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以希望感理論探討概念改變之古典模式與新興模式對低成就與非低成就學生的成效

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Academic year: 2021

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(1)國立臺灣師範大學科學教育研究所 碩士論文 指導教授:許瑛玿 博士. 以希望感理論探討概念改變之 古典模式與新興模式 對低成就與非低成就學生的成效 The Effect of the Classical Model and Prevalence Model on Low-Achievement and Non-LowAchievement Students’ Conceptual Change Through the Hope Theory. 研究生:江芸慧.

(2) 摘要 本研究主要探討兩種概念改變模型古典模式(Classical Model)與新興模式 (Prevalence Model)對低成就與非低成就學生的學習成效之影響,並以希望感理 論做出可能原因之解釋。以綜合高中、高職工科、實用技能班一年級的學生共 244 人,分班進行兩種概念改變的教學,而後資料分析試瞭解對不同類別的學生而言, 何種教學法較有成效,且本研究以浮力為主題,使用二階層診斷評量,可釐清哪 種教學法對何種浮力的迷思概念之概念改變較有幫助。研究顯果顯示: (一)針對 非低成就低希望感的學生,Prevalence Model 的課程顯著優於 Classical Model 的課 程。 (二)兩種課程對密度迷思 3 以及體積迷思 3 都有顯著的概念改變;公式迷思 以及體積迷思 2 僅 Classical Model 課程能有效的概念改變;密度迷思 2 以及體積 迷思 1 僅 Prevalence Model 的課程能有效的概念改變;而兩種課程對三種重量迷思 以及密度迷思 1 都沒有顯著的概念改變幫助。. 關鍵字:概念改變、迷思概念、Prevalence Model、希望感理論. i.

(3) Abstract This study aims to examine low-achievement students’ learning effectiveness between two conceptual change models, the Classical Model and the Prevalence Model. The Hope Theory is used to explain the possible reasons which would cause any difference between the two models. A total of 244 first-year senior high school students participate in this study and are assigned to receive teaching activities based on one of the two models. Student’s preference of the conceptual change model will be revealed through data analysis. A two-tier test on buoyancy is used to investigate which kind of concept change model is better to improve which misconception of buoyancy. The result shows that (1) to non-low-achievement and low hope students, the curriculum of Prevalence Model is significantly better than Classical Model. (2) the conceptual change of density-3 misconception and volume-3 misconception are significant by both models, the conceptual change of formula misconception and volume-2 misconception are significant by Classical Model only, the conceptual change of density-2 misconception and volume-1 misconception are significant by Prevalence Model only, and the conceptual change of three kinds of weight misconceptions and density-1 misconception are not significant by both models.. Key words: conceptual change, misconception, Prevalence Model, Hope Theory. ii.

(4) 目錄 摘要 ......................................................................................................................................... i Abstract ................................................................................................................................... ii 表目錄.....................................................................................................................................iv 圖目錄.....................................................................................................................................vi 第一章 緒論 ............................................................................................................................ 1 第一節. 研究動機與背景 ................................................................................................. 1. 第二節. 研究目的 ............................................................................................................. 3. 第三節. 研究問題 ............................................................................................................. 3. 第四節. 名詞釋義 ............................................................................................................. 4. 第二章 文獻探討 .................................................................................................................... 5 第一節. 概念改變 ............................................................................................................. 5. 第二節. 低成就學生 ....................................................................................................... 12. 第三節. 希望感理論 ....................................................................................................... 16. 第四節. 浮力迷思概念 ................................................................................................... 22. 第三章 研究方法 .................................................................................................................. 28 第一節. 研究對象 ........................................................................................................... 28. 第二節. 研究流程與設計 ............................................................................................... 30. 第三節. 研究工具 ........................................................................................................... 32. 第四節. 資料分析與處理 ............................................................................................... 41. 第五節. 研究範圍與限制 ............................................................................................... 44. 第四章 研究結果 .................................................................................................................. 45 第一節. 兩種 Model 的教材對學生的浮力概念之成效 ................................................. 45. 第二節. 兩種 Model 的教材對學生的浮力概念之成效比較.......................................... 49. 第三節. 迷思概念之改變分析 ........................................................................................ 50. 第五章 結論與建議............................................................................................................... 60 第一節. 研究發現 ........................................................................................................... 60. 第二節. 綜合討論 ........................................................................................................... 62. 第三節. 建議................................................................................................................... 68. 參考文獻 ................................................................................................................................ 70 附錄 ....................................................................................................................................... 77. iii.

(5) 表目錄 表 2-2-1 低成就學生的評定方式 .......................................................................................... 12 表 2-2-2 104 年全國國中教育會考自然科能力等級加標示人數百分比統計表 ................... 14 表 2-2-3 研究對象之 104 年國中教育會考自然科能力等級加標示人數百分比統計表 ...... 14 表 2-2-4 希望感類型與量表整理表 ...................................................................................... 20 表 2-4-1 浮力迷思概念整理表.............................................................................................. 26 表 3-1-1 研究對象的班別與人數表 ...................................................................................... 28 表 3-1-2 研究對象之 104 年國中教育會考自然科能力等級加標示人數百分比與低成就人數 百分比統計表 ........................................................................................................................ 29 表 3-1-3 104 年全國國中教育會考自然科能力等級加標示人數百分比與低成就人數百分比 統計表.................................................................................................................................... 30 表 3-2-1 對照組與實驗組的教學流程 .................................................................................. 31 表 3-3-1 講述法教材與課程內容對應表 .............................................................................. 32 表 3-3-2 實驗教材與課程內容對應表 .................................................................................. 34 表 3-3-3 二階層診斷測驗題號與迷思概念對照表 ............................................................... 37 表 3-3-4 浮力二階層診斷試題項目分析結果一覽表 ........................................................... 40 表 3-3-5 希望感量表項目分析結果一覽表........................................................................... 40 表 3-4-1 Classical Model 之前測後測 Shapiro-Wilk 常態性檢定 ........................................ 42 表 3-4-2 Prevalence Model 之前測後測 Shapiro-Wilk 常態性檢定..................................... 42 表 3-4-3 研究資料分析表 ..................................................................................................... 43 表 4-1-1 Classical Model 之前測與後測的描述性資料 ........................................................ 45 表 4-1-2 Prevalence Model 之前測與後測的描述性資料 ..................................................... 46 表 4-1-3 Classical Model 之前測與後測無母數分析摘要表 ................................................. 46 表 4-1-4 Prevalence Model 之前測與後測無母數分析摘要表 ............................................. 47 表 4-1-5 Classical Model 之前測後測無母數分析等級表..................................................... 47 表 4-1-6 Prevalence Model 之前測後測無母數分析等級表 ................................................. 48 表 4-2-1 Classical Model 與 Prevalence Model 之後測無母數分析 ..................................... 49 表 4-3-1 重量迷思 1 之前測、後測的改變分析 ................................................................... 50 表 4-3-2 重量迷思 2 之前測、後測的改變分析 ................................................................... 51 表 4-3-3 重量迷思 3 之前測、後測的改變分析 ................................................................... 52 表 4-3-4 密度迷思 1 之前測、後測的改變分析 ................................................................... 53 iv.

(6) 表 4-3-5 密度迷思 2 之前測、後測的改變分析 ................................................................... 54 表 4-3-6 密度迷思 3 之前測、後測的改變分析 ................................................................... 55 表 4-3-7 體積迷思 1 之前測、後測的改變分析 ................................................................... 56 表 4-3-8 體積迷思 2 之前測、後測的改變分析 ................................................................... 57 表 4-3-9 體積迷思 3 之前測、後測的改變分析 ................................................................... 58 表 4-3-10 公式迷思之前測、後測的改變分析 ..................................................................... 59 表 5-1-1 Classical Model 與 Prevalence Model 的課程對各迷思概念的改變有效與否 ...... 61 表 5-2-1 非低成就學生之前測與後測各題答對率 ............................................................... 63 表 5-2-2 低成就學生之前測與後測各題答對率 ................................................................... 64 表 5-2-3 低成就與非低成就學生的前測與後測之描述性資料 ............................................ 64 表 5-2-4 低成就與非低成就學生的前測與後測之無母數分析 ............................................ 64. v.

(7) 圖目錄 圖 2-1-1 本體樹的組織架構.................................................................................................. 11 圖 2-3-1 希望感理論中的路徑與效能目標導向思考之前推機制與回饋功能 ..................... 17 圖 3-3-1 實驗器材圖 ............................................................................................................. 35 圖 5-1-1 Classical Model 與 Prevalence Model 的課程對各類型學生的成效比較圖............. 60 圖 5-2-1 低希望感學生在 Classical Model 課程中產生焦慮之流程圖................................. 62 圖 5-2-2. Classical Model 與 Prevalence Model 的課程對重量迷思的改變情況百分比 ...... 67. vi.

(8) 第一章 緒論 本研究以浮力為主題,探討古典模式(Classical Model)與新興模式(Prevalence Model)對於(一)低成就低希望感(二)低成就高希望感(三)非低成就低希望 感以及(四)非低成就高希望感的學生,其概念改變學習成效的影響,並以希望 感理論進一步探討兩種概念改變模型對不同學生的影響原因。. 第一節 研究動機與背景 研究者所處的教學現場中,時常見到對學習毫無興趣、拒絕學習、拒絕參與 課堂活動的學生,又或者是排斥讀書但又迫於其他外在因素的影響而不得不應付 一下作業和考試,外在因素如:家長給予的壓力、師長給予的期許、社會看待學 生的眼光等等。這類型的學生在人生極早期的高中三年或國高中六年甚至包含大 學的十年時光裡,大都毫無目標,而學生階段的在校時間至少八小時起跳,長期 累積的無力挫折感,導致學生自我概念低落,進而影響到未來的人生。然而這些 學習低成就的學生絕大多數並非智力不足,而是因為家庭因素、個人因素、學校 環境或社會環境等複雜原因而在學校表現不佳,長期的失敗經驗引起自卑感甚至 人格偏差,假若因此提早離開相對安穩的校園環境且轉向複雜的街頭,未來將對 社會造成負擔(楊旭,2002)。. 在概念改變的領域中,由 Posner, Strike, Hewson 與 Gertzog(1982)所提出的 同化與調適、引起學生的不滿足等想法影響該領域之深遠,現今普遍認為若要達 到概念改變,教師需要以認知衝突作為課程的開端(Limon, 2001) ,也因其有效性 和可行性已盛行多年,Potvin(2013)稱之為 Classical Model,也是本研究界定的 古典模式。然而在這樣的基礎之下,仍有許多學生對於學科知識不清,大多存有 迷思,認知衝突的有效性也被質疑(Duit, Treagust & Widodo, 2008; Lee & Byun, 2012, p.944; Limon, 2001; Schlaghecken & Martini, 2012),是否有其他不同於 Classical Model 的概念改變模型適合這些對於現行之教學感到困難的學生成為研 究者關心的議題。 1.

(9) 新興模式(Prevalence Model)的提出與實徵研究證明了其模型對於 Classical Model 的優勢,並表示 Classical Model 的有效性可能是因為那些學生本來已經持有 或至少擁有部分的知識,認知衝突才會是有意義的認知衝突,方能順利的概念改 變(Potvin, Sauriol, & Riopel, 2015)。同時也詮釋研究資料並推測班級的概念程度 不同,會影響到 Prevalence Model 與 Classical Model 的適用性。若學生的先備知識 太低,直接進行認知衝突的效果不彰,此時 Classical Model 的適用性較差,應選 擇使用 Prevalence Model。. 低成就的學生情緒問題較多,常處於焦慮的狀態。而當個體遇到未知與無法 解決的問題時會焦慮無助,認知衝突的目的為引起個體的不滿足,但同時也是將 個體置於「原本持有的想法被攻擊,不知道答案為何」的狀況之下,在此情況個 體會躍躍欲試或陷入焦躁放棄思考則因人而異。希望感理論(Hope Theory)能以 過往經驗、情緒與壓力的角度,對不同個體面對問題時的不同表現提出解釋,廣 泛的應用在心理、教育的領域之中,過去也有文獻探討希望感理論對低成就學生 的學業之成效(陳慧芬,2011)。. 故本研究以低成就學生為中心,結合概念改變之 Classical Model 與 Prevalence Model 和希望感理論,擬出研究骨架。. 基於上述原由和十二年國民教育的三大願景之一「成就每一個孩子」及五大 理念之「因材施教」(教育部,2014),試著針對低成就的學生,探究何種概念改 變的模型較能有效地提供成功的學習經驗給低成就學生,再依據希望感理論中, 成功的經驗回饋正向的情緒,提升個體未來面對問題時的希望感,進而提高達成 目標的機會,並解釋何種模型較有效之可能原因。. 2.

(10) 第二節 研究目的 基於上述的研究動機與背景,本研究以兩種概念改變模型 Classical Model 與 Prevalence Model 設計教學課程探討對不同類別的學生之成效,並試以希望感理論 做出解釋。. 第三節 研究問題 根據上節所述的研究目的,本研究擬設研究問題如下: 一、. 兩種課程教材(Classical Model 和 Prevalence Model)對低成就低希望感學 生的學習成效為何?何者較佳?. 二、. 兩種課程教材(Classical Model 和 Prevalence Model)對低成就高希望感學 生的學習成效為何?何者較佳?. 三、. 兩種課程教材(Classical Model 和 Prevalence Model)對非低成就低希望感 學生的學習成效為何?何者較佳?. 四、. 兩種課程教材(Classical Model 和 Prevalence Model)對非低成就高希望感 學生的學習成效為何?何者較佳?. 五、. 兩種課程教材(Classical Model 和 Prevalence Model)對何種浮力的迷思概 念有效?. 3.

(11) 第四節 名詞釋義 本研究提及的重要名詞解釋如下:. 一、. 概念改變. 概念改變是個體經由學習接受外界環境的資訊並調整自己既有的認知結構, 以和普遍科學社群所認同的科學概念一致。. 本研究使用的概念改變模型有兩種,分別為古典模式(Classical Model)和新 興模式(Prevalence Model)。Classical Model 指的是已成經典的先給予學習個體認 知衝突再呈現正確科學概念的概念改變模型(Posner et al.,1982; Nussbaum& Novick, 1982);Prevalence Model 則是基於概念共存的脈絡之下,認為應該先給個體具有 抗衡性的科學概念再給予認知衝突(Potvin, 2013; Potvin et al., 2015)。. 二、. 低成就學生. 低成就學生一般是指心智正常,但課業表現明顯低於其能力者。故研究對象 不包含具有先天困難的特殊生,本研究界定低成就的標準為 104 年國中教育會考 自然科等級 B 等以下之學生。. 三、. 希望感理論(Hope Theory). 希望感理論由心理學者 Synder 歸納整理而成。希望感指的是當個體具有一目 標(goals),為達成目標的過程中所擁有的內在動力的意志力(agency thoughts) 和思考研擬各種具有可能性的策略、方法的路徑(pathway thoughts) (Snyder, 2002) 。 本研究使用的希望感量表由敬世龍(2010)編製而成。. 4.

(12) 第二章 文獻探討 本章將藉由文獻探討來了解何謂概念改變、希望感理論及低成就學生之評定 方式。. 第一節 概念改變 一、. PSHG 的概念改變模型. 此模型是由 Posner, Strike, Hewson 與 Gertzog 於 1982 年依據 Kuhn(1970)和 Lakatos(1970)的認識論所提出的。該模型堪稱為概念改變的經典原型(Potvin, 2013),也是本研究界定的 Classical Model,此模型深刻的影響概念改變的領域, 現今普遍認為要達成概念改變需要先提供認知衝突作為教材的第一步(Limon, 2001)。. Posner 等人認為,若學生面對新現象時,使用舊有的概念去解決問題時,此 種概念改變稱為同化(assimilation);若舊有概念無法解釋新問題時,學生勢必得 意識到舊有概念的不足進而更換掉不適用的舊概念,此種較為激烈的概念改變稱 為調適(accommodation) ,Kuhn 將此種概念改變稱為科學革命,Lakatos 則稱之為 a change of research programs。在下列四個條件發生時,調適才會成功。. 1. 不滿足(dissatisfacion) :唯有學習者對舊有概念失去信心,才有機會調適。 2. 可理解的新概念(intelligible) :學習者新接觸的科學概念往往是非直覺的, 故難以理解,須讓學習者知道新概念能如何建構經驗。 3. 合理的新概念(plausible):新概念需要能合理的解決問題,且必須和典範 一致。 4. 豐富的新概念(fruitful):新概念需要有延伸的潛力以利於新領域的探索。. 此概念改變模型提出時,也一併提出了建議的教學策略: 5.

(13) 1. 發 展 課 程 、 多 做 演 示 和 進 行 實 驗 室 課 程 以 產 生 認 知 衝 突 ( Stavy & Berkowitz,1980; 引自 Posner et al., 1982) 2. 診斷錯誤想法,辨識學生抵抗調適的防衛性舉動 3. 發展移除學生的錯誤想法並處理影響調適的策略 4. 課程內容以多樣化的模式呈現以協助學生理解科學概念(Clement, 1977; 引自 Posner et al., 1982) 5. 發展評量概念改變過程的工具以協助教師追蹤學生的學習情況(Posner & Gertzog, 1982; 引自 Posner et al., 1982). 二、. Nussbaum 與 Novick 的概念改變模型. 此概念改變模型所提出的教學策略是基於個體持有迷思概念的科學概念學習 牽涉到認知調適的研究。此種將認知衝突做為核心思想的概念改變模型也和 PSHG 模型一樣被視為傳統經典的概念改變原型(Chan, Burtis, & Bereiter, 1997)。. Nussbaum 與 Novick(1982)認為一般課堂上演示實驗無法激起夠深層的認知 衝突和調適是因為學生在意識到問題的存在和本質之前,就已經閱讀過、觀察過、 甚至操作過這些實驗。兩名學者認為,若要能成功地引起調適,在設計教學流程 上需要遵守下列原則:. 1. 揭露迷思概念: (1) 製造能揭露迷思概念的事件,激起學生的先備概念。 (2) 鼓勵學生用口語或圖畫形容先備概念。 (3) 協助學生整理釐清想法。 (4) 讓學生們辯論彼此不同的概念. 2. 製造矛盾:展示學生用迷思概念無法解釋的科學現象,以產生衝突。. 3. 協助學生尋找解決方法,鼓勵學生進行調適,當正確的科學概念提出時, 鼓勵學生精緻化科學概念。 6.

(14) 三、. Potvin 的 Prevalence Model. Potvin 根據神經教育學的發現和大量的文獻探討,認為概念其實並非被「改變」 而是概念易位(concept shift) ,於 2013 年提出 Prevalence Model 的理論架構,而後 提出實徵研究的結果證明 Prevalence Model 的優勢(Potvin et al., 2015) 。茲下將闡 述 Prevalence Model 的源起和內容。. 1. Classical Model 與認知衝突的不足 Classical Model 儘管非常的受歡迎,仍有許多對於該模型的批評。早期的研究 指出,使用 Classical Model 的教材教法有時候會成功,有時候則否(Guzetti, 1993; Limon & Carretero, 1997; Tillema & Knol, 1997)。迷思概念頑強且難以改變,有時 會在生活中完整的重現或與學習到的新知識混雜在一起(Hammer, 2000)。而 Classical Model 的核心步驟「認知衝突」也時常難以達成有意義的衝突或引起個體 對於舊有概念的不滿足(Chan et al., 1997) ,反而會引起不舒服、嫌惡(Lee & Byun, 2012, p.944)或焦慮(Lee, Kwon, Park, Kim, Kwon, & Park, 2003)。. 為了引起認知衝突,普遍會使用差異性事件(discrepant events)、反常數據 (anomalous data)和反駁測驗(refutational text) (Palmer & Flanagan, 1997) ,許多 研究都假定當個體面對認知衝突後,會理解到自身持有的想法是錯誤的,並改變 原有的迷思概念,但實際上的效益則各方有不同看法。Hewson 與 Hewson(1984) 認為認知衝突在改變迷思概念上是有效的;但有許多研究指出,學生在面對認知 衝突時會選擇忽略以保護自身的舊有概念(Dreyfus, Jungwirth & Eliovitch, 1990; Chinn & Brewer, 1993; Niaz, 1995; Van Driel, Verloop & de Vos, 1998),也有研究發 現學生會拒絕衝突另有概念的新概念(Duit et al., 2008; Lee & Byun, 2012, p.944; Limon, 2001; Schlaghecken & Martini, 2012)。. 認知衝突有意義與否和學生的推理能力有關(Dreyfus et al., 1990, p. 567; Limon, 2001, p. 365) ,若學生的推理能力不足或擁有的概念不夠,面對認知衝突時 便無法理解,無法藉由衝突推理出舊有概念的矛盾與不足,認知衝突便失去意義,. 7.

(15) Trumper(1997)的研究也發現學生會無法瞭解衝突或只能解決部分衝突。故認知 衝突的效益可能與個體的能力和持有的舊概念有關。. 2. 概念共存(coexistence between conceptions) 在許多神經影像的研究發現,專家在解有迷思概念的科學任務時的腦部機制 顯示仍有抑制(inhibition)的現象,相關研究結果在不同的科學主題都有所發現, 如物體掉落的迷思概念(Brault Foisy, Masson, Potvin, & Riopel , 2012)、基本電學 迷思(Masson, Potvin, & Riopel, 2010a, 2010b; Masson, Potvin, Riopel, & Brault Foisy, 2014) 、化學相關的迷思概念(Nelson, Lizcano, Atkins, & Dunbar, 2007) 。這種抑制 的現象在個體參與著名的史楚普效應(Stroop)中也曾觀察到(MacLeod, 1991) 而抑制被視為是大腦在抵制干擾物(Houdé, 2008) ,此大腦區域也通常與衝突的偵 測有關(Botvinick, 2007)。. 專家被認為是已經完成概念改變的學習者,那抑制的反應又是從何而來?許 多學者認為干擾是來自於最原始的但已不再占有領導地位的迷思概念,在專家的 心智中同時存在科學和非科學的基模,也就是概念共存(coexistence between conceptions)( Masson, Potvin, Riopel, Brault Foisy, & Lafortune, 2012; Potvin, 2013)。. 3. Prevalence Model(新興模型) 在前述的脈絡之下,Potvin(2013)認為,唯有在學習者已存有足以匹敵的概 念的情況下,對學習者的舊有概念的認知衝突才會有效,如同在爬樹時,有一根 新的樹枝(新概念)可以抓住才會放開現在握住的樹枝(舊概念) 。而 Kuhn(1962) 也表示,只有在存有另一個能取代現有科學理論的選擇性時,現有的科學理論才 會無效。. Potvin(2013)依據上述發現,提出了 Prevalence Model,其步驟如下:. 8.

(16) 1. 新概念有效性(availability of the programmed (desired) conception) 與 PSHG 的概念模型中的可理解的新概念(intelligible)相關。相關研究已指 出,當學生對欲求的答案有高度的把握時,概念改變的獲益較多,反之則獲益較 少(Potvin, Riopel, Masson, & Fournier, 2010)。而將新概念有效性放在 Prevalence Model 的第一個步驟也和解釋為什麼學生的先備知識越好,在 Classical Model 的概 念改變越佳不謀而合(Chinn & Brewer, 1993; Limon, 2001; Limon & Carretero, 1997)。. 2. 設置「停止標誌」(installation of inhibitive “stop signs”) 基本上與 PSHG 的概念改變模型中的第一個步驟「不滿足」一樣,但目的不 同,PSHG 模型中引起個體不滿足的目的是削弱迷思概念,而此模型引起衝突的目 的是讓個體正確的知道迷思概念會導向錯誤。. 3. 提升新概念的主導耐久度(durable prevalence of the programmed conception) 此模型的耐久需要反覆練習、自動化,PSHG 模型中的豐富的新概念(fruitful) 的標準可以套用在此。. 相關的實徵研究以浮力為主題(Potvin et al., 2015) ,施測對象為 558 位小學五、 六年級的學生,分三群進行教學:Classical Model(認知衝突→傳統教學法)、 Prevalence Model(傳統教學法→認知衝突)與重複傳統教學(傳統教學法→傳統 教學法) 。認知衝突的影片為五分四十秒,傳統教學法的影片為四分二十八秒,前 兩組的學生僅看兩支影片的順序不同,第三組的學生則是連續看兩次傳統教學法 的影片,完全沒有進行認知衝突。測試學生答題時的反應時間和答對率,以前測 和後測的數據進行資料分析,結果顯示認知衝突對於概念改變的確是有所幫助, 但 更 重要 的發 現是 ,認 知衝 突不 見得 要 在教 學 的最 一開 端便 引入 ,也 因 此 Prevalence Model 可能為較佳的選擇。同時該研究也詮釋數據,推測施測班級掌握 的概念程度不同,會影響到 Prevalence Model 與 Classical Model 的成效。若班級的 程度較差、推理能力較弱,課程的開端就進行認知衝突的效果不佳,推測此時應 較適用 Prevalence Model 而非 Classical Model。 9.

(17) 由於該研究不是在真實的教學現場且施測對象年紀較小,也推測程度較差的 學生可能適用 Prevalence Model,故本研究選擇高職和綜合高中一年級的學生並於 真實的課室中進行相關研究。. 四、. Chi 的概念改變理論. Chi 從本體論出發,將實體分成三種類別,分別為物質(matter) 、過程(process) 和心智狀態(mental state)(Chi, 1992; Chi, Slotta, & de Leeuw, 1994)。物質如綠色 的網球,過程如閱讀,心智狀態如開心。此三種類別因本質不同而各自獨立為三 棵樹,每棵樹的底下再一一分層為次概念、次概念的次概念(如圖 2-1-1) 。而 Chi 認為,當概念改變發生在同一本體樹時,概念改變較容易發生,這是因為新舊概 念都在同一個領域(domain)之中,僅須透過局部的變化便能達成,Chi 將此種概 念改變稱為類別內的概念改變,Carey(1985)稱之為弱重建。若新舊概念分屬在 不同的本體樹,此種的概念改變稱為類別間的概念改變或根本的概念改變。根據 Chi 的不相容理論(Incompatibility)(Chi, 1992; Chi, 1998; Chi, Slotta, & de Leeuw, 1994),不同的本體樹彼此是互斥的,基模具有不相容性,如物理學科中,學生對 於電的素樸概念往往屬於物質的本體樹,認為電具有質量、體積,但正確的科學 概念中,電是屬於過程的本體樹,所以新手往往覺得學習電學具有困難度。. 10.

(18) 圖 2-1-1 本體樹的組織架構(Chi, 1992; 1994 修正;引自邱美虹, 1998). Chi(1992)也表示,概念改變並非漸進的遷移,而是獨立發展,原有的概念 並沒有被新概念取代,仍然有部分存在,亦即概念共存。邱美虹(2000)則對此 持保留態度,認為需要更深入的研究才能確定原有概念是否無法被取代,概念改 變是否為「概念共存」而非「根本的概念改變」仍有待商榷。. 在本研究中所探討的兩種概念改變模型,其背後的理論脈絡有差異性, Classical Model 是根本的概念改變,而 Prevalence Model 則是概念共存。. 11.

(19) 第二節 低成就學生. 一、. 低成就學生的定義與評定. 低成就學生的定義可以大方向的區分為兩種,一種為學生的學業表現明顯低 於其本身的心智能力(郭生玉,1973; 盧富美,1976; 黃瑞煥、詹馨,1982; 林 美和,1987; 許永熹,1994; 楊坤堂,1997;郭為藩,2002; 張春興,2006), 另一種為常模參照中,課業成績排名處於後段的學生(陳東陞,1992;許文耀, 2000),如:處在百分等級十以下。. 依上述定義,各界對低成就學生的智力和學業就的評定方式各有不同,常模 參照中的後段學生的評定標準也有所不同。下表 2-2-1 整理過去學者們曾使用過的 評定方式。. 表 2-2-1 低成就學生的評定方式 學者. 評定方式. 郭生玉(1973) 以智力、學業成績和學業成就測驗做迴歸。 吳裕益(1980) 以非文字普通能力測驗、智力測驗和國英數做迴歸。 邱 上 真 與 洪 碧 PR30 以下 霞(1996) 胡永崇(1999) 三次段考國語文成績全班後百分之二十五 林 梅 琴 與 黃 佩 成績平均在班上後百分之十五 娟(2000) 許文耀(2000) 成績在班上的後五分之一 張郁屏(2009) 1.魏氏兒童智力量表第三版智商指數七十五分以上 2.中文認字量表(黃秀霜,2001)原始分數四十九分以上 3.閱讀理解困難篩選測驗題(柯華葳,1999)低於百分比.68 (續下頁) 12.

(20) 林建平(2010a) 實際學業成就低於預測的學業成就半個標準差 陳慧芬(2011) 上學期英文成績 PR20~30 以下 教育部(2011) 都會地區(直轄市、省轄市及縣轄市) :單一學科班級成績後百 攜手計畫. 分之二十五 非都會地區:單一學科班級成績後百分之三十五為指標. 孟瑛如(2013) 成績在班上後百分之二十五。. 二、. 低成就學生的特徵. 學業低成就的學生約佔學生總數的 20%~25%(郭生玉,1973),在高中生與 大學生的族群中約佔總人數的 40%~50%(Roth & Meyersberg, 1963) ,國中生低成 就學生出現率約為 20%(李咏吟,1997) 。國小六年級平均有四分之一的學生是低 成就學生(林建平,2010a),而國外方面則指出低成就學生佔全體學生的 15%~ 25%(Mercer & Mercer, 1998)。. 本研究界定的低成就學生的標準為 104 年國中教育會考自然科等級 B等以下, 從表 2-2-2 可得知,依此定義低成就學生在全國的考生中約佔 53.2%,此比例與 Roth & Meyersberg(1963)所提的 40%~50%相近。. 且從表 2-2-1 可以發現,有許多研究評定低成就學生的標準為 PR25 以下(胡 永崇,1999;教育部,2011;孟瑛如,2013)、PR30 以下(邱上真、洪碧霞,1996; 陳慧芬,2011)或教育部(2011)針對非都會區學子的標準為單一學科班級成績後 35%。. 再從表 2-2-3 看 104 年全國會考自然科的人數統計表可知,C 等的學生比例為 22.81%,顯示依照上述文獻中的標準,有 B 等的學生為低成就學生,根據教育部 (2011)所提的攜手計畫,這些學生是學習低成就,應參與補救教學以落實社會 之公平正義。. 13.

(21) 本研究的研究對象為已參與過會考,並以會考成績與其他超額比序項目積分 申請學校,而研究對象所處的學校為國立職校,我國社會普遍認為「不會唸書就 去唸高職」的觀念仍深植,故從表 2-2-3 可知參與研究的學生中有 56.97%的學生 為低成就學生,高於全國考生的低成就學生比例。. 表 2-2-2 104 年全國國中教育會考自然科能力等級加標示人數百分比統計表 等級標示. 人數百分比. A++. 4.66%. A+. 3.88%. A. 5.35%. B++. 16.96%. B+. 15.95%. B. 30.39%. C. 22.81%. 表 2-2-3 研究對象之 104 年國中教育會考自然科能力等級加標示人數百分比統計表 等級標示. 人數百分比. A++. 0%. A+. 0%. A. 0.82%. B++. 9.02%. B+. 33.20%. B. 51.64%. C. 5.33%. 14.

(22) 從過往文獻中可以發現,低成就的學生在學習上有些共有且常見的特徵,如: 1. 低自尊、自信心低、消極的自我觀念 2. 逃避行為 3. 情緒問題多,不穩定,常處於焦慮不滿煩躁的情緒中 4. 學習動機低落 5. 學習態度、方法、習慣、技巧不佳 6. 與父母關係不親,在家庭和學校的紀律有問題 7. 受同儕影響,結交不良朋友或具有反社會態度的同儕 (Davis & Rimm, 1989;蔡典謨,1999;林梅琴、黃佩娟,2000;計儒皓,1987; 李咏吟,2001). 然而,低成就學生有其常見特徵,但各特徵會互相影響,實際影響低成就學 生的關鍵因素因人而異(陳慧芬,2011),也有學者認為所有低成就問題的根本為 低自尊(Davis & Rimm,1989) 。低成就學生常常被認為是懶惰不認真而學業成績 不佳,但其背後原因可能更加複雜,如學生已經非常努力的學習,但卻效果不張, 此狀況是因為缺乏念書技巧(張景媛,2001) ,久而久之便習得無助,對自我評價 低落,還未嘗試前便以過往經驗認為自己絕對學不會,不想白費力氣。林建平 (2010b)歸納文獻後也表示,低成就學生缺乏成就動機、學習焦慮、挫折容忍力 低、逃避學習、低自我概念等。這些負面的學習情緒會使低成就學生在面對學習 困難時,陷入更深的挫折感與無力感(陳慧芬,2011)。. 15.

(23) 第三節 希望感理論 一、. 希望感理論的源起與內涵. 自 1950 年代開始,希望感理論(Hope Theory)便廣泛的存在許多研究之中, 也有不同領域的學者發展希望感理論,但未引起注意,直到 Snyder(2002)歸納 整理出系統性的希望感理論,定義希望感是由目標導向的心理能量(意志力)和 計畫達成目標(路徑)交互作用而產生的正向動機狀態(Snyder, 2002) 。以下依序 說明三種面向:. 1. 目標(goals) 個體行動是目標導向的(Snyder, 2002) 。為使個體願意行動,目標對於個體必 須是有意義的,可以是正向也可以是負向的目標。正向目標如取得學位,負向目 標如避免被責罵。. 2. 路徑思考(pathway thoughts) 達成目標的策略或方式即為路徑。路徑思考受個體內在心理的影響,個體自 我感受到的能力去規劃具有可行性的路徑,路徑越多、越瞭解什麼路徑具有高可 行性、當執行一路徑遇到困難時能越快速跳換另一路徑時,越有可能達成目標。 國內學者對 Pathway thoughts 的中文翻譯各有不同,如「方法」(唐淑華,2010)、 「策略性思考」 (羅文秀,2005) 、 「路徑思考」 (薛秀宜,2004;黃德祥、謝龍卿、 薛秀宜與洪佩圓,2003)或「徑路思考」(王沂釗,2005),研究者認為路徑思考 較符合原意,故本文譯為路徑思考。. 3. 意志力(agency thoughts) 是個體的內在動機,推動個體持續努力沿著路徑達成目標的心理動力(Snyder, 2000)。高意志力所引發的自我對話如:「我一定可以的!」或是「堅持下去不放 棄!」反之則是「算了,做不到的啦。」進而停止行進路徑而未達成目標。Agency thoughts 在國內的中文翻譯常見有以下幾種, 「作用思考」 (王沂釗,2005) 、 「激勵 思考」 (薛秀宜,2004) 、 「勝任性思考」 (羅文秀,2005) 、 「機制」 (黃德祥等,2003) 16.

(24) 或「意志力」 (唐淑華,2010) ,因為 Snyder 等人以 willpower 來解釋 agency thoughts, 故本文譯為意志力。. 二、. 希望感理論的模式. 圖 2-3-1 希望感理論中的路徑與效能目標導向思考之前推機制與回饋功能 (Snyder, 2002;引自錢靜怡,2005). 個體的希望想法從孩童時代就已建立,源自於過往的經驗。自幼孩階段到過 去的人生階段中,若學習到具有希望的思考想法或有較多成功的經驗,便能建立 良好的希望感。在事件發生前,個體如果認為事件的結果是重要的,便會在事件 進行中的階段積極的來回思考路徑、意志力和結果價值,不斷的反覆流動,以求 目標導向的事件可以順利完成,如圖 2-3-1 的雙箭頭所示。. 在事件進行時,遇到壓力源會引起情緒反應,此情緒會回流循環影響結果價 值、路徑和意志力,該影響可能是好也可能是壞,端看個體面對壓力源的情緒類 別,若是正向情緒如勇於接受挑戰,便能帶出更有效的路徑和意志力(Synder, 2002); 若是負面情緒如懼怕壓力,個體可能會在恐懼之中感受到無力感,甚至會失去目 標。 17.

(25) 而當突發事件發生時,個體能否放下原本預定的路徑,快速的轉換新路徑並 堅持到底,也是希望感理論的一大重點。假若當突發事件破壞了個體正在行走的 路徑,個體的意志力不足而自暴自棄,對負面的情緒處理不當,負面情緒又回流 縮減路徑和意志力,個體便會陷入負面失敗的迴圈之中。. 最後,當事件完成後,目標有無達成伴隨著成功或失敗的情緒,如圖 2-3-1, 情緒再一次的回流影響希望想法、結果價值、路徑、意志力等。而此次的經驗所 造成的影響結果,將再影響下一次事件的希望想法、結果價值、路徑。. 希望感理論囊括目標設定(明確、重要的目標) 、問題解決(路徑思考即為達 成目標的方法和策略)、自我效能(個體主觀認定能否達成目標的能力和信念), 挫折因應能力(當突發事件或障礙發生時,個體能否面對壓力和不順遂,尋求其 他的解決途徑),是一個清楚多元擁有全面性觀點的理論(唐淑華,2010)。. 由上述可以得知,在希望感理論的歷程之中,情緒扮演著重要的角色,持續 的影響個體在追求目標中的認知,能增強也能削弱路徑和意志力,最後影響目標 達成與否(錢靜怡,2005)。. 情緒對人的影響深遠,不同的情緒影響人面對問題時的想法、感受與執行, 舉例來說,學生會因為大型考試而感到緊張焦慮,最後考試的結果失常,與學生 平常以平靜的心態在熟悉的環境中的表現有所落差。若是消極無力的低希望感學 生,就算眼前有個簡單執行就能有所收穫的任務,也可能完全不願意參與,因為 在開始之前,這樣的學生已經為自己寫好了結局,認為自己絕對不可能會成功, 何必浪費心力,同時間又對於自己的「無能力」感到不滿。為了瞭解成因並改變 這些負面看待自己的學生,改善他們面對問題時的情緒反應,從希望感理論是可 以略知一二並有著手之處。. 18.

(26) 國內亦有研究是以希望感理論為基礎設計英文教材,並對英文低成就的學生 之英文成就測驗有顯著幫助(陳慧芬,2011)。故研究者認為從希望感理論出發能 了解學生的特質並能結合適當的教材使學生獲得正向的學習經驗。. 三、. 希望感的評量. 希望感牽涉到情意面向,一般而言可以用量化和質化的方式進行評量。以下 將介紹各種評量工具。. 1. 自陳量表 以希望感理論為架構而編製出的希望感量表有很多份,其相關的量表被廣為 使用在希望感的實徵研究中,如錢靜怡(2005)翻譯 Snyder, Harris, Anderson, Holleran, Irving, Sigmon, Yoshinobu, Langelle & Harney(1991)的成人希望感量表, 用於探討自殺企圖者的人格特質與希望感的情況;陳怡君(2007)亦使用同份量 表探討高中身心障礙學生的家庭功能、希望感、學校支持與人際適應的情形及其 關聯性和預測力。也有許多研究修訂希望感量表,如唐淑華(2004、2005)修訂 兒童希望感量表、敬世龍(2010)建構中學生希望感量表、施周明(2008)編制 國小學童學校生活希望感量表。. Snyder、Lopez、Shorey、Rand 與 Feldman(2003)將希望感假定為三類:第 一類為「希望感是一種人格特質(trait)」 ,是穩定的、不隨情境而改變;第二類為 「希望感具有領域性(domain-specific)」,個體的希望感在不同的領域中會有所不 同;第三類為「希望感是一種狀態(state)」 ,隨著情境不同,個體會不斷的調整。. 根據不同的假定,量表亦有三種不同性質的編制。第一類假定的量表題目為 廣泛性的敘述,如「我可以想到許多脫困的方法」(錢靜怡,2005);第二類假定 的量表題目則針對特定領域進行發問,如社會關係、學業、愛情、家庭生活、工 作、工作、休閒、個人成長、身體健康、性靈等,題目如「我有許多方法可以面 對課業的挑戰」(敬世龍,2010) ;最後一類假定的量表則依受試者當下的狀態進. 19.

(27) 行測驗,題目如「At the present time, I am energetically pursuing my goals」 (Snyder, 2000)。. 本研究為探討學生的知識概念,故使用第二類假定的學業學習希望感量表(敬 世龍,2010)。. 茲將上述提及的三種假定與各類量表整理成表,如表 2-2-4。. 表 2-2-4 希望感類型與量表整理表 希望感類型 第一類. 量表名稱. 希 望 感 是 一 種 人 成人希望感量表(Snyder, 2000) 格特質(trait). 兒童希望感量表(Snyder, 2000) 幼兒希望感量表(Snyder, 2000) 青少年生活希望感量表(鄭曉楓,2010) 中學生希望感量表─一般特質(敬世龍,2010). 第二類. 希 望 感 具 領 域 性 特定領域希望感量表(社交、學業、家庭、愛情關 (domain-specific) 係、工作與休閒活動)(Sympson, 1999) 成人特定領域希望感量表(Snyder, 2000) 兒童特定領域希望感量表(Snyder, 2000) 工作希望感量表(Juntunen & Wettersten, 2006) 幼兒教師希望信念量表(李新民、陳密桃,2007) 國小學童學校生活希望感量表(施周明,2008) 中學生希望感量表(家庭生活、課業學習、同儕關 係與休閒活動)(敬世龍,2010) 大學生生活目標量表(希望感量表) (黃珮書,2012). 第三類. 希 望 感 是 一 種 狀 成人希望狀態量表(Snyder, 2000) 態(state). 20.

(28) 2. 觀察法 不同於自陳問卷的主觀意識,觀察法由第三者客觀的觀察受試者。Snyder 等 人將開發完成的自評問卷(成人希望感量表、兒童希望感量表等)調整成他評問 卷,將題目中的第一人稱改為第三人稱。唐淑華(2004)亦使用此方法,由受試 者的導師填寫他評問卷。. 除了使用他評較為量化的方式,也可以從旁觀察蒐集質性資料再編碼分析, 如唐淑華(2004)觀察學生上課與活動、日惠季(2012)觀察課室中學生的行為。. 3. 訪談法 訪談內容的豐富性高於一般李克氏量表,蒐集到的資料更加的全面。過去研 究有學者使用半結構式訪談以了解個體的希望感(唐淑華,2004;陳慧芬,2011: 日惠季,2012). 4. 分析文件 藉由文件可以分析學生對事件的感受與詮釋,分析時應注意學生書寫時的用 詞,如「我怎麼可能做得到」則屬於負向的詞句,顯示出偏低的希望感(McDermott & Snyder, 1999) 。常見的分析文件如學習單、聯絡簿、心情日記、故事敘說(唐淑 華,2004)、省思札記(陳慧芬,2011)、學生作業和作文(日惠季,2012)。. 21.

(29) 第四節 浮力迷思概念 根據建構主義與社會建議主義的脈絡,個體會主動的在經歷的認知過程之中 建構知識,且是由個體本身加以組織,而不是發現客觀事實,且在建構的歷程中, 社會性互動佔有一席之地(Treagust, Duit & Fraser, 1996) ,而學習者的舊概念會影 響新概念的形成(Schroeder, Sihm, Thygesen, Pedersen & Lederballe, 1996) 。故個體 從過往的成長經驗對自然界建構的概念若非社會公認的科學知識,意即擁有迷思 概念,則會增加個體後續學習正確的科學知識的困難度。茲將介紹迷思概念及常 見的浮力迷思概念。. 一、. 迷思概念. 個體在學習科學知識前,從原先的學習與日常生活的經驗、與同儕互動等方 式,產生一套自己對於自然界現象的解讀,這些想法和公認的科學知識不同,且 頑固不易改變,稱為迷思概念(郭重吉,1992)。. 和迷思概念時常一起提到的名詞如「先存概念(preconception)」、「另有概念 (alternative conceptions)」,三者的意義略有不同。個體在參與新的學習情境之前 就已有的概念為「先存概念」 ,假若該概念與科學家普遍認為正確的科學概念有所 出入則稱為「迷思概念」 (Eaton, Anderson & Smith, 1983) ,意旨個體持有的概念是 錯誤的;若個體持有的先存概念與公認的科學概念不互相違背、能共存則稱之為 「另有概念」。. 過去不同的學者對於造成迷思概念的來源持有不同的看法: 1. Gilbert & Watts(1983) (1) 以自我中心的觀點觀察世界 (2) 兒童不考慮自己對科學所做的解釋是否與公認的科學相符 (3) 日常用語與科學用語不同. 22.

(30) 2. Driver, Guesne & Tiberghien(1985) (1) 知覺支配科學思考 學生在推理時,會集中注意力在感官能見的部分,而非全面關注 (2) 有限的焦點 在問題情境中,注意力會集中在部份明顯的特徵 (3) 忽略穩定狀態,只注意變化 傾向忽視穩定的狀態而以關注隨時間變化的狀態 (4) 線性的因果推理 解釋變化時僅用簡單線性的因果,而沒有考慮交錯的關係 (5) 未分化的概念 概念互相混淆 (6) 情境的依賴性 (7) 受先存概念的影響. 3. Head(1986)和 Wandersee, Mintze & Novak(1994) (1) 源自日常經驗與生活觀察 (2) 錯誤類比產生混淆 (3) 隱喻的使用 (4) 同儕文化 (5) 本能性的概念. 4. 郭重吉(1988) (1) 生活經驗、日常用語與科學用語的混淆 (2) 對理想化情境的誤解 (3) 自我中心與擬人化觀點. 5. 邱照麟(2000) (1) 日常生活與親身經驗 (2) 以教科書為基礎進行不當推論 (3) 考慮不周 23.

(31) (4) 望文生義,擷取片面資訊 (5) 名詞歧義 (6) 以偏概全 (7) 受原有的迷思概念影響. 由上述可以發現,迷思概念的源由可以分成個體和社會兩個區塊,個體從自 我出發建構認知,過程之中不斷的和社會環境交互作用,進而內化(internalization) 成為個體認知結構的一部份,此與 Vygotsky 的社會文化認知發展論(1962)的看 法一致。迷思概念的起因也可能是個體認知結構發展尚未完善,此則與 Piaget 的 認知發展論相符合。. 國內外有許多學者研究迷思概念,研究者將其針對迷思概念的性質整理如 下:. 1. Driver 等人在研究學生對於光、電、力以及運動的想法時,認為迷思概念 具有四種特性(1985): (1) 個人化 (2) 不一致性 (3) 穩定性(頑固) (4) 動態發展. 2. 邱照麟探討國小六年級學童對空氣概念的迷思(2000)發現: (1) 適用性 迷思概念有時可以合理解釋日常現象 (2) 主觀 迷思概念與個體的先備知識有關 (3) 不穩定性(矛盾) 相同的問題在不同的情境之中會互相矛盾 (4) 多樣性 不同個體對同樣的問題情境擁有不同的迷思概念 24.

(32) (5) 可歸類 雖然迷思概念具有多樣性,但仍可以加以分類 (6) 分佈性 個體大多持有多類別的迷思概念 (7) 獨特性 少數個體的迷思概念集中於同一類別. 個體帶著迷思概念學習正式的科學知識,兩者會發生交互作用,造成預期之 外的學習結果(楊坤原、張賴妙理,2004;Wandersee et al., 1994) ,迷思概念一旦 形成,因其固著性而使概念改變變得困難,教師如何針對不同的學生,透過適當 的教學策略讓學生順利的概念改變則是一大課題,故本研究的重點在於確認對何 種類型的學生而言,何種概念改變模型較佳。. 二、. 浮力迷思概念. 力學的概念因為抽象因素而使學生容易產生迷思概念,其中又以浮力最為困 難(江慶育,2011),且國內外有很多的研究指出,學生對浮力有許多的迷思概念 (Mullet & Montcouquiol, 1988;Smith, Snir, & Grosslight, 1992;Camacho & Cazares, 1998 江新合、許榮富、林寶山,1992;許嘉玲,1997;林福榮,2001;吳昆勇, 2002) 。從浮力的公式可以得知,物體所受浮力受到物體沒入液體的體積以及液體 密度的影響(浮力=V. 物沒入. ×D 液),且質量與密度、體積密不可分(M=V×D),研. 究上也指出許多學生擁有的浮力相關迷思與重量有關,如:認為重量是判定物體 是 浮 或 沉 的 因 素 ( Rowell & Dawson,1977 ; Dentici, Grossi, Borghi & De Ambrosis,1984;許嘉玲,1997;林俊義,2002;陳志偉,2004;黃尹貞,2004)、 無法區分重量與密度的差別(Smith, Snir, & Grosslight, 1992)則會導致公式使用錯 誤,故本研究將浮力相關的迷思概念分為體積、密度、重量、公式以及其他,共 五種類別,並將前人相關的研究發現整理於表 2-4-1:. 25.

(33) 表 2-4-1 浮力迷思概念整理表 浮力迷思概念 1. 物 體 重 量大 , 便會 沉 浮( Rowell & Dawson,1977 ; Biddulph & Osborne,1983;Dentici, Grossi, Borghi & De Ambrosis,1984;王龍錫,1991;許嘉玲,1997;林俊義, 2002;陳志偉,2004) 重量(Camacho & Cazares, 1998). 2. 物體重量大,所受浮力大(林福榮,2001;吳昆勇,2002) 3. 物體重量小,所受浮力大(鄭文彥,2006) 4. 物體比液體重,則下沉(林俊義,2002) 5. 物體若浮在水面上,其所受浮力大於重量(郭重吉、吳 武雄,1989) 6. 重量是主要預測沉浮的因素(黃尹貞,2004;莊麗娟, 1996) 1. 物體沒入液體中的體積相同時,物體密度會影響浮力 (Mullet & Montcouquiol,1988) 2. 物體密度大,所受浮力大(吳昆勇,2002). 物體密度. 4. 只以物體密度大小來判斷物體所受浮力大小(侯佳典, 2007;鄭文彥,2006). 密 度 (. 5. 物體會浮是因物體密度小,與液體及浮力無關(林俊義,. Hewson, 1986. ). 3. 物體密度小,所受浮力大(吳昆勇,2002). 2002;郭重吉、吳武雄,1989) 6. 液 體 密 度 大 , 物 體 所 受 浮 力 小 ( Mullet & 液體密度. Montcouquiol,1988) 7. 僅以液體密度大小判斷物體所受浮力大小(侯佳典, 2007;鄭文彥,2006). 物體密度+液體 1. 不會從物體和液體的相對密度來理解浮力(Smith, Snir 密度(Smith, Snir &Grosslight,. & Grosslight, 1992) 2. 物體密度比液體小則所受浮力較大(侯佳典,2007;鄭 26.

(34) 文彥,2006). 1992). 物 體 整 個 體 積 1. 物體整個體積大,所受浮力大(林福榮,2001) ( Camacho. & 2. 物體整個體積相同,所受浮力相同(林福榮,2001). Cazares, 1998). 3. 物體體積大比較容易下沉(莊麗娟,1996) 1. 物體沒入液體的體積和浮力無關(吳昆勇,2002) 2. 浮力僅和物體沒入液體的體積有關(吳昆勇,2002;侯 佳典,2007;鄭文彥,2006). 體 積. 物體沒入液體的 體積. 3. 水愈多時,物體在水中浮出的體積會愈多(郭重吉、吳 武雄,1989) 4. 物 體 在 液 體 中 的 深 度 會 影 響 沉 浮 ( Biddulph& Osborne,1983) 5. 物體完全沒入液體中,沒有受到浮力的作用(侯佳典, 2007). 液體體積. 1. 液體體積大,物體所受浮力大(許嘉玲,1997) 2. 液體體積較多便能使物體浮起(林俊義,2002) 1. 學生對公式記憶錯誤(江新合、許榮富、林寶山,1992). 公式. 2. 無法區別重量和密度的差異(Smith, Snir, & Grosslight, 1992). 1. 物體只要在同一液體中,則所受浮力大小相等(侯佳典,2007) 其 2. 只用物體的重量、密度、體積判斷浮力(吳昆勇,2002) 他 3. 物體的形狀中空則會浮起(Biddulph& Osborne,1983;王龍錫,1991) 4. 水深則物體會沉(Biddulph& Osborne,1983). 由文獻探討中可知,浮力相關的迷思概念多而頑固,且儘管學生經過學習後 仍擁有許多浮力迷思(吳昆勇,2002) ,故本研究選擇浮力作為研究主題,以期有 更佳的概念改變課程。. 27.

(35) 第三章 研究方法 本研究採準實驗研究法(quasi experimental research) ,以概念改變之 Classical Model 與 Prevalence Model 探討對不同類別學生的學習成效之影響。. 第一節 研究對象 本研究在此採便利取樣(convenience sampling),以基隆市某高級職業學校之 高一學生為對象。學生人數 244 人,其中男生 159 位,女生 85 位,共有八個班, 其中三班為綜合高中、四班為工科班、一班為實用技能班。. 表 3-1-1 研究對象的班別與人數表 綜合高中. 工科. 實用技能班. 男. 30. 124. 5. 女. 56. 13. 16. 總和. 86. 137. 21. 從文獻探討中可發現,各研究者對低成就學生的定義各有不同,本研究以施 測學生參與的 104 年國中教育會考中自然 B 等以下作為低成就學生的評定方式。. 104 年國中教育會考中,自然科答對題數在 19 到 27 題為 B 等,18 題以下為 C 等,根據會考能力等級評定的 Angoff 法計算,學生在自然科 54 題中僅需憑自己 的學科能力答對 9 題,其餘題目猜題,根據數學計算便會是 B 等,且國中教育會 考的命題依據為國民中小學九年一貫課程綱要,自然科的課綱中提及該領域的學 習應為國民教育必要的基本課程(教育部,2008),故基於上述原因,研究者決定 以自然科會考 B 等作為評定低成就的標準,若研究對象的 104 年會考自然科等級 B 等或 C 等,則評定為低成就學生。. 28.

(36) 又從表 3-1-2 可知,在 244 位研究對象中,僅兩位 0.82%為自然科等級 A 等, 其餘學生的自然科等級皆為 B++以下;又我國身心障礙及資賦優異學生鑑定辦法 中訂定學術資優學生為領域學術性向或成就測驗得分為百分等級九十七以上,並 經由專家、教師或家長推薦並鑑定之,且從表 3-1-3 可知,台師大心測中心公佈 104 年會考全國自然科 A 等學生累進百分比為 86.11%~91.46%,轉換為百分等級為 PR86~PR91,故於本研究中,若學生自然科等級 B+(含)以上評定為非低成就 學生。. 以此標準界定出的低成就學生比例在全國為 53.2%,和 Roth & Meyersberg (1963)所提的 40%~50%相近。而且從文獻探討中可以發現,有很多研究界定 低成就學生的標準為 PR25 以下(胡永崇,1999;教育部,2011;孟瑛如,2013)、 PR30 以下(邱上真、洪碧霞,1996;陳慧芬,2011)或 PR35 以下(非都會區) (教 育部,2011) 。從表 3-1-3 可知,104 年全國教育會考自然科 C 等的人數有 22.81%, 依照上述標準,有 B 等的學生為低成就學生,依照攜手計畫(教育部,2011)應 加強學習參與個別化補救教學,以確保每一位學子的基本學力。. 而從表 3-1-2 可知,參與本研究的研究對象中的低成就比例為 56.97%,略高 於全國比例,研究者認為這是因為現今普遍仍認為「不會唸書就去唸高職」 ,導致 該校的比例稍高。 表 3-1-2 研究對象之 104 年國中教育會考自然科能力等級加標示人數百分比與低成就人數百分比統計表. 等級標示. 人數百分比. A++. 0%. A+. 0%. A. 0.82%. B++. 9.02%. B+. 33.20%. B. 51.64%. C. 5.33% 29. 成就. 人數百分比. 非低成就. 43.04%. 低成就. 56.97%.

(37) 表 3-1-3 104 年全國國中教育會考自然科能力等級加標示人數百分比與低成就人數百分比統計表. 等級標示. 人數百分比. 成就. 人數百分比. A++. 4.66%. 100%. A+. 3.88%. 95.34%. A. 5.35%. 91.46%. B++. 16.96%. B+. 15.95%. B. 30.39%. 非低成就. 38.26%. 86.11% 69.15%. 低成就. 53.2% 53.2%. 22.81%. C. 人數累進百分比. 22.81%. 第二節 研究流程與設計 本研究將流程分為三個階段:「研究準備階段」、「教學階段」,和「資料分析 階段」。. 一、. 研究準備階段. 從概念改變的文獻中構思研究問題,加入希望感和低成就學生後確定研究主 題,發展對照組和實驗組的教學課程、設計二階層診斷工具、取得量表授權,請 專家審查後,進行前導,再修正教學課程與評量工具。. 二、. 教學階段. 本研究的研究目的為了解 Classical Model 與 Prevalence Model 對各種類型的學 生的成效並比較之。Classical Model 先認知衝突進而引起學生的不滿足,讓學習者 對舊有概念失去信心後再進行新概念的傳達;Prevalence Model 則是先給予學習者 有效的新概念後再認知衝突,也就是設置停滯標誌。 30.

(38) 研究者為求對照組和實驗組的教學流程符合兩種模式的理論架構,將對照組 採用的 Classical Model 之教學流程訂為「認知衝突手做實驗→講述法」;而實驗組 的 Prevalence Model 的教學流程則訂為「講述法→認知衝突手做實驗」 ,Potvin(2015) 的實徵研究中對兩種模式的教學流程也是使用此種方式。. 兩組的講述法和認知衝突手做實驗的內容完全一致,僅課程順序不同。為求 講述法課程和認知衝突課程的時間一致,兩者均為一堂課 50 分鐘的時間完成。對 照組和實驗組的教學開始前的上一堂課,先進行前測,完成兩堂課的課程之後的 下一堂課,再進行後測。. 表 3-2-1 對照組與實驗組的教學流程 對照組 Classical Model. 前測:浮力二階層診斷+希望量表. 40 分 50 分. 50 分. 三個動手做實驗. 講述法課程. (產生認知衝突). (傳達可理解、具有效性的新概念). 講述法課程. 三個動手做實驗. (傳達可理解、具有效性的新概念). (產生認知衝突). 後測:浮力二階層診斷. 30 分. 三、. 實驗組 Prevalence Model. 資料分析階段. 最後的資料分析將以希望量表和浮力二階層診斷試題進行分析,探討學生在 完成課程後學科知識有無進步,迷思概念的改善情況,再進一步的分析對照組和 實驗組中的低成就低希望感、低成就高希望感、非低成就低希望感和非低成就高 希望感的各類學生學習成效如何。. 31.

(39) 第三節 研究工具 本研究使用的研究工具包含有對照組和實驗組的教材(講述法課程和動手做 實驗),以及希望量表和二階層診斷試題,以下說明各項:. 一、. 對照組和實驗組教材. 教材內容由研究者改編自劉家成(2002) 。對照組和實驗組的教材是講述法課 程和動手做實驗,內容都是相同的,但教學順序不同。. 講述法課程的教材為浮力概念,由教師主導,將浮力的科學概念主要以講述 輔以簡單的實驗演示傳達給學生。講述法的教材有四份:第一份講述浮力、重量 和支撐力之間的力平衡;第二份講述相同的物體沒入水中的體積越大,物體所受 浮力越大;第三份講述相同的物體浸入的液體密度越大,物體所受浮力越大;第 四份講述判斷沉浮,最後統整浮力單元的概念內容,其詳細內容整理於表 3-3-1。. 表 3-3-1 講述法教材與課程內容對應表 教材. 課程內容. 教材一:重力與浮力、支 物體靜止不動,所受合力為零。 撐力的力平衡. 1.浮體所受的力:重力和浮力,大小相同方向相反. 2.沉體所受的力: 向下的力:重力 向上的力:浮力和支撐力的總和 向下的力等於向下的力:重力=浮力+支撐力. 32.

(40) 教材二:物體所受浮力與 物體所受浮力和物體沒入液體體積有關 其沒入液體體積的關係. 1.相同液體中,物體若沒入該液體體積越多,所受浮 力越大 2.相同液體中,物體若沒入該液體體積固定,所受浮 力不變. 教材三:物體所受浮力與 物體所受浮力和液體密度有關 液體密度的關係. 1.物體沒入不同液體體積相同時,液體密度越大,物 體所受浮力越大 2.物體沒入不同液體體積相同時,液體密度越小,物 體所受浮力越小. 教材四:影響物體所受浮 1.由物體密度和液體密度判斷沉浮 力大小的因素與判斷物 2.統整 體沉浮的原則. 動手做實驗的部分由學生操作,學生依照學習單上的指示依序完成實驗前的 預測和觀察實驗結果,若學生實驗前的預測和觀察的結果不符合,則順利的引起 學生認知衝突,和不滿足(Posner et al., 1982),也就是設置停止標誌(Potvin, 2013)。. 實驗一的部分,學習單上僅提供兩物體的重量和實驗步驟,並要求學生在做 實驗之前先進行預測,判斷將僅知重量的兩物體放在水中的沉浮情況,預測結束 後再進行實驗並觀察實驗結果,若預測和實驗結果不符合,則產生認知衝突。. 33.

(41) 實驗二的學習單裡的實驗步驟為將兩體積相同但重量不同的保麗龍球放入水 中,並比較兩顆保麗龍球沒入液體中的體積和所受浮力,學生先看過實驗步驟做 預測再動手做實驗觀察結果,若實驗結果和預測不同,則有認知衝突。. 實驗三則是依照實驗步驟預測同一顆雞蛋在水、鹽水、鹽水和酒精的混合溶 液中的沉浮情況,最後再觀察實驗結果,預測如果和觀察到的實驗結果有所出入, 則有認知衝突。. 在此課程中,學生有機會在實驗完成後能自己拼湊線索而解釋出正確的科學, 也有可能只是發覺自己原先的預測是錯誤的,但不確定錯在哪裡,不管是哪一種 情況,教師均不給予直接的回應。教材與課程內容如表 3-3-2。. 表 3-3-2 實驗教材與課程內容對應表 教材. 課程內容. 實驗一:浮力與重量的關係 動手做實驗 認知衝突:不能只用重量判斷物體的沉浮 實驗二:物體所受浮力與其 動手做實驗 沒入液體體積的關係. 認知衝突:浮力和沒入體積有關 沒入體積越大,物體所受浮力越大. 實驗三:物體所受浮力與液 動手做實驗 體密度的關係. 認知衝突:浮力和液體密度有關 液體密度越大,物體所受浮力越大 液體密度越小,物體所受浮力越小. 34.

(42) 在動手做實驗中所使用的實驗器材如圖 3-3-1:. 物體 A. 物體 B. 保麗龍球 C. 保麗龍球 D. 塑膠杯. 彈簧秤. 圖 3-3-1 實驗器材圖. 對照組依照 Classical Model(Posner et al., 1982; Nussbaum & Novick, 1982), 先給予學生認知衝突再傳達正確的科學概念,所以教學流程為先動手做實驗再講 述法課程。. 實驗組則依照 Prevalence Model(Potvin, 2013),要先確認新概念的有效性, 再設置停止標誌,讓學生放棄舊有概念,接受新的科學概念,如同在爬樹時,先 35.

(43) 確認有另一支可靠樹枝可以攀爬,才會抓住新樹枝(新概念)而放棄舊樹枝(舊 概念)。故教學流程為先講述法課程再進行動手做實驗。. 二、. 評量工具. 1. 希望感量表 本研究使用的希望感量表為「中學生希望感量表(課業學習)」(敬世龍, 2010),該份量表研擬過程中先選定專家進行兩回合的德懷術(Delphi)之專家內 容效度,依據專家建議完成預試量表後對 360 位學生施測,收回 339 份有效問卷, 再依施測結果進行資料分析編製正式量表。正式量表施測於全國四種規模類型的 學校共 40 所,收回有效問卷 1052 份。中學生希望感量表共有五個分量表:個人、 課業、同儕、家庭和休閒,總題目為 36 題,其整體量表的信度為.94,中學學業學 習部分的信度係數為.89。該份希望感量表擁有良好的信度、聚合效度和區別效度。. 中學生希望感量表特定目標面向(課業學習部分)有 8 題,其中第 1、3、4、 5 題的構念為路徑,剩下的 2、6、7、8 為意志力。每題有五個項目可以選擇: 「非 常符合」、「大部分符合」、「無意見」 、「大部分不符合」和「非常不符合」,依序給 分 5 到 1 分,最高分為 40 分,最低分為 5 分。分數越高則希望感越高,反之分數 越低代表希望感越低。此份希望感量表(課業學習)對 1052 位國一到高三中學生 施測的結果其平均值為 3.47,標準差為.88(敬世龍,2010)。. 該量表曾施測於 24 位國三學生,希望感平均值則為 3.3073,標準差.6736,進 行文本討論課程中的希望感平均為 3.5729,標準差為.6415,完成文本討論課程後 的希望感平均為 3.7448,標準差為.6411(日惠季,2012)。. 由於敬世龍(2010)的施測範圍遍及全國且施測人數上千人,較具有代表性, 故本研究以 3.47 作為高低希望感的界定標準,課業學習希望感若高於 3.47(含) 為高希望感者,若低於 3.47 則界定為低希望感。. 36.

(44) 2. 二階層診斷測驗 本研究使用的二階層診斷測驗改編自劉家成(2002) 。題目包含第二階的問題 共 18 題,奇數題為第一階的題目,偶數題為第二階的問題,第一階和第二階的題 目均答對才計 1 分,總分最高 9 分最低 0 分。各題選項牽涉到的科學概念對照表 如下表 3-3-3:. 表 3-3-3 二階層診斷測驗題號與迷思概念對照表. 浮力的迷思概念. 診斷題目的題號與選項. 迷思代號. 物體重量大,便會沉浮 (Rowell & Dawson, 2-C、18-A、18-C. 重量迷思 1. 1977;許嘉玲,1997) 重量(Camacho & 物體重量大,所受浮力 Cazares, 1998). 大(林福榮,2001;吳 4-B、4-D、6-D. 重量迷思 2. 昆勇,2002) 物體重量相同,沉浮情 12-C. 況相同 物 體 密 度 物體密度大,所受浮力 ( Mullet & 大(吳昆勇,2002) Montcouquio. 密 l,1988) 度 ( Hewson, 1986. ). 4-A、6-E、6-D 密度迷思 1. 物體密度小,所受浮力 大(吳昆勇,2002). 重量迷思 3. 6-C. 浮力僅和液體密度有 關(侯佳典,2007;鄭 10-A、16-D、18-D. 液體密度. 文彥,2006) 液體密度大,物體所受. 密度迷思 2. 浮 力 小 ( Mullet & 14-E Montcouquiol,1988) 物 體 密 度 + 不會從物體密度和液 6-B、6-C、6-E 37. 密度迷思 3.

(45) 液 體 密 度 體密度判斷沉浮 (Smith, Snir,& Grosslight, 1992) 物體整個體積大,便會 2-B、12-B. 浮 物體整個體積小,便會. 12-A. 浮 物體整個體 積 (Camacho& Cazares, 1998). 物體整個體積大,所受 浮力大. 8-C. (林福榮,2001). 體積迷思 1. 物體整個體積大,所受 8-D. 浮力小 物體整個體積相同,所. 受浮力相同(林福榮, 10-B、16-E. 體. 2001). 積. 物體沒入液體的體積 和浮力無關 物體沒入液 體的體積. 4-E. (吳昆勇,2002) 體積迷思 2. 浮力僅和物體沒入液 體的體積有關(吳昆 勇, 2002 ;侯 佳典,. 16-B. 2007;鄭文彥,2006) 液體體積大,物體所受 浮力大(許嘉玲,1997) 液體體積. 14-A 體積迷思 3. 液體體積小,物體所受 14-B. 浮力大. 38.

(46) 液體體積相同,物體所 14-C、16-A. 受浮力相同 公式(江新合、許. 2-A、2-D、8-A、8-E、. 榮 富 、 林 寶 山 , 不會計算密度. 12-D、18-B. 1992) 無法區別重量和. 公式迷思. 密 度 的 差 異 ( Smith, Snir, &. 不會計算重量. 4-B、4-D. 浮體所受浮力大. 6-B. Grosslight, 1992) 其他. 3. 評量工具的檢測 (1) 專家審查 浮力二階層診斷試題由研究者改編自劉家成(2002)後,先由一位科學教育 專家檢視,再由一位國中五年年資的理化科教師與另位曾有國中理化科八年年資 現為科學教育的專家進行專家審查,於審查過程中採納各專家的建議修改評量工 具。. (2) 預試 預試人數的決定原則建議以量表中最多題數的 3~5 倍(吳明隆,2008) ,本研 究中使用的浮力二階層試題共 18 題(第一階 9 題第二階 9 題,二階都答對才計分), 最少預試人數應為 54 人;希望感量表共 8 題,最少預試人數應為 24 人。. 浮力二階層診斷試題的部分,預試於臺北市某高中的高一學生與高雄市某國 中的九年級學生施測,參與預試的學生均學習過浮力單元,共 65 人,將其作答結 果進行 KR20 信度的檢測,結果為.860,表 3-3-4 顯示各題刪除更改後的信度,改 進的幅度不大,故維持此試題內容於正式施測時使用。. 39.

(47) 表 3-3-4 浮力二階層診斷試題項目分析結果一覽表 題號. 刪除該題後 KR20. 保留. 1、2. .842. 留. 3、4. .826. 留. 5、6. .844. 留. 7、8. .848. 留. 9、10. .848. 留. 11、12. .835. 留. 13、14. .843. 留. 15、16. .890. 留. 17、18. .825. 留. 而希望感量表的部分,於基隆市某高職的兩個體育班進行預測,收回有效問 卷共 39 份,進行內部一致性信度檢定,其 Cronbach’s α值為.866,與敬世龍(2010) 的施測結果.89 接近。量表項目分析結果如表 3-3-5,刪除任一題的 Cronbach’s α 均無提升,故維持原量表的內容。. 表 3-3-5 希望感量表項目分析結果一覽表 題號. 刪除該題後 Cronbach’s α. 1. .851. 2. .850. 留. 3. .852. 留. 4. .860. 留. 5. .862. 留. 6. .846. 留. 7. .840. 留. 8. .838. 留. 40. 保留 留.

(48) 第四節 資料分析與處理 本研究收集的資料包含希望感量表及浮力二階層試題,將這些資料針對研究 問題進行量化分析。其中希望感量表以 3.47 分做為高低希望感的評定標準,將學 生分群為高希望感與低希望感;浮力二階層試題則依前、後測的得分統計分析學 生的學習效益。. 一、. 計算希望感量表的分數 以讀卡機讀卡,將學生答題選項匯出存成 Excel 檔,A 選項「非常符合」五分、. B 選項「大部分符合」四分、C 選項「無意見」三分、D 選項「大部分不符合」二 分、E 選項「非常不符合」一分,將得分總和除以總題數八題,計算出平均得分, 若希望感平均分大於或等於 3.47 分則界定為高希望感,若低於 3.47 分則為低希望 感。. 二、. 計算浮力二階層試題的分數 以讀卡機讀卡,將學生作答的選項匯出成 Excel 檔,第一階和第二階的題目均. 答對便採計 1 分(如第 3 題和第 4 題均答對則得 1 分,兩題中錯一題或都答錯則 不計分),題目共 18 題,故總分最高分 9 分最低分 0 分。. 三、. 將學生分群為低成就與非低成就 依據學生於 104 年會考自然科等級將學生分群,若學生 104 自然科會考 B 等. 或 C 等,則評定為低成就學生;若 104 自然科會考等級 B+以上,則評定為非低 成就學生。. 四、. 以統計軟體 SPSS 進行資料分析 使用 SPSS 對浮力二階層試題得分的資料進行常態性檢定,由於本研究依課程、. 成就與希望感將學生分群為八群,各群人數均少於 50 人,故採用 Shapiro Wilk 常 態性檢定(王保進,2006),結果如表 3-4-1 和 3-4-2。. 41.

參考文獻

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