高中學生對於系統基模接受度之研究
蔡興國
1* 張惠博
2陳錦章
31國立斗六高級中學 2 高雄市立空中大學 2國立彰化師範大學 物理學系
摘 要
本 研 究 旨 在 探 討 高 中 學 生 接 受 系 統 基 模 教 學 後,對 系 統 基 模 的 接 受 度。選 取 的 對 象 是 研 究 者 任 教 之 高 二 學 生 一 班 48 人 。 研究 工 具 為 「系 統 基 模 表徵 工 具 接 受度 調 查 問 卷」 。 研 究 結 果 顯 示 學 生 認 為 系 統 基 模 可 幫 助 他 們 學 習 力 的 概 念 及 畫 出 正 確 的 力 圖;學 生 認 為 系 統 基 模 有 麻 煩 、 抽 象 及 無 法 獲 知 物 體 受 力 方 向 等 缺 點 , 不 一 定 會 使 用 系 統 基 模 解 題 。 關 鍵 詞 : 力 學 、 系 統 基 模 、 高 中 、 接 受 度壹、前言
蔡 興 國 、 陳 錦 章 和 張 惠 博 (2010) 指 出 , 高 中 物 理 課 程 , 以 力 學 最 為 關 鍵 , 往 往 是 學 習 物 理 其 他 單 元 的 基 礎 , 其 他 單 元 的 學 習 , 需 直 接 或 間 接 利 用 力 學 原 理 , 因 此 極 為 重 要。而 Fisher( 1999)指 出,選 修 普 通 物 理 課 程 的 學 生 , 在 解 力 學 問 題 時 , 對 於 建 立 正 確 的 牛 頓 第 二 運 動 定 律 方 程 式 , 經 常 存 有 很 大 的 困 難 , 而 處 理 這 類 力 學 問 題 , 必 須 先 利 用 力 圖 分 析 所 有 相 關 的 力 , 因 此 力 圖 影 響 力 學 的 學 習 甚 鉅 。 然 而 , Whiteley(1996)的 研 究 卻 指出,即 使 在非 常 簡 單 的 情 境 下 , 學 生 仍 因 存 有 許 多 力 的 迷 思 概 念 , 而 不 能 畫 出 正 確 的 力 圖 。 許 多 研 究 ( 蔡 興 國, 2011a, 2011b; 蔡 興 國 、 張 惠 博 和 陳 錦 章, 2014; Hestenes, * 為本 文 通 訊 作者 1995; Turner, 2003)為 了 改善 學 生 無 法由 真 實 的 物 理 情 境 , 畫 出 正 確 力 圖 的 現 象 , 建 議 教 師 應 該 教 學 生 描 繪 系 統 基 模 (System Schema),幫 助 學生 找 出 作 用於 所 選 取 系 統 的 所 有 外 力 , 以 利 於 畫 出 正 確 的 力 圖 。 但 這 些 研 究 多 在 探 究 如 何 描 繪 系 統 基 模 及 其 功 能 , 或 學 生 接 受 系 統 基 模 教 學 後 在 力 的 概 念 及 描 繪 力 圖 能 力 上 的 表 現 , 並 未 探 討 學 生 對 系 統 基 模 的 接 受 度 。 基 於 上 述 原 因 , 本 研 究 旨 在 探 討 學 生 接 受 系 統 基 模 教 學 後 , 對 系 統 基 模 的 接 受 度 。貳、文獻探討
一、系統基模
以 下 將 針 對 系 統 基 模 的 起 源 、 組 成 、 表 徵 方 式 、 與 力 圖 的 關 係 、 有 助 於 描 繪 力 圖 的 理 由 及 系 統 基 模 實 徵 性 的 研 究 , 作 完 整 的 介 紹 。(一 )系 統 基 模 的 起 源 系 統 基 模 起 源 於 Hestenes(1995) 鑑 於 多 數 學 生 解 題 時 , 無 法 由 具 體 的 物 理 情 境 , 畫 出 抽 象 正 確 力 圖 的 現 象 , 提 出 使 用 系 統 基 模 的 建 議 , 將 兩 物 體 間 的 交 互 作 用 以 「 線 」 的 方 式 表 徵 , 且 將 有 興 趣 部 分 ( 系 統 ) 的 外 圍 加 上 框 線 , 以 區 分 系 統 與 環 境 。 例 如 以 圖 1(a)兩 個 木 塊 上 下 堆 疊 置 於 斜 面 , 而 第 三 個 木 塊 以 一 輕 繩 跨 過 定 滑 輪 與 前 述 下 面 的 木 塊 連 結 而 靜 止 不 動 為 例 。 以 此 三 個 木 塊 為 系 統 的 系 統 基 模 如 圖 1(b)所示 , 其 中 R 代 表 斜 面, S 代 表 繩 子 ,E 代 表 地球 。 以 兩 個上 下 堆 疊 木 塊 為 系 統 及 以 第 三 個 木 塊 為 系 統 的 力 圖 , 則 如 圖 1(c)所 示 。Hestenes 指 出 學 生 解 題 時,若 能 於 畫 出 力 圖 之 前, 先 描 繪 系 統 基 模 , 則 可 有 效 幫 助 他 們 分 析 系 統 受 外 力 作 用 的 情 形 , 畫 出 正 確 的 力 圖 , 提 昇 解 力 學 問 題 的 成 效 。 (a) 情 境 圖 (b) 系 統 基模 (c) 力 圖 圖 1 置於斜面之堆疊兩木塊透過輕繩與第三 個木塊連結之情境圖、系統基模及力圖 (二 )系 統 基 模 的 組 成 Halloun(1996)指 出,系 統基 模 是 由 物 體 、 框 線 、 交 互 作 用 線 、 系 統 、 環 境 五 者 所 組 成,它 們 相 互 之 間 的 關 係, 如 圖 2 所示 。 圖中 O1至 O7為 系 統 基 模 上 的 物 體 , 而 框 線 則 將 系 統 基 模 區 分 為 系 統 與 環 境 兩 部 份 。 系 統 基 模 上 每 一 條 交 互 作 用 線 必 連 接 於 兩 物 體 , 表 徵 此 兩 物 體 間 有 一 對 大 小 相 等 且 方 向 相 反 的 交 互 作 用 力 。 系 統 基 模 上 框 線 內 的 區 域 稱 為 系 統 , 指 所 觀 察 或 所 感 興 趣 的 範 圍 , 系 統 內 之 兩 物 體 間,若 連 有 交 互 作 用 線, 如 圖 2 中 之 O1、O2、O3間 連 有 交 互 作 用 線 , 表 徵 系 統 內 之 物 體 間 的 交 互 作 用 , 代 表 此 系 統 的 內 力 。 系 統 基 模 上 框 線 外 的 區 域 則 稱 為 環 境 , 指 系 統 外 的 區 域 , 環 境 中 之 物 體 與 系 統 內 之 物 體 間 若 連 有 交 互 作 用 線,則 必 穿 過 框 線,如 圖 2 中 之 O4穿 過 框 線 連 接 O1;O5穿 過 框 線 連 接 O1 與 O2;O6穿 過 框 線 連 接O2;O7穿 過 框 線 連 接 O3等,表 徵 環 境 中 之 物 體 可 透 過 交 互 作 用 影 響 系 統 內 之 物 體 , 代 表 環 境 對 系 統 施 加 的 外 力 。
圖 2 系 統基 模 的 組 成元 素 (三 )系 統 基 模 表 徵 及 其 與 力 圖 的 關 係 蔡 興 國(2011a)的研 究,以 圖 3(a)之 A 物 置 於地 面,而 B 物 疊 放 於 A 物 的 情 境 圖 為 例 , 說 明 系 統 基 模 如 何 表 徵 系 統 與 環 境 交 互 作 用 的 情 形 , 及 系 統 基 模 與 力 圖 的 關 係 。 其 中 圖 3(b)是 以 A 物體 為 系 統 之系 統 基 模 及力 圖 , 圖 3(c)是 以 B 物 體為 系 統 之 系統 基 模 及 力 圖 , 圖 3(d)是 以 A、 B 兩 物體 為 系 統 之 系 統 基 模 及 力 圖 。 根 據 這 些 系 統 基 模 及 力 圖 表 徵 , 可 知 系 統 基 模 具 有 如 下 的 特 點 : 1. 以 框線 區 分 系 統與 環 境 。 2. 以 交 互 作 用 線 表 徵 物 體 與 物 體 間 的 交 互 作 用 , 而 交 互 作 用 線 旁 的 英 文 字 母 則 標 示 力 量 的 種 類 。 3. 以 在 框 線 內 沒 有 穿 過 框 線 的 交 互 作 用 線 , 表 徵 系 統 內 物 體 間 的 內 力 。 4. 以 一 條 由 環 境 穿 過 框 線 進 入 系 統 的 交 互 作 用 線 , 表 徵 環 境 對 系 統 所 施 加 的 一 個 外 力 , 故 易 於 計 算 系 統 受 外 力 作 用 的 數 目 , 有 助 於 畫 出 正 確 的 力 圖 。 (a) 情 境 圖 (b) 以 A 物為系統之系統基模及力圖 (c) 以 B 物為系統之系統基模及力圖 (d) 以 A、B 兩物為系統之系統基模及力圖 圖 3 B 物 體 疊 放 於 A 物 體 上 之 情 境 圖 、 系 統 基 模 及 力 圖
(四 )系 統 基 模 有 助 於 描 繪 力 圖 的 理 由 蔡 興 國(2011a)整 理 國 外 系統 基 模 相 關 的 文 獻 , 以 理 論 探 究 系 統 基 模 有 助 於 描 繪 力 圖 的 理 由 如 下 : 1. 系 統 基 模 可 彰 顯 力 是 交 互 作 用 的 正 確 概 念
Savinainen, Scott 與 Viiri(2005)指 出, 牛 頓 第 三 運 動 定 律 的 真 正 意 涵 為 「 力 是 一 種 交 互 作 用 , 且 必 成 對 產 生 」 。 但 一 般 物 理 教 科 書 , 主 要 以 文 字 表 徵 牛 頓 第 三 運 動 定 律 , 致 使 學 生 對 牛 頓 第 三 運 動 定 律 的 理 解 , 通 常 只 停 留 在 背 誦 階 段 , 忽 略 其 重 要 性 。 系 統 基 模 則 改 採 交 互 作 用 線 表 徵 牛 頓 第 三 運 動 定 律 , 例 如 圖 3(b)之 系 統 基 模,以 交 互 作 用 線 連 接 A 物 與 地 球,表 徵 A 物 與地 球 間 有 作用 力 與 反 作 用 力 作 用 。 因 交 互 作 用 線 兩 端 必 連 接 兩 產 生 交 互 作 用 的 物 體 , 任 何 一 端 必 不 會 空 無 一 物 , 代 表 「 力 」 必 成 對 產 生,不 會 單 獨 存 在,因 此 可 彰 顯「 力 是 一 種 交 互 作 用 」 的 正 確 概 念 。 2. 系 統 基 模 可 減 少 力 的 迷 思 概 念 系 統 基 模 以 一 條 由 環 境 穿 過 框 線 進 入 系 統 的 交 互 作 用 線 , 表 徵 環 境 對 系 統 所 施 加 的 一 個 外 力 , 故 只 要 計 算 穿 過 框 線 進 入 系 統 的 交 互 作 用 線 數 目 , 即 可 得 知 系 統 受 外 力 作 用 的 數 目 , 因 此 可 減 少 多 餘 的 力 及 忽 略 的 力 等 力 的 迷 思 概 念。例 如 圖 3(b)以 A 物 為 系統 之 系 統 基 模 , 有 三 條 交 互 作 用 線 穿 過 框 線 進 入 系 統,故 可 知 A 物 受三 個 外 力 作 用 , 而 不 是 其 他 數 目 。 3. 系 統 基 模 可 加 強 系 統 概 念 蔡 興 國 等 人 (2010) 的 研 究 發 現 , 許 多 學 生 不 清 楚 力 圖 與 選 取 的 系 統 有 關 , 例 如 學 生 未 必 知 道 描 繪 如 圖 3(d)之 力 圖 時 , 需 選 取 A、B 兩 物 為系 統 , 故 描 繪 力 圖 的 過 程 , 並 無 法 加 強 學 生 的 系 統 概 念 。 然 而 , 若 要 求 學 生 描 繪 力 圖 前 先 描 繪 系 統 基 模 , 因 必 須 在 所 選 取 系 統 的 外 圍 加 上 框 線 , 所 以 描 繪 系 統 基 模 能 強 迫 學 生 選 取 系 統 , 加 強 學 生 的 系 統 概 念 。 例 如 欲 描 繪 圖 3(d)以 A、B 兩 物 為 系 統之 力 圖 時,若 先描 繪 系 統 基 模 , 則 必 須 在 A、B 兩 物的 外 圍 加 上 框 線 , 故 可 加 強 學 生 力 圖 與 系 統 有 關 的 概 念 。 4. 系統基模有助於正確分辨內力與外力 系 統 基 模 以 連 接 於 框 線 內 之 物 體 間 , 沒 有 穿 過 框 線 的 交 互 作 用 線 , 表 徵 作 用 於 系 統 內 物 體 間 的 內 力 ; 而 以 連 接 於 框 線 外 與 內 之 物 體 間 , 穿 過 框 線 的 交 互 作 用 線 , 表 徵 環 境 作 用 於 系 統 的 外 力 。 例 如 圖 3(d)之 系 統 基模 , 是 以 A、B 兩 物 為 系 統,圖 中 連 接 A、B 兩 物 間 之 交 互 作 用 線,並 沒 有 穿 過 框 線, 故 此 交 互 作 用 線 所 對 應 之 A、B 兩 物 間 的 正 向 力 , 為 此 系 統 之 內 力 ; 而 圖 3(d)之系 統 基 模, 連 接 地 面與 A 物 、 連 接 地 球 與 A 物及 連 接 地 球與 B 物 之 交 互 作 用 線 , 均 穿 過 框 線 , 故 這 三 條 交 互 作 用 線 所 對 應 之 地 面 施 於A 物 的 正 向 力、地 球 施 於 A 物 的重 力 及 地 球 施 於 B 物 的 重力,為 此 系 統之 外 力。 因 此 , 學 生 可 藉 由 系 統 基 模 上 之 交 互
作 用 線 是 否 穿 過 框 線 , 正 確 區 別 出 作 用 於 系 統 的 內 力 與 外 力 。 5. 系 統 基 模 有 助 於 正 確 判 斷 力 的 來 源 系 統 基 模 之 交 互 作 用 線 的 兩 端 , 必 連 接 表 徵 兩 個 物 體 的 圓 圈 , 交 互 作 用 線 之 任 何 一 端 必 不 會 空 無 一 物 , 因 此 學 生 可 藉 由 觀 察 連 接 於 某 物 體 之 交 互 作 用 線 的 另 一 端 , 追 溯 施 力 於 某 物 體 之 力的來源。例如圖3(b)之系統基模,以 交互作用線連接 A 物與地球,表徵 A 物 所 受 的 重 力 來 自 於 地 球 , 故 系 統 基 模有助於正確判斷力的來源,強化「力 必有施力者」的正確概念。 6. 系 統 基 模 有 助 於 正 確 分 析 系 統 受 力 複 雜 的 情 境 Turner(2003)的 研 究 發 現,學 生 使 用 系 統 基 模 , 有 助 於 分 析 系 統 受 力 複 雜 的 情 境 , 解 出 正 確 的 答 案 。 以 圖 4(a) 的 情 境 為 例,A、B 兩 球 球 面光 滑,靜 置 於 一 器 壁 光 滑 的 箱 內。若 選 取 A 物 為 系 統,則 其 系 統 基 模 如 圖 4(b)所 示。 以 四 條 交 互 交 互 作 用 線 連 接A 物 與 環 境 中 的 施 力 者 , 學 生 可 根 據 圖 4(b)的 系 統 基 模 畫 出 圖 4(c)之 A 物受 四 個 外 力 作 用 的 力 圖。因 此,若 無 系 統 基 模, 學 生 將 很 難 完 整 考 慮A 物 受外 力 作 用 的 情 形 , 故 系 統 基 模 有 助 於 正 確 分 析 系 統 受 力 複 雜 的 情 境 。 (a) 情境圖 (b) A 為系統之系統基模 (c) A 為系統之力圖 圖 4 A、B 兩球球面光滑靜置於一光滑 箱內之情境圖、系統基模及力圖 7. 系 統 基 模 可 加 強 情 境 圖 與 力 圖 間 的 連 結 張 慧 貞(2007)及 蔡興 國 等 人(2010) 的 研 究 均 發 現 , 多 數 學 生 未 能 畫 出 正 確 的 力 圖 , 表 示 具 體 之 情 境 圖 與 抽 象 之 力 圖 間 的 鴻 溝 太 大 , 學 生 往 往 無 法 直 接 由 情 境 圖 畫 出 正 確 的 力 圖。然 而, Turner(2003)即已 指 出,若 在 情 境 圖 與 力 圖 間 , 加 上 系 統 基 模 , 則 可 加 強 情 境 圖 與 力 圖 間 的 連 結 , 幫 助 學 生 畫 出 正 確 的 力 圖 。 例 如 學 生 很 難 直 接 由 圖 4(a)之 情 境 ,正 確 畫 出 圖 4(c)以 A 物 為 系 統 的 力 圖 。 但 若 利 用 圖 4(b)以
A 物 為 系統 的 系統 基 模,分 析 A 物 受 到 四 個 外 力 作 用 , 則 可 較 容 易 畫 出 圖 4(c)以 A 物 為 系統 之 力 圖 。因 此 系 統 基 模 可 視 為 情 境 圖 抽 象 化 的 第 一 步 , 使 建 立 力 圖 成 為 一 種 可 分 析 而 非 記 憶 或 猜 測 的 過 程 。 故 系 統 基 模 可 加 強 情 境 圖 與 力 圖 間 的 連 結 , 使 學 生 能 由 情 境 圖 開 始 , 藉 由 系 統 基 模 的 分 析 , 描 繪 出 正 確 的 力 圖 。 (五 )系 統 基 模 的 實 徵 性 研 究 國 內 外 探 討 系 統 基 模 對 學 生 力 學 學 習 影 響 的 實 徵 性 研 究 則 非 常 罕 見 , 國 外 僅 有 Savinainen 等人 (2005)以 與 系 統 基 模 相 似 的 SRI ( symbolic representations of interactions)教 學生 學 習 牛 頓 第 三 運 動 定 律 一 篇 文 章 。 Savinainen 等 人的 研 究 發 現,SRI 有 助 於 學 生 學 習 牛 頓 第 三 運 動 定 律 , 可 避 免 學 生 產 生 牛 頓 第 三 運 動 定 律 的 迷 思 概 念 ( 較 大 的 、 較 重 的 、 速 度 較 快 的 物 體 碰 撞 時 會 施 予 較 大 力 量 ) 。 國 內 部 份 則 僅 有 蔡 興 國 (2011b) 及 蔡 興 國 等 人 (2014) 兩 篇 文 章 。 蔡 興 國 發 現 , 系 統 基 模 教 學 有 助 於 改 變 學 生 力 的 迷 思 概 念 及 幫 助 學 生 畫 出 正 確 力 圖 ; 蔡 興 國 等 人 則 發 現 , 系 統 基 模 教 學 對 力 的 概 念 理 解 程 度 愈 低 的 學 生 之 助 益 愈 大 , 且 有 助 於 改 變 學 生 多 餘 的 力 之 迷 思 概 念 。
二、科技接受模型
本 研 究 探 究 學 生 對 系 統 基 模 的 接 受 度 , 是 基 於 學 生 學 習 系 統 基 模 , 與 使 用 者 學 習 新 的 資 訊 科 技 具 有 相 似 性 , 因 兩 者 均 屬 於 新 工 具 的 學 習 , 故 將 探 討 資 訊 管 理 領 域 Davis(1989)為 解 釋和 預 測使 用 者 對 資訊 科 技 接 受 度 所 提 出 之 科 技 接 受 模 型 (technology acceptance model, TAM)。此 模 型 從 使 用 者 的 認 知 與 情 感 因 素 , 探 討 使 用 者 與 資 訊 科 技 使 用 行 為 之 間 的 關 係 , 以 解 釋 和 預 測 使 用 者 對 資 訊 科 技 的 接 受 度 。 Davis(1989)指 出,TAM 提 供 一個 理 論 基 礎 , 用 以 了 解 外 部 變 數 對 使 用 者 內 部 之 信 念 、 態 度 與 意 圖 的 影 響 , 及 進 而 影 響 使 用 者 使 用 資 訊 科 技 的 行 為。TAM 顯 示使 用 者 接 受 資 訊 科 技 行 為 的 外 在 變 數 , 是 透 過 認 知 有 用 性(perceived usefulness)與 認 知 易 用 性 (perceived ease of use) 兩 項 最 主 要 的 信 念 , 影 響 使 用 者 對 資 訊 科 技 的 使 用 態 度 (attitude toward using),進 而 影 響 其 使 用 意 圖(behavioral intention to use), 再 進 一 步 影 響 其 使 用 行 為 (actual system use),如 圖 5 所 示。簡 言 之,TAM 以 認知 有 用 性 和 認 知 易 用 性 為 獨 立 變 數 , 使 用 態 度 、 使 用 意 圖 和 使 用 行 為 為 相 依 變 數 。 其 中 外 部 變 數 包 含 系 統 特 性 、 訓 練 、 教 育 、 使 用 者 在 系 統 設 計 時 的 介 入…等 ; 認 知 有 用 性 是 指 個 人 對 於 使 用 資 訊 科 技 將 會 提 高 其 工 作 績 效 或 學 習 所 表 現 的 信 念 ; 認 知 易 用 性 是 指 個 人 認 知 資 訊 科 技 容 易 使 用 的 程 度 ; 使 用 態 度 是 指 個 人 主 觀 認 定 使 用 資 訊 科 技 於 工 作 任 務 上 的 喜 好 程 度 ; 使 用 意 圖 是 指 個 人 主 觀 認 定 使 用 資 訊 科 技 於 工 作 任 務 上 的 可 能 性 ; 使 用 行 為 則 是 決 定 系 統 價圖 5 科 技接 受 模 型 值 的 關 鍵。同 時,Davis 發 現認 知 有 用 性除 了 對 使 用 態 度 產 生 影 響 之 外 , 亦 對 使 用 意 圖 造 成 直 接 影 響;此 外,Davis 也 發 現 若使 用 者 察 覺 資 訊 科 技 容 易 被 使 用 時 , 將 會 促 進 其 以 相 同 努 力 完 成 更 多 工 作 , 改 善 工 作 績 效 , 故 認 知 易 用 性 亦 會 正 向 影 響 認 知 有 用 性 , 進 而 間 接 影 響 使 用 意 圖 。 因 此 , 認 知 有 用 性 為 影 響 使 用 意 圖 的 主 要 因 素 , 認 知 易 用 性 則 為 影 響 使 用 意 圖 的 次 要 因 素 。 所 以TAM 是 由「認 知 有 用性 」與「 認 知易 用 性 」 兩 個 概 念 組 成 , 可 以 解 釋 及 診 斷 使 用 者 面 對 新 的 資 訊 科 技 時 之 「 使 用 態 度 」 與「 使 用 意 圖 」,以 預 測 日 後 實 際 使 用 的 行 為 。 本 研 究 將 依 據TAM 之「 認 知有 用 性 」、 「 認 知 易 用 性 」、「 使 用 態 度 」 與 「 使 用 意 圖 」 等 四 個 構 念 , 發 展 「 系 統 基 模 表 徵 工 具 接 受 度 調 查 問 卷 」,以 探 討 學 生 經 過 系 統 基 模 教 學 後 , 對 系 統 基 模 的 接 受 度 。
參、研究方法
一、研究對象與情境
本 研 究 的 個 案 學 校 是 中 部 地 區 一 所 國 立 高 中 , 學 生 入 學 高 中 之 國 中 基 本 學 科 能 力測驗的百分等級約為77 以上,學科能力 屬於中上程度。學校規模為每個年級有 16 班,全校共有 48 班,每班人數約在 40 人 左右,全校約有學生數2000 人,屬於中型 學 校 。 本 研 究 選 取 的 對 象 是 研 究 者 任 教 之 高二學生一班 48 人,實施系統基模教學。二、授課教材
系 統 基 模 教 學 的 教 材,分 為 系 統 基 模 簡 介 及 學 習 單 兩 部 份 。 (一 ) 系 統 基 模 簡 介 系 統 基 模 簡 介 部 份 的 內 容 主 要 是 介 紹 系 統 基 模 的 描 繪 方 法 及 其 與 力 圖 的 關 係 。 描 繪 系 統 基 模 的 步 驟 為 : (1) 根 據 情 境 圖 選 定 欲 討 論 的 系 統 , 並 分 離 與 系 統 互 相 接 觸 的 物 體 , 再 加 上 超 距 力 的 施 力 者 , 在 系 統 基 模 上 相 對 位 置 , 改 以 圓 圈 內 標 記 文 字 的 方 式 表 徵 物 體 。 (2) 以 框 線 框 起 欲 討 論 的 系 統 , 將 系 統 基 模 分 割 成 兩 部 份 , 框 線 內 為 選 取 的 系 統 , 框 線 外 則 為 選 取 系 統 外 的 環 境 。 (3) 若 環 境 中 之 物 體 與 系 統 內 之 物 體 有 交 互 作 用 , 則 以 交 互 作 用 線 連 接 表 徵 此兩 物 體 的 圓 圈,表 示 兩 者 間 有 力 作 用, 並 於 交 互 作 用 線 旁 標 示 力 之 種 類 。 例 如 以 圖 6(a)一 單擺 在 無 空 氣阻 力 向 下 擺 動 期 間 之 情 境 圖 為 例 , 而 以 單 擺 為 系 統 的 系 統 基 模 則 為 圖6(b)。 系 統 基 模 與 力 圖 的 關 係 為 系 統 基 模 之 一 條 穿 過 框 線 進 入 系 統 的 交 互 作 用 線 , 即 表 徵 系 統 所 受 的 一 個 外 力 , 可 幫 助 學 生 確 認 系 統 受 外 力 的 數 目 , 進 而 畫 出 正 確 的 力 圖 。 例 如 圖 6(b)的 系 統 基 模 , 有 兩 條 交 互 作 用 線 穿 過 框 線 , 表 示 系 統 受 到 兩 個 外 力 作 用 , 分 別 是 地 球 作 用 於 單 擺 的 重 力 W 及 繩 子 作 用 於 單 擺 的 張 力 T, 故可 據 以 畫 出 圖 6(c)選 取 單擺 為 系 統 的力 圖 。 此 外 , 教 師 向 學 生 說 明 如 何 由 系 統 基 模 畫 出 力 圖 時 , 必 須 強 調 力 圖 上 所 標 示 之 力 為 系 統 的「 受 力 」,而 非 系 統 對 環 境 的 施 力 , 以 建 立 學 生 描 繪 力 圖 的 正 確 概 念 。 (a) 情 境 圖 (b) 系 統 基模 (c) 力 圖 圖 6 單擺在無空氣阻力於向下擺動期間 之情境圖、系統基模與力圖 (二 ) 系 統 基 模 學 習 單 學 習 單 的 部 份 則 是 希 望 讓 學 生 透 過 描 繪 系 統 基 模 及 力 圖 , 幫 助 學 生 改 變 力 的 迷 思 概 念 。 由 於 「 基 模 」 兩 字 對 於 高 中 學 生 過 於 生 澀 , 故 在 簡 介 及 學 習 單 等 發 給 學 生 的 教 材 上 牽 涉 有 「 系 統 基 模 」 時 , 均 改 以 「 系 統 圖 」 取 代 , 以 避 免 學 生 因 為 對 基 模 兩 字 陌 生 而 產 生 畏 懼 的 心 理 。 學 習 單 問 題 的 選 取 是 以 高 中 物 理 靜 力 學 及 牛 頓 運 動 定 律 、 圓 周 運 動 和 拋 體 運 動 等 動 力 學 單 元 , 所 需 學 習 之 力 的 概 念 為 範 圍 , 參 考 Court(1993, 1999a, 1999b)的 研 究,提 供可 促 使 學 生 思 考 物 體 受 力 的 不 同 情 境 。 學 習 單 如 表 1 所 示 , 分為 「 情 境 圖」、「 猜 想 力 圖 」、「 系 統 圖 」 及 「 正 確 力 圖 」 等 四 個 欄 位 。 學 習 單 使 用 的 方 式 如 下 : 1. 在 教 學 前 先 讓 學 生 經 由 給 定 條 件 的 「 情 境 圖 」畫 出「 猜 想 力 圖 」,以 呈 現 其 教 學 前 對 系 統 受 力 的 想 法 , 引 發 其 力 的 迷 思 概 念 。 2. 教 學 時 再 利 用 「 系 統 圖 →正 確 力 圖 」 的 步 驟 , 幫 助 學 生 畫 出 正 確 的 力 圖 , 學 生 可 藉 由 比 較 第 二 欄 猜 想 力 圖 與 第
四 欄 正 確 力 圖 的 差 異 產 生 認 知 衝 突 , 並 藉 由 第 三 欄 的 系 統 圖 理 解 第 四 欄 之 正 確 力 圖 , 改 變 力 的 迷 思 概 念 。 茲 以 一 位 學 生 所 繪 的 學 習 單 為 例 , 呈 現 學 生 填 寫 學 習 單 的 情 形 , 如 表 2 所示 , 教 學前 所 畫 的 猜想 力 圖 在 第 二 欄 , 上 課 時 經 教 師 教 學 後 所 繪 的 系 統 圖 及 正 確 力 圖 在 第 三 及 第 四 欄 。 研 究 者 將 授 課 教 材 設 計 完 成 之 後 , 分 別 請 一 位 大 學 物 理 教 授 及 一 位 高 中 物 理 教 師 審 閱 , 並 給 予 意 見 , 故 具 有 內 容 效 度 。
三、研究工具
本 研 究 調 查 學 生 對 系 統 基 模 的 接 受 度 , 係 自 行 發 展 「 系 統 基 模 表 徵 工 具 接 受 度 調 查 問 卷 」,除 採 用 TAM 之「 認 知 有 用 性 」、「 認 知 易 用 性 」、「 使 用 態 度 」 與 「 使 用 意 圖 」 等 四 個 構 念 , 蒐 集 學 生 對 系 統 基 模 表 徵 工 具 的 接 受 度 外 , 並 增 加 「 評 價 」 一 個 構 念 , 蒐 集 學 生 對 系 統 基 模 表 徵 工 具 的 意 見 , 以 作 為 進 一 步 改 進 系 統 基 模 表 徵 工 具 的 參 考。「 系 統 基 模 表 徵 工 具 接 受 度 調 查 問 卷 」 於 編 寫 完 後 , 分 別 請 一 位 大 學 物 理 教 授 及 一 位 高 中 物 理 教 師 審 視 欲 測 項 目 與 呈 現 題 目 之 間 的 關 連 , 以 建 立 此 問 卷 的 內 容 效 度。本 問 卷 共 10 個 問題,除 最 後 2 題 「 評 價 」 題 為 開 放 式 的 問 答 題 外 , 其 餘 8 題 均 為 單 選 題 , 每 題 各 有 非 常 同 意 、 同 意 、 不 一 定 、 不 同 意 及 非 常 不 同 意 等 五 個 選 項 , 請 學 生 在 適 合 的 選 項 擇 一 勾 選 , 並 要 求 學 生 於 勾 選 選 項 後 , 必 須 填 寫 勾 選 的 理 由 , 以 進 一 步 蒐 集 學 生 勾 選 選 項 時 的 想 法 , 作 為 學 生 勾 選 選 項 的 補 充 說 明 。 表 1 系 統基 模 學 習 單範 例 情 境 圖 猜 想 力 圖 系 統 圖 正 確 力 圖 物 體 在 真 空 中 斜 向 上 拋 射 , 在 上 升 過 程 中 表 2 學 生描 繪 系 統 基模 學 習 單 之實 例 情 境 圖 猜 想 力 圖 系 統 圖 正 確 力 圖 物 體 在 真 空 中 斜 向 上 拋 射 , 在 上 升 過 程 中茲 分 述 問 卷 之 各 個 構 念 的 定 義 如 下 : (一) 認 知 有 用 性 係 指 學 生 對 系 統 基 模 是 否 有 用 的 主 觀 認 知,在 問 卷 第1 及 2 題。 (二) 認 知 易 用 性 係 指 學 生 對 系 統 基 模 是 否 易 於 使 用 的 主 觀 認 知,在 問 卷 第3 題。 (三) 使 用 態 度 係 指 學 生 對 系 統 基 模 的 喜 好 程 度 , 在 問 卷 第 4 題 。 (四) 使 用 意 圖 係 指 學 生 將 來 願 意 繼 續 使 用 系 統 基 模 的 主 觀 意 願 , 在 問 卷 第 5 至 8 題 。 (五) 評 價 係 指 使 用 者 對 系 統 基 模 之 優 缺 點 的 主 觀 認 知 , 在 問 卷 第9 及 10 題。
四、資料蒐集
學 生 接 受 系 統 基 模 教 學 後 , 研 究 者 使 用 「 系 統 基 模 表 徵 工 具 接 受 度 調 查 問 卷 」 對 其 施 測 , 以 詳 細 蒐 集 學 生 經 過 系 統 基 模 教 學 後 , 對 系 統 基 模 的 接 受 度 。 本 問 卷 分 為 選 擇 題 、 勾 選 理 由 及 評 價 三 部 份 進 行 資 料 的 蒐 集 。 選 擇 題 部 份 蒐 集 學 生 對 系 統 基 模 接 受 度 的 量 化 資 料 , 以 預 測 學 生 日 後 持 續 使 用 系 統 基 模 的 情 形 ; 勾 選 理 由 與 評 價 部 份 則 採 開 放 式 問 題 , 由 研 究 者 親 自 要 求 學 生 詳 細 填 寫 , 以 蒐 集 學 生 對 系 統 基 模 接 受 度 的 質 性 資 料 , 用 來 補 充 說 明 學 生 勾 選 答 案 的 理 由 , 及 作 為 進 一 步 改 進 系 統 基 模 的 參 考 。五、資料的處理與分析
「 系 統 基 模 表 徵 工 具 接 受 度 調 查 問 卷 」 之 資 料 處 理 與 分 析 , 分 為 問 卷 內 各 題 的 單 題 分 析 , 及 各 題 間 的 交 叉 分 析 , 詳 細 的 資 料 處 理 與 統 計 分 析 如 下 : (一 )單 題 分 析 「 系 統 基 模 表 徵 工 具 接 受 度 調 查 問 卷 」 之 單 題 分 析 方 式 , 分 為 選 擇 題 、 勾 選 理 由 、 評 價 三 部 份 : 1. 選 擇 題 選 擇 題 部 分 之 資 料 處 理 與 分 析 方 式 是 待 學 生 之 「 系 統 基 模 表 徵 工 具 接 受 度 調 查 問 卷 」 填 寫 完 畢 後 , 針 對 每 一 題 選 擇 題,若 學 生 勾 選 非 常 同 意 得5 分, 同 意 得 4 分 , 不一 定 得 3 分 , 不同 意 得 2 分 , 非 常 不同 意 得 1 分 , 計算 問 卷 中 每 一 題 選 擇 題 所 有 受 測 學 生 得 分 的 平 均 值 。 並 利 用 單 一 樣 本 平 均 數 t 檢 定,考 驗 是 否 與 絕 對 平 均 值(3 分 ) 有 顯 著 差 異 。 2. 勾 選 理 由 「 系 統 基 模 表 徵 工 具 接 受 度 調 查 問 卷 」 之 每 一 題 選 擇 題 , 除 了 有 勾 選 的 選 項 外 , 尚 有 需 以 文 字 填 寫 勾 選 理 由 的 欄 位 , 故 需 填 寫 勾 選 理 由 的 題 數 與 選 擇 題 題 數 相 同 , 亦 有 8 題 。 學生 填 寫 勾 選 理 由 欄 位 之 資 料 的 處 理 方 式 , 則 依 表 3 分為 三 類 理由 , 以 文 字補 充 說 明 學 生 對 此 題 的 想 法 。 本 文 中 引 用 勾 選 的 理 由 時 , 為 區 別 不 同 學 生 書 寫 的 勾 選 理 由 , 而 於 引 用 勾 選 理 由 的 最 後 以 ( 勾 選 理 由 , 學 生 代 號 ) 註 明 資 料 的 來 源 。表 3 勾 選理 由 的 分 類 選 擇 題 勾 選 項 目 同 題 之 勾 選 理 由 的 文 字 分 類 非 常 同 意 、 同 意 肯 定 類 不 一 定 不 定 類 不 同 意 、 非 常 不 同 意 否 定 類 3. 評 價 評 價 部 分 共 有 兩 題 , 資 料 的 處 理 與 分 析 方 式 為 根 據 學 生 所 填 寫 系 統 基 模 之 優 點 及 缺 點 的 內 容 , 進 行 分 類 整 理 , 以 歸 納 出 類 別 , 再 依 照 不 同 類 別 , 選 取 書 寫 清 楚 的 優 缺 點,於 本 文 中 呈 現, 以 表 徵 學 生 對 系 統 基 模 優 缺 點 的 想 法 。 本 文 中 引 用 系 統 基 模 的 優 缺 點 時 , 為 區 別 不 同 學 生 書 寫 的 優 缺 點 , 而 於 引 用 優 缺 點 的 最 後 以( 評 價,學 生 代 號 ) 註 明 資 料 的 來 源 。 (二 )交 叉 分 析 「系統基模表徵工具接受度調查問卷」 之 交 叉 分 析 題 目 選 取 的 原 則 為 對 上 述 有 關 認 知 有 用 性 、 認 知 易 用 性 和 使 用 態 度 之 單 題 分 析 已 達 顯 著 差 異 的 題 目 , 與 使 用 意 圖 之 單 題 分 析 未 達 顯 著 差 異 但 平 均 分 數 大 於 3 的 題目 , 進 行 交 叉 分 析 , 以 探 究 對 系 統 基 模 抱 持 正 向 想 法 學 生 , 其 對 使 用 系 統 基 模 的 想 法 。 交 叉 分 析 的 方 式 則 為 針 對 已 選 取 之 認 知 有 用 性 、 認 知 易 用 性 和 使 用 態 度 之 每 一 個 題 目 , 再 選 取 其 中 勾 選 非 常 同 意 和 同 意 的 學 生 , 計 算 其 在 已 選 取 之 使 用 意 圖 之 每 一 個 題 目 分 數 的 平 均 值,並 利 用 單 一 樣 本 平 均 數 t 檢 定, 考 驗 是 否 跟 絕 對 平 均 值 (3 分 ) 有 顯 著 差 異 。
肆、研究結果與討論
一、單題分析結果與討論
「 系 統 基 模 表 徵 工 具 接 受 度 調 查 問 卷 」 選 擇 題 部 分 之 單 一 樣 本 平 均 數 t 檢 定 結果 , 如 表 4 所 示 , 其中 與 「 認 知有 用 性 」 有關 的 第 1、2 題,及 與「 認 知 易用 性 」有 關的 第 3 題 達 顯 著 差異 (***p< .001), 且 平 均 值 大 於 3, 顯 示 學 生 認 為 系 統 基 模 有 助 於 學 習 且 容 易 描 繪 ; 但 與 「 使 用 態 度 」 有 關 的 第 4 題 , 及與 「 使 用 意圖 」 有 關 的第 5 至 8 題 未 達 顯著 差 異 , 顯示 學 生 無 特別 喜 歡 或 不 喜 歡 , 也 不 一 定 會 使 用 系 統 基 模 解 題 。 本 研 究 也 整 理 學 生 以 文 字 填 寫 問 卷 每 一 題 的 勾 選 理 由 , 補 充 說 明 學 生 對 此 題 的 想 法 。 此 外 , 本 研 究 亦 整 理 學 生 以 文 字 填 寫 系 統 基 模 的 優 缺 點 , 表 徵 學 生 對 系 統 基 模 優 缺 點 的 想 法 。 茲 將 前 述 定 量 選 擇 題 的 結 果 , 配 合 文 字 填 寫 部 份 的 發 現 , 分 述 如 下 :表 4 學 生之 系 統 基 模表 徵 工 具 接受 度 調 查 問卷 結 果 題 目 概 述 平 均 值 標 準 差 標 準 誤 t 顯 著 性 1..系 統 基 模 有 助 於 學 習 力 的 概 念 3.92 .65 .09 9.82 .0000*** 2..系 統 基 模 有 助 於 畫 出 正 確 力 圖 3.69 .75 .11 6.37 .0000*** 3..系 統 基 模 容 易 描 繪 3.42 .79 .11 3.63 .0007*** 4..喜 歡 使 用 系 統 基 模 解 題 2.90 .97 .14 -0.74 .4619 5..平 常 時 , 會 使 用 系 統 基 模 解 題 2.77 1.02 .15 -1.56 .1247 6..考 試 時 , 會 使 用 系 統 基 模 解 題 2.77 1.06 .15 -1.50 .1396 7..遇 到 不 熟 悉 的 題 目 時,會 使 用 系 統 基 模 解 題 3.23 1.12 0.16 1.42 .1612 8..遇 到 熟 悉 的 題 目 時,會 使 用 系 統 基 模 解 題 2.94 1.10 0.16 -0.39 .6955 *p< .05 **p< .01 ***p< .001 (一 )學 生 認 為 系 統 基 模 有 助 於 學 習 力 的 概 念 問 卷 第 1 題 達 統 計 上 的 顯 著 性 (***p <.001), 且 平 均值 大 於 3,表 示 學 生 認 為 系 統 基 模 有 助 於 學 習 力 的 概 念 。 茲 選 取 部 分 勾 選 肯 定 類 學 生 書 寫 的 內 容 : 在 想 不 出 來 時 , 系 統 圖 能 更 明 白 地 表 達 物 體 所 受 的 力。(勾 選理 由,20119) 可 以 更 仔 細 的 分 析 物 體 的 受 力。(勾選 理 由 ,20108) 可 以 使 我 知 道 物 體 完 整 且 正 確 的 施 、 受 力 狀 況 。(勾 選 理 由 , 20130) 容 易 判 斷 作 用 在 物 體 的 所 有 力 , 及 之 間 的 交 互 作 用 關 係。(勾選 理 由,20146) (二 )學 生 認 為 系 統 基 模 有 助 於 畫 出 正 確 力 圖 問 卷 第 2 題 達 統 計 上 的 顯 著 性 (***p <.001), 且 平 均值 大 於 3,表 示 學 生 認 為 系 統 基 模 有 助 於 畫 出 正 確 力 圖 。 茲 選 取 部 分 勾 選 肯 定 類 學 生 書 寫 的 內 容 : 跟 物 體 有 作 用 的 對 象 明 確 , 就 容 易 畫 出 正 確 的 力 圖 。(勾 選 理由 , 20123) 可 以 瞭 解 力 的 源 頭。(勾選 理 由,20133) 可 以 直 接 知 道 外 力 來 自 何 處。(勾 選理 由 ,20136) 不 會 畫 出 憑 空 想 像 的 力。(勾 選 理由, 20138) (三 )學 生 認 為 系 統 基 模 容 易 描 繪 問 卷 第 3 題 達 統 計 上 的 顯 著 性 (***p <.001), 且 平 均值 大 於 3,表 示 學 生 認 為 系 統 基 模 容 易 描 繪 。 茲 選 取 部 分 勾 選 肯 定 類 學 生 書 寫 的 內 容 : 想 一 下 實 際 情 形 時 , 蠻 容 易 描 繪 的 。 (勾 選 理 由 ,20125) 比 較 清 楚 力 的 位 置,較 好 畫。(勾選理 由 ,20123) (四 )學 生 無 特 別 喜 歡 或 不 喜 歡 使 用 系 統 基 模 解 題
問 卷 第 4 題 未 達 統 計 上 的 顯 著 性 (p > .05),表 示 學 生 沒 有 特 別 喜 歡 或 不 喜 歡 使 用 系 統 基 模 解 題 。 茲 選 取 部 分 勾 選 不 定 類 學 生 書 寫 的 內 容 : 並 不 能 知 道 力 的 方 向 。(勾 選 理 由 , 20138) 有 時 候 題 目 簡 單 , 就 直 接 算 , 不 需 浪 費 時 間 。(勾選 理 由 , 20146) 比 較 浪 費 時 間 。(勾 選 理由 , 20112) (五 )學 生 平 常 演 算 力 學 題 目 不 一 定 會 使 用 系 統 基 模 解 題 問 卷 第 5 題 未 達 統 計 上 的 顯 著 性 (p > .05),表 示 學 生 平 常 演 算 力 學 題 目 不 一 定 會 使 用 系 統 基 模 解 題 。 茲 選 取 部 分 勾 選 不 定 類 學 生 書 寫 的 內 容 : 要 看 是 什 麼 類 型 的 題 目。(勾 選 理由, 20107) 可 以 直 接 畫 力 圖 就 直 接 畫。(勾選理由, 20112) 有 時 候 會 覺 得 麻 煩 而 不 畫。(勾選理由, 20123) 難 時 用,簡 易 的 時 候 就 不 用。(勾選理 由 ,20146) (六 )學 生 考 試 演 算 力 學 題 目 不 一 定 會 使 用 系 統 基 模 解 題 問 卷 第 6 題 未 達 統 計 上 的 顯 著 性 (p >.05), 表 示 學 生 考 試 演 算 力 學 題 目 不 一 定 會 使 用 系 統 基 模 解 題 。 茲 選 取 部 分 勾 選 不 定 類 學 生 書 寫 的 內 容 : 怕 來 不 及 寫 完 。(勾 選 理由 , 20107) 帶 公 式 比 較 快,題 目 太 多 啦。(勾選理 由 ,20120) 看 情 況 , 會 就 直 接 算 , 不 會 就 使 用 系 統 圖 。(勾 選理 由 , 20133) (七 )學 生 遇 到 不 熟 悉 的 力 學 題 目 不 一 定 會 使 用 系 統 基 模 解 題 問 卷 第 7 題 未 達 統 計 上 的 顯 著 性 (p >.05), 表 示 學 生 遇 到 不 熟 悉 的 力 學 題 目 不 一 定 會 使 用 系 統 基 模 解 題 。 茲 選 取 部 分 勾 選 不 定 類 學 生 書 寫 的 內 容 : 偶 而 會 畫 畫 看 。(勾 選 理由 , 20116) 有 時 也 不 知 從 何 下 手,力 該 如 何 分 類。 (勾 選 理 由 ,20137) (八 )學 生 遇 到 熟 悉 的 力 學 題 目 不 一 定 會 使 用 系 統 基 模 解 題 問 卷 第 8 題 未 達 統 計 上 的 顯 著 性 (p > .05),表 示 學 生 遇 到 熟 悉 的 力 學 題 目 不 一 定 會 使 用 系 統 基 模 解 題 。 茲 選 取 部 分 勾 選 不 定 類 學 生 書 寫 的 內 容 : 如 果 還 有 印 象,就 不 會 再 畫。(勾選理 由 ,20107) 不 一 定 , 但 若 十 分 熟 悉 , 我 會 直 接 畫 力 圖 。(勾 選理 由 , 20119) (九 )學 生 認 為 系 統 基 模 的 優 點 是 可 建 立 力 的 正 確 概 念 及 畫 出 正 確 的 力 圖 研 究 者 分 析 學 生 填 寫 系 統 基 模 的 優 點 後 , 歸 納 為 下 列 兩 點 : 1. 有 助 於 建 立 力 的 正 確 概 念 茲 選 取 部 分 學 生 書 寫 系 統 基 模 的 優 點 為 有 助 於 建 立 力 的 正 確 概 念 之 內 容 : 可 以 清 晰 的 看 出 力 是 作 用 。(評 價 , 20133) 清 楚 理 解「 力 」的 相 互 作 用。(評 價, 20104) 若 一 開 始 學 習「 力 」時,先 畫 系 統 圖, 有 助 於 建 立 概 念 。(評 價, 20111)
釐 清 力 的 觀 念 。(評 價 ,20145) 瞭 解 物 體 之 間 力 的 關 係。(評 價,20117) 2. 有 助 於 畫 出 正 確 力 圖 茲 選 取 部 分 學 生 書 寫 系 統 基 模 的 優 點 為 有 助 於 畫 出 正 確 力 圖 之 內 容 : 更 仔 細 的 分 析 力 。( 評 價 ,20108) 瞭 解 施 、 受 力 , 非 常 明 顯 地 看 出 選 定 系 統 的 受 力 。( 評 價 ,20130) 瞭 解 力 的 種 類 和 施 力 對 象 。( 評 價 , 20136) 分 清 楚 力 的 作 用 對 象 和 關 係。( 評 價, 20138) 知 道 所 有 力 之 間 的 關 係。( 評 價,20103) 可 以 知 道 哪 些 力 作 用 於 系 統 上。( 評 價, 20125) 可 以 找 到 遺 忘 的 力 。( 評 價 ,20140) 容 易 分 析 出 正 確 力 圖。( 評 價,20124) (十 )學 生 認 為 系 統 基 模 的 缺 點 為 麻 煩 、 抽 象 及 無 法 獲 知 物 體 受 力 的 方 向 研 究 者 分 析 學 生 填 寫 系 統 基 模 的 缺 點 後 , 歸 納 為 下 列 三 點 : 1. 麻 煩 茲 選 取 部 分 學 生 書 寫 系 統 基 模 的 缺 點 為 麻 煩 之 內 容 : 很…麻 煩 。 (評 價 , 20111) 要 畫 的 比 較 多 。(評 價 ,20127) 浪 費 時 間 , 尤 其 是 考 試 時 。(評 價 , 20106) 費 時 , 已 對 力 有 概 念 後 , 用 力 圖 來 表 現 力 的 受 力 情 形 即 可。(評 價,20111) 2. 抽 象 茲 選 取 部 分 學 生 書 寫 系 統 基 模 的 缺 點 為 抽 象 之 內 容 : 沒 有 實 際 物 體 呈 現 。(評價 , 20136) 過 於 抽 象 。(評 價 , 20135) 3. 無 法 獲 知 物 體 受 力 的 方 向 茲 選 取 部 分 學 生 書 寫 系 統 基 模 的 缺 點 為 無 法 獲 知 物 體 受 力 方 向 之 內 容 : 系 統 選 定 不 太 好 選 , 且 有 時 彼 此 間 作 用 力 方 向 也 不 太 清 楚。(評 價,20119) 無 法 看 出 受 力 方 向 。(評價 , 20147) 綜 合 上 述 「 系 統 基 模 表 徵 工 具 接 受 度 調 查 問 卷 」的 結 果 發 現,與「 認 知 有 用 性 」 有 關 的 第 1、2 題,勾 選 肯 定類 學 生 書 寫的 理 由 , 和 學 生 填 寫 系 統 基 模 的 優 點 類 似 , 顯 示 學 生 認 為 系 統 基 模 有 彰 顯 力 的 本 質 是 交 互 作 用 , 及 易 於 分 析 系 統 受 力 等 優 點 , 故 他 們 覺 得 系 統 基 模 有 用 ; 而 與 「 使 用 態 度 」 有 關 的 第 4 題, 及 與 「使 用 意 圖 」有 關 的 第 5 至 8 題, 勾選 不 定類 學 生 書 寫的 理 由 , 和 學 生 填 寫 系 統 基 模 的 缺 點 類 似 , 顯 示 學 生 認 為 系 統 基 模 有 麻 煩 、 抽 象 及 無 法 獲 知 物 體 受 力 方 向 等 缺 點 , 故 他 們 沒 有 特 別 喜 歡 或 不 喜 歡 , 也 不 一 定 會 使 用 系 統 基 模 解 題 。
二、交叉分析結果與討論
「 系 統 基 模 表 徵 工 具 接 受 度 調 查 問 卷 」 選 擇 題 部 分 與「 認 知 有 用 性 」有 關 的 第 1、 2 題 , 及與 「 認知 易 用 性 」有 關 的 第 3 題 已 達 顯 著 差 異(***p< .001),而 與「 使 用 意 圖 」 有 關 的 第 7 題 雖 未達 顯 著 差 異但 平 均 分 數 大 於 3, 故 我 們 分別 針 對 第 1、2及 3 題勾 選 非 常同 意 和 同 意的 學 生 , 計算 其 第7 題 分 數 的平 均 值 , 並利 用 單 一 樣本 平 均 數t 檢 定,考驗 是 否 與絕 對 平 均 值(3 分 ) 有 顯 著 差 異 。 結 果 如 表 5 所 示 , 第一 欄 為 已 達 顯 著 差 異 的 題 目 , 最 右 一 欄 則 為 針 對 同 意 第 一 欄 題 目 敘 述 的 學 生 , 考 驗 其 在 遇 到 不 熟 悉 的 題 目 時 , 是 否 會 使 用 系 統 基 模 解 題 的 結 果 。 表5 統 計 分 析 的結 果,有 以 下的 發 現: (一) 認 同問 卷 第 1 題 的 學生 , 其問 卷 第 7 題 的 分 數 達 統 計 上 的 顯 著 性 (***p < .001) , 且 平均 值 大 於 3,表 示 同 意 系 統 基 模 有 助 於 學 習 力 的 概 念 之 學 生 , 遇 到 不 熟 悉 的 題 目 時 , 常 會 使 用 系 統 基 模 解 題 。 (二) 認 同問 卷 第 2 題 的 學生 , 其問 卷 第 7 題 的 分 數 亦 達 統 計 上 的 顯 著 性 (*p < .05),且 平 均值 大 於 3,表 示 同 意 系 統 基 模 有 助 於 畫 出 正 確 力 圖 之 學 生 , 遇 到 不 熟 悉 的 題 目 時 , 會 使 用 系 統 基 模 解 題 。 (三) 認 同問 卷 第 3 題 的 學生 , 其問 卷 第 7 題 的 分 數 未 達 統 計 上 的 顯 著 性 , 表 示 同 意 系 統 基 模 容 易 描 繪 之 學 生 , 遇 到 不 熟 悉 的 題 目 時 , 不 一 定 會 使 用 系 統 基 模 解 題 。 綜 上 所 述 , 學 生 對 系 統 基 模 的 「 認 知 有 用 性 」 , 將 會 影 響 其 遇 到 不 熟 悉 的 題 目 時 , 使 用 系 統 基 模 的 「 使 用 意 圖 」 。 即 學 生 若 能 認 同 系 統 基 模 有 助 於 學 習 力 的 概 念 , 或 系 統 基 模 有 助 於 畫 出 正 確 力 圖 , 則 當 他 們 遇 到 不 熟 悉 的 題 目 時 , 會 使 用 系 統 基 模 解 題 。
伍、結論與建議
本 研 究 結 果 發 現 學 生 認 為 系 統 基 模 有 用 , 可 幫 助 他 們 學 習 力 的 概 念 及 畫 出 正 確 的 力 圖 , 與 許 多 理 論 性 介 紹 系 統 基 模 功 能 的 研 究 (Hestenes, 1995; Turner, 2003; 蔡 興 國,2011a),及有 關 系 統基 模 實 徵 性研 究( 蔡 興 國, 2011b; 蔡 興 國 等人 , 2014)的 發 現 相 同 , 顯 示 系 統 基 模 對 於 學 生 力 學 的 學 習 極 有 助 益 , 故 本 研 究 建 議 教 師 在 講 授 力 學 單 元 時 , 應 撥 出 部 分 時 間 介 紹 系 統 基 模 , 以 提 升 學 生 力 的 概 念 理 解 及 描 繪 力 圖 的 能 力 。 但 由 於 本 研 究 之 研 究 對 象 均 來 自 表 5 學 生之 系 統 基 模表 徵 工 具 接受 度 調 查 問卷 交 叉 分 析結 果 已 達 顯 著 差 異 的 題 目 人 數 遇 到 不 熟 悉 的 題 目 時 , 會 使 用 系 統 基 模 解 題 平 均 值 標 準 差 標 準 誤 t 顯 著 性 1..同 意 系 統 基 模 有 助 於 學 習 力 的 概 念 38 3.50 .86 .14 3.58 .0009*** 2..同 意 系 統 基 模 有 助 於 畫 出 正 確 力 圖 31 3.42 1.06 .19 2.21 .0350* 3..同 意 系 統 基 模 容 易 描 繪 19 3.21 1.40 .32 0.66 .5197 *p< .05 **p< .01 ***p< .001研 究 者 的 授 課 班 級 , 亦 有 可 能 受 研 究 者 影 響 , 傾 向 認 為 系 統 基 模 有 助 於 學 習 力 的 概 念 , 及 畫 出 正 確 的 力 圖 , 故 建 議 後 續 的 研 究 , 可 以 非 研 究 者 的 授 課 教 師 進 行 系 統 基 模 教 學 , 以 避 免 此 因 素 的 干 擾 。 本 研 究 亦 發 現 雖 然 學 生 認 為 系 統 基 模 有 用 及 易 於 描 繪 , 但 無 特 別 喜 歡 或 不 喜 歡 , 也 不 一 定 會 使 用 系 統 基 模 解 題 , 與 TAM 指 出 可 以「 認 知 有 用 性」與「 認 知易 用 性 」, 診 斷 「 使 用 態 度 」 與 「 使 用 意 圖 」 的 理 論 不 同 。 但 若 進 一 步 進 行 交 叉 分 析 發 現,學 生 對 系 統 基 模 的「 認 知 有 用 性 」,只 有 在 遇 到 不 熟 悉 的 題 目 時 , 會 影 響 其 使 用 系 統 基 模 的「 使 用 意 圖 」,與TAM 指 出「 認 知 有 用 性 」 可 對 「 使 用 意 圖 」 造 成 直 接 影 響 的 理 論 相 同 。 究 其 原 因 可 能 為 TAM 是 研 究 使 用 者 對 於 新 的 資 訊 科 技 「 取 代 」 舊 的 行 為 模 式 的 接 受 度 , 而 本 研 究 則 是 研 究 使 用 者 對 於 在 傳 統 情 境 圖 表 徵 與 力 圖 表 徵 之 間 「 增 加 」 系 統 基 模 表 徵 的 接 受 度 , 因 此 對 於 某 些 已 經 有 力 的 正 確 概 念 , 並 能 畫 出 正 確 力 圖 的 學 生 , 會 覺 得 描 繪 系 統 基 模 浪 費 時 間 , 或 許 才 導 致 雖 然 學 生 認 為 系 統 基 模 有 用 及 易 於 描 繪 , 但 沒 有 特 別 喜 歡 或 不 喜 歡 , 也 不 一 定 會 使 用 系 統 基 模 解 題 的 結 果 , 但 仍 需 進 一 步 研 究 的 確 認 。 此 外,本 研 究 亦 發 現 學 生 認 為 系 統 基 模 有 麻 煩 、 抽 象 及 無 法 獲 知 物 體 受 力 方 向 等 缺 點 , 所 以 沒 有 特 別 喜 歡 或 不 喜 歡 , 也 不 一 定 會 使 用 系 統 基 模 解 題 。 故 本 研 究 建 議 後 續 的 研 究 , 可 以 本 研 究 的 此 項 發 現 為 基 礎 , 朝 直 接 取 用 情 境 圖 , 以 圖 形 表 徵 物 體 , 取 代 以 標 記 文 字 的 圓 圈 表 徵 物 體 , 及 去 除 交 互 作 用 線 旁 以 符 號 標 示 力 之 種 類 的 方 向 發 展 , 改 善 系 統 基 模 之 抽 象 與 麻 煩 的 缺 點 ; 並 在 每 一 條 交 互 作 用 線 的 兩 端 旁 加 上 箭 頭 , 表 徵 此 交 互 作 用 線 所 對 應 之 交 互 作 用 力 的 方 向 , 改 善 系 統 基 模 無 法 獲 知 物 體 受 力 方 向 的 缺 點 , 以 增 加 學 生 對 系 統 基 模 的「 使 用 態 度 」與「 使 用 意 圖 」,幫 助 那 些 尚 未 有 力 的 正 確 概 念 , 或 尚 未 能 畫 出 正 確 力 圖 的 學 生 , 願 意 使 用 系 統 基 模 , 而 能 順 利 地 由 情 境 圖 , 藉 由 系 統 基 模 的 幫 助 , 建 立 正 確 的 力 概 念 , 並 畫 出 正 確 的 力 圖 。 再 者 , 蔡 興 國 等 人 (2014) 發 現 , 系 統 基 模 教 學 對 力 的 概 念 理 解 程 度 愈 低 的 學 生 之 助 益 愈 大 , 然 而 本 研 究 卻 發 現 系 統 基 模 有 過 於 抽 象 的 缺 點 , 可 能 導 致 力 的 概 念 理 解 程 度 愈 低 的 學 生 , 愈 不 願 意 使 用 系 統 基 模 , 因 而 助 益 應 該 愈 小 才 對 。 針 對 此 矛 盾 的 可 能 解 釋 為 蔡 興 國 等 人 的 研 究 是 探 討 「 系 統 基 模 教 學 」 的 影 響 , 而 非 使 用 「 系 統 基 模 」 後 的 影 響 , 故 力 的 概 念 理 解 程 度 較 低 的 學 生 , 原 有 較 多 力 的 迷 思 概 念 , 透 過 系 統 基 模 教 學 分 析 系 統 受 力 的 過 程 , 能 改 變 較 多 力 的 迷 思 概 念 , 故 系 統 基 模 教 學 的 助 益 較 大 ; 反 之 , 力 的 概 念 理 解 程 度 較 高 的 學 生,原 有 較 少 力 的 迷 思 概 念 需 改 變, 故 系 統 基 模 教 學 的 助 益 較 小 。 所 以 縱 使 系 統 基 模 有 過 於 抽 象 的 缺 點 , 可 能 導 致 力 的 概 念 理 解 程 度 較 低 的 學 生 , 較 不 願 意 使 用 系 統 基 模 解 題 , 但 因 力 的 概 念 理 解 程 度 較 低 的 學 生 , 已 從 系 統 基 模 教 學 改 變 了 較 多 的 迷 思 概 念 , 故 助 益 仍 較 大 , 但 尚 需 進 一
步 研 究 的 確 認 。 此 外 , 本 研 究 未 將 研 究 對 象 按 力 的 概 念 理 解 程 度 分 為 高 、 中 、 低 三 群 , 故 無 法 深 入 討 論 力 的 概 念 理 解 程 度 不 同 之 學 生 , 對 系 統 基 模 接 受 度 的 異 同 , 所 以 亦 可 為 後 續 研 究 的 方 向 。
參考文獻
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投 稿 日 期 :104 年 11 月 11 日 接 受 日 期 :106 年 04 月 06 日
A Study of High School Students’ Acceptance of the
System Schema
Hsing-Kuo Tsai
1*, Huey-Por Chang
2, and Chin-Chang Chen
31 National Tou-Liu Senior High School 2 Open University of Kaohsiung
3 Department of Physics, National Changhua University of Education
Abstract
The purpose of this study was to explore high school students’ acceptance of the system schema. The subjects were 48 students of the researcher’s class of the 11th graders. The research tool was “the System Schema Acceptance questionnaire”. The results of the study were as follows: (1) The students thought system schema could help to learn the concepts of force and draw force diagrams correctly; (2) The students thought the defects of system schema included trouble, abstract, and the uncertain directions of the force that acted on the object and they did not always use system schema to solve problems.
Keywords: acceptance, mechanics, senior high school, system schema