融入式化學實驗對工科學生學習成效的正當性

19

融入式化學實驗對工科學生學習成效的正當性

A Validity of Integrated Chemical Experiments for

Engineering Students’ Learning Performances

蘇金豆

德霖技術學院餐旅管理系暨通識中心 King-Dow Su

Department of Hospitality Magnesium & Center for General Education, De Lin Institute Technology

摘要

本研究目的旨在評量融入式教學對工科學生化學實驗學習之成效，並探討其成為實驗教 材之正當性。本研究設計採用準實驗研究法對 49 位工科學生（實驗組 25 位；控制組 24 位） 進行為期三週之分組教學實驗。應用 ANCOVA 統計方法進行數據處理，進而探究學生學習成就 與學習態度。研究結果顯示，進行融入式教學策略在學習成就、成對比較、t 考驗、學習態 度上皆有顯著的學習效益，且有大的實驗效果。顯示設計一個有效的「化學實驗教學策略」 有助於提升工科學生的學習認知與積極學習態度，由此策略的效益可推論本研究所設計的融 入式教材成為實驗內容有其必要性。研究結果與其他學者之教學策略相比較，皆有相當一致 之正面結果，故此策略教學值得推廣。 關鍵字：工科學生、化學實驗、準實驗研究法、實驗效果

Abstract

The purpose of this study aims at estimating a validity of the integrated chemical experiment unit for 49 engineering students’ learning performances. This study takes a quasi-experimental approach for two group students (25 students of the experimental group and 24 students of the control group) on a three-week learning syllabus. Aided by ANCOVA data, it probes into students’ different learning achievements and attitudes in chemical process. All analyses and result verify that the integrated strategy of experimental learning has more significant and effective learning achievements, pairwise comparisons, learning attitude, and larger effect sizes on students’ learning performances. Therefore, it is dynamic target to design an strategic approach for upgrading the engineering students’ cognitive chemical learning. This tactic learning keeps up with other science researches for the same positive results to justify the validity experiments of learning module group. Keyword: Engineering students, Chemical experiment, Quasi-experimental approach,

20

壹、前言

實驗是科學之母，但科學實驗在科學教育中所扮演的角色經常被忽視，科學課程中實驗 活動有其必要之中心角色與獨特性，科學教育家（Hofstein & Lunetta, 2004）曾建言，實驗可 強化學習者科學觀念與科學特質的了解，進行有意義的發現導向學習，因而科學實驗活動的 重要性不言而喻。

Cracolice, Deming 和 Ehlert（2008）指出許多學生在科學學習過程中為求及格而採取背 誦式的學習模式，學習過程不是出自自己的需要，是故，無法真正了解科學課程的整體觀念， 因而導致概念迷思或另有概念（Mayer, 2011）。迷思概念已證明對傳統講述教學的學習產生阻 力，若無適當處理將會抑制學生對更高層次問題的理解（Lenaerts & van Zele, 1998; McDermott & Redish, 1999）。Fisher, Wandersee 和 Moody（2000）指陳能改善學生高層次思考的教學中， 教師應嘗試改變教學方法，並引入支援學生學習教學輔具。當學生面臨複雜的學習問題時， 學校教育有必要提供學生由淺而深的漸進式學習指引（van Merrienboer, Kirschner, & Kester, 2003）。West 和 Graham（2005）提出科技是提昇教學與學習的有效途徑，科技可達成視覺 表象（visualization），協助學生了解抽象的內容；科技具互動性（interactions），可促進學生 與教師、學生與學生之間的互動；反思作用（reflection）是科技的特色，使學生進行有意義 的反覆思索；科技有其真實性與參與性（authenticity and engagement），提供學生解決實際生 活所遭遇問題的機會；科技可改善學生學習的質與量。在新世紀裡，數位科技對教與學影響 的重要性與日俱增，為了提昇學生學習化學實驗的真實性、參與性、趣味性、創造性與安全 性，將數位科技融入實驗教材並改良之，使其成為新世紀的重點工作。Kendal 和 Stacey（2000） 認為創新的電腦科學技術能提供更多的教學研究及教學與學習者之間更多更顯著的變化。 Ardac 和 Akaygun（2004）主張發揮電腦動畫空間能力，應用符號與分子表徵呈現化學反應的 微小變化，有助於學生對抽象觀念與化學原理的進一步理解。Olympiou, Zacharias 和 deJong （2013）建議應用多重展示連結數字、圖形與符號的功用，可強化學習觀念，提昇知識了解 層次。 因此，結合圖像、動畫、影片、聲效、文字和語音的多媒體技術發展，已是當前純熟 的高科技整合產物。化學實驗課程是喚起學生學習化學新知與培育技能的知識平台，課程設 計的良瓢悠關學習者的學習動機與學習成效，因此實驗教材設計成為教師教學的重點關懷工 作之一，技術媒體洞開的今日，設計引導性的資訊化、視覺化實驗學習教材，使科技化的教 材具互動性、環保性、安全性與品管性，進而提升教學與學習成效。 基於上述，本研究希望能建構「取代反應化學實驗教學策略」並分析此策略教學對工科 學生學習成效與學習態度，進而將此教材彙編成為正當性的實驗教材。本研究之問題與假設 敘述如下: 一、實施「取代反應化學實驗教學策略」與否之二組學生，對此教學單元學習成就分數未達 顯著差異。探討此策略教學對工科學生化學學習之成效與差異之原委? 二、實施「取代反應化學實驗教學策略」與否之二組學生，進行教學策略之學生，其各教學 單元學習態度未達顯著差異。探討此策略教學對工科學生化學學習之學習態度變化之原委? 是以本研究的目的為： 一、建構「取代反應化學實驗教學策略」，並分析此策略教學之實施與否對工科學學習 之

21 學習成就與差異。 二、探討「取代反應化學實驗教學策略」之實施與否，對工科學生化學學習之學習態度與差 異。

貳、文獻探討

成功的教材設計與教學整合應用在科學課程學習上，已有許多學者投入研究，領域觸及 融入多媒體學習環境（Su, 2008a, 2008b; Ardac & Akaygun, 2004）、網路科技融入課程學習 （Own, 2006）、動力圖融入化學學習（Schultz, 2008; Selvaratnam & Canagaratna, 2008; Su, 2011, 2013）等範疇，此不僅對學生學習動機與興趣造成衝擊，同時亦可增進學習成就與提昇學習 態度，且師生互動關係也變得更加密切。發揮電腦動畫空間能力，應用符號與分子呈現化學 反應的微小變化，有助於抽象觀念與化學原理進一步了解，結合圖像、動畫、影片、聲效、 文字和語音的多媒體技術發展已是純熟的高科技整合產物(Ardac & Akaygun,2004)。Lin 和 Atkinson(2011)則以提示信號和動畫輔助科學概念學習，探討學習成效。國內學者(羅希哲、 溫漢儒、曾國鴻，2007)將概念構圖融入電腦輔助教學，應用在高中化學氧化還原、溶液、物 質等單元探究男女學生學習成效與學習路徑。蘇金豆 (2013) 應用概念圖引導與動畫融入教 學有助於學生提昇分子化學解題能力。此種計畫性的融入教學對科學教育之貢獻越來越多， 也越來越重要。 Ausbel（1968）指出：「影響學習的最重要因素是學生已知的部分，教師應瞭解該點，並 配合著教導他。」依此,學生以自我先備知識做為新知識的學習啟蒙，教師進行有意義的科學 知識傳授之前，應先思考學生的知識背景與認知概念（梁志平、佘曉清，2006）。認知學習理 論初期主張學習是知識的獲得，學生是被動的知識接受者;進入成熟期的學習階段後，學生的 學習角色已由被動的知識接收轉變成主動積極的參與者，學習是學生主動的知識建構，學生 主動選擇有關的訊息，而教師則成為學生學習的教練與裁判，提供學生學習經驗與適當的教 學媒體（張春興，1997）。認知學派對學習理論和教學設計，最大的貢獻在於建構解釋學習者 如何接收、處理和運用新資訊的模式，將新資訊儲存在短期記憶庫，且不斷地覆誦（rehearse）， 因而能順理成章的進入長期記憶庫。

Paivio（1971, 1991）所發展的二元編碼理論（Dual Coding Theory, DCT）強調記憶與認 知的運行，需仰賴語文系統（verbal system）與視覺系統（visual system）等兩系統之間的相 互鏈結，此一鏈結對資訊科技融入化學教學至為重要。 Brown, Collins 和 Duguid（1989）主 張知識與技能的建構來自學習者與情境間的互動，知識意義的瞭解來自學習者與社會的互 動，並協助學習者對知識的遷移與應用。學生在實際情境下主動積極地與情境產生互動學習， 建構個體認知結構，近年來使用的CAI（Chang, 2003）、ICT（Su, 2008a, 2008b）教學方式， 即是以情境學習來設計教材，讓學生主動操控學習活動，從做中學、學中玩到玩中覺，進而 激發學生思考與解決問題能力的智慧實踐。

近二十年來建構主義對科學教學之重要性已受到科學家們的重視，他們（Trumper, 1997; Yore & Treagust, 2006）主張：「知識建構的方法，導因於學生的思考、從先備知識建構新觀念 和社會文化背景中建構新觀念等途徑。」建構主義的精髓：「知識乃是建構在學習者的心智上。」 Ausbel（1968）認為：「建構主義教學的基本原理是先評估學生要什麼?再依據學生的需求進

22 行教學。」依據此種基本教學原理的解釋發展出幾種建構主義，其範圍從資訊處理、互動式 建構主義、社會建構主義到自由式的建構主義研究（Yore, 2001）。沈中偉（1995）認為依據 建構主義設計的多媒體學習環境，應該是豐富而且真實或虛擬的情境，鼓勵學習者主動詮釋 知識，自行控制和操弄學習，以利知識的探索和重排。梁志平與佘曉清（2006）研究顯示， 使用建構主義式的網路科學學習模式，不論在學習成效或學習效果的保留上皆質優於傳統教 學模式。 基於上述文獻探討，本研究設計出「取代反應化學實驗教學策略」，將化學實驗動畫融入 實驗教學，探討工科學生化學實驗學習成效。

參、研究方法

一、研究對象 為了研究的方便性，本研究樣本採來自研究者任教之學校，五專部工科一年級學生一班 共49 人，作為研究對象。將此班學生隨機分成實驗組（25 人）和控制組（24 人）二組。 二、研究變項 （一）控制變項 降低實驗造成之干擾對結果之判讀是非常重要的，為減少對實驗組與控制組之干擾，本 研究採用同一位教師進行相同內容、相同時數之教學，且評量工具亦相同，如此，可控制教 師教學特質、教學內容、教學時數和評量工具等變項。 （二）依變項 教師在實驗教學完畢後，學生進行實驗報告之撰寫，問題討論與思考，並於隔週繳交實 驗報告，並隨即以教師自編之試題進行測驗，所得之後測成績即為其學習成就;另一個依變 項，學習態度則在完成成就後測，教師隨即以自編之學習態度問卷進行調查。 （三）自變項 包含學生對電腦的喜歡程度及教師教學策略分組（實驗組和控制組）。 （四）共變項 教師在實驗教學前，以教師自編之試題進行測驗，所測得之前測成績，做為共變項 三、研究工具 （一）試題前後測測驗試卷發展 前後測測驗試卷乃根據教學目標(葉連祺、林淑萍, 2003)，就知識、理解、應用、分析、 綜合等五個層面命題，試卷初稿經校內外五位資深化學教授進行邏輯審查，審查後經修訂而 成測驗試題，前後測測驗試題共十題單一選擇題。 （二）學生學習態度問卷發展

23 本問卷初稿計三十題，採用 Likert 五等量表，選項包含「非常不同意」、「不同意」、「普 通」、「同意」、「非常同意」等五種。問卷初稿乃參考Su（2008a, 2008b, 2011）的問卷加以改 編設計而成。在內容效度（content validity）方面，我們邀請二位科學教育家、二位科學哲學 家和二位教育心理學家進行問卷審查，並依照提供之意見做修訂。在建構效度（construct validity）方面，將預試所得之問卷 269 份進行因素分析，第一次因素分析結果，KMO 值 0.906， 且Bartlett 球形檢定的 χ2值為3363.094（自由度 435）達顯著，表示適合進行因素分析; 應用 主成分分析共萃取出七個層面，其初始特徵值大於1，累積解釋變異量為 58.017%，但第五個 層面2 題、第六個層面 1 題、第七個層面 1 題，此三個層面無法測出所代表層面之特質，因 此考慮刪除四題（即題10、11、12、30）。剩餘26 題進行第二次分析，第二次分析結果，KMO 值 0.915，Bartlett 球形考驗的 χ2值為 3028.077（自由度 325）達顯著，表示適合進行因素分 析，應用主成分分析共萃取出五個層面（初始特徵值大於1），累積解釋變異量為 60.759%， 此五個層面的特徵質差距較小，分別為3.778（9 題）、3.475（6 題）、3.183（5 題）、2.424（3 題）、2.224（3 題）。 表1 各層面之平均值、標準差和 Cronbach’s α 值 層 面 平均值 標準差 Cronbach’s α Q1 3.77 0.64 0.85 Q2 3.66 0.80 0.84 Q3 3.37 0.83 0.81 Q4 3.65 0.82 0.70 TA（整體量表） 3.62 0.77 0.92 應用Cronbach’s α 進行內部一致性檢視，得α值分別為 0.85、0.84、0.81、0.58、0.70， 整體信度α值 0.925。依據 Gay（1992）等人之觀點，任何量表之信度係數達 0.90 以上，表 示其量表之信度甚佳; DeVellis（1991）則認為信度係數在 0.70 以上是可接受之最小信度，因 此刪除第四個層面共三題（即題 5, 21, 22）。各題的 Corrected Item-Total correlation 皆大於 0.440，相關係數愈大表示該題與其它題目內部一致性愈高。整個問卷量表共 23 題，分四個 層面，依序為層面Q1：對學習化學實驗的態度、層面 Q2：對化學實驗教學的態度、層面 Q3： 對參與化學實驗活動探討的態度、層面 Q4：對教師的態度。四個層面與整體量表（TA）之 平均值（M）、標準差（SD）和 Cronbach’s α值示於表 1。由表 1 顯示分量表及總量表之內 部一致性信度依序為0.85、0.84、0.81、0.70 和 0.92，皆達滿意程度（Katerina & Tzougraki, 2004）。 （三）教材設計 本研究教材設計之主要理念為資源化、安定化、減量化與無害化的綠色化學實驗教材， 為達成設計理念乃將學習單元以融入學習理論建立教學模組方式呈現。教材設計結合資訊技 術，以動畫優先考量，靜態圖及文字敘述次之。將主題單元切成彼此有關聯且有意義的小單 元，把需要學生學習以及老師教學的內容，細分成 5 個小單元，彈性連接在一起。這些小單 元包括化學的認知、內容、教材設計、教學方法、教學情境、過程技能與科學態度等，在設

24

計上能靈活且有意義的彈性結合在一起，活化創新學習，反覆應用。

自製動畫透過連結可直接在 power point 中播放。以 Adobe Photoshop 7.01 版軟體將 Flash MX 動畫中之部份轉化成 word 檔，顯示其主要展示之小畫面，如圖 1，每個小畫面約停留二 十秒，展示完畢後再由學生以實驗小組為單位練習十分鐘。 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 圖1 經 Adobe Photoshop 7.01 版軟體處理過之金屬與金屬離子溶液間之取代反應動畫排列由 (1)到(9)展示順序圖 （四）資料處理與分析 實驗教學前後所蒐集之資料，進行電腦編碼，並以SPSS12.0 視窗軟體進行 統計分析。

肆、研究結果與討論

一、研究對象 學生學習成就後測成績之共變數分析（ANCOVA），以實驗組及控制組之前測成績為共變 數，後測成績為依變項，組別為自變項進行統計分析。後測成績經迴歸斜率同質性檢定結果 顯示，兩組在本單元中，自變項與共變項間的交互作用檢定結果皆無顯著差異，符合共變數

25 分析組內迴歸係數同質性之假定，繼續進行共變數分析。共變數分析之分析結果示於表 2， 從表中顯示學生在後測成績上，本教學模組與控制組教學方式有顯著差異；由Cohen（1988, 1994）實驗效果（effect size, f）得知，f 值為 0.591，顯示大以上（f > 0.4）的實驗效果量。 表2 實驗教學後測成績共變數分析摘要 實驗教學單元 來源 平方和 自由度(df) 平均平方和 F p f 取代反應 組間 2130.465 1 2130.465 14.308 0.0001*** 0.591 誤差 6104.717 41 148.896 ***p<0.001 由表3 實驗組與控制組調整後後測成績平均數結果得知，實驗組學生後測成績明顯優於 控制組後測成績，故知此「取代反應化學實驗教學策略」顯著優於控制組之教學。 表3 實驗組與控制組調整後後測成績平均數摘要 教學單元 實驗組 控制組 取代反應 41.98 27.70 二、 學生學習態度之資料統計分析 （一）實驗組和控制組學生學習態度之比較 基於研究限制，為減少實驗處理變數外尚有其他變數影響實驗效果，因此，本研究採共 變數分析法來處理實驗組和控制組在實驗前既有之差異。做到完全隨機分組不易，故進行分 析之前先行檢定組內迴歸係數同質性之假定，以考驗原分組自變項（後測）與共變項（前測） 間是否有顯著交互作用。本研究以學生學習態度總量表之前測得分為共變數，後測得分為依 變數，進行同質性考驗，結果如表4 所示。由表 4 顯示實驗組和控制組在各教學單元學習態 度總量表同質性考驗p > 0.05（0.662），交互作用檢定結果未達顯著性，符合共變數分析中組 內迴歸係數同質性假定。因此可以學生在此教學單元學習態度總量表之前測做共變數，以調 整實驗前實驗組與控制組學生既有之差異，進行共變數分析。以學習態度總量表之前測做共 變數，以後測得分為依變數，進行共變數分析結果如表 5 所示。經實驗處理後，實驗組與控 制組在取代反應實驗分析結果達顯著差異（p = 0.008），可見學生之學習態度受到「取代反應 化學實驗教學策略」之影響，實驗效果達大以上之實驗效果量，f = 0.443（f > 0.4）。 （二）實驗組學生學習態度之比較分析 實驗組學生在取代反應學習態度後測總量表之再測信度Cronbach＇s α值為 0.817，內部 一致性佳。實驗組學生在此單元學習態度前後測之平均值、標準差與t 檢定結果示於表 6。

26 表4 實驗組和控制組在學習態度總量表組內迴歸係數同質性考驗分析摘要 實驗教學單元 來源 平方和 自由度(df) 平均平方和 F p 取代反應 組別 15.036 1 15.036 0.281 0.599 前測總表 2898.620 1 2898.620 54.115 0.000 組別x 前測總表 10.398 1 10.398 0.194 0.662 誤差 2142.581 40 53.565 表5 實驗組和控制組在學習態度總量表共變數分析摘要 實驗教學單元 來源 平方和 自由度(df) 平均平方和 F p f 取代反應 對比(組間) 28.627 1 28.627 7.717 0.008** 0.433 誤差(組內) 2152.979 41 52.515 **p<0.01 表6 實驗組學生學習態度總表前後之差異與 t 檢定分析結果 實驗教學單元 前測 後測 平均值 標準差 平均值 標準差 t p 取代反應 3.00 0.30 3.47 0.17 -6.771 0.001** **p<0.01 本研究假設實驗組學生之學習態度前後測差異乃因實施「取代反應化學實驗教學策略」 所致。依據實驗設計，採獨立樣本t 檢定，由 t 檢定分析結果，發現學生經實驗教學後，在各 教學單元學習態度達顯著差異（p < 0.05），由此可知實施「取代反應化學實驗教學策略」對 學生學習態度有且積極之影響。 以學習態度問卷之四個層面（Q1、Q2、Q3、Q4）做為依變數，學生的電腦喜歡程度（1. 非常喜歡， 2.喜歡， 3.非常不喜歡）做為自變數，進行單因子多變量統計分析，其中以 Wilks' Lambda 變數選擇法檢定多變量的顯著性。表 7 摘錄以 Wilks' Lambda 變數選擇法檢定多變量 達顯著性之F 檢定值、p 值和實驗效果 f 值。在取代反應實驗教學單元學習態度 Q2 中自變數 「喜歡電腦程度」達顯著水準，Scheffé 事後比較發現：非常喜歡優於喜歡、非常喜歡優於非 常不喜歡、喜歡優於非常不喜歡，而實驗效果 f 值達 0.727，顯現大以上的實驗效果；對化學 實驗教學的態度。 （三）控制組學生在各教學單元學習態度之比較分析 本研究假定學生學習態度的改變造因於不同教學模式所致，是故理論上對於傳統教學的 控制組學生學習態度前後測應無顯著差異。經由t 檢定分析結果，示於表 8，表中發現經由傳 統教學之控制組學生在學習態度總量表之前後測考驗 p 值大於 0.05。由此知實施傳統教學之 控制組學生在學習態度之影響未達顯著水準，符合預期研究結果。

27 表7 單因子多變量統計分析之 F 值、p 值和 f 值摘錄 教 學 單 元 自 變 數 變 異 數 依 變 數 分 析 Q1 Q2 Q3 Q4 取代反應 喜歡電腦程度 F-ratio 1.037 6.091 3.046 0.188 (非常喜歡、喜歡、 p-value 0.371 0.008* 0.067 0.830 非常不喜歡) f 0.301 0.727 0.514 0.128 Scheffé 1>2, 1>3 2>3 *p < 0.05 表8 控制組學生在本教學單元學習態度前後測之差異 實驗教學單元 前測 後測 平均值 標準差 平均值 標準差 t p 取代反應 3.15 0.31 3.16 0.36 -0.019 0.985

伍、結論

經實驗教學後，學生在成就後測成績上，本教學策略與一般講述教學方式有顯著差異 （p<0.05），成對比較（pairwise comparisons）發現實驗組學生後測成績明顯優於控制組後測 成績（p<0.05），Cohen 實驗效果（effect size）也顯示良好的實驗效果量（f 值為 0.591）。綜 合學生在化學實驗之學習，接受「取代反應化學實驗教學策略」的學生，其學習成就測驗後 測成績顯著優於一般講述教學方式的學生。研究發現學生經實驗教學後，學習態度達顯著差 異（p<0.05），而一般講述教學之控制組學生在學習態度影響上並未達顯著差異（p>0.05）。由 此可知實施「取代反應化學實驗教學策略」對學生學習態度之影響達顯著性，且學習態度呈 現正面積極之特性。綜合工科學生在化學實驗學習上，接受「取代反應化學實驗教學策略」 之學生，其學習態度顯著優於一般講述教學方式的學生。顯示實施「取代反應化學實驗教學 策略」有助於改善學生學習態度。

研究結果與其他學者（Yang & Andre, 2003; Liu, 2006; Calik, Ayas, & Coll, 2007, 蘇金豆, 2011）的教學策略比較，皆有相當一致而正面之結果。故研究發現實施「取代反應化學實驗 教學策略」可以提昇學生化學實驗之學習成就和增強學習態度，因此將此實驗教材發展為工 科學生之化學實驗內容是值得且富正當性。

誌謝

本研究承蒙行政院國家科學委員會提供經費補助，使計畫（NSC95-2511-S-237-001, NSC101-2511-S-237-001）得以順利完成，僅此誌謝。

28

參考文獻

沈中偉（1995）。多媒體電腦輔助學習的學習論基礎研究。視聽教育雙月刊，6，12-15。 梁志平、佘曉清（2006）。建構主義式的網路科學學習對國中生力的概念學習之研究。科學教 育學刊，14（5），493-516。 張春興（1997）。教育心理學。台北：東華書局。 葉連祺、林淑萍（2003）。布魯姆[B. S. Bloom]認知領域教育目標分類修訂版之探討。教育 研究月刊，105，94-106。 羅希哲、溫漢儒、曾國鴻 (2007)。概念構圖融入電腦輔助教學法應用於綜合高中學生 化 學科之學習成效及態度之研究。科學教育學刊，15，169-194。 蘇金豆（2011）。動力圖融入科學學習強化技專學生問題解決技巧，技職教育期刊，3，1-18。 蘇金豆(2013)。應用概念圖引導與動畫輔助技專生化學問題解決能力之探究，教育傳播與 科技研究季刊，103(1)，1-24.

Ardac, D. & Akaygun, S. (2004). Effectiveness of multimedia-based instruction that emphasizes molecular representations on students’ understanding of chemical change. Journal of Research in Science Teaching, 41(4), 317-337.

Ausubel, D. P. (1968). Educational psychology: A cognitive view. New York: Holt, Rinehart & Winston.

Brown, J.S., Collins, A., & Duguid, P. (1989). Situated cognition and the culture of learning. Educational Researcher, 18, 32-42.

Calik, M., Ayas, A., & Coll, R. (2007). Enhancing pre-service elementary teachers’ conceptual understanding of solution chemistry with conceptual change text. International Journal of Science and Mathematics Education, 5, 1-28.

Chang, C. Y. (2003). Teaching earth sciences: Should we implement teacher-direct or

student-controlled CAI in secondary classroom? International Journal of Science Education, 25, 427-438.

Cohen, J. (1988). Statistical power analysis for the behavioral sciences (2nd ed.), Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum Associates Inc.

Cohen, J. (1994). The earth is round (p < .05). American Psychologist, 49(12), 997-1003.

Cracolice, M. C., Deming, J. C., & Ehlert, B. (2008). Concept learning versus problem solving: a cognitive difference. Journal of Chemical Education, 85, 873-878.

DeVellis, R. F. (1991). Scale development—Theory and applications. Newbury Park, California: Sage Publications, Inc.

Fisher, K. M., Wandersee, J. H., & Moody, D. E. (2000). Mapping biology knowledge. Boston: Kluwer Academic.

Gay, L.R. (1992). Educational research: Competencies for analysis and application (4th Ed.), New York: Macmillan Publish Company.

Hofstein, A. & Lunetta, V. N.(2004). The laboratory in science education: Foundations for the twenty-first century. Science Education, 88, 28-54.

29

high schools in Greece. Science Education, 88, 535–547.

Kendal, M. & Stacey, K. (2000). Tracing learning of three representations of differentiation with the derivative competency framework. Research in Computer Algebra Systems in Schools Collected Papers. DSME Preprint 4/2000 20-38.

Lenaerts, J. & Van Zele, E. (1998). Testing science and engineering students: the force concept inventory. Physicalia Magazine, 20(1), 49-68.

Lin, L. & Atkinson, R. K. (2011). Using animations and visual cueing to support learning of scientific concepts and processes. Computers & Education, 56, 650–658.

Liu, X. (2006). Effects of combined hands-on laboratory and computer modeling on student

learning of gas laws: a quasi-experimental study. Journal of Science Education and Technology, 15, 89-100.

Mayer, K. (2011). Addressing students' misconceptions about gases, mass, and composition. Journal of Chemical Education, 88(1), 111-115.

McDermott, L. C. & Redish, E. F. (1999). Resource letter per-1: Physics education research. American Journal of Physics, 67, 755-767.

Olympiou, G., Zacharias, Z., & deJong, T. (2013). Making the invisible visible: Enhancing students’ conceptual understanding by introducing representations of abstract objects in a simulation. Instructional Science, 41(3), 575-596.

Paivio, A. (1971). Imagery and Verbal Processes. New York, NY: Holt, Rinehart & Winston. Paivio, A. (1991). Dual coding theory: retrospect and current status. Canadian Journal of

Psychology, 45, 255-287.

Schultz, E. (2008). Dynamic reaction figures: An integrative vehicle for understanding chemical reactions. Journal of Chemical Education, 85(3), 386-392.

Selvaratnam, M. & Canagaratna, S. G. (2008). Using problem-solution maps to improve students’ problem-solving skills. Journal of Chemical Education, 85, 381-385.

Su, K. D. (2013). Validity of problem-solving skills: Exploring dynamic reaction figures in acid and base chemical learning. Journal of Computer Engineering Informatics, 1(1), 1-12.

Su, K. D. (2011). An intensive ICT-integrated environmental learning strategy for enhancing student performance. International Journal of Environmental and Science Education, 6(1), 39-58.

Su, K. D. (2008a). An integrated science course designed with information communication technologies to enhance university students’ learning performance. Computers & Education, 51, 1365-1374.

Su, K. D. (2008b). The effects of a chemistry course with integrated information communication technologies on university students’ learning and attitudes. International Journal of Science and Mathematics Education, 6(2), 225-249.

Trumper, R. (1997). Applying conceptual conflict strategies in the learning of the energy concept. Research in Science and Technology Education, 5, 1-19.

30

mind: Instructional design for complex learning. Educational psychologist, 38, 5-13. West, R. E. & Graham, C. R. (2005). Five power ways technology can enhance teaching and

learning in higher education. Educational Technology,45(3), 20-27.

Yang, E. M. & Andre, T. (2003). Spatial ability and the impact of visualization/animation on learning electrochemistry. International Journal Science Education, 25, 329-349.

Yore, L. D. (2001). What is meant by constructivist science teaching and will the science education community stay the course for meaningful reform? Electronic Journal of Science Education, 5(4). Online journal: http://unr.edu/homepage/crowther/ejse.

Yore, L. D. & Treagust, D. F. (2006). Current realities and future possibilities: Language and science literacy—empowering research and informing instruction. International Journal of Science Education, 28, 291-314.