國小三至五年級自然科學課程學習困難之教材分析

國小三至五年級自然科學課程

學習困難之教材分析

李田英

國立臺灣師範大學科學教育研究所

摘要

本文的目的為探討造成國小三至五年級自然科學教材學習困難之原因，採

Tyler 的課程評量模式，探究所規劃的課程、執行的課程及學生學會的課程

之間的一致性。所使用的數據為民國的 -75 年度，教育部委託臺灣省教師 研習會，執行之研究計劃「國民小學自然科學學習能力評量」所得之測驗 結果。

研究結果顯示文中 38 所國小三個層次的課程之間一致性為 4% 。此為

造成學習困難教教材的主因，其次為教材之學習年級安排欠佳，及試題作 答的方式過於艱難。 研究結呆顯示國內有關學童科學學習之基礎資料仍嫌不足，學者們的 研究宜更與實務結合。同時，設計課程時宜多參考已有之追思概念的研究 結果，以期教材之安排更適宜。 關鍵詞:自然科學課程，科學學習，課程評鐘，國民小學教育

476

師大學報第四十期

壹、緒論

一、研究背景及目的

民國六十七學年度起，由國小一年級開始全國逐年實施、新，課程，至今已十六

年，其間並經多次修訂，以期此課程更適切於教學。國內關於圓小"新"課程的研究不 少(李回英，民 71; 蔡春美，民 75) ，但都偏重於現況調查，對於課程實施後之評量 ，如課程與教學的一致性、教學與學習成果的相關性、學生學習的困難...等方面並 未深入探討。 課程推廣期間，教育部自 69-75 年間委託臺灣省教師研習會之課程研究小組進行逐 年總結性評量，以瞭解新課程之成效。該研究結果顯示此課程少數單元的學習層次太 深外，平均評量結果並未達課程預期的 80% 學生學會的目標。我國的國小自然課程， 其目標、教學及評量之間的一致性為何?此一致性的高低是否可解釋學童學習困難之 教材形成的原因?本文針對此現象探討國小自然科學課程、教學與評量之間的一致性 ，並分析學生學習困難之所在，以為修訂課程時的參考。

二、名詞解釋

付課程:課程(curriculum) 的含意極為廣泛，本研究所指之"課程" ，係指教材 (ωmω﹒

lum

material) 。以民國 67 年至 72 年國立編輯館編著之國小三至五年級自然科學課本 的內容為分析對象，同時以民國 82 學年度之課本比較之。本文不涉及潛在課程之分 析。 已課程日標:教育部民國 67 年所頒之國小自然科學課程目標。 臼總結性評量:民國 68- 74 年教育部聘請「國小自然科學課程研究委員 J (包括大學 、師專及國小之教師，專長包括物理、化學、生物、地球科學、心理學及評量，筆

者本為委員之一) ，在臺灣省教師研習會自一年級起，逐年逐學期，針對該學期之 自然科學單元，發展試題，並於學期末，在所選取之 91 所實驗學校施測，以觀「新 」課程實施的成效。第一年僅測 91 所實驗學校的實驗班。三年級以後，實測 91 所實 驗學校的實驗班及同年級各班。此評量試題之發展過程嚴謹，且針對「新」課程強 調科學過程技能之特色，不少試題是讓學生觀察實驗或動手操作後，方做答。有別 於一般之紙筆測驗。

的實驗班:民圓的-74 年間， 91 所實驗學校，各校自選一班為實驗班，自一年級起至

六年級，擔任此實驗班級自然科教學之老師於每學期初均到臺灣省教師研習會，研 習二週，熟悉該學期自然科各單元之教學。 ω學習成就:三至五年級之自然科學總結性評量結果。 的教學強調:本研究問卷調查原任教師上課時對某教材之強調程度。以 I

1

J 代表不 強調 I

2

J 表普通， I

3

J 表很強調。 的課程強調:本研究問卷調查專家們所評定某教材所佔的教科書之頁數，以 z- 分數的 正負代表課程頁數的多或少於平均值，以此反應課程對某教材之強調程度。

三、研究之限制

本研究有以下限制: 付研究的結果只能推論至此 38 所學校的三至五年級的實驗班。 ω研究的結果不適用於勇類學校。

貳、相關文獻

一、理論架構

TIMSS

(Robitaille， 1993) 指出科學課程，可分為三個層次，一是、規畫的課程，

478 師大學報第四十期

(intentedωrriculum) ，為課程設計者意圖教給學生的內容;二為實施的課程 (imple­

mented

curriωlum) ，是把規畫的課程轉化為實際的教學活動;三為達成的課程(前­

tained curriculum)

，即學生真正學到的課程。課程目標是否達成 (achieved) 與此三層次

的一致性有極大的關係 o 例如教師在教學中，所強調的教學目標與課程的目標不一致 ，則教師所進行的教學活動(即實施的課程)將與、規畫的課程，脫節;教師所教的 ，如果與學生所建構，所瞭解的課程不一致，則教與學又將脫節。此外，課程與教學 雖一致，但如果課程設計不當，如教材太難，或評量方式不當或所評量非所學，也會 造成學習成就未能達到預期的課程目標的現象。課程目標、教學與評量三者的一致性 為一個課程成功與否的關鍵。

課程評鑑的模式由 Tyler 的目標導向 (goal-directed) 到無目標導向 (goal-free) 的自 然探討式 (Naturalistic inguiry) 有很多種。限於已有的數據及筆者的時間，本文將採用 Tyler 的模式。 Tyler 的評鑑模式如下: 教育目標(Educational

objectives)

A

學習經驗

(Iearning

experience)

B

C

評量

(examination of

achievement)

圖一: Tyler 的評量模式(摘自 Lewy，

1977,P.11 )

本文擬探討國小三至五年級自然科學的課程目標、教學重點及評量三者之間的 a 致性。分析的重點在圖一中 B 、 C 二項。圖一中的 A 項，限於所使用之資料及筆者的

時間僅做初步之估測，無法深入分析 o 由分析 B 、 C 項三個變因之間的一致性，希望

瞭解學生學習困難的教材其形成的原因，進而能對課程之設計，在教材的安排上有所 幫助。

Le

wy

(1977) 指出當課程已全面實施，為確定其是否適切地被使用，並欲探討實施

之問題所在時，可採用專家及教師評斷。 udge) 的方法。本文在分析學習成就評量試題 在課程中的強調程度峙，邀請學科專家評定各試題在教材中所涵蓋的頁數之多寡;以 求教育目標與評量重點之一致性;至於教學的重點，則請原任課教師自評其對評量試 題內容之強調程度，以求教學與學習成就之一致性。

二、我國國小自然科學之實施現況

根據陳鏡潭等人(民 78 )的研究發現國小教師對自然科學的任教意願並不高。而 不願意擔任自然科學教學的原因，依序為、教具不足" (32.4%)、‘科學知識不足， (30.4%卜、教學時間不足" (18.6%) 與‘不滿意教材" (8.8%) 。進行自然科學教學時 ，感到困難的事項，以、教具不足" (53%) 為最高，次為、難於培育學生的科學方法

"

(15.6%) 。教師最希望參加的研習內容，為‘充實科學相關知識" (45.8%) 及、提昇 教學技巧" (24.0%) 。教師認為最有待加強的科學知識為、地球科學"

(66.9%)

，次為 、物理" (18.6%) 。調查顯示國小教師對自然科的教學感到困擾。規畫的課程與教學之 間有某種程度之不銜接 o 筆者之研究(Lee， 1987) 發現實驗班的授課教師，雖然每學期初均接受二週之研習 ，熟悉該學期各單元之教學，但實驗班的學習成就並未顯著的優於非實驗班的學生， 且兩組學生均未達到課程原訂之 80% 的學生達於精熟的目標。其中的原因之一，固然

可能是實驗班的老師返校之後，協助非實驗班的老師熟悉教材與教法，所以三組之教

學成效不成顯著差異，但也有可能是評量、教學及課程目標三者之間的-致性發生了 問題。 同一研究也發現先前知識 (prior knowledge) 至少可解釋 15% 以上的自然科學學習 成就之變異數 (variance) 。此發現顯示教材順序之安排對學生的學習很有影響。那麼學 生的學習困難是否會因教材之安排而造成的呢?這是有待探討的問題。

三、兒童的概念與教學

第四十期 師大學報

480

關於見童的概念與課程及教學的相互關係，

Osborne

(1984) 曾指出每個兒童對某 些科學語詞，均有其獨特的使用意義，與科學家的並不一樣，是為、兒童的科學，。 經由課程設計，希望學生能學到教科書所呈現出來的科學，稱為、課程的科學教 師進行教學時與、課程的科學，之交互作用的結果，是為、教師的科學'" 0

Gilbert

,

watts 及 Osborne (1982) 指出認為在教學活動中，、教師的科學，與‘兒童的科學，交 互作用的結果，就是‘學生的科學'"其關係可表示如下。 達成的課程 轉譯的課程 計劃的課程

教師的科學

單元計劃

課程的科學

課程計劃

科學家的科學

學生的科學

教學活動

兒童的科學

(改寫自 Gilbert，

1982 )

Gilbert

,

watts 及 Osborne (1982) 指出科學課程的發展常會忽略丁、兒童的科學，

,

An

derson

&

Smith

(1986) 也認為教師與課程設計者，時常忽略了兒童如何思考。

Stepans & Kuehn

(1985) 指出若教了數攻，兒童的理解仍未改變，意昧著這教材不適合

於兒童的學習。所以 Gilbert 等 (1982) 特別指出在設計課程時，不能假定見童是一片空

白，教師可經由教學將科學概念完全地傳授給兒童，或是能以取代的方式，將正確的 科學概念替換見童原有的概念，應該考慮見童的原有概念與新的概念之間的交互作用

O

兒童對於電與電路 (Tallant，

1994)

，熱、溫度、光聲 (Sanchez-Saenz，

Gee

,

Svec

, &

Gabe!

,

1994) 等等概念均有其固執不易改變的想法，而且此迷思概念往往不受文化的影 響。我國的國小三至五年及學習困難的教材，是否可由已有的兒童迷思概念的研究結 果加以解釋?此亦為本文欲探討之問題。

鑫、研究方法與過程

一、樣本

學生樣本為前述 38 所學校的實驗班學生。而填寫問卷之教師則為擔任此 38 所實驗 班的自然科教學之教師。 樣本計有智類學校 71% 、仁類學校 29% ;男女學生分別為 51 %、 49% ;每班學

生人數 26-30 人者佔 26% '每班 31-40 人者佔 45% '每班 41-50 人者佔 29% 。

實驗班的學生雖然自一年級到六年級多數未變動，但任課的老師卻年有更動，經 聯絡各枝、追蹤調查、填妥問卷的任課老師計有 97 位。 協助分析課程內容及其頁數的專家由筆者就各師院中有經驗之教授及過去的學生 、同學中邀請，包括師專的教授、有經驗之國小教師及校長。各人專長之領域包括物 理、化學、生物、地球科學。詳細名單請見作者之國科會研究成果報告 O

二、研究工具

自然科學習成就評量工具:係採用臺灣省板橋教師研習會自然科學課程研究小組 所發展之試題 O 各學期試題之信度在 .68'"'-' .80 之間。(詳見筆者國科會研究成果報告

482 師大學報第四十期 該試卷係由大學教授、研究人員、小學教師共同發展。每一試題均經反覆討論、 試測而定稿。

三、資料收集

(寸教學強調程度:請實驗班原任課教師，就該學期之試題內容，填寫其上課時強調之 程度 r

1

J 表示不太強調 r

2

J 表示普通，

r

3

J 表示非常強調。 ω 課程強調程度問卷:請專家就三至五年級各學期之試題，分析各學期教科書涵蓋該 試題內容之頁數。各學科專家就其專長，分析有把握之試題。共邀請 21 位專家協助 分析教材，其中物理專長者 11 位，地球科學 7 位，化學 4 位，生物 4 位。物理專長 者，對地球科學及化學的試題，如果自認有把握分析，則岡時分析之，其他科目的 專家，亦同 o G學生科學成就: 38 所實驗班的學生三至五年級的評量結果。

四、資料分析

付求各試題的平均通過率及高、低分粗的通過率。 ω 求各試題的教師強調及課程強調之 z- 分數。 (:::)求各試題平均通過率與教學強調之相關。 四分析平均通過率已達 .8 之試題 o 且將平均通過率未達 .8 的試題，類分為(1)課程及教學強調的 Z 分數均為正值; (2) 課程 強調為正值，教學強調為負值; (3) 課程強調為負值，教學強調為正值; (4)課程及教 學強調均為負值四大類。分別討論之。 的依四大類型，分別檢視各試題的作答方式、題目用詞難易、及文獻上的研究，試圖 解釋其未能達於課程目標的原因。 的比較初版(民 67-72 年)、修訂版(民 72 年)及現行本(民 82 年)三種版本教科書

內容之改變。

肆、研究結果與討論

茲就課程、教學與評量三者之間的一致性，學習困難之教材形成的原因及單元之 安排分別說明之。

一、課程、教學與評量之一致性分析

將試題的平均通過率達於 .8 以上者以正號表之，未達 .8 者以負號表之;教學強調 及課程強調的 z- 分數為正者以正號表之、負者以負號表之。依其佔每學期題數的百分 比整理如表 1 。 表 1 顯示此 38 所學校的自然科教學與課程所強調的內容一致的百分比為 20-35 %之 間。整體而言平均有 4% 為教學、課程均強調，學生成就也達到課程目標的。有 20-25 %(平均 22 %)的試題為課程及教學均強調，但學習成就不達於課程所要求的。 表卜各學期試圖之通過率與課程及教學之強詞典否之百分比(% )分佈衰 通過率 教學 課程 三年級

一年級

四年級

四年級

五年級 五年級

平均值

強調 強調 _上學期

下學期

上學期

_下學期

上學期

_下學期

十

₊

十

-11

₁₅

₄

+

+

22

25

20

20

20

25

22

+

+

11

5

3

-•

11

15

25

20

25

25

20

十

₊

₅

₅

₅

₅

₃

+

17

25

35

10

15

10

19

十

₁₁

₂

11

25

20

30

35

35

26

總計

₉₉

100

100

100

100

100

100

~ _{!一一」一一!一一一 --'-一一一}

484 師大學報第四十期 表 1 同時顯示約有 22% 的試題，不是課程未強調，就是教學未強調，而有 28% 的 試題是教學及課程均未強調。 由此粗略之分析，顯示只有 4% 的試題顯示教學、課程及學習成就是一致的，

26

%是三者均不一致，而平均有 22% 的試題，顯示三者之一是與另二者不一致的。整體 而言，規劃之課程，與實施的課程及達成的課程一致性不高。 教學強調與學習成就之相關係數，如表 2 所示。 二上

1

-0.25

2

0.52咐

3

0.10

4

0.08

5

0.08

6

0.33*

7

-0.12

8

0.36*

9

0.05

10

0.17

11

0.14

12

0.08

13

-0.16

14

0.08

15

0.02

16

0.30*

17

-0.16

18

0.06

19

20

女 P<.05

**

P<.O

O1

衰 2 、教學強詞典學習成就之相關保數

一下

四上

_四下

五上

0.13

-0.21

-0.03

-0.04

0.04

0.24

0.14

-0.12

-0.18

0.27

0.24

-0.12

0.19

0.19

0.05

-0.02

0.27

-0.04

0.19

-0.33*

-0.15

-0.30*

0.36*

0.06

-0.10

0.02

0.05

0.27*

-0.13

0.13

0.25

0.08

0.34*

0.14

0.12

0.03

0.12

0.30*

-0.05

0.16

0.00

0.19

0.13

0.03

-0.36*

0.00

0.31*

0.13

-0.06

0.20

0.06

0.11

0.18

0.23

0.18

-0.02

0.08

0.24

0.09

0.34*

0.10

-0.30*

0.19

0.28*

-0.08

0.18

0.31*

-0.07

-0.20

0.13

0.30*

0.08

-0.17

0.01

0.08

-0.23

0.09

0.21

0.17

0.11

五下

0.35*

0.28*

0.26

0.08

0.28*

0.27*

0.10

-0.04

0.16

0.06

0.34*

-0.09

-0.22

0.13

0.01

0.18

0.29*

0.10

0.09

0.03

教學強調與學習成就成顯著相關 (P

<

.05) 之題數計有 23 題，估整體試題之 13%

'其中有 5 題 (3

%

)為顯著負相關 (P

<

.05)

，表 2 顯示教師上課的重點與學生學習成

就之高低，其間相關性不高 o 整體而言，此 38 班的老師雖已接受 2 週之研習課程，但表 1 顯示教學重點與課程 強調之一致性僅為 26% '有 45% 之試題顯示教學強調與課程強調並不一致。表 2 顯示

教學強調及評量結果之一致性也不高。

二、學習困難之教材分析

第一類、平均通過率達於 .8 之試題分析 平均通過率達於 .8 之題目共有 15 題(佔整體試題的 8.3

%)

，平均通過率在 .8 以 上，高分組的平均通過率達於 .96 '低分組的平均通過率為 .67 。其中有 5 題(佔整體 試題之 2.7 %)為課程及教學均強調的。另 10 題(佔整體試題的 5.5

%

)為教學與課程 中之一項，甚或二者均為負值。顯示學生學習成就連於 .8 之通過率之試題，與其教學 強調之程度及課程強調與否，並不成顯著相關。 由題型分析，有 9 題(佔全題數的 60

%

)為單選題;餘 6 題為連連看、填充題或 畫圖題，這些題目的低分組的通過率較低。顯示這些題目的作答方式與學生的其他能 力諸如語文能力或畫圖能力可能有關 O

第二穎、平均通過率 .8 以下之試題的分析

此類試題再分為: 付教學與課程強調之 Z 一分數均為正值; 。教學強調之 Z 一分數為正值，課程強調之 Z 一分數為負值; 臼教學強調之 Z 一分數為負值，課程強調之 Z 一分數為正值; 的教學及課程強調之 Z 一分數均為負值;等四大類，分別討論之。 付教學與課程強調的 Z 一分數均為正值的試題 此類試題如表 3 所示。表 3 學習困難的教材可類分如下:

1.月形(三下 -12) ，月亮位置(三上 -3) ，星星位置(五下 -9) ，太陽位置(五

下 -19

)

2. 運動，相對位置(三下去) ，方位(三下 -3

)

3. 重力(三下 -4

) )

，槓桿平衡(五上 -12) ，滑輪(五上 -15) ，價性(五下 -4

)

表 3 、教學與課程均強輯、但通過車未達 .8 的試題

軍十區附加輯恥郎以執撞

題 平通 高過 _{低通學習成就教學強調程序 課程強調} 點列 評量試題 過 _{分過 分過與教學強(三點量表)} (專家評定頁) _二相 評 量 內 n廿甸甸 號 均率 組率 組率調之相關平均 z- 分數平均值 z- 分寶貴 系關 題目類型 三 2 0.53 0.84 0.21 0.52會會 2.50 0.34 0.70 1.90* 0 .4 9的題充題 (2) 天氣改變時，氣溫、風及空氣的水分也改變了 3 0.70 0.90 0.46 0.10 2.72 1.46 0.50 _{。 70} 0.42** 連連看 月亮形狀、位置與時間(日期)的關係 6 0.57 0.85 0.28 0.14 2.44 0.03 5.33 0.90 0.43** 被選題 水滲入泥沙的快慢與泥沙的粗細之關係 上 12 _{。 73} 0.93 0.48 0.08 2.48 0.24 5.50 1.00 0.42的單選題 放大鏡等放大物體的特性是中問厚四周薄 三 2 0.76 0.92 0.55 0.04 2.54 0.21 5.70 0.93 。 34 的題充題 (2) 天氣改變時，氣溫、風及空氣的水分也改變了 3 0.61 0.78 0.45 -0.18 2.65 0.90 5.09 0.46 O. 凹的單選題 月亮形狀、位置與時間(日期)的關係 4 0.47 0.68 0.33 0.19 2.51 0.03 5.12 0.49 0.31** JI充題 水樓入泥沙的快慢與泥沙的粗細之關係 8 0.53 0.78 0.32 -0.13 2.78 1. 71* 5.75 0.97 O. 泌的複選題 放大鏡等放大物體的特性是中問厚四周薄 下 12 0.54 0.85 0.16 -0.36* 2.76 1. 5日 5.29 0.61 0.51** 圓形順序排列 月亮形狀的變化順序 凹 7 0.61 0.91 0.28 0.02 2.65 1.15 3.13 -0.45 0.54** 連連看 能說明空氣往長短與發音高低的關係 13 0.71 _{。 90} 0.48 0.20 2.59 0.69 4.67 0.59 0.39的連連看 悶熄姆燭中，杯子大小與燃燒時間的關係 15 0.74 0.94 0.46 0.24* 2.53 _{。 24} 6.38 1. 74* 0.48** 續充題 物體會熱脹冷縮 上的 _{0.53 0}.76 0.31 -0.01 2.68 1.39 5.57 1.20 0.45** (圖形)續充 自磁力線的形狀，認明南北方 四 8 0.52 0.84 0.18 0.25* 2.77 1.80 3.86 0.02 0.53的題充題 寫出隱藏電路紋燈 i包不亮的發頭 16 0.68 0.88 0.40 0.17 2.50 0.36 5.70 0.97 0.42** 讀充，車還 受日照時，陸地比海洋之空氣對流 19 0.65 0.92 0.30 0.05 2.62 1.00 4.94 0.58 0.51** 複選題 辨認並聯、串聯電路 下 20 0.59 0.86 0.33 0.15 2.59 0.84 4.31 0.25 0.43的貪圖題 畫出並聯電路 五 9 0.77 0.92 0.54 0.03 2.66 1.03 6.94 1.22 0.34 的配合題 比較物體在斜面滾動快慢的變囡控制 10 0.74 0.92 0.48 0.16 2.50 0.10 6.24 0.77 0 .4 4的複選題 影響物體在斜面滾動快慢的變因 12 0.40 0.69 0.17 0.13 2.68 1.20 5.80 0.49 0.42** 續充題 偵桿之平衡與眩碼之位置、重量的關係 上 15 0.41 0.81 0.11 0.34 會 2.58 0.35 9.20 2.66** 0.55的連連看 輪軸與滑輪如何省力及力的方之判斷 五 4 0.36 0.66 0.07 0.08 2.51 0.07 4.13 1.19 0.47 的排序排列 由tiÆ動器之振動*-數，判斷物價質量的大小順序 9 0.44 0.81 0.13 0.16 2.50 1.67 8.57 3.01** 0.52** 單選、續充 (3) 判斷北斗七星的位置及北極星的持性 14 0.70 0.93 0.43 0.13 2.68 1.00 4.35 0.39 0.46的軍選題 什麼現象是、凝結'的現象 18 0.60 0.80 0.39 0.10 2.68 1.00 4.56 0.46 0.38** 單選題 凸透鏡的成像與物距有關 |下的 0.39 0.55 0.19 0.09 2.58 0.07 4.70 0.55 0.38... 複選題 太陽隨季節的變化如何改變位置 ω ∞ -u 會 P<.D5 會*P<'D01 f

4. 透鏡放大(三上 -12) ，成像(五下 -18

)

5. 電路(三下 -8 、四下 8 、四下 -19 、 20

)

6. 控制變因(五上 -9 、的) 7. 天氣圖表(三上 -2) ，空氣的流動(四上 -13 、四下 -16) ，凝結(五下 -14

)

8. 泥沙粗細(三上 -6

)

9. 聲音的高低與空氣柱的長短(四上 -7

)

10. 熱漲冷縮(四上 -15

)

11.磁力線(四上 -19

)

與文獻上的研究相比較，有些確是我國的教材安排不當，導致學習困難，例如

Bar

(1989) 研究小學生的力學概念，指出對於彈簧伸長量與受力(重量)的關係，要 到四年級以後才有正確的概念，四到六年級的通過率分別只有 33%

' 54% '

59% 。 而我國把彈簧拉力的教材放在三下，我國學童平均通過率為.47 '高分組的學生為

.68

'較之 Bar (1989) 的研究通過率要算高的，此教材宜安排至較高年級學習。 文獻上對兒童力的概念研究頗多，大多專注於力與運動的關係及槓桿的平衡

(比例推理)

(Watts & Zylbersztajn

,

1981

Brown' 1989

;洪木利，民 81) 0

Drive

(1989) 等人綜合文獻研究指出兒童對於力的概念有其、直覺法則"包括:(1)力是 作用在生命體上的; (2) 定速運動的物體需要恆定不變的力; (3)物體運動的快慢，與 作用於物體的力成比例關係; (4) 若物體不動，則沒有力作用於物體上; (5)物體若運 動，則在其運動方向必有作用力。 Bar (1989) 研究小學生的力學概念指出對於槓桿 平衡的問題，三到六年級的通過率，分別為 8% 、 29% 、 55% 、 75% 0

Bar

(1

989)

並強調在小學階段，兒童無法認明力與重量的關 f系。我國的五年級學童對於槓桿平 衡及滑輪的問題通過率為.40 '低於 Bar 的研究發現。雖然課程及教學均強調，而受 限於學童對力及平衡概念的發展，仍是學習成就低落。槓桿平衡的問題看似簡單， 但學童對、力，的概念有困擾，對平衡的問題自更不易理解，此教材移至國中再教 ，恐也不遲。

488 師大學報第四十期

Vosniadov

&

Brewer

(1990) 研究三、五年級兒童的地球與太陽系的概念，對於 日夜循環三年級只有 25% 答對，五年級也只有 35% 答對，對地球在太陽系的位置， 三、五年級分別有 46% 、 75% 能指出正確位置。而太陽在太陽系的位置，三、五年

級則分別有 73% 、 88% 能指出正確位置。我國三年級教學生認識月亮形狀及位置的

變化，五年級認識星座及太陽的位置變化，這些教材的安排，有再斟酌的必要 o

Driver

(1989) 等人指出很多 8"-' 12 歲的兒童不易獲得簡單電路的概念。甚至大

學生對於燈泡、電池及電線構成簡單電路的概念也有問題。 Fredette

&

Lo

chhead

(1980) 研究結果顯示， 57 位大一學生只有的位能夠答對。 Tal1ant (1994) 回顧有關 電路的迷思概念指出 Driver 等 (1989) 的書中指出 Osborne 在 1983 的研究顯示 65% 的

九歲兒童仍然相信 4 個電路，在回程的路上是沒有電流的。電路通路及串、並聯的

概念看似簡單，但由評量結果可見三年級起，有關電路的學習，其成效均不佳。本

研究再度證實 Driver (1989) 及 Fredette 與 Iρchhead (1980) 的發現。

有關天氣的概念方面，

Stepans

&

Kuehn

(1985) 研究小學二、五年級兒童對於

天氣的因果概念，結果三、五年級兒童對於氣候能有真正因果解釋的，分別為風

(21% '

49%) 、雲 (0%

'

56%) 、閃電 (9%

'

35%) 、打雷 (0%

'

0%) 、下雪 (0%

'

56%) 、下雨 (7%

'

49%) 。

Bar

(1989) 研究一到十一年級學生的水循環的概念，對於雲的來源，四年級之前

幾乎未能暸解，五、六年級分別為 20% 、 23% 。對於雲的成分，一到六年級的答對

率分別為 14%

' 10% ' 36% ' 35% ' 43% '

50% 。下雨的原因則答對率分別為

0% ' 3% ' 18% ' 15% ' 22% '

28% 。

根據 Clough

&

Driver 等人研究 '11 、 12 藏的兒童有三分之一以上，認為空氣

不能被加熱，有三分之二相信氣體不能被加熱，但這些概念經過教學可以改善 o

這些發現也可說明我國學童在學習解釋天氣記錄表，空氣的流動，水的流動，

熱漲冷縮，凝結等概念時，發生困難的原因。

的概念，結果發現以太陽及自己為例的影子問題，其通過率達 90% '但是若以太陽 及樹木為例，則通過率只有 66% '可見兒童對於日常生活的直接知覺情形下，才能

有正確的概念 o

An

derson & Smith

(1986) 研究五年級兒童對光與顏色的概念，指出

五年級兒童認為我們能看到物體，是因為眼睛的直接知覺 (45%) ，不是光的反射; 也有認為光照射物體，眼睛岡時也發出光線 (11%) 。黃湘武、黃寶鋼三位教授(民

78

)的研究也指出，國中一、二年級學生能正確利用光的直線進行畫出投影的，只 有約 10% ;國三則有接近半數答對。而對平面鏡的成像位置，國中有 68% '國小六 年級 57% 答對。該研究並指出學生的錯誤包括:(1)光線由光源射至物體上，物體再 射出影子。 (2) 只有一條光線或線段由光源至物體，再至暗影處。 (3) 認為平面鏡成像 在鏡面上或鏡面前。 雖然這些研究發現，不能直接解釋我國學童對凸透鏡的放大及成像的學習困難 ，但由過去的研究(黃湘武，黃寶鍋，民 78 )發現，只有近半數的國三學童能正確 說明利用光的直進畫出影子。透鏡成像為利用折射求像，學習層次更高，國小學生 究竟能學習到何種程度有待未來的研究。同樣的，學生學習控制變因及聲音高低與 空氣柱長短的能力，也有待進一步的研究。 在這些題目中，多數題目顯示教學強調與學習成就無關，不過，三上第二題， 學生由記錄表瞭解天氣的變化，其教學強調與學習成就成顯著相關 (r 三.52

' P

<

.∞1) ，顯示老師越加強，學生學習成就會越好，但平均通過率仍為 .53 0 也正可說明 教材對這年齡的小孩太難於瞭解了。尚有四上第 15 題，物體會熱漲冷縮，四下第 8 題一隱藏電路板之電路，五上第 15 題一輪軸滑輪省力等題，教學與學習成就均成顯 著相關 (r 三 .24-.34

' P

<β1) ，但通過率仍均低於 80% '顯示學童的學習受限於其 能力，教學強調有助於其學習，但無法助其學會。 整體而言，教學及課程均加強的教材，而評量結果未能達課程目標的這些教材 ，由文獻上可以解釋是限於學童的概念發展尚未達於學習這些概念的能力，這些教 材的安排，有待斟酌。

490 師大學報第四十期 。教學強調的 z -分數為正，課程強調的 z -分數為負的試題 此類試題計有 24 題，示如表 4 。表 4 的試題可將其分為三大類: 1.如果加重教材份量，可能使學習成就達於課程目標， 2. 即使加重教材也無法達到課程目標， 3. 有待研究之教材。 茲分述如下: 1.如果加重教材份量，可能使學習成就達於課程目標的試題 此類試題的平均通過率在 .7 左右，低分組的通過率在 5 左右，且其概念與文 獻上的學習困難之教材的研究並不衝突。有如下之概念: a. 觀察木屑的運動，說明水受熱運動的方向(三上 -16

)

b. 青蛙後肢、膜的功能(三下 -7

)

c. 畫出魚的賭(四上 -5

)

d. 針孔成像(四上 -11

)

e. 以實物分別導體與非導體(四下 -18

)

f. 以石灰水的混濁，說明二氧化碳的定義(五上 -6

)

g. 以實物操作說明電磁鐵的特性(五下 -2

)

h. 認識凹凸透鏡成像的特色(五下 -17

)

其中值得一提的為 h '此題與ω 前面所討論之五下的第 18 題，雖然都是有關 透鏡成像的題目。但第 18 題要求學生瞭解透鏡成像與物距的關係，屬於對透鏡 「量」的瞭解，雖然課程及教學均加強，但學生仍不易學會。而第 17 題屬屬對 「成像性質」的瞭解，學生較易學會。可提供修訂教材時，對其深度的拿捏之參 考，

a

、 e 、 g 、 h 各題的通過率與教學強調成正比，高分組的通過率在 .9 左右， 顯示如能教學時多予加強這些教材可以學會。 立再增加教材份量，恐也無法達到課程目標 這類題目的平均通過率為 5 左右，低分租的通過率為.3'其內容如下:

題 平通 高通 低通學習成就教學強調程序 課程強調 點列 _許量試題 過 分過 分過與教學強(三點量表) (專家評定頁) 二相 評 量 內 n甘哇， 號 均率 組率 車且率調之相關平均 Z 分數 平均值 z-分數 系關 _{題目里買型} 三 7 0_63 0.89 0.38 -0.12 2.64 1.05 2.00 -1.09 0.44的單選題 翻酸的溶解量隨水溫的 I省高而增加 上 16 _{。 68} 0.88 0.46 0.30賣會 2.61 0.90 2.90 -0.92 0.42** 查團 燒杯裝水並刀口:木層，查出受熟時木屑的流動 三 7 0.71 0.89 0.52 -0.10 2.70 1. 21 2.90 -1.23 0.34的軍選題 青蛙後肢的蹟之功能 18 0.59 0.85 0.30 -0.20 2.51 0.03 3.63 -0.66 。 45持續充題 (2) 鹽(溶質)的比率與溶液輕重的關係 下 20 0.28 0.55 0.09 0.09 2.68 1.09 4.25 -0.19 0.41** 續充題 (2) 能正確記錄彈簧受力的伸長量 四 1 0.69 0.92 0.38 -0.21 2.65 1.15 2.40 -0.94 0.48的複選題 從碘液的變化得知澱粉的物質 2 0.61 0.93 0.23 0.24* 2.62 0.92 1.64 -1.45 0.63的複選題 綠色植物在日光下會進行光合作用，製造食物 5 0.74 0.93 0.49 -0.04 2.67 1.30 2.67 -0.76 0.42** 貪圖題 查出魚的整體形狀 11 0.71 0.87 _{。 51} 0.19 2.74 1. 82會 3.75 -0.03 0.38** 單選題 針孔成{象 上 12 0.52 0.82 0.20 0.00 2.56 0.47 2.92 -0.59 0.53的填充題 (2) 由閱(系圖以內插、外推 i去預測 四 3 0.58 0.88 0.22 0.25* 2.47 0.20 2.21 -0.82 0.53的作圍題 將記錄資料畫成關係團，並寫明刻度 4 0.54 0.87 。 2日 0.04 2.62 1.00 2.64 -0.60 0.52的積充，單選 重關係團，並以內播/外推法預測 6 0.58 0.85 0.23 0.35* 2.50 0.36 2.00 -0.93 0.49** 查團題 畫出卵的各部位構造輿名稱 下 18 0.77 0.95 0.53 -0.32會 2.50 0.36 2.59 -0.63 0.39** 單選題 很據操作型定義，選出導體 五 l 0.48 0.75 0.27 -0.04 2.66 1.03 3.33 -1.09 0.40** 單選題 手臂肌肉與手臂運作的關係 Z 0.66 0.89 0.39 -0.l3 2.58 0.35 3.75 -0.82 0.41** 複選題 手運動時，肌肉與骨頭的作用 3 0.45 0.72 0.20 -0.12 2.66 1.03 3.57 -0.94 0.44** 選選題 冷暖空氣之氣壓差異與流動方向 6 0.77 0.94 0.49 0.06 2.79 2.13** 4.64 -0.25 0.47** 單選，填充 自實驗(石灰水混濁) ，寫二氧化碳操作型定義 上l3 0.66 0.95 0.29 0.11 2.47 0.35 4.53 -0.33 0.52** 單選題 能根據槓得實驗資料，形成績桿平衡的假說 五 l 0.57 0.86 0.32 0.35* 2.54 0.32 2.00 -1.17 濟2** 單選題 繳菌之生長試驗的變因控制 2 0.75 0.97 0.44 -0.28* 2.54 0.32 2.94 . -0.57 5** 單選題 '電磁擻，的操作型定義 7 0.49 0.78 0.16 0.10 2.68 1. 50 3.67 -0.11 0.46** 續充題 經由操作後寫下空氣的操作型定義 17 0.77 0.95 0.49 0.29會 2.62 1.00 3.08 -0.84 0.45的單選題 (2) 凸、凹透鏡之成{象特性 下 20 0.73 0.92 0.38 -0.03 2.51 0.07 3.44 -0.25 0.50** 垠充 (2) 根草草記錄圍衰，解釋太陽高度與氣溫的關係

wm

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*p< .05 會會 P<.OOl

492 師大學報第四十期 a. 彈簧伸長與力的關係(三下 -20

)

b. 空氣的流動與氣壓(五上 -3

)

c. 槓桿平衡的假說(五上 -13

)

關於 a 、彈簧伸長與力的關係， B盯 (1989) 已說明到四年級以後，學生才能瞭 解，而且由他的研究，在六年級的通過率也不過 59% 。我國放在三下，其平均通 過率為 28

% '

í正分組為 9%' 足以顯示不是加強教材的份量就可改善學習，必須 調整教材的內容、及學習的年級。

Stepan 及Kldehn (1985) 的研究已指出三、五年級的學童對天氣的因果概念，

例如風，通過百分比低於 50% 。顯示 b 項有關氣壓及空氣的流動，安排在五上學 習，並不恰當。為了解決學習困難，不是加多教材份量可解決，更應重新安排教 材的學習年段。 B訂 (1989) 的研究指出小學五、六年的學生，學習槓桿平衡的問題，通過率分

別為 55% 及 75% ;我國安排在五上學習，其平均通過率為“%'雖較 B缸的研

究結果高，但低分組的通過率為 29% '顯示即使增加教材份量，低分組的學生仍 是不易學會，此部份教材如安排至更高年級才學習，學生的學習困難將較。 3. 有待研究之教材 這類試題如下: a. 溶質(鹽的多寡)與溶液的輕重關係(三下 -18

)

b. 手臂運動時，肌肉及骨酷的作用(五上 -1 、五上 -2

)

c. 解釋資料的能力(三上 -7 、四上 -12 、四下 -3 、四下 4 、五下 -20

)

d. 控制變因(五下 -1

)

e. 對空氣下操作型定義(五下 -7

)

f. 畫出卵的構造及名稱(四下 -6

)

g. 碘液變化(四上 -1

)

h. 光合作用製造養份(四上去)

a

(三下 -18 )題為觀察不同比重的彩色溶被 t下分層的現象後，推理各溶被 內含鹽量的多少。此題平均通過率為.5 9 '低分組的通過率為.30 。第 19 題則是讓 學生知道每種顏色溶液含鹽量之多寡，推那種溶液會在上層;此題之平均通過率 為 .69 '低分組通過率為.45 0 此二題，一是教學加強(第問題) ，一是課程加強 (第 19 題) ，但三題的學習之能力層次，顯然第 18 題較抽象，是以筆者認為第 19 題如果教學能加強，學生可以學會，因為它有具體的鹽量可觀察，而第問題，筆 者估計即使加強教材份量，恐也不易學會，因為它需要先瞭解溶質、溶解等概念 後，才能由所觀察到溶被分層的現象，推知溶質的多寡不同，筆者的判斷正確與 否，自有待進一步之研究。

b

(五上 -1 )題要學生能正確的指出手臂伸直時要收縮那塊肌肉，而第二 (五上 -2 )題要學生暸解肌肉與骨骷聯合作用才能運動。第一、二二題的平均通過 率分別為.48 、 .66 低分組的通過率為 .27 及 .39 0 檢查課本內容，雖然未以人手臂 做解剖，全軍元卻在說明人的手腳之運動及雞翅膀的運動，學生解剖了雞翅膀， 觀察骨骷、肌向的運動 o 由評量的結果，可看出學生經由教學活動可以暸解肌肉 及骨儲的運作產生運動;但是顯然由解剖雞翅膀並不能轉移學習，幫助學生瞭解 人手臂某個特別肌肉的功能，此部份教材的重點，宜再斟酌。 C 、 d 、 e 題均是有關於科學過程技能的學習，其中 d (五下 -1 )的學習成就 與教學強調程度成顯著相關。目前尚無文獻說明學生在四、五年及能否學會由圖 表做內插、外推的預測，或控制實驗的變因，及經由一些操作，對空氣下操作型 定義。筆者之研究(李田英，民 79 )顯示以 TIPS II 測試師專、師院大一學生， 這些科學過程技能的能力，結果平均通過率為 83% '非數理組系的學生其通過率 為 77% 。國小四、五年級可學習到那一層次，實有待研究。

f

(四下 -6 )題是要學生畫出蛋的構造並填出名稱，此題的平均通過率為.58 ，高分組通過率為.肘， llf 分組為 .23 '學習成就與教學強調成顯著相關。蛋為學 生經常見到的實物，理論上，學生不難學會。檢視課本內容，說明了蛋的孵化，

494 師大學報第四十期 而未說明蛋的構造，且作答方式為要求學生自己畫出蛋的構造，並用線連上構造 的名稱。通過率低落的原因究竟是因課本未說明蛋的構造，還是因題目作答方式 較複雜，有待進一，步的研究。

g

、 h 二題高分組的通過率為 .9 以上，而f~分組的通過率在 .2-.4之間，除了可 能低分組的同學未作實驗不懂概念外，也可能是因作答方示為複選，必須二子題 全答對才計分，造成低分組的通過率低的真正原因有待研究。 自課程強調的 z -分數為正值，教學強調的 z -分數為負值的試題分析 此類試題共有 22 題，列於表 5 。表 5 中有 10 題的學習成就與教學強調成顯著的 中度相關 (r=.22-.36

'

P<.01) 。這 22 題又可類分為: 1.目前教學未強調，但教學強調與學習成就成顯著相關; 2. 平均通過率在 .7 左右，目前教學並未強調，如果教學強調，則學生可能可以學會 3. 即使教學再強調，學生可能也學不會。 以下就這三類題目，分別說明如下: 1.教學雖未強調，但教學強調與學習成就均成顯著相關 這類試題的平均通過率在.36-.70 之間，內容如下: a. 認識風向(三上 -8

)

b. 蠶的生長順序(三下 -5

)

c. 以符號表達電路(三下 -9

)

d. 以雲量、雲的形狀說明天氣(四上 -3

)

e. 空氣、水受熱會膨脹(四上 -14

)

t 礦物各有特性(四上 -16

)

g. 以線香燒掉的長短，定義一小時(四下 -12

)

h. 大氣有壓力(四下 -17

)

i.水三態變化是因受熱的影響(五下 -13

)

關 題 平過 高通 低通學習成就教學強調程序 課程強調 點列 評量試題 過 _{分過 分過與教學強(三點量表)} (專家評定頁) _二相 評 量 內 ，廿呼每﹒ 回 _號 均率 組率 組率調之相關平均 z- 分數平均值 Z 分數 系關 _題目類型 點 三 8 _{。 54} 0.77 _{。 35} 0.36* 2.00 -2.22 會會 3.88 0.03 0.33** 單選題 的線香或紙張的飄動指出風向 1司上令" _{10 0.75 0.93} 。 49 0.17 2.26 -0.89 3.86 0.02 。 45** 單選題 紅色與綠色光混合後的顏色 J、「\ _{上 15 0.62 0.91 0.26 0.02 2.36 -0.38 4.31 。 29} 0.49付查團 水的形狀隨容器改變時，水量並不增減 →斗T令 講話

N

三 5 0.66 0.91 0.35 0.27* 2.35 -0.97 6.46 1.52 0.46的圓形順序排列排列蠶的生長順序 毒草 9 0.70 0.91 0.40 0.34會 2.43 -0.47 5.36 0.67 0.44** 查團題 童電;也與燈泡的電路圍 區 14 0.66 0.89 0.35 0.18 2.49 -0.10 6.19 1. 31 0.43** 單選題 由物體所經距離、時間，判斷運動快慢

~

17 0.52 0.77 0.29 -0.08 2.32 -1.15 5.75 0.97 0.41抽查團題 紙片張數與水面上升的關係(毛細現象)

里早開已件主

下 19 0.69 0.93 0.45 -0.17 2.41 -0.59 4.87 0.29 0.42** 單選題 加鹽較少的水溶液會在2日鹽較多水溶液的上層 四 3 0.45 _{。 77} 0.13 0.27* 2.32 -1.34 5.57 l.20 0.53** 嗔充題 (3) 白雪量與形狀說明天氣變化

動志單:

9 0.66 0.91 0.36 0.14 2.38 -0.89 4.88 0.73 0.51** 垠充 (2) 水的侵蝕、搬運和堆積作用 10 0.76 0.92 0.52 0.30會 2.41 -0.66 4.88 0.73 0.45** 單選題 海浪的侵蝕、堆積作用 14 0.51 0.86 0.20 。 23* 2.38 -0.89 5.50 1.15 0.60** 頌充題 (2) 自E 認明受認膨脹的物體 也 16 。 43 0.75 0.13 -0.30* 2.41 -0.66 5.00 0.81 0.53** 擴充題 (2) 礦物有其特有的顏色、光澤與硬度等特質 草草 17 0.64 0.87 0.35 0.18* 2.32 -1.34 4.58 0.53 0.48** 複選題 利用打 i悶卡做礦物的分類 崎 上 20 0.77 0.98 0.43 -0.21 2.32 -1. 34 4.08 0.19 0.57 的連連看 魚體各部位之構造輿功能 附 。 71 0.91 0.42 。 22 2.27 -0.86 5.00 0.61 0.46村複選題 動物產生後代的生殖方式 時刊 111 _,.. 12 。 59 0.82 0.4日 0.36* 2.24 一1. 02 8.58 2. 抖的 0.30** 單選題 由線香之燃燒，為時間下一操作型定義 下 17 0.64 0.94 0.33 _{。 34} 2.38 -0.28 5.36 。 79 0.50** 填充題 “大氣壓力"便裝滿水倒置的卡紙不會掉落 -、.、

,

國 _{l 五 14} 0.40 0.66 0.21 -0.02 2.50 -0.32 8.19 2.02** 0.38** 單選題 輪軸省力的方式 上 17 0.58 0.87 0.29 -0.07* 2.42 -1.00 5.18 0.09 0.42** 查團題 由等高線圖畫出地形變化 五 10 0.66 0.92 _{。 34} 0.06 2.46 -0.35 7.10 2.08** 0.50** 複選題 每天太陽與月亮的運動情形 下 13 0.36 0.69 0.12 -0.22會 2.49 -0.10 4.33 0.31 0.51** 複選題 (2) 水的狀態變化是因熟能的影響 *P<.05 會會 P<.001

496 自，l\î 大學報第四十期 -再檢視這些試題，其中 b 、 C 、 g 、 h 等題，平均通過率在 .6 以上，且低分 組的通過率也在.33 以上，教學強調與學習成就的相關係數在 3 以上，如果教學時 能予以加強，學生將可能學會這些概念。

a

、 d 、 e 、 f 、 i 諸題，平均通過率在 5 以下，其中 d 、 e 、 f 、 i 四題的 lif 分組通過率在 2 以下，顯示這些教材即使教學再加強，也不易學會。其中 a 項為 認識風向，雖然文獻上無研究指出三年級學童學習風向有無困難，但由筆者持續 數年觀察國小自然科學的教學，看到不少五年級的學童，對五年級上學期「我在 那裡」這單元的東南西北方位的認識，仍然感到困惑。筆者認為三年級上學期認 識風向，這教材之安排，可能不恰當，對學生而言，太深了一些。 f 項為瞭解礦物的特性，雖然文獻上無四上學童不易學會此類教材之研究，但 以其.43 之平均通過率， íif 分組 .13 的通過率及教學越加強，學習成就越低 (r=-.30

,

P<.Ol) 的相關性觀之，此類教材的安排也待斟酌。 另 d 、 e 、 i 三項為有關雲量、雲狀、天氣、水、空氣受熱膨脹，及水因受熱 而改變狀態等概念，這些概念對國小的學童而言，本來學習就有困難 (5tepans

&

Kuehn

,

1985;Bar

,

1989;Clough

&

Driver， 1985) 。教材的安排宜做調整。

2. 如果加強教學，學生可能可以學會 這類試題的平均通過率在 .7 左右，且低分組的通過率在 3 以上，高分組的通 過率在 .9 左右，筆者判斷如果加強教學，學生可能可學會，這些試題的內容如下 a. 色光混合(三上 -10

)

b. 速率(三下 -14

)

c. 加鹽較少的水溶液會在2日鹽較多的水溶被上層(三下 -19

)

d. 水及海浪的侵蝕、堆積等作用(四上 -9 、 10) e. 利用打洞孔分額(四上 -17

)

E 魚、身體的構造及功能(四上 -20

)

g. 太陽、月亮東方升起、西方落下(五下 -10

)

h. 動物生殖方式(四下 -5

)

以四上第 10 題 u每浪的侵蝕、堆積作用)為例，該題教學與學習成就成顯著 相關 (r= .30

'

P<β1) ，平均通過率為 .76 '高分組的通過率為 .92 '低分組的通過 率也在.52 '文獻上尚無此類教材學習困難的報告，如果教學能再予加強，相信可 達到課程的目標 o 筆者相信這些教材，學生可藉由更多的教學活動學會 o 3. 即使教學再強調，學生也可能學不會 這類試題的平均通過率在.4-.6 之間，且低分組的通過率均在 3 以下，其內容 如下: a. 水量守恆，水的形狀可因容器而改變(三上 -15

)

b. 毛細現象(三下 -17

)

C. 輪軸的省力(五上 -14

)

d. 由等高線畫地形圖(五上 -17

)

由筆者多年觀察國小教學之經驗，發現每年學生學到輪軸、等高線時均感困 難，顯示這些教材教學的年級宜做調整，而如何調整，文獻上尚無可考，有待進 一步的研究 O 的課程、教學強調的 z- 分數均為負值 此類試題三十有 31 題，詳如表 6 所示 O 將題目再歸為三類: 1.平均通過率在 .7 左右，低分組通過率在 5 左右，研究者認為學生可以學會的; 立平均通過率在 5 以下，低分組通過率在 3 以下，研究者認為教材太艱深的; 3. 不在第付及第ω類內的試題。 茲分別討論如後: 1. 平均通過率在 .7 左右，低分組通過率在 5 左右，研究者判斷經由教學及課程之強 調學生可以學會的教材這些試題包括: a. 液體與液體作用會變化(三上 -18

)

表 6 、教學與課程均未強詞，且通過率未達 .8 的試圖 評量試題 列相關 點二系 課程強調 (專家評定頁) 平均值 z-分數 低通學習成就教學強調程序 分過與教學強(三點量表) 組率謂之相關平均 z-分塵世 通過率 高分組 通過率 平均 題 n令﹒ 廿 內 量 評 題目類型 號 測量脈博 變色是被體與液體交互作用的證據之一 由不同的月亮表面圖片，判斷E巨月亮的遺近 動物可依其食物習性分類 獅、牛、羊、草的食性關係 能提出推理所恨鐵的觀察 能分辨是屬於觀察或是推理的敘述 擴充題 (2) 讀充，軍選 圖形順序排列 續充題 續充題 單選題 複選題 (2) 0.26合會 0.45*會 0.46** 0.35** 0.46** 0.43** 0.54*會 -0.85 -0.39 0.90 -1.43 -1.39 -0.14 0.57 2.40 3.17 l. 28 3.33 -2.15 ** 2.64 -0.59 2.69 -0.28 4.31 0.28 3.75 -1. 73 -l.09 2.29 2.22 2.30 2.16 2.41 2.46 2.46 0.08 0.06 0.l3 0.12 0.00 -0.08 -0.10 0.35

0

.4

8

0.28 0.01 0.48 0.45 0.30 。 63 0.96 0.86 0.31 0.96 0.93 0.95 0.49 0.75 0.58 0.12 0.77 0.70 0.65 三 5 上 18 三 l 10 11 15 下 16 由石灰水的變化，推想呼出的空氣含有二氧化碳 判斷聲音的大小、高低 聲音是由物體的接動而產生 由鐵屑的分佈認明磁場方向 單遷，填充 軍選題 單選，擴充 (圓形)續充 (2) 0.47** 0.43*會 0.37*會 0.60** -l.

88

*

-0.76 -0.75 1.26 l.00 2.67 2.69 l.93 -0.44 -0.44 -0.66 -0.44 2.44 2.44 2.41 2.44 0.19會 0.03

0.

l3 0.13 0.22 0.42 0.17 0.26 0.66 0.87 0.54 0.93 0.42 0.64 0.34 0.61 4 6 8 上 18 四 指出刻度標上所代表的數值 植物葉子之多寡影響水份的蒸散的量 時間間距(按照比例)的換算 雨量測量一(與容器大小無關) 由四種現象，排列所受風力的大小 (團形)損充 (2) 單選，現充 單選題 查團題 (順序)填充 0.31 會會 0.47*脅 。 .32** 0.28** 0.39** -1.30 0.11 -l.04 -1.44 -0.93 可 JnuqJnunu ntcE 弓， nunυ

...

可止可叫司 iTiqζ 4冒 * RU 只 UQUrbkJ 7ηtnuJrb7 ，

....

nU 《HV 可 41Lnu 2.29 2.38 2.06 2.12 2.29 0.13 -0‘03 0.06 -0.18 0.09 0.56 0.22 0.49 0.17 0.39 0.91 0.80 。 .87 0.51 0.85 0.75 0.53 0.68 0.31 0.64 四 2 10 l3 14 下 15 解釋天氣圍的冷，暖蜂與天氣變化 由實驗現象(助燃) ，判斷瓶子是否了氧氣 由顯微鏡觀察團形，下植物細胞的操作型定義 瞭解細胞的形狀、大小與特性 慎悍的省力使用方式 t也圍之方向與距離的判斷 自力團選出靜止不動的物體 畫出四輪車靜止與運動時的力圍 罩，複選 (2) 單遷，續充 單選題 被選題 單選題 續充題 (2) 複選題 查團題 (2) 0.50會* 0.44會* 0.40會脅 。 .40*脅 。 .33*脅 。 .46*會 0.43*脅 。 .47** 一1. 23 -0.73 -0.72 -0.52 -0.25 0.50 -0.02 -0.36 0.57 3.11 0.07 3.9。 一1. 67 * 3.91 -2.34 ** 4.22 -0.07 4.65 -0.57 4.25 -0.32 5.00 0.57 4.47 2.47 2.53 2.34 2.26 2.53

2

.4

7

2.50 2.47 -0.02 0.02 脅 。 27脅 。 .08 0.03 0.28* 0.0日 -0.23* 0.33 0.36 0.36 0.15 0.55 0.15 0.48 0.19 0.94 0.88 0.87 0.60 0.90 0.80 0.94 0.7日 0.69 0.66 0.61 0.34 0.76 0.48 0.74 0.49 4 5 7 8 11 16 18 上 19 五

軍+巴拉恥

會主凝定以振動器測量物體質量的操作型定義 群落是由多個族群(即同種個體組成)所組成 消費者、生產者與分解者之間食物鏈的關係 能瞭解不易推動的物體是因“慣性"大 由粉末特性之分類流程圈，判斷某種粉末號碼 構成通路的電流會產生也場，使指南針偏轉 徽菌生長快↑曼的環境因素 單選題 填充，軍選 作圍題 單選，填充 填充題 複選題 單選題 0.38** 0.50** 0.52*脅 。 .46** 0.51** 0.36** 0.45**

。‘ 11

1.17 1.06 0.18 -0.47 -0.42 -0.96 1.02 3.67 1.02 2.00 0.10 2.17 -2.88 *會 3.56 -0.10 3‘10 -0.10 3.18 -0.35 2.33 2.38 2.38 2.49 2.16 2.49 2.49 2,46 0.26* 0,28* 0.28* -0,04 -0.09 0.02 0 ， 1 日 。 34

0

.4

7

0.26 0.26 0.43 0.10 0.55 。 7日 0.95 0.86 0.83 0.97 0.37 0.97 0,57 0.77 0.60 0.55 0.76 0,20

0

.7

8

五 3 5 6 8 12 15 1 下 16 L一一一一一 會 P<.05 會會 P<.OOl

出峙耐即將

Eq

∞ αHU

b. 動物因食物構造密切關係(三下 -11

)

C. 能提出推理所根據的觀察(三下 -15

)

d. 判斷聲音的大小高低(四上 -6

)

e. 指出刻度標上所代表的數值(四下 -2

)

f. 認出卵生的動物(四下 -5

)

g. 群落是由多個族群組成(五下 -5

)

h. 依粉末特性之分類流程圖，判斷某種粉末號碼(五下 -12

)

i.徽菌生長快慢的環境因素(五下 -16

)

j. 槓桿的省力使用方式(五上 -11

)

這些內容，高分組的通過率已達 .9 左右，如果教學及課程之安排能予以加強 ，低分組的學生應可學會 o '2.平均通過率在 5 左右，低分組通過率在.3左右，即使加強教學及加重教材，學生 也不易學會的試題 這些試題達不到課程的要求，依筆者之判斷已不是上課時老師多教一下、或 課本上多增加相關之內容，學生就可能學會了。這些教材必須重新檢討其學習的 年級及撰寫的重點。這類試題的內容如下: a. 測量脈博(三上 -5

)

b. 動物可依其食'1生分類(三下 -10

)

C. 由石灰水的變化，推想呼出的空氣會有二氧化碳(四上 -4

)

d. 聲音因物體振動而產生(四上 -8

)

e. 植物葉子之多寡影響水份之蒸散量(四下 -10

)

f. 雨量測量與容器大小無關(四下 -14

)

g. 瞭解細胞的形狀、大小與特性(五上 -8

)

h. 地圍之方向與距離之判斷(五上 -16

)

Ì. 畫力圖(五上 -19

)

500 師大學報第四十期 j. 質量的操作型定義(五下 -3

)

k.慣性(五下 -8

)

1.電路或通路會產生磁場(五下 -15

)

以 82 年一月出版之國小教科書與 72 年的出版對照，其中 a 、 C 兩項教材已由 課程中刪除。 W缸及 Stavy (1987) 的研究指出若依動物食，性，把動物分類，二至六年級的通 過率分別為 32% 、 38% 、 55% 及 42

%

0 b 項原在三上，修訂版將這單元「食物 鏈 J 移至四上，並改寫教材，強調「食物鏈」的概念;改寫後的教材，學習成效 如何，則不得而知，有待進一步的研究。 至於 d 項，這單元在修訂版頁數已由 6 頁增加至 9 頁，學童能否由操作中將由 觸覺所感覺到的鼓面的振動、聲帶的振動與所聽到的聲音連結起來，也有待研究 。 新版的教科書，將 e 項由四下移至四上，且教材由 8 頁改寫成 6 頁， f 項由四 下移到三下教。其他 g 、 h 、 i 、 j 、 k 、 l 等項仍保留，有的教材頁數更減少些 (如1 g 由 10 頁減為 9 頁. 1 由 10 頁減為 7 頁; j 、 k 由 10 頁減為 4 頁) ，雖然這些 教材的合宜性均有待再研究，不過，由筆者教 10 餘年師專三年級物理的經驗，畫 力圖、質量、慣性、重量、電流產生磁場等這些概念，師專三年級學生都不易弄 清楚，國小五年級的學生究竟能學些什麼，又該學些什麼?我們真需加以研究， 以為將來設計課程之參考。 3. 平均通過率在 5 左右，但高分組的通過率在 .9 左右，而 lif:分組通過率在 3 左右這 類試題如下: a. 由不同的月亮表面圖片，判斷距月亮的遠近(三下 -1

)

b. 分辨觀察或推理的敘述(三下 -16

)

C. 由鐵屑的分佈說明磁場方向(四上 -18

)

d. 由四種現象，排列所受風力的大小(四下 -15

)

e. 解釋天氣圓的冷、暖鋒與天氣變化(五上 -4

)

f.由實驗現象(助燃) ，判斷瓶于是否裝了氧氣(五上 -5

)

g. 食物鏈的關係(五下 -6

)

再三檢視，發現除了有些題目的概念可能難於學習外(例如食物鏈) ，這些 題目的作答方式均很複雜，例如四上 -18 、五上 4 、五上 -5 等題均是二個以上的 子題，必須全答對，才得分，還有的題目如三下 -16 、五下 -6 跟語文的能力很相 關，受限於語文能力，低分組的學生之作答就不易答對。三下 -1 、四下 -15 二題 的題意不是十分清楚，題日本身的說明或呈現方式，可能讓學生無法清楚的瞭解 這些試題 o 筆者覺得除了是評量、教學、課程三者不一致外，筆者認為題目本身 呈現的方式，也有待研究。

三、單元之安排分析

檢查三個版本的國小自然課程:初版、 77 年的修訂版、及 82 年的改編本(單元異 動分析表請見原報告 P.42，43，44，45 ，46) ，可明顯的發現三上、三下、四上的單元數， 由初版的 11-13 個單元，減至 82 年的改編本的 8-9 個。四 F 、五上、五下的單元數雖不 是大量的減少，但也減少 1-2 個單元。除了五下外，各學期課本的頁數也減少 20-60 頁 。減輕學生負擔是好現象，像原來三下的「我們再來看月亮」、「看誰說的對」兩單 元均已刪除。不過有些單元雖然看似刪掉了，但其內容卻以非常精簡的方式，呈現於 別的單元中，例如初版三上的「色輪 J 原來的教學內容包含認識顏色、光譜及色光 混合等概念，到了 82 年的改編本，則只保留光譜的概念，而且將其與原來三上的「筷 子斷了嗎? J 的折射內容合併，移至 82 年度的三下教，其效果如何?有待研究 O 教材的刪減，有待圍內研究者提供更多的資訊。依本研究的數據分析，有些刪動 實在不是更好的安排。例如學生對力的認識在小學階段已感困難，我國之課程將以彈 簧秤測量力的單元，初版安排在三下，改編版雖由原有的 6 頁增為 11 頁，不過卻增加

502 師大學報第四十期 了虎克定律的概念，讓學生就實驗結果畫力與彈簧拉長量 (F-X) 的關係圖，畫 F-X 圖 需要有數軸及位置的觀念，三下的學童能否有此能力是值得再考慮的。又如把雲由四 上移到三下，而且增加一頁的降雨量的測量，降雨量涉及單位面積的觀念，就筆者的 經驗，單位面積這觀念即使是師專三年級的學生仍有部份學生感到困難。又如將五上 冷熱空氣對流的實驗刪除，卻保留認識天氣鋒面、壓力等觀念。未做基本的氣體對流 的實驗而改為直接教授空氣對流，教材如此安排是否恰當?有待研究 o 筆者認為刪掉 該單元有關氣體對流的實驗是很可惜的安排。這些刪動如能有研究上的支持，將可做 更好的異動。

伍、結論與建議

一、結論

本文有如下的結論: 付此 38 所學校的數據顯示規畫的自然科學課程與執行的及學生學會的課程三者之間的 一致性約 4% '整體而言並不高 o ω學習困難的教材，其形成的原因主要歸因於教材安排的年級不當，文獻上已顯示學 生學習這些教材有困難。有需要重新調整教材的授課年級及教法。 臼試題的評量方式亦會影響學生作答的成績，此為部份試題未能答於 0.8 的原因。 四此 38 所學校的任課教師已接受過每學期二週的研習，其教學強調與學習成就的一致 性仍不高，除了無法肯定研習的效果外，其原因之一也可能因本研究為事後追蹤研 究，故日後推展新課程時，宜同時追蹤研究，將有助於未來課程之發展與研究。

二、建議

撰寫本文時，深深覺得我國的科學教育基礎資料不足，建議(1)學者們的研究能與

實務更求配合，對課程之改進，方能提供方向 O 例如我國對迷思概念的研究很多，但

針對國小的教材，探討我國學生的相關的學習狀況，資料並不多; (2)宜加強我國發展

504 師大學報第四十期

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An Analysis of Difficult-to-learn Materials in

Science Curriculum for Grade Three to Grade

Five Students in Elementary Schools

Tien-Ying Lee

Graduate Institute of Science

Ed

ucation

National Taiwan Normal University

Abstract

Th

e purpose of this study is to find the possible reasons for the fact that students

could not achieve as the curriculum is designed for.

Th

e congruence among intended

,

implemented

,

and achieved curriculum is investigated based on the Tyler's curriculum

evaluation mode

l.

Test results from the project of "Evaluation of elementary school

stu-dents' science achievement" from the Taiwan Provincial Teacher

In-servi白白nter

dur-ing 1980-1986 are used and analyzed.

Findings indicate that there is 4 %

of

congruen臼 among

intended

,

implemented

,

and achieved curriculum.

Lo

w percentage of congruence

,

inadequate arrangement of

learning materials

,

and complexity of answer form of some test iterns are the main

rea-sons for students' low achievement.

Results reveal that there is not enough research data which are related to

elemen-ta可 students'

science learning.

It

is suggested that more practical oriented research

could be done.

KEY WORDS: Curriculum Evaluatio

n,

Science

Leami，略 Element，的 Schω，1

Science

Cur-riculum