificantly. 4. The learning efficiency of students taking computerized adaptive remedial instructions is significantly superior to those who take traditional remedial instructions. 5. According to pre-test grades, students are classified into three categories: high-ability group, middle-ability group, and low-ability group. The research finds. III.

(6) that only students in Low-ability group taking computerized adaptive remedial instructions have prominent progress in learning efficiency than taking traditional remedial instructions. The students in other two groups show no great differences. 6. Students taking computerized adaptive remedial instructions show significantly better efficiency in post-learning procrastination than those taking traditional remedial instructions. 7. Students taking computerized adaptive remedial instructions display significantly better efficiency in post-learning absorbability than those taking traditional remedial instructions. Keywords: blood circulation, two-tier diagnosis instrument, computerized adaptive remedial instructions, schema strategy. IV.

(7) 目錄摘要............................................................................................................................... I Abstract .......................................................................................................................III 目錄.............................................................................................................................. V 圖目錄........................................................................................................................ VII 表目錄........................................................................................................................VIII 第一章緒論................................................................................................................ 1 第一節研究動機.................................................................................................. 1 第二節研究目的.................................................................................................. 3 第三節待答問題.................................................................................................. 4 第四節名詞界定.................................................................................................. 4 第五節研究範圍與限制...................................................................................... 5 第二章文獻探討........................................................................................................ 7 第一節血液循環的概念與教材分析.................................................................. 7 第二節血液循環的迷思概念............................................................................. 10 第三節二階段診斷測驗..................................................................................... 26 第四節圖形和學習............................................................................................. 29 第五節補救教學..................................................................................................32 第三章研究方法........................................................................................................39 第一節研究流程..................................................................................................39 第二節研究對象..................................................................................................41 第三節研究工具..................................................................................................41 第四節實驗設計..................................................................................................72 第五節資料處理與分析......................................................................................74 第四章結果與討論.....................................................................................................77 第一節血液循環電腦化二階段診斷測驗成效...................................................77 第二節補救教學後迷思概念發生率和概念達成率的改變情形.. ....................82 第三節在國中血液循環的單元下，學生接受不同補救教學後學習成效的差異...............................................................................................................93 第四節學生接受不同補救教學方法後對血液循環的學習延宕與保留成效的影響.........................................................................................................103 第五章結論與建議................................................................................................ ..109 第一節結論........................................................................................................ 109 第二節建議.........................................................................................................110 參考文獻.....................................................................................................................112. V.

(8) 中文部分............................................................................................................ 112 英文部分............................................................................................................ 118 附錄一血液循環二階段診斷測驗預試題目.....……………………………....... 124 附錄二血液循環二階段診斷測驗正試施測題目.........……………………....... 132. VI.

(9) 圖目錄圖2-1 圖3-1 圖3-2 圖3-3 圖3-4 圖3-5 圖3-6 圖3-7 圖3-8 圖3-9 圖3-10 圖3-11 圖3-12 圖3-13 圖3-14 圖3-15 圖3-16 圖3-17 圖4-1 圖4-2 圖4-3 圖4-4 圖4-5. 血液循環單元教材結構……………..............................................…………8 研究流程圖………………….......................................................………….39 血液循環單元概念........................................................................................42 心臟構造常有迷思概念呈現........................................................................65 心臟構造常有迷思概念的澄清…................................................................66 心臟構造正確概念的呈現…........................................................................66 心臟功能常見的迷思概念…........................................................................67 心臟功能迷思概念的澄清…........................................................................67 心臟功能正確概念…....................................................................................68 血小板圖示直接呈現…................................................................................68 綁手臂情景…................................................................................................69 手臂內動靜脈的比較…................................................................................69 心臟功能迷思概念的澄清….......................................................................70 人體血管比較表格…...................................................................................70 血管管徑大小比較…...................................................................................71 血管管壁厚度比較…...................................................................................71 血管彈性比較…...........................................................................................72 實驗架購圖…...............................................................................................73 系統登入畫面…...........................................................................................77 使用說明與選擇卷別畫面.…......................................................................78 第一階段測驗畫面…...................................................................................78 第二階段測驗畫面…...................................................................................79 個人診斷報告報告畫面…...........................................................................80. VII.

(10) 表目錄表2-1 表2-2 表2-3 表2-4 表2-5 表2-6 表2-7 表2-8 表3-1 表3-2 表3-3 表3-4 表3-5 表3-6 表3-7 表3-8 表3-9 表3-10 表3-11 表3-12 表4-1 表4-2 表4-3 表4-4 表4-5 表4-6 表4-7 表4-8 表4-9 表4-10 表4-11 表4-12 表4-13 表4-14 表4-15. 血液循環教材地位........................................................................................ 7 迷思概念類似名詞整理表........................................................................... 11 各學者迷思概念解讀整理表 ..................................................................... 11 「心臟的結構和功能」迷思概念整理表 ................................................... 19 「血液的結構和功能」迷思概念整理表..................................................... 20 「血管的結構和功能」迷思概念整理表..................................................... 21 「循環的結構和功能」迷思概念整理表.....................................................24 國內二階段診斷測驗相關研究整理表....................................................... 28 預試階段研究對象人數統計表................................................................... 41 教學實驗各組參與人數統計表................................................................... 41 專家人數與教學經歷................................................................................... 43 血液循環迷思概念出處與代號................................................................... 43 預試學生自由作答迷思概念統整................................................................49 教學目標和題號的對照細目表................................................................... 50 不同計分方式的信度................................................................................... 52 預試試題分析表........................................................................................... 53 修審題目流程、原因對照表....................................................................... 53 複本修審題目對照表................................................................................... 59 複本修審題目(僅題號、選項更換)對照表................................................ 62 教學目標、測驗題目、迷思概念與補救教學媒體對應表........................63 前測試題分析表............................................................................................81 實驗組前測與後測迷思概念出現次數與比率統計表................................82 對照組前測與後測迷思概念出現次數與比率統計表................................84 實驗組、對照組發生率超過20％的迷思概念整理表..............................86 實驗組與對照組迷思念進步率獨立樣本t檢定摘要表...............................89 實驗組前測與後測達成血液循環概念統計表............................................89 對照組前測與後測達成血液循環概念統計表............................................90 電腦化適性補救教學媒體的方法和概念對照表........................................92 實驗組和對照組概念進步率的獨立樣本t檢定分析摘要表.......................93 不同補救教學模式測量變項描述性統計摘要表........................................94 不同補救教學模式下的學習成效之迴歸係數同質性考驗摘要表............94 不同補救教學後學習成效之變異數同質性檢定........................................95 不同補救教學模式下的學習成效之單因子共變數分析摘要表................95 實驗組及對照組學生後測成績估計邊緣值................................................96 實驗組和對照組的高能力學生在不同補救教學模式下學習成效之迴歸係數同質性考驗摘要表....................................................................................96 表4-16 實驗組和對照組的高能力學生在不同補救教學模式下學習成效之變異數. VIII.

(11) 表4-17 表4-18 表4-19 表4-20 表4-21 表4-22 表4-23 表4-24 表4-25 表4-26 表4-27 表4-28 表4-29 表4-30 表4-31 表4-32 表4-33 表4-34. 同質性檢定...................................................................................................97 實驗組和對照組的高能力學生在不同補救教學模式下學習成效之單因子共變數分析摘要表.......................................................................................98 實驗組及對照組的高能力學生後測成績估計邊緣值...............................98 實驗組和對照組的中能力學生在不同補救教學模式下學習成效之迴歸係數同質性考驗摘要表...................................................................................99 實驗組和對照組的中能力學生在不同補救教學模式下學習成效之變異數同質性檢定...................................................................................................99 實驗組和對照組的中能力學生在不同補救教學模式下學習成效之單因子共變數分析摘要表.....................................................................................100 實驗組及對照組的中能力學生後測成績估計邊緣值.............................100 實驗組和對照組的低能力學生在不同補救教學模式下學習成效之迴歸係數同質性考驗摘要表.................................................................................101 實驗組和對照組的低能力學生在不同補救教學模式下學習成效之變異數同質性檢定表.............................................................................................102 實驗組和對照組的低能力學生在不同補救教學模式下學習成效之單因子共變數分析摘要表.....................................................................................102 實驗組及對照組的低能力學生後測成績估計邊緣值..............................103 實驗組和對照組不同補救教學模式下延宕成效之迴歸係數同質性考驗摘要表.............................................................................................................104 實驗組和對照組不同補救教學模式下延宕成效之變異數同質性檢定表.................................................................................................................104 實驗組和對照組不同補救教學模式下延宕成效之單因子共變數分析摘要表.................................................................................................................104 實驗組和對照組不同補救教學模式下延後測成績估計邊緣值(共變量為前測) ...........................................................................................................105 實驗組和對照組不同補救教學模式下保留成效之迴歸係數同質性考驗摘要表.............................................................................................................105 實驗組和對照組不同補救教學模式下延宕成效之變異數同質性檢定表.................................................................................................................106 實驗組和對照組不同補救教學模式下保留成效之單因子共變數分析摘要表.................................................................................................................107 實驗組和對照組不同補救教學模式下延後測成績估計邊緣值(共變量為後測) ...........................................................................................................107. IX.

(12) 第一章緒論本研究是以國中自然與生活科技「血液循環」單元為研究範圍，根據教育部（2008）編定之九年一貫自然與生活科技領域課程綱要為基礎，編製電腦化二階段診斷測驗來診斷學生在本單元的迷思概念，再依據診斷報告以圖示策略所製作的教學媒體進行適性化補救教學，分析其成效。本論文分五章來探討此主題，第一章為緒論；第二章為文獻探討；第三章為研究方法；第四章為結果與討論；第五章為結論與建議。本章將針對研究動機、研究目的、待答問題、名詞界定和研究範圍與限制逐一討論、呈現。. 第一節研究動機血液循環單元早在1973年美國BSCS生物科學課程學會編擬生物教材時就已被列入教材中，而後Finley(1982)針對一百位生物教師進行課程內容重要性調查時，循環系統也被列為重點，所以血液循環在生物教學上是一個很重要的單元（涂志銘，2005）。在血液循環系統的研究中，發現循環系統是一個複雜的互動系統。雖然每個人的體內都有一套完善的循環系統，然而卻只能夠從皮膚表面隱約看到一些血管，對於心臟、微血管、血球等都不是用肉眼可以觀察的，而且即使知道這些構造，人們對於它們彼此間互動的關係以及整個循環系統的功能也無法做連結。基於此單元之抽象性，涂志銘（2005）和黃柏蒼（2003）皆認為本單元在學習上是困難的，主要是因為它所涵蓋的概念除了包括細胞、組織、器官等微觀層次的組成外，也包含各組織層次、身體各系統彼此錯綜複雜的關係，是一個需要整合的概念學習。為了解血液循環系統的困難，許多學者發現學生在學習後存在許多迷思概念（Chi, Chiu & de Leeuw 1991；許朝貴、耿正屏，1995；鄭湧涇，2001；黃柏蒼， 2003；劉寶元，2003；劉寶元、劉嘉茹，2006）。Buckley(2000)更進一步指出，許多的血液循環系統隱藏在身體內，而且它的功能一般是看不見的，因此孩童為. 1.

(13) 了試著理解他們的身體，通常發展出有關循環系統，以及關於它如何運作的迷思概念(misconception)。Yip(1998)對教師血液循環的迷思概念的研究中更直接指出，即使是教師，對於血液循環中仍有許多觀念也存有迷思概念。由以上的文獻我們可以了解，血液循環單元的複雜性及抽象性，對學生而言，在學習上是不容易理解的，即使是學習後，仍存在許多迷思概念；對教師而言，由於循環系統的抽象，以及教師本身可能對循環系統亦存在迷思概念，使得循環系統在教學上的進行更不容易。基於上述，本研究試圖先引入二階段診斷工具，以診斷測驗結果先掌握學生的迷思概念後，再針對學生的需求進行補救教學。所謂的二階段診斷測驗(two-tier diagnosis test )是一個同時適用於課堂教學應用與大樣本研究的工具(Tsai & Chou, 2002; Tsai, Chen, Chou, & Lain, 2007; Voska & Heikkinen, 2000)，目前已經被廣泛地應用於調查各領域之學生的迷思概念(Odom & Barrow, 1995; Treagust & Chandrasegaran, 2007)。例如：化學(Tan et al., 2002)，生物(Lin, 2004)，物理(Chang et al., 2007)與數學（鄭家禎，2013）。此外，先前研究亦指出將二階段診斷測驗電腦化，結合了二階段測驗與線上測驗的優點，不僅能夠快速而大量的診斷學童的迷思概念，且能夠有效診斷迷思概念(Chang et al., 2007; Lin, 2004; Tan, Goh, Chia, & Treagust, 2002; Treagust, 1986; 1988; Tsai et al., 2007)，是一種十分快速而有效率的診斷工具，因此，本研究將建置電腦化二階段診斷測驗的方式引入研究成果推廣應用。而在補救教學(remedial instruction)的部分，研究指出，學生因為對電腦輔助教學有濃厚的興趣，進而對其所學科目的學習態度更為正向、積極（吳鳳萍，2002）。許多學者研究成果表示，使用電腦適性化補救教學後的成效顯著優於傳統補救教學後的成效（崔貞甫，2013；葉懷祖，2013；林玉華，2011；尤怡雯，2011），然而大部分的研究都是在數學方面，較缺乏自然科方面的應用，並且基於血液循環的抽象性，如果能夠利用圖示教學具體化，勢必能夠讓學生對於學生學習有所助益。. 2.

(14) 先前的研究也指出「圖示化教學」已成為現在教科學抽象概念的教學工具之一（林菁，1995）。學者也提出「一圖勝萬字（A diagram is worthten thousands words）」的說法(Mayer, 1990)。對教材中難以理解或不熟悉的概念，以圖形加以說明、解釋（如類比或隱喻），可促使學習者對概念的理解，幫助學習者更加的了解課文 (Levin, 1987)。例如：細胞的有絲分裂和減數分裂的概念經由細胞分裂時的圖表呈現，可以讓學習者了解到分裂的過程和順序(Kindfield, 1993)。所以本研究的補救教學媒體皆使用圖示化的教學媒體。綜合以上原因，可知道血液循環在國中課程中的重要性與難度，在教學現場也發現此單元對於學生來說，易產生許多的迷思概念，所以本研究希望透過電腦化二階段試題較為準確的測出學生的迷思概念，再依據測驗診斷出的迷思概念，利用圖像化的教學媒體作為為補救教材，以探究學生在接受電腦適性化補救教學後的成效是否顯著優於傳統補救教學。以期成果能夠幫助教學現場的老師與學生，在本單元上的學習更加有效。. 第二節研究目的壹、. 編製血液循環電腦化二階段診斷測驗。. 貳、. 以圖示策略編製電腦化補救教學媒體，並探討學生使用後，迷思概念發生率與血液循環概念達成率的改變情形。. 參、. 探討在國中自然與生活科技血液循環的單元下，學生接受「電腦化適性補救教學」與「傳統補救教學」後，對其學習成效的影響。. 肆、. 探討在國中自然與生活科技血液循環的單元下，學生接受「電腦化適性補救教學」與「傳統補救教學」後，對其學後延宕和保留效果的影響。. 3.

(15) 第三節待答問題依據上述的研究目的，本研究將探討下列問題： 1-1 血液循環電腦化二階段診斷測驗品質為何? 2-1 實施不同補救教學方法(傳統、電腦化適性補救教學)的學生，其迷思概念發生率差異為何? 2-2 實施不同補救教學方法(傳統、電腦化適性補救教學)的學生，其血液循環概念達成率差異為何? 3-1 實施不同補救教學方法(傳統、電腦化適性補救教學)的學生，學習成效差異是否顯著? 3-2 不同補救教學方法(傳統、電腦化適性補救教學)對不同能力(高、中、低)的學生學習成效之影響是否顯著? 4-1 實施不同補救教學方法(傳統、電腦化適性補救教學)的學生，學後延宕成效差異為何? 4-2 實施不同補救教學方法(傳統、電腦化適性補救教學)的學生，學後保留成效差異為何?. 第四節名詞界定壹、二階段診斷測驗二階段診斷測驗又稱為雙層式診斷測驗，是兼具診斷功能又能大量施測的一種評量工具（Tsai & Chou, 2002; Tsai, Chen, Chou, & Lain, 2007; Voska & Heikkinen, 2000）。其形式為選擇題，答題時分為兩階段：第一階段的事實選項包含了學生對內容的回答，而第二階段的理由選項擇是對第一階段的回答所秉持的理由，其理由選項設計來自開放式紙筆測驗的回答、對學生的晤談、教師教學的經驗、以及先前的研究（Tsai & Chou, 2002）。透過這樣的二階段作答方式，可降低學生猜題。. 貳、電腦適性化補救教學. 4.

(16) 本研究所指電腦適性化補救教學，係指受試者在測驗結束後，根據系統的診斷報告，針對自己缺乏的認知概念進行補救，所使用的補救教學媒體為本研究以圖示策略依個別概念所編製的電腦多媒體動畫。. 參、迷思概念本研究之迷思概念是指學生在學習時常會帶著已有的概念，用自己的想法或經驗來學習。這些學生早已擁有先入為主的觀念，若是有別於目前主要的正規科學概念不符合之概念，即是所謂迷思概念（鍾聖校，1994；謝青龍，1995）。本研究之迷思概念的分類是研究者參考相關文獻、教學經驗交流與專家學者討論等方式所訂定出。. 肆、延宕成效本研究「延宕成效」是指排除前測差異後，在延後測成績的差異。. 伍、保留成效本研究「保留成效」是指排除後測差異後，在延後測成績的差異。. 陸、圖示策略本研究的教學媒體皆利用具體圖像化策略（圖示策略）把抽象化的生物概念呈現並製作成影片。. 第五節研究範圍與限制壹、研究範圍本研究之教學單元範圍僅限於國中一年級「血液循環」。此外，由於本研究旨在探討自編血液循環二階段診斷試題品質分析、自編電腦適性化補救教學模式的實施成效、學後延宕成效。因此，除上述以外之其他因素均不在本研究探討之範圍。. 貳、研究變項本研究僅探究國中一年級學生在血液循環單元的迷思概念，並未探究不同學. 5.

(17) 習環境、性別，及背景對學習者的學習成效所造成的影響，影響學生學習表現之相關因素留待後續研究驗證。. 參、研究對象本研究在研究人力、時間與資源有限的限制下，所以研究樣本來源是以立意抽樣的方式，由研究者所服務之學校國中一年級學生，各選取二個班級做為實驗組和對照組，總共98名學生參與實驗。因此，實驗的結果受到取樣的影響，不宜過度推論到所有的國一生。. 肆、「診斷測驗試題」研究工具本研究之電腦化二階段診斷測驗，題目是以單選題建置，無法包含多種題型，且選擇題型的誘答選項有限，無法囊括學生可能會犯的所有迷思概念。. 6.

(18) 第二章文獻探討本章分為五節，首先第一節討論本研究選擇的「血液循環」教材分析；再來第二節分析迷思概念定義與統整血液循環迷思概念；其次第三節為討論本研究使用的測驗工具「二階段試題」；然後第四節分析圖形和教學的關係；最後第五節探討電腦化補救教學的相關研究。各節介紹如下：. 第一節血液循環概念與教材分析壹、教材地位分析本研究是以國中一年級血液循環為研究單元，所以將進行本單元教材地位的分析，以作為自編試題的參考。表 2-1 血液循環教材地位（南一，2012）過去 (1) 瞭解擴散現象是粒子由高濃度往低濃度運動的現象 (2) 瞭解細胞分工合作，形成組織、器官或系統，而組成多細胞生物個體 (3) 瞭解人體及動物的消化系統及功能 (4) 瞭解人類內分泌系統的構造與功能，以及能和神經系統共同協調運作 (5) 知道動物體溫須維持在一定範圍，以及維持體. 現在(本單元) (1) 了解血液的組成與功能。 (2) 經由血球的形態了解生物體. 未來 (1) 了解人體的排泄系統及功能. 內各種器官、組織的構造和功 (2) 了解生物排除代謝能有密切關係。. 廢物的方法. (3) 了解血管的種類、功能及構造 (3) 知道血糖含量變化特徵。. 有一定的範圍及血. (4) 了解血管在人體中的連接次序，以及血管與心臟間的連接方式。 (5) 了解心臟構造與功能間的關係。 (6) 了解心臟與血管的構造方式，及其在循環系統中所扮演. 7. 糖調節情形.

(19) 溫恆定的方法. 的角色與重要性。. (6) 利用壓力可以推動物體（例如用筆管吹紙團、擠壓裝水的寶特瓶） (7) 知道可利用流體傳送動力. (7) 了解循環系統的疾病，及其保健的重要性。 (8) 了解動物循環系統的運作情形與重要性，並了解血液在血管內流動的情形。 (9) 知道心搏運作的情形，體血液在動脈內流動時，動脈會產生脈搏，並了解心搏影響脈搏的產生。. 貳、教材結構. 血液循環 1.心臟動脈. 2.血管靜脈. 3.血液微血管. 血漿. 4.循環血球紅血球白血球血小板. 圖 2-1 血液循環單元教材結構. 8. 體循環(大). 肺循環(小).

(20) 參、單元教學目標一、. 能力指標（教育部，2008） 1-4-1-1 能由不同的角度或方法做觀察。 1-4-2-1 若相同的研究得到不同的結果，研判此不同是否具有關鍵性。 1-4-3-2 依資料推測其屬性及因果關係。 2-4-1-1 由探究的活動，嫻熟科學探討的方法，並經由實作過程獲得科學知識和技能。 3-4-0-1 體會「科學」是經由探究、驗證獲得的知識。 5-4-1-1 知道細心的觀察以及嚴謹的思辨，才能獲得可信的知識。 6-4-2-1 依現有的理論，運用類比、轉換等推廣方式，推測可能發生的事。 7-4-0-1 察覺每日生活活動中運用到許多相關的科學概念。. 二、. 教學目標（南一，2012）. (一) 了解血液的組成與功能。藉由分析血液的組成，強調血液在人體內中扮演的角色，以及在免疫方面的功能。 (二) 經由血球的形態了解生物體內各種器官、組織的構造和功能有密切關係。 (三) 了解血管的種類、功能及構造特徵。藉由認識三種不同血管的構造，進一步將血管的功能與位置加以連結。 (四) 了解血管在人體中的連接次序，以及血管與心臟間的連接方式。藉由分析心臟和各類血管的結構，了解動脈、靜脈和心臟各房室間的連接。強調循環系統各器官間的協調、分工，並進一步驗證構造和功能間的關係。 (五) 了解心臟構造與功能間的關係。 (六) 了解心臟與血管的構造方式，及其在循環系統中所扮演的角色與重要性。 1. 了解心臟在循環系統中所扮演的角色與重要性。 2. 了解血管在循環系統中所扮演的角色與重要性。 (七) 了解循環系統的疾病，及其保健的重要性。. 9.

(21) (八) 了解動物循環系統的運作情形與重要性，並了解血液在血管內流動的情形。藉由各類血管和心臟各腔室連接所形成的體循環和肺循環路徑，探討其功能。 (九) 知道心搏運作的情形，體血液在動脈內流動時，動脈會產生脈搏，並了解心搏影響脈搏的產生。本研究依據上述 97 課綱國中血液循環的能力指標、單元目標、課程結構與教材地位，把內容與迷思概念分類成四個部分：心臟的結構與功能、血液的結構與功能、血管的結構與功能和循環的構造和功能。在了解此單元教學時須具備的先備知識與教學重點，並參考資料後，研究者編製血液循環二階段診斷試題和補救教學媒體的內容。而診斷測驗在於希望了解學生的迷思概念，所以下一節探討學生在血液循環的常見迷思概念，依據前人研究所獲得之迷思概念而編製本研究二階段試題的理由選項。. 第二節血液循環迷思概念壹、迷思概念的意義科學教育的目的之一，在幫助兒童建立有意義的概念組織，讓他們有效的修正不正確的科學概念，轉為正確的科學概念。從知識演化或科學進步的觀點來看，每一個人都具有一些錯誤的科學概念，而科學的進步主要就是倚賴於「發現錯誤、淘汰錯誤」(Radnitzky and Bartley, 1987)。然而從研究中發現，學生的迷思概念在其認知結構中具有高度的穩定性，會阻礙學生在學習時概念的改變（裘維鈺， 1995）。「misconception」一詞最早在 1940 年 8 月的美國 Science Education 雜誌中就已出現了，篇名為”An Evaluation of Certain Popular Science Misconception”（陳啟明，1991）。但卻在 1970 年後迷思概念的研究才受到重視。Misconception 這個字是在 conception 前加”mis”，隱含著錯誤概念(wrong concepts)，或指學生接受了正式科學概念的教導之後，因不當之同化而產生的概念（蘇育任，1993）。. 10.

(22) 然而，由於各學者專業背景與對概念的看法不同，所以導致許多類似的名稱於研究中出現，如另有概念（alternative conception）(Hewson, 1983)、天真理論（native theory）(Abimbola, 1988)、另有架構（alternative framework）（郭重吉， 1991）、迷思概念（misconception）（王晉基、郭重吉，1992）、先存概念（pre-conception） (Clement, 1993)、心智模式（mental model）（鄭湧涇，1998）…等不同用語，詳見表2-2，這些名詞指大多是學生與專家之間的差異（劉俊庚，2002），蘇育任（1993）則認為這些差異的主要原因是因為各學者之間的專業背景不同所致。表2-2 迷思概念類似名詞整理表使用名詞. 中文翻譯. 代表學者. Preconceptions. 前期概念. Novak(1996). Alternative frameworks. 另有架構. Driver and Easley(1978). Misconception. 迷思概念. Helm(1980). Children’s scientific intuitions. 兒童的科學直覺. Sutton(1980). Children’s science. 兒童的科學. Gilbert, Watts and Osborne(1982). Common science concepts. 常識概念. Halloun and Estenes(1985). Spontaneous knowledge. 自發的知識. Pines and West(1986). 資料來源引自：Effects of Conceptual Assignments and Conceptual Change Discussions on Students’ Misconceptions and Achievement Regarding Force and Motion.ByA.Eryilmaz,2002,Journal of Research in Science Teaching,39(10),1001-15 但就算都使用迷思概念相同的名詞，各個學者對於「迷思概念」的解讀也是不太一樣，整理如表2-3。表2-3 各學者迷思概念解讀整理表學者. 迷思概念的解讀. 11.

(23) Gilbert, Osborne＆Fensham. 認為兒童在進入教室之前，對於某些字彙的意義. (1982). 有其個人的解釋，而這些概念的集合構成了兒童的科學觀（引自熊召弟等譯，1996）。. Barrass(1984). 定義為錯誤、不明確的想法或是針對事件不了解而產生誤解。. 郭重吉（1988）. 在學生求學過程中，對某一概念，因某種因素而產生屬於自己的一套想法，或是當學生以其原有知識來解釋自然科學現象，提出屬於他個人的一套看法，如果此看法異於一般公認的科學概念或課本上的知識，則將此想法稱之為迷思概念。. Anderson(1990). 對迷思概念的解釋為：較多學生對某學科或現象所抱持的概念和解釋，有比較共通的想法，卻與目前該學科或現象的社會共同認同體系不同的概念架構。. 湯清二（1993）. 學生從生活經驗、學校學習、同儕文化、天賦觀念……等，所用以瞭解和解釋自然現象的一套想法，凡有別於一般公認「專家概念」者，即稱之為迷思概念。. 蘇育任（1993）. 迷思概念是指學生的概念與現行廣受接納的科學知識無法相容，此名詞同時也隱含了錯誤概念，通常是指學生接受了正式的科學課程指導之後，因同化不當而產生不周全的理解。. 陳文典（1993）. 認為學童在日常生活中由於親身經驗到事物，每位學童靠經驗的累積而自悟一些「想當然耳」的想法，而形成素樸概念(naïve concept)，這些概念雖然在解釋某些事件時或許有用，可是常有不周. 12.

(24) 延或互相矛盾的情形發生。鍾聖校（1994）. 將迷思概念一詞的定義為：學生藉由學校教育、日常生活經驗或其他途徑等總合的影響，產生對某一科學概念錯誤的想法或錯誤的解釋。. 王美芬、熊召弟（1995）. 迷思概念就是這些被錯置或漏失而形成與科學社群不同的概念。. 謝青龍（1995）. 認為學童在某一特定學科中，對於某些事件或現象，所持有的一些有別於目前科學家所公認的想法稱為迷思概念。. 熊召弟（1996）. 指出迷思概念是科學的理論、模式與學童個人的理論、模式相互衝突、矛盾所造成的結果。. 鄭麗玉（1998）. 認為迷思概念是指模糊、不完全、錯誤的理解某事物。. 陳淑筠（2002）. 認為迷思概念是因學習者學科知識的不足，產生概念學習的不穩定性，對於思考不夠周密，因此在相同的情境下，產生互相矛盾的看法。. 而後楊坤原與張賴妙理（2004）將學者提出的迷思概念定義分成兩類：一為持實證論(positivism)的哲學觀，強調學生的知識與被科學家接受的科學知識間的差異，因此使用「迷思概念」、「誤解」或「素樸的理論」等詞彙；二為由學生的角度來探測其對自然界事物的了解，採建構論(constructivism)的觀點，使用「另有架構」、「兒童的科學」或「直覺的信念」來表示。鄭麗玉（1998）建議使用「迷思概念」一詞，因為「迷思概念」暗示了概念的不足，有別於正規的科學概念，因而確有概念改變之必要。因此本研究採用較廣義的意思，認為只要和現在目前主要的正規科學概念不符合之概念，皆以「迷思概念」一詞來替代。. 13.

(25) 郭重吉（1991）指出學生在進行學習之前，先存概念扮演極為重要的角色，當學生所具有的先備知識（prior knowledge），因受限於本身經驗與個別推論，將有別於專家所持有的科學概念(Osborne & Gilbert, 1980)。. 貳、迷思概念特性鄭昭明（1993）指出如果一個概念的形成是從外界眾多的事物，眾多的屬性中去發現其界定的屬性，而越凸顯的屬性，越是容易被注意到，但屬性往往是內隱、不顯的，所以在判斷相同事物時，常會有不同的觀點。教師要如何發現學生的迷思概念，需要先掌握迷思概念的特性，才能提供有效的教學策略。 Fisher(1985)提出六項特性： 1. 迷思概念與相同領域專家所擁有的概念有差異。 2. 單一的迷思概念或少數的迷思概念有其普遍性。 3. 多數迷思概念很難改變，尤其是傳統的教學方式很難改變迷思概念。 4. 迷思概念有時包含另有的信念系統，這些系統是學生將命題連結自行組成的。 5. 某些迷思概念有其歷史的淵源，學生所具有的迷思概念可能是同領域早期所能接受的想法。 6. 有神經系統或基因系統的問題、日常生活的經驗、學校或其他環境的教學都是產生迷思概念可能的原因。郭重吉（1988）綜合Champagne, Klopfer & Gunstone (1982)以及Osborne & Wittrock(1983)的研究，從認知觀點探討，認為有以下特性： 1. 學生在學校教學之前，對於一些常出現的自然現象形成原因，即有他們自己一套的想法。 2. 這些想法常常有異於教科書所寫的或是學校所要教的正統科學想法。 3. 學生對自然現象的想法，常會經由推測其來源而歸納成有限的幾種種類。 4. 學生傾向於保留他們原有的想法，在傳統的教學方法之下，學生原有的想法. 14.

(26) 很不容易改變。 5. 學生原有的想法可能成為學習的阻礙。因為學生在學習時，是以其先入為主的觀點來解釋所見所聞，因此他們所得的結論和解釋很可能會和老師或課本所要教的不同。 6. 有些學生學習困難並非由於推論能力不好，而是因為該學科內容的背景知識不足。陳啟明（1980）引用 Gilbert(1982)的看法，認為學生對科學用與的領會，所具有的迷思概念可以細分為幾個類型 1. 日常生活語言：許多科學上的用字，在生活中有另一種意思，學生在聽到或讀到科學上的敘述，會用日常生活對該字的理解來了解。 2. 自我中心與人類中心的觀點來解釋現象。 3. 由於看不到而認為不存在。 4. 賦予物體人類與動物的某種特性(泛靈論觀點)。 5. 賦予物體某種物理量。顏稚仁（2000）整理Piaget(1965)、Novak(1990)等人的觀點提出迷思概念具有以下的特性： 1. 迷思概念是動態發展的。 2. 迷思概念是不周全、零碎的知識架構。 3. 不同迷思概念對不同個體而言有個別性與普遍性。 4. 同迷思概念對不同個體而言存在穩定性與不穩定性。綜合各家學者的觀點，瞭解到迷思概念是不穩定的、個別性的、頑固性的、普遍學生都會產生的概念，似乎難以在教學前防範於未然。當一個教師若不瞭解學生的先存概念，則無法瞭解學生的學習困難，因此無法給予適當的教學與指導，來達到有效教學（董正玲、郭重吉，1992）。. 參、迷思概念的來源. 15.

(27) 每位學者由不同的哲學觀或專業來看，對於迷思概念如何形成的看法不同，以下分述各個學者的研究：一、 Gilbert 和 Watts(1983)認為兒童迷思概念的成因有三： (一) 兒童傾向以自我中心的觀點看世界。 (二) 兒童比較喜愛對科學事物做特殊的解釋，而不會尋求其是否與正統的自然科學相符。 (三) 因為日常生活的用語和科學用語有時並不相同。二、 Head(1986)認為，迷思概念來自日常的經驗和生活中的觀察，加上由類比錯誤所產生的混淆，除此之外，受同儕文化的影響也是一個主要因素。三、 Driver(1987)等人強調知覺對概念的影響力，認為兒童形成概念的焦點有限，住毅力只能集中於感官所見的明顯特徵，從而進行單方面的因果推理。四、李豐勝（2007）認為家庭是提供學習者最初始的知識來源，所以在日常生活中很容易接觸到的各種事物，許多概念來自於家庭環境，這些與家人互動所得到的知識，對學習者具有很大影響，但當家人表達較為模糊的概念，或生活中隱含不正確的概念，就可能會影響到學習者的認知。五、王美芬、熊召弟（1995）提出有關教學方面的觀點，認為教師對於學童的迷思概念缺乏查覺心及興趣是一項重要的原因，在教室裡的教學過份強調講述法，甚至教科書中也呈現著錯誤的概念。六、劉伍貞（1996）綜合諸多學者的研究，將迷思概念的來源歸納為： (一) 受日常生活經驗的影響：兒童感覺經驗成為兒童建立其觀念的主要來源之一。 (二) 受學科知識不足的影響：無法理解概念真正的意義、將字義混淆、及不當的聯想。 (三) 受到不適當的訊息所誤導：對於權威知識不加思考的盲從、道聽塗說、教科書、電視、書籍等訊息的誤導。 (四) 受到社會情境因素的影響：同儕的影響、隱喻（metaphor）的使用。. 16.

(28) (五) 受到感官、思考能力侷限性的影響：注意力有限、思考能力的侷限、不當的推論。七、邱弘毅（1998）綜合王美芬（1991）、陳世輝（1994）、Fisher(1985)以及 Hashweh(1986)的研究，將迷思概念的來源歸納為： (一) 教師及學校方面 1. 教師因為學科知識不足，或是不當的教學方法，使學生誤解正確的科學概念。 2. 教科書本身對科學概念介紹不完整，或教材安排尚欠妥當，而影響學生的推理思考。 3. 教師評量時忽略了對學生想法的了解。 4. 教師過分使用講述法、未給學生思考、討論的機會。 (二) 學生方面 1. 兒童本身的認知發展未趨成熟。 2. 概念演化的歷程中，由於知識的不足，或者是知識的混淆、衝突，造成不適當的統整。 3. 日常觀察、生活經驗的影響。 4. 對科學用語的不了解，或是不適當的文字連結。 (三) 環境方面 1. 父母、長輩、朋友等等迷思的想法。 2. 電視、報紙、雜誌等大眾傳播媒體的錯誤宣傳。 3. 日常語言、或是文化背景中，隱含不正確的科學概念。八、樊雪春、陳慧娟（1997）在林清山主編有效的學習方法-自然科學的教與學一文中提到（引自林清山主編，1997）： (一) 學生部分編碼的問題：學生未能對正確法則所涉及的重要因素給予適當的編碼。 (二) 直觀世界及生活經驗的影響：包括生活直接的實際經驗、日常用語、同儕的. 17.

(29) 信念、正式及非正式的教學。九、蔡明儒（2003）綜合各家學者的觀點，迷思概念的來源非常廣泛，一般而言不外乎經由學習者與週遭環境交互作用而產生，以環境因素來說，迷思概念的來源主要有以下六種： (一) 日常生活的經驗：個體本身的觀察經驗，生活的直覺想法，自行發展出一套合理的解釋，如：學生將生活中食物所具有的酸味、鹹味歸納為酸性、鹼性（陳珊珊，1993）。 (二) 教師因素：學生在與社會互動過程中也會產生迷思概念（BouJaoude, 1989）。教師在教學過程中因不足的科學知識、錯誤解釋（蘇育任，1999），學生自行簡化科學概念，於是形成迷思概念。 (三) 教科書的影響：學習者所採用的教科書亦是迷思概念的來源之一(Stavridou & Solomonidou, 1998)。如：常見人體器官圖，有時將動脈和靜脈用不同顏色繪製(如紅色及藍色)，而使得學生有迷思概念（蔡佩貞，2003）。 (四) 文字語言：Osborne 等人（1983）認為日常生活語言本身沒有明確的定義，導致迷思概念的產生，亦即迷思概念的形成是因日常生活文字和科學學習產生混淆而不易避免(Head, 1986)。 (五) 個人特質：個體認知發展不成熟，背景知識不足導致迷思概念產生。學生認知發展尚未到達學習此一概念層次，對於抽象世界的不瞭解，以致於無法達成有效的學習遷移。學生常憑空臆想（黃萬居，1994），背景知識不足（郭重吉，1988），或者學生常保持其想法，甚至當有相反的証據出現時，仍不放棄改變自己的想法來配合新的證據(Harlen, 2001)。 (六) 教學：教學的過程中，教師學科知識不足或錯誤、教師未留意學生的想法、教科書上的錯誤，皆可能造成學生的錯誤想法，而且更為根深蒂固。例如以「水流」來類比「電流」作為教學時，若解釋不當可能造成學生的迷思概念。雖然產生迷思概念的原因很多，但一般而言，就是由學生、教師、環境三者交互作用而成，這些概念會影響未來的學習，所以教師要了解學生為何會產生這. 18.

(30) 些概念，並且設計適當的教學策略與教材，讓學生導入正確的科學概念。. 肆、「血液循環」相關迷思概念根據教材將血液循環單元分為四個部分來探討：心臟的結構和功能、血液的結構與功能、血管的結構和功能、循環的構造和功能，而在血液循環的迷思概念上也是分為此四類：一、心臟的結構和功能表 2-4 「心臟的結構和功能」迷思概念整理表概念類. 迷思概念. 文獻(迷思. 型. 概念)出處. 心臟的. 1.. 心臟具有三個或兩個腔室。. 結構和. 2.. 心臟的功能有清潔、過濾、製造、儲存血 & Mintzes (1986) 液。. 3.. 心臟是一個單一的 Pump。. 功能. Arnaudin. 1. 心臟內血流方向沒有一定規範，不受循環構造邱耀德和的限制。. 耿正屏. 2. 心臟的兩心房、室都是充氧血。. 1.. 左右心房或左右心室之間存有孔隙，血液可直許朝貴接在左右心間流動。. 1.. （1994）. （1994）. 心臟左邊有左邊的循環，右邊有右邊的循環，鄭湧涇左邊心臟的血液比較乾淨，右邊心臟的血液含（2001）有較多的二氧化碳。. 2.. 心臟左邊有左邊的循環，右邊有右邊的循環，左邊心臟的血液含有較多的二氧化碳，右邊心臟的血液比較乾淨。. 19.

(31) 3.. 心臟左邊有左邊的循環，右邊有右邊的循環，左邊循環將血液送到身體的左半邊，右邊循環將血液送到身體右半邊。. 4.. 心臟左邊有左邊的循環，右邊有右邊的循環，左邊走的是大循環，右邊走的是小循環。. 5.. 心臟儲存了養分，血液中的養分用完後，便流回到心臟來補充養分。. 1. 心臟的跳動是反射的。. Sungur,. 2. 當我們呼吸的時候心臟發生跳動。. Tekkaya,. 3. 心室充滿血液大多發生在心房收縮期間。. and Geban. 4. 心室充滿血液大多發生在心室排出血液期間。. (2001). 5. 心室充滿血液發在大多發生在心房與心室間的瓣膜收縮期間。 6. 心臟的收縮是幫助血液回到心臟的因素之一。 1. 心臟內血液流動方向不固定。. 陳明鈺. 2. 心臟可清潔、過濾、製造血液. （2007）. 二、血液的結構和功能表 2-5 「血液的結構和功能」迷思概念整理表概念類. 迷思概念. 文獻(迷思. 型. 概念)出處. 血液的. 1. 紅色的液體。. Arnaudin. 組成與. 2. 細胞懸浮在紅色的液體上。. & Mintzes. 功能. 3. 紅色細胞缺乏細胞間的液體。. (1986). 1. 紅血球可以攜帶氧氣、廢物和養分。. 邱耀德和. 20.

(32) 2. 白血球產生抗體，存在白血球或血紅素中。. 耿正屏. 3. 白血球以擴散或滲透的方式離開微血管。. （1994）. 1. 血液是身體的活力來源。. 許朝貴. 2. 富含二氧化碳的血液呈藍黑色。. （1994）. 3. 氧氣在血液中主要由血漿運送。 1.. 2.. 血漿中含有血紅素，所以血漿看起來是鮮紅. 鄭湧涇. 色。. （2001）. 紅血球可以攜帶氧，因為紅血球的數目較多，便可以攜帶比較多的氧，使人的抵抗力增加。. 3.. 紅血球可以防止病菌侵入。. 4.. 白血球可以攜帶養分，養分多抵抗力就強。. 5.. 血小板促進血液凝固，所以和抵抗力有關。. 6.. 血小板會包圍病菌，以防止病菌侵入人體。. 1.. 在血漿中找不到脂肪、維他命、尿酸。. 2.. 在一般細胞生理的狀況下，所有的血漿蛋白在 Tekkaya, and Geban 遍及各處的微血管裡幫助物質傳送。. 3.. 紅血球細胞的形狀允許它們具有較多的血紅. Sungur,. (2001). 素以及和身體細胞能有密切接觸，並且較容易通過微血管壁。 4.. 血清是補充到病人血漿中必需的養分。. 3. 紅血球可以運輸養分。 4. 血漿的顏色為紅色. 三、血管的結構和功能表 2-6 「血管的結構和功能」迷思概念整理表. 21. 陳明鈺（2007）.

(33) 概念類. 迷思概念. 文獻(迷思. 型血管的結構和功能. 概念)出處 1. 血管的注射只考慮到循環路徑，不考慮到血管邱耀德和的結構及安全。. 耿正屏. 2. 血液流動的動力來自血管的收縮。. （1994）. 3. 動脈均是充氧血；靜脈均是缺氧血。 4. 以血管的厚薄來判定血管的彈性大小。如動脈厚，彈性差。 1. 脈搏指的是靜脈管或微血管的跳動。. 許朝貴. 2. 脈搏搏動的力量來自肺臟或肌肉的擴張收縮。（1994） 3. 肺動脈執行主動脈的功能。 4. 肺靜脈將富含氧氣、養分的血液由心臟輸送至全身組織。 5. 肺靜脈將富含二氧化碳、廢物的血液由組織輸送至心臟。 1. 動脈的血液流得比靜脈要快，因為動脈會跳動，而靜脈的血液靜靜的流，所以比較慢。 2. 動脈血液流得快，因為動脈比靜脈粗，所以血流速度比靜脈快。 3. 靜脈血液流得比動脈快，因為靜脈管徑大，所以血流速度比較快。 4. 動脈的血液流得比靜脈要快，因為動脈較有彈性，所以血流速度快。 5. 動脈和靜脈血流的速度何者較快要看血管的粗細而定，粗的血管血流較快，故粗的靜脈血流速度可能比細的動脈血流流得快。. 22. 鄭湧涇（2001）.

(34) 6. 動脈和靜脈最大的區別在粗細不同，動脈如果破裂，血液會噴出來，所以動脈比較粗，靜脈比較細。 7. 動脈和靜脈最大的差異在血液流動的方向不同，動脈由心臟出發，所以一定運送乾淨的血出去，而靜脈則送髒的血液回到心臟。 8. 動脈和靜脈的最大區別在運送的血液是否乾淨，動脈的血液是鮮紅色，靜脈的血液是暗紅色，所以動脈運送的是較乾淨的血。 1. 厚且富有彈性的動脈管壁，幫助維持高的血壓、幫助防止熱的散失。 2. 厚且富有彈性的動脈管壁在高壓力下傳送血. Sungur, Tekkaya, and Geban (2001). 液。 3. 微血管中的葡萄糖主要是藉由擴散作用穿越內皮細胞。 4. 如果微血管中的血壓增加超過正常值，組織將得到較少的養分。 5. 如果微血管中的血壓增加超過正常值，二氧化碳會累積在細胞。 6. 如果微血管中的血壓增加超過正常值，氧從微血管中擴散的量會增加。 7. 靜脈與其他血管比較起來血壓最低，因為靜脈有最細的管壁。 8. 靜脈與其他血管比較起來有最低的血壓，因為重力妨礙血流。 9. 靜脈與其他血管比較起來有最低的血壓，因為. 23.

(35) 在靜脈中血流速度是最低的。 10. 在靜脈中藉由瓣膜的擠壓是幫中血液回到心臟的因素之一。 11. 因為微血管的管徑小，在微血管中血液流速低。 12. 因為物質交換穿過微血管，在微血管中血液流速低。 13. 因為從心臟到微血管的距離長，所以在微血管中血液流速低。 1. 無法區別動脈和靜脈的差別。 2. 利用顏色來區分動靜脈. 陳明鈺（2007）. 四、循環的構造和功能表 2-7 「循環的結構和功能」迷思概念整理表概念類. 迷思概念. 文獻(迷思. 型. 概念)出處. 循環的. 1. 血液循環只是單一的循環系統。. 構造和. 2. 空氣進入身體之後由空氣的導管運送到身體各 Mintzes (1986) 處。. 功能. Arnaudin &. 3. 血液循環是一個開放的系統或是半開放的系統。 1. 左右心房及心室的含氧量情況不了解。. 邱耀德和耿. 2. 無法正確指出心房和心室連接的血管。. 正屏（1994）. 3. 大小循環的血液流動順序錯誤；以及分不清大小循環的結構。 4. 越接近肺部的血管均屬於小循環。. 24.

(36) 5. 小循環都是充氧血，大循環都是缺氧血。 6. 越接近肺部的血管都屬於小循環或充氧血。 1. 認為心房與動脈相連接，心室與靜脈相連接。許朝貴 2. 動脈與靜脈兩類血管直接相連後再接微血管。（1994） 1. 胃吸收了養分，直接進到血液中，運送到全身鄭湧涇供身體各部位使用。. （2001）. 2. 血流速度和心跳快慢有關，有時動脈血流較快，有時靜脈血流較快。 3. 流到左、右腳的血液並不是同一個循環，左半邊的循環由左邊心臟出發，流到左腳，右半邊的循環由右邊心臟出發，流到右腳。 4. 血液由心臟的右邊出發，所以會先流到右腳，再循環到左腳。 5. 因為人類的心臟靠左，所以血液會先流到左腳，再循環到右腳。 6. 血液繞行身體一週，最後回到心臟，因為頭部比較重要，所以先到頭部，依序是：心臟、頭部、肩及手部、腹部、腳再回到心臟。 7. 心臟分為四個房間，左半部的房間負責左半邊的血液循環，右半部的房間負責右半邊的血液循環，兩個循環同時進行。 8. 心臟分為四個房間，上半部的房間負責心臟部分以上的血液循環，下半部的房間則負責心臟以下部分的血液循環，兩者循環同時進行。 1. 循環系統中，動脈、微血管、靜脈的血液體積 Sungur, Tekkaya,. 的比率是一樣的。. 25.

(37) 2. 在系統的循環中，動脈、微血管的血液體積是 and Geban(2001). 一樣的，而且比靜脈多。 3. 在系統的循環中，動脈的血液最多，靜脈的血液最少。. 本研究編製的血液循環二階段診斷試題之錯誤選項，為參考上述歷年研究的血液循環迷思概念編製而成。. 第三節二階段診斷測驗 Tan, Goh, Chia and Treagust(2002)指出，要了解學生的迷思概念方法有三： 1.概念圖(Novak, 1996). 2.概念晤談(Carr, 2000). 3.多層選擇診斷工具(Treagust,. 1988)。有些學者提倡發展二階段診斷測驗之必要性（Odom & Barrow, 1995; Treagust, 1988, 1997）。Treagust(1988, 1997)指出，雖然晤談法可深入探究學生的想法，但其具有耗時費力的顧慮，故在一般班級人數多的教室中，教師較易於用以確認學生的迷思概念的方法，還是以紙筆式測驗為多。紙筆測驗最常見的有兩種型式，封閉試紙筆測驗與開放式紙筆測驗，前者多為選擇題型式，雖節省時間，但因選擇題會限制學生的想法，所以無法收集學生真正的迷思概念。後者因為開放式測驗，受限於書寫能力，不一定能將真實的想法表達出來，因此，Treagust(1988, 1997)針對晤談法及紙筆測驗的缺點，發展出紙筆式、選擇題型的二階段診斷測驗，此測驗除了教師與研究者不必依靠費時費力的晤談工作就可以了解學生的學習狀況，還可以減低學生作答的猜對率，提高題目評量的效果（蕭志芳，2003），更可幫助科學教師了解學生在教學前、後所存的另有概念，以對症下藥。由上可知，二階段診斷測驗兼具訪談及紙筆測驗的優點（陳業勇，2001）。二階段診斷測驗是一個同時適用於課堂教學應用與大樣本研究（Tsai & Chou, 2002; Tsai, Chen, Chou, & Lain, 2007; Voska & Heikkinen, 2000）且能夠有效診斷迷思概念的評量工具(Chang et al., 2007; Lin, 2004; Tan, Goh, Chia, & Treagust,. 26.

(38) 2002; Treagust, 1986; 1988; Tsai et al., 2007)。二階段診斷試題是一種選擇型式的評量工具，在題目中，第一階段的事實選項包含了學生對內容的回答，而第二階段的理由選項擇是對第一階段的回答所秉持的理由，另有一「其他」選項一欄，以備學生有其他想法時可表達出來，其選項設計來自開放式紙筆測驗的回答、對學生的晤談、教師教學的經驗、以及先前的研究。二階段診斷測驗的第一階段問題在評量學生對於「現象的敘述性知識」的理解，第二階段問題則是在探查學生的「解釋性知識或是心智模式」(Tsai & Chou, 2002)。由於，編製者在編製此測驗時是依據學生可能的迷思概念設計出第一階段的答案選項與第二階段的理由選項 (Peterson et al., 1986; Treagust & Chandrasegaran, 2007)，因此藉由受測學生在二階段診斷測驗上的特定答案組型（所選擇之第一階段的答案與第二階段的理由的組成）可診斷出該學生可能具有的迷思概念。自從Treagust(1988)具體擬出二階段診斷工具的發展程序與步驟之後，該項工具就已經被廣泛地應用於調查各領域之學生的迷思概念(Odom & Barrow,1995,Treagust & Chandrasegaran, 2007)。例如：化學(Tan et al., 2002)，生物(Lin, 2004)與物理(Chang et al., 2007)。在科學教育方面，近年來亦有學者提出發展二階段診斷測驗的具體程序。此一程序共分三個階段，十個步驟(Treagust, 1988, 1997；Odem & Barrow, 1995)，包括： (一)界定內容 — 包含四個步驟 1.. 分析所界定之學科單元內容，確認命題陳述（proposition knowledge）。. 2.. 發展學科內容所含概念之概念圖。. 3.. 檢視概念圖所含的概念與命題陳述均涵蓋相同的內容。. 4.. 效化內容：請科教學者和科學教師效化與修正命題陳述和概念圖。. (二)收集關於學生概念的訊息 — 包含三個步驟 5.. 回顧相關的研究文獻，以建立發展選擇題的訊息基礎。. 6.. 執行非結構化的學生晤談，以求對所欲探究的學生概念有更廣泛的觀點。. 27.

(39) 7.. 發展帶有自由回答項目之選擇題式的試題：每題題後均有一處可讓受試學生填寫為何選擇某一選項的原因，以便由各題之自由回答的部分，發現更多學生的想法。. (三)發展診斷工具 — 包含三個步驟 8.. 發展二階段的診斷工具：每個題目的第一部份是選擇題，主要在評測學科單元的內容知識。第二部分的選擇題每題均包含幾個可能選答某一選項的原因。這些原因包括正確的答案、經確認的另有概念或純粹是錯誤的答案。評分時唯有二段都答對才算正確。. 9.. 設計一個細目表（specification grid），用以確保診斷工具能均勻、完全地涵蓋學科單元內容所含之命題敘述和概念圖中的所有概念。. 10. 持續修正：透過持續地回顧學生概念之研究文獻、晤談學生和收集相關的試題等方式，針對診斷測驗的試題不斷地加以改良或修正，以使該測驗能迎合需要。近十年來，國內有些選擇採用二階段診斷測驗作為研究工具的論文，整理如下表2-8所示：表2-8 國內二階段診斷測驗相關研究整理表論文概念改變教學對七年級學生「光合作用」概念學習之成效國小六年級比、比值與成正比單元之電腦化二階段診斷評量工具之發展以貝氏網路為基礎建置二階段電腦化診斷測驗及補救教學媒體之研究－以國小低年級時間概念為例國小六年級縮圖、放大圖與比例尺單元之二階段電腦化診斷測驗之研發國小學生動物生殖概念及其迷思概念之研究高雄市小五學生因數與倍數單元錯誤類型與成因之探討飼養觀察對國小學童昆蟲概念學習成效研究應用二段式概念診斷測驗探究中學生生物恆定性之另有概念運用鷹架理論於國小二年級科學概念學習之研究-以「聲音」. 28. 研究者陳正忠（2012）曹秀如（2011）施雅文（2010）張靜惠（2010）周佳燕（2010）劉伊祝（2008）鄭頌穎（2007）劉燿誠（2007）盧珍瑩（2007）.

(40) 教學為例應用二段式診斷工具探究國中二年級學生對生物恆定性概念的了解排灣族國中一年級學生呼吸作用另有概念之探究發展和應用二段式診斷測驗工具來偵測國中一年級學生之遺傳學另有概念. 林英杰（2004）吳淑珍（2004）楊坤原與張賴妙理（2004）. 從以上國內相關研究文獻資料可知，以二階段診斷測驗為工具來進行概念診斷是一個方便且有效的方式，且適用於各科學學科來診斷學生的迷思概念。吳能州（2003）將二階段診斷試題分為三種類型：1. 第一階段試題與第二階段試題皆為單選之型態，2.其中一階段為單選題型，另一階段為複選題型，3. 第一與第二階段試題皆為單選題，但第二階段的原因選項會隨著第一階段的作答而改變。郭振揚（2004）認為三種類型的二階段試題各有其優缺點，但因測驗皆為紙筆測驗的形式，所以學童在作答時，可能會先看第二階段的原因選項，再來填寫第一階段的理由選項，這樣一來，便無法收集到學生最初的想法，也與二階段診斷測驗的設計理念相違背。所以將二階段試題轉化成為電腦化測驗，是一個良好的解決方式。二階段診斷測驗因具備實施容易、省時、可大量使用等優點，又可幫助科學教師從診斷測驗的結果迅速得知學生概念學習的情況，作為日後補救教學的參考，其中又因為使用紙筆測驗的形式，容易有學生利用二階段的原因去推測第一階段的答案缺點，所以本研究使用「電腦化」二階段診斷測驗。而吳能州（2003）將二階段分為三類，本研究選擇第一階段試題與第二階段試題皆為單選之型態，且第二階段的理由選項不會隨著第一階段的作答而改變(也就是所有理由選項全部呈現)，因為若第二階段的理由選項會隨著第一階段的作答而改變，容易讓第一階段就用猜測的學生，增加他第二階段答對的機率，為了減少此種機率，因而選擇此種計分方式。. 第四節圖形和學習 Roth, Bowen , & McGinn(1999)等學者認為視覺展示物可以呈現數據，抽象的. 29.

(41) 概念，組織複雜的訊息，整合新舊知識，延長訊息的保留，促成思考過程等。所以在我們的生活當中，可以發現不管是在教科書或者媒體上，常利用圖形或圖片做為教學輔助的工具之一。「圖示策略教學」已成為現在教科學抽象概念的教學工具之一（林菁，1995）。更有學者指出圖表對科學發現有深刻影響（Lewandowsky＆ Behrens, 1999），閱讀圖表（圖形）可以促進學生讀寫能力的統整（Giroux, 1992；引自Roth, 2002）。. 壹、圖形的功能根據Levin(1982)所主張分類方式再綜合各家說法，文本中圖片的認知功能分為四個，如下：一、裝飾大量的圖形穿插在課文文章中，可以活潑整個課文內容，減少教材的枯躁乏味，因而吸引和維持學習者的注意力並提高學習者的學習興趣（林麗娟，1996；單文經，1996）。且又能增加學習者對教材內容的記憶( Peeck, 1987)。二、解釋對教材中難以理解、不熟悉或抽象的概念，以圖形加以說明、解釋（如比較或隱喻），可促使學習者對概念的理解，幫助學習者更加的了解課文（Levin, 1987）。例如：細胞有絲分裂和減數分裂的概念，可因為經由圖表的呈現，讓學習者更加了解到分裂的過程和順序(Kindfield, 1993)。而在音樂教學上，也發現圖形與手勢輔助音樂要素學習有助於提高國小三年級學生實際演唱旋律或聽辨旋律與節奏的能力（謝瑩蓉，2008）。三、組織當學生為了解決問題，從教材中搜尋資訊，必須從頭開始閱讀，直到找到所需的資訊後，暫時記憶到腦中，再搜尋下個所需的資訊，再記憶。如此的重複動作，是很費時且費力的(Larkin ＆ Simon, 1987)。但若在圖形中，搜尋資訊時，只要第一個所需的資訊被找到後，其他相關的資訊也就其附近的位置容易被發現，可節省許多搜尋的時間(Winn, 1993)。也就是說，呈現教學內容的巨觀結構. 30.

(42) （macrostructure）（例如類比圖片、概觀圖片），或將主要概念之間的關係加以組織呈現(如樹狀圖、概念圖等)，可以幫助學習者將教學內容組織成一個連貫的結構，方便學習者對學習內容的理解與記憶。四、表徵圖形具有表徵的功能(Levin, 1987)。課文中較為抽象或不易觀察的內容，經由圖形具象的呈現，可以使學習者加深印象與了解。例如，當教學者以文字或語言向學習者描述心臟的外型特徵，其效果不如具體的呈現心臟的圖片。由上可知，具有裝飾、組織、解釋和表徵功能的圖形，不僅能促進學習者對概念的理解與記憶，更能提升學習者的學習機會和興趣。. 貳、圖形對學習的功效 Lown(1989)曾提出因為圖片被認為是明瞭學科內容的一個有效方法，所以被廣泛地使用在各教育階段以及各學科領域。不論是在學校的情況或是研究中，他們主要以輔助文字的附屬物呈現，因為其線性結構能描繪出文字難以適當敘述的基本空間訊息(引自Gobert & Clement, 1999)。許多研究結果顯示，呈現圖片對於學習有正面的效果，也有許多研究結果認為圖形有助於科學課文的學習和理解。例如：Holmes(1987)比較僅單獨呈現文字或圖片和同時呈現文字、圖片等三種模式對回答推論性問題的效果，結果顯示同時呈現圖片與文字和只呈現圖片的兩個實驗組在回答推論性問題的表現上，顯著優於只呈現文字的控制組；張欣怡（1997）研究不同課文表徵教材對學習表現的影響，研究中使用三種不同表徵的教材：僅有文字、文字加表格、文字加圖形的閱讀材料，研究顯示對高能力學生而言，使用圖形或表格伴隨文字的學習，可增進學習的效果。而且在記憶保留測驗中顯示，對高、低能力的學生來說，使用伴隨有圖形的教材，具有較佳的記憶保留效果；Holliday(1975)針對文字和圖文資訊在科學教學上的影響加以研究，也證實圖形或圖解可以明顯的促進對文字的理解。圖形也可促進學習者資訊的搜尋和概念的理解；Winn(1991)讓對照組看，用文字呈現的家族關係，實驗組看，以圖形呈現的家族關係，比較他們搜尋資訊的時間。. 31.