幼兒齒輪轉動概念之探究

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國立臺東大學幼兒教育學系碩士論文

指導教授：陳淑芳博士

幼兒齒輪轉動概念之探究

研究生：王冠臻撰

中華民國一 O 一年一月

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誌謝詞

本論文之所以能順利完成，首先要感謝指導教授陳淑芳博士的諄諄教誨。在構思題目時，老師就不斷提醒論文的邏輯性及其價值性。在撰寫論文時，老師也給我很多的啟發，使我更能了解撰寫論文的方法。其次，要感謝口試委員林自奮博士和江淑卿博士。他們針對我的論文提出許多很好的建議，使我的論文整體上能更趨完善。

除此之外，還要感謝本系所有的老師。我從大學部開始即就讀本校的幼兒教育學系，許多有關幼教的知識都由師長們長期不斷的教導，使我對幼教這個領域，才能有比較清楚的認知，也因此引起我想繼續就讀碩士班的決心。在求學這段路程有苦有樂，幸好有同學們互相討論砌磋，在此也要對同學們的情誼表示由衷的謝意。感謝大家的相互鼓勵與扶持，謝謝大家！

最後，我要深深的感謝我的父母。由於您們的鼓勵與支持，讓我在研究的這條路上可以勇敢接受挑戰。尤其是要謝謝爸爸能夠在量的分析上給我不少的指導。同時，也要謝謝媽媽在質的研究上提供我很多寶貴的意見。在我就讀臺東大學期間，您們能夠傾聽我的困擾和煩惱，謝謝您們對我無限的包容，僅將此論文獻給您們。

王冠臻謹誌中華民國 1 0 1 年 1 月 1 6 日

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幼兒齒輪轉動概念之探究

王冠臻

國立臺東大學幼兒教育學系

摘要

本研究的目的為：一、了解幼兒齒輪轉動概念教學前後的情形。二、比較「對話式形成性評量」教學活動後，不同年齡、性別及生活環境之幼兒在齒輪轉動概念上的差異。三、探討實施「對話式形成性評量教學活動」的對話內容對幼兒齒輪轉動概念的影響。研究對象為台東縣三所幼稚園，共 83 名中、大班幼兒（男生 43 人，女生 40 人）。主要的研究工具包括：幼兒齒輪轉動概念量表、對話式形成性評量教學活動錄影逐字稿。所得資料是以質化和量化兩種方法進行分析。本研究的重要結果如下： 1.幼兒受「集中作用」影響，只注意事物單一特徵； 2.幼兒易將「物體擬人化」； 3.部份幼兒對於齒輪概念完全不清楚，回答問題時常說不知道或搖頭，顯示幼兒對於齒輪轉動概念的知識不足。 4.全體幼兒在教學後的齒輪轉動概念上有所轉變。 5. 在齒輪轉動概念教學活動後，男女幼兒的表現沒有差異存在；六歲幼兒在轉動方向、擺放位置及齒輪轉動概念總分高於五歲幼兒的表現； A園及 C園的幼兒在轉動速度的得分高於 B園，而 A園的幼兒在總分方面則高於 B園及 C園的幼兒。本研究針對研究結果的應用及未來的研究也都提出一些建議。

關鍵詞：幼兒、齒輪轉動概念、教學歷程

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A Study of Young Children’s Gear Rotation Concept

Guan-Jen Wang

Abstract

The purposes of this study were: 1. to understand the concept of young children’s gear rotation around teaching, 2. to compare the differences of gear rotation concept between the young children’s with different gender, age, and life environment around the teaching activity of dialogic formative evaluation, and 3. to explore the effect of dialogic contents of gear rotation teaching activity on the young children’s gear rotation concept. There were 83 young children (male 43, female 40) studying in the senior and middle classes of the kindergartens in Taitung county used as the subjects. The main research instruments included “Young Children’s Gear Rotation Concept Inventory”,

“Words by Words Draft of Video Recording of Teaching Activity with Dialogic Formative Evaluation”. The collected data were analyzed by qualitative and quantitative analysis. The important results were as the following: 1. The young children were affected by concentration, so they could watch only one character.

2. The young children were easy to let the objects into personification. 3. Some young children didn’t understand gear rotation concept, so they usually answered “I don’t know” or “shaking their heads”. It showed these young children didn’t have enough knowledge about gear rotation concept. 4. All the young children had changes of gear rotation after teaching activity. 5. After the teaching activity of gear rotation concept, there were no differences of gear rotation concept between male and female young children. Six-year group young children had higher scores of rotation direction, placing location, and total scores of gear rotation concept than those of five-group young children.

The young children of kindergarten A and C had higher scores of rotating speed

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than those of kindergarten B, and the young children of kindergarten A had higher scores than those of kindergarten B and C. There were some suggestions for the application of research results and future studies.

Keywords: young children, gear rotation concept, teaching process

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第一章緒論

. . . 1

第一節研究背景與動機 . . . 1

第二節研究目的 . . . 4

第三節研究問題 . . . 4

第四節名詞解釋 . . . 4

第五節研究範圍與限制 . . . 5

第二章文獻探討

. . . 7

第一節幼兒科學認知概念之發展理論 . . . 7 第二節幼兒齒輪轉動概念之研究 . . . 1 2 第三節研究假設 . . . 1 6

第三章研究方法

. . . 1 9 第一節研究架構 . . . 1 9 第二節研究對象 . . . 2 0 第三節研究設計 . . . 2 2 第四節研究工具 . . . 2 2 第五節研究流程 . . . 2 4 第六節資料處理 . . . 2 8

第四章結果與討論

… … … 2 9 第一節幼兒齒輪轉動之質樸概念分析與討論 . . . 2 9 第二節不同人口統計變項的幼兒在齒輪轉動概念教

學活動前後之差異比較 … … … . … … … 3 9 第三節幼兒齒輪轉動概念教學歷程的對話分析 . . . 5 0

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第五章結論與建議

… … … . . … … … . 6 3 第一節結論 . . . 6 3 第二節建議 … … … . … . . . 6 6

參考文獻

. . . 6 9 附錄一教師訪談大綱 … … … . … . . 7 4 附錄二幼兒齒輪轉動概念量表 … … … … . … … … . … … … 7 5 附錄三幼兒齒輪玩具組 … … … . . . 7 6 附錄四幼兒「齒輪轉動概念」之互動式對話活動教案 … . 7 7 附錄五教學活動逐字稿 … … … . … . . 8 5

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表目次

表 3 - 1 研究對象統計表 … … … . . 2 1 表 4 - 1 - 1 幼兒於齒輪轉動方向前測之統計表 … … … . . 3 1 表 4 - 1 - 2 幼兒於齒輪轉動圈數前測之統計表 … … … . . 3 2 表 4 - 1 - 3 幼兒於齒輪轉動速度前測之統計表 … … … . . 3 3 表 4 - 1 - 4 幼兒於齒輪擺放位置前測之統計表 … … … . . 3 4 表 4 - 1 - 5 幼兒於齒輪轉動方向後測之統計表 … … … . . 3 5 表 4 - 1 - 6 幼兒於齒輪轉動圈數後測之統計表 … … … . . 3 6 表 4 - 1 - 7 幼兒於齒輪轉動速度後測之統計表 … … … . . 3 7 表 4 - 1 - 8 幼兒於齒輪擺放位置後測之統計表 … … … . . 3 8 表 4 - 2 - 1 不同性別的幼兒在齒輪轉動概念教學前的

差異比較 … … … . . . 4 0 表 4 - 2 - 2 不同性別幼兒在齒輪轉動概念教學後的描

述統計表 . . . 4 1 表 4 - 2 - 3 不同性別的幼兒在齒輪轉動概念教學後的共變

數分析摘要表 . . . 4 2 表 4 - 2 - 4 不同年齡的幼兒在齒輪轉動概念教學前的差

異比較 . . . 4 3 表 4 - 2 - 5 不同年齡的幼兒在齒輪轉動概念教學後的描述

統計表 . . . 4 4 表 4 - 2 - 6 不同年齡的幼兒在齒輪轉動概念教學後的共變

數分析摘要表 . . . 4 5 表 4 - 2 - 7 不同生活環境的幼兒在齒輪轉動概念教學前

的描述統計表 . . . 4 6 表 4 - 2 - 8 不同生活環境的幼兒在齒輪轉動概念教學前的變

異數分析摘要表 . . . 4 7 表 4 - 2 - 9 不同生活環境的幼兒在齒輪轉動概念教學後

的描述統計表 . . . 4 8 表 4-2-10 不同生活環境的幼兒在齒輪轉動概念教學後的共

變數分析摘要表 . . . 4 9 表 4 - 3 - 1 兩個齒輪轉動方向之對話分析 . . . 5 0 表 4 - 3 - 2 三個齒輪轉動方向之對話分析 . . . 5 2 表 4 - 3 - 3 兩個齒輪同方向轉動之對話分析 . . . 5 4 表 4 - 3 - 4 大小相同的兩個齒輪轉動速度之對話分析 . . . 5 6 表 4 - 3 - 5 大小不同的兩個齒輪轉動速度之對話分析 … … … . 5 8

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圖目次

圖 3 - 1 研究架構圖 … … … . … . . 1 9 圖 3 - 2 研究流程圖 … … … 2 7

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第一章緒論

本章共分為四節，第一節敘述研究背景與動機，第二節說明研究目的，第三節探討研究問題，第四節說明研究的範圍與限制，第五節對各項重要名詞做解釋。

第一節研究背景與動機

一、研究背景

（一）為什麼要注重科學教育？

為什麼要注重科學教育呢？近年來「科學教育向下紮根」的呼聲不斷，且幼兒教育為一切教育之基礎。因此，培養幼兒對科學的探究能力與喜好，並引導幼兒邁入科學殿堂之門，實為值得重視的一件事。幼兒的科學教育就是要引導他們去探詢

「 H o w 」與「 W h y 」，要增強及滿足他們本身具有好奇、探索及找出答案的能力。幼兒一旦具備這樣的態度與能力，面對任何問題就能以類似的方法去觀察、推論和探究（周淑惠， 2 0 0 3 ；學前教育編輯部， 2 0 1 0 ）。

一般來說，六歲以下的幼兒其科學探索的歷程是比較隨機、隨性，屬於直覺式的思考。雖然並不是那麼周延或有系統、有步驟地進行，但他們已經會運用「觀察」、「推論」、「預測」、

「實驗」的方法。從發現問題、探索問題、尋求解答的過程中，親身體驗到探索的過程，也能充分享受到樂趣。所以說「科學」對幼兒而言並不是艱深的功課，它是每天生活的一部分，是幼兒了解這個世界的遊戲，更是延伸未來學習的一把鑰匙（黃美湄， 2 0 1 0 ）。

（二）實施幼兒科學教育的目的

科學教育日益受到重視，教育部在民國九十二年所發佈的

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「科學教育白皮書」中，明確指出幼稚園階段的科學教育目標為「提升每位學生的探究能力、創造力及批判思考的能力，並培養具好奇心與科學倫理道德之良好科學態度。」由此可知，幼兒階段的科學教育主要是讓幼兒有動手操作的機會，去激發幼兒的好奇心和興趣、學會探索問題與解決問題的能力、並培養出良好的科學態度（賴羿蓉， 2 0 0 8；學前教育編輯部， 2 0 1 0 ）。

而盧美貴（ 2 0 0 3 ）提出的「五歲幼兒科學領域學力指標」中，亦說明幼兒階段的科學教育目標旨在培養幼兒喜愛探索、勇於參與的好奇心，如此一來，才能養成主動學習的習慣。並藉由學習科學探究的方法及知識，提升幼兒獨立思考及解決問題的能力，並將所學運用於生活中。

因此，本研究之目的在於藉由玩具的輔助，幫助幼兒更易吸收有關齒輪的科學概念，先從生活週遭的事物講起，讓幼兒去思考日常生活中有哪些東西會用到齒輪，引起幼兒的興趣，然後再慢慢深入探討齒輪有哪些特性、原理，帶領幼兒去思考，並培養對科學的興趣，幼兒們可以從思考與討論的過程中輕鬆學到有關齒輪的相關知識，將來遇到類似的問題時，就能經由遷移思考去理解新的概念。

二、研究動機

（一）幼兒科學教育的內涵為何？

依教育部科學教育學習網 ( 2 0 0 4 ) 的分類，科學教育總共可分為六大領域：數學、物理、化學、生物、生活科技和地球科學。可以想到的研究主題非常多，舉凡生物領域中有對動植物的研究、對遺傳學、演化或是循環系統的研究；數學領域中有對重量、形狀或面積的研究；物理領域中有對光與影、電路、聲音、溫度和簡單機械的研究；生活科技中有對風車、冷氣機和微波爐的研究；化學領域中有對溶解與蒸發、酸與鹼、氧化還原的研究；地球科學領域中有對地震、土石流和颱風的研究等等，這些都屬於科學教育中的一部分，且都與我們的生活息

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息相關，所以很適合在課堂上和幼兒們一起觀察研究、發現問題和討論。

（二）為何選用齒輪進行探究？

研究者這次選擇使用物理領域中齒輪轉動的概念做為研究主題，對幼兒進行施測與教學，最主要的原因是因為齒輪屬於簡單機械的一種 ( 另外還有槓桿、滑輪 ) ，是機械物品中較為基本的裝置，所以很適合六歲以下的幼兒學習，如果是滑輪的話就太複雜，必須要到國小才能夠進行研究。因此，本研究目的就是想了解幼兒對齒輪轉動概念的理解程度如何。

日常生活中會用到齒輪構造的物品很多，以幼兒的玩具為例，有齒輪式的時鐘、齒輪板的組合和玩具車。另外，生活中幾乎每天都會用到的腳踏車、手錶、立可帶和果汁機也都是運用齒輪所組成的機械。由此可知，齒輪雖然看起來毫不起眼，但卻是我們生活中不可或缺的一環，所以研究者希望能透過這次的研究讓幼兒了解齒輪的特性及原理。但國內有關幼兒對齒輪的運用概念方面之研究卻是少之又少，大部分是以國、高中學生為研究對象，國小學童方面的研究也是屈指可數。因此，激發研究者探討幼兒對齒輪轉動概念的興趣。

其實不只齒輪概念的相關研究稀少，整個幼兒科學教育的研究都很缺乏。賴羿蓉（ 2 0 0 8 ）指出，在幼兒教育的領域中，科學教育一直是較少被提到的教學領域，國內有關幼兒階段的科學概念發展之研究為數不多。主要是因為幼兒年紀較小，表達、理解與思維能力皆尚未完全成熟，而且幼教老師在科學教育相關領域的專業知識也較為薄弱。現在國內有關幼兒科學教育的理論基礎與實務經驗仍處於剛起步的初始階段，所以還需要學者專家們致力於相關之研究。

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第二節研究目的

基於上述之研究背景與動機，本研究主要著重在幼兒對齒輪機械物品的了解程度，並分析對話式形成性評量對幼兒齒輪轉動概念的影響。本研究的目的有以下三點：

一、了解幼兒齒輪轉動概念（轉動方向、轉動圈數、轉動速度、擺放位置、齒輪轉動概念總分）教學前後的情形。

二、比較對話式形成性評量教學活動後，不同年齡、性別及生活環境之幼兒在齒輪轉動概念上的差異。

三、探討實施「對話式形成性評量教學活動」的對話內容對幼兒齒輪轉動概念的影響。

第三節研究問題

根據上述之研究目的，本研究欲探討的問題有以下三點：一、幼兒對於齒輪轉動概念（轉動方向、轉動圈數、轉動速度、

擺放位置）在教學前後的概念發展為何？

二、對話式形成性評量教學活動後，不同年齡、性別與生活環境之幼兒在齒輪轉動概念上有何差異？

三、實施「對話式形成性評量」教學活動時的對話引導提問歷程對幼兒齒輪轉動概念的影響為何？

第四節名詞解釋

一、齒輪

齒輪是傳動機構中的重要元件，齒輪能將圓之邊緣依一定的曲線做成輪齒，用以代替滾動之圓柱及圓錐而運動，屬於槓桿原理的應用，藉以改變力的大小、方向以及旋轉速度，透過齒數比的換算，也可以求得扭力以及轉速的改變情形。其特性是可傳達旋轉，使用極小的動力也能傳達，可運用極小的構造

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而高效率傳達大轉距，也可選擇齒形或軸的相關位置來改變傳達之特性。此外，齒輪的功用有： 1 . 傳遞動力。 2 . 改變動力方向。 3 . 改變旋轉速度。本研究之齒輪為適合幼兒學習的齒輪玩具組。

二、幼兒齒輪轉動概念

有關齒輪轉動的概念有許多種，包括轉動方向、轉動圈數、轉動速度和齒輪位置等。本研究所指幼兒齒輪轉動概念為經由齒輪玩具組測量出幼兒對齒輪的轉動方向、轉動圈數、轉動速度及轉動位置之理解情形。

三、轉動速度

本研究所指轉動速度為齒輪轉動的距離，而不是齒輪的角速度，所以與轉動圈數並不相同。

第五節研究範圍與限制

一、研究範圍

本研究是以台東縣某三所幼稚園，共八十三位幼兒為研究對象，其中有兩所是混齡教學 ( 中、大班 ) ，且總共只有兩個班級，所以全部五十一位幼兒皆為施測對象，並進行一對一的前後測訪談分析。

此外，本研究是以幼兒對齒輪轉動的概念進行探討，研究內容分成齒輪轉動的方向、轉動的速度、轉動圈數及擺放位置這四個項目進行設計，且因為施測對象是幼兒，所以沒有提到艱深難懂的專業知識，僅以此階段之幼兒能理解之部分，包括齒輪轉動方向、速度做為研究探討之範圍。

二、研究限制

本研究因受到時間、空間、經費、人力、幼兒居住環境、家長社經背景、文化等因素的影響，以及並非經由隨機抽樣取

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得樣本，因此無法推論到全國的幼兒，其分析結果僅能做為區域性質的研究參考。

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第二章文獻探討

本章蒐集有關幼兒科學教育之相關文獻資料，經整理分析後予以呈現，做為研究之基礎與參考依據。第一節是陳述有關幼兒科學認知概念之發展理論、第二節是研究幼兒對齒輪轉動概念之研究、第三節則是研究假設。

第一節幼兒科學認知概念之發展理論

一、建構主義的科學觀

近年來科學教育工作者不斷在探討幼兒如何獲得科學知識，以及學習科學知識的歷程。隨著 1 9 8 0 年代科學教育的改革，認知心理學與建構主義開始興起，科學研究者們嘗試以知識建構 ( k n o w l e d g e c o n s t r u c t i o n ) 的觀點來解釋幼兒學習科學的行為與歷程，他們主張知識是由個體主動建構，以既有的先備知識為基礎來建構新知識，而不只是簡單地「刺激與反應」的連結而已（林佳珍， 2 0 0 8 ；黃尹貞， 2 0 0 4 ；楊璧如， 2 0 1 0 ）。

建構主義強調知識是由當代社會互動所達成的共識，因此知識具有暫時性、是可變動的。在知識的發展過程中，個體會不斷去經驗外在事物，並依據本身先前的知識經驗，將外來各種訊息加以詮釋、賦予意義，這便是一種知識的建構。因此，學校的科學教育應先了解幼兒的原始想法與先備經驗，協助幼兒主動去探索、觀察及建構自然科學的知識，而非強迫灌輸指導者的科學知識。然而，每個人的先備經驗或早期概念各有不同，所以每個人對於相同的概念會有不同的理解。這也就是為什麼學習者不可能擁有與指導者相同的概念架構，因為每個人都是以自己的經驗為基礎，將外在的資訊建構成自己的知識（吳穎田， 2 0 0 5 ；林佳珍， 2 0 0 8 ；郭重吉 1 9 9 5 ；黃尹貞， 2 0 0 4 ；賴羿蓉， 2 0 0 8 ）。

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建構主義的學者主張教師應運用各種方法引發幼兒主動思考，而非控制幼兒的思想。在教學上，教師應扮演引導者的角色，透過提出疑問及讓幼兒親手操作的機會，讓幼兒有機會思考，並和同儕共同討論和分享彼此的觀點，使幼兒將生硬的知識與生活經驗相聯結，並發現概念間的關聯。然後在活動進行歷程中運用預測、實驗、發現結果、與預測相比較等方法，對其中的差異提出質疑和解釋，使幼兒重新建構新的概念。這種概念是能運用已學會的知識、技能去解釋生活中所見的現象，或解決生活中所遭遇到的問題，而不是只會複述而已（李賢哲， 2 0 0 1 ；吳穎田， 2 0 0 5 ；林佳珍， 2 0 0 8 ；黃尹貞， 2 0 0 4 ）。

整體而論，建構主義中的幼兒科學教育，是強調以學習者為主體的學習歷程，著重自身經驗、體會與詮釋，經由認知衝突的調適，使學習者主動思考訊息的意義，並透過新舊知識的聯結發展出更高層次的概念（林佳珍， 2 0 0 8 ）。

二、幼兒認知概念發展

近年來，有關幼兒科學概念的研究陸續發展起來，幼兒獲得科學知識的內在歷程，亦是科學教育工作者不斷在探討的問題。隨著認知心理學及建構主義的興起，科學研究者嘗試以知識建構的觀點來解釋幼兒科學的學習行為（黃尹貞， 2 0 0 4 ；楊璧如， 2 0 1 0 ）。因此，本節將針對幼兒科學認知概念的發展，以建構主義的代表人物 ─ 皮亞傑 ( P i a g e t ) 和維高斯基 ( V y g o t s k y ) 的觀點加以探討。

（一）皮亞傑的觀點

皮亞傑主張認知概念的發展是個體內在自發的歷程，其目的是協助個體對環境的適應，並透過同化與調適，不斷地調整修正以達到平衡。同化 ( a s s i m i l a t i o n ) 指個體運用其既有的基模 ( s c h e m a ) 處理所面對的問題；調適 ( a c c o m m o d a t i o n ) 為個體面對新知識時，為了符合環境的要求，主動修改其既有之基模，

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進而達到目的的一種心理變化歷程（林佳珍， 2 0 0 8 ；林佩蓉， 2 0 0 7 ；郭靜晃， 2 0 0 1 ；莊麗娟， 2 0 0 4 ； 2 0 0 7 ； 2 0 1 0 ；黃尹貞， 2 0 0 4 ；程薇， 2 0 0 7 ）。其主張幼兒在求知的過程中，不只是去經驗事物，更主動創造事物的意義，拓展對外在世界的理解與認識，不斷地建構自己的知識，以形成自己的認知（林佳珍， 2 0 0 8 ）。

皮亞傑將人的心智發展分為四個階段，其中學前幼兒屬於

「運思預備期」，而在幼兒認知概念發展研究中，運思預備期又分成兩個階段：第一階段稱為前運思期 ( p r e c o n c e p t u a l s t a g e ) ，約從 2 ~ 4 歲；第二階段稱為直覺期 ( i n t u i t i v e s t a g e ) ，約從 4 ~ 7 歲（周淑惠， 2 0 0 5；郭靜晃， 2 0 0 1；黃尹貞， 2 0 0 4；程薇， 2 0 0 7 ）。

1 . 前運思期（ 2 ~ 4 歲， p r e c o n c e p t u a l s t a g e ）

此期幼兒具有簡單的象徵能力，能以一個東西代表另一個物體，但他們的表徵能力仍未成熟，故其認知概念及表徵能力是很粗淺的。除此之外，最為明顯之特徵為缺乏邏輯思考能力，幼兒的思考普遍具有自我中心及受集中作用影響，在看待事物時無法站在他人的立場做客觀分析，只顧及物體的單一特徵，而忽略物體的整體性（林佩蓉， 2 0 0 7 ；周淑惠， 2 0 0 5 ；程薇， 2 0 0 7 ）。

2 . 直覺期（ 4 ~ 7 歲， i n t u i t i v e s t a g e ）

此期的幼兒多了點概念性的理解，少了些自我中心的思想，於是形成以直覺來理解事物的思考模式。幼兒試著利用已具備的簡單邏輯概念來推論事情的前因後果，但因缺乏客觀性及可逆性等能力，所以他們表現出一種半邏輯思考模式，是主觀且現實的錯誤。此期幼兒的認知概念最明顯之特徵為缺乏保留概念、可逆性思考及分類能力，因為他們使用直覺式的思考邏輯，只看重結果而不管過程，且注意力集中在物體的某一顯著特徵上，如此一來便容易忽略事物的整體性，並受到物體外在變動而改變對其本質的看法（林佩蓉， 2 0 0 7；周淑惠， 2 0 0 5 ；程薇， 2 0 0 7 ）。

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皮亞傑的教育觀點不同於行為主義者，把學習者視為被動的求知者；也不是像經驗主義者的說法「幼兒猶如一塊白板」，

等待成人去上色。他指出複誦與反覆練習，這些在學校中經常被使用的學習方式所獲得的並不是真正的知識，唯有幼兒主動去了解、經驗這個世界後才能獲得知識（林佳珍， 2 0 0 8 ）。

由此可知，皮亞傑的建構理論運用在幼兒科學教育，應是將課程設計立基於幼兒舊有的生活經驗或先備知識上，在適性的學習環境下，刺激幼兒以探索環境或操作事物的方式學習，然後教師視學習狀況對幼兒提出疑問，使幼兒思考並預測事物可能的反應，最後再比較這些反應的不同之處。並透過各種評量方式，充分了解幼兒的學習情形，以作為規劃下一階段科學課程的參考依據。因此，教師應是情境組織者或引導者，刺激幼兒思考問題以形成新的認知（李賢哲， 2 0 0 1；林佳珍， 2 0 0 8 ；賴羿蓉， 2 0 0 8 ）。

（二）維高斯基的觀點

維高斯基將概念分成兩類：一是科學概念 ( s c i e n t i f i c c o n c e p t ) 、另一是自發概念 ( s p o n t a n e o u s c o n c e p t ) 。所謂的科學概念指的是在教學過程中所掌握的概念，代表幼兒未來的發展層次；而自發概念則是指幼兒在日常生活經驗與觀察中發展而來的概念，代表幼兒現階段的發展層次。而兩者間的差距即為

「最近發展區」 ( z o n e o f p r o x i m a l d e v e l o p m e n t ， Z P D ) 。此外，兩者最大的區別在於自發概念尚未能被個體所理解，且個體很少能隨意運用（周淑惠， 2 0 0 5 ；黃尹貞， 2 0 0 4 ）。

維高斯基的社會建構論主張人類的心理起源於社會，受馬克思「社會發展是解決問題的過程」的影響，維高斯基認為要了解幼兒的發展，就必須從社會文化的角度著手，才能解決發展上的問題 ( 張春興， 1 9 9 4 ) 。他認為幼兒在環境中成長，發展是由幼兒與社會、環境互動而來，強調「社會文化」是影響認知發展的一項重要因素，從社會中學到的東西遠多於課堂上教

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的，所以學習不能在社會環境以外進行，應該從社會文化經驗中進行教學 ( 張春興， 1 9 9 4 ；程薇， 2 0 0 7 ) 。且學習必須先於發展，但教育應以成熟為前提，幼兒必須將學習到的新事物與舊經驗結合，才能內化形成知識 ( 林佩蓉， 2 0 0 7 ；張春興， 1 9 9 4 ；黃尹貞， 2 0 0 4 ；程薇， 2 0 0 7 ) 。

維高斯基認為個體的認知是由外化而內化，經由外在社會生活中人際間的互動，逐漸轉化到個人內在心理的內化歷程，也就是從出生時的自然人逐漸變成社會人，進而成為符合社會文化規範的成員；但內化並非全盤的接受，而是一種轉化，它不僅轉化了歷程本身，也改變了心智結構和功能（林佳珍， 2 0 0 8 ；張春興， 1 9 9 4 ；程薇， 2 0 0 7 ）。

在維高斯基的社會建構論中，最重要的概念莫過於最近發展區 ( z o n e o f p r o x i m a l d e v e l o p m e n t , 簡稱 Z P D ) 。其主要是探討學習與發展之間的關係。指幼兒在認知學習能力上的發展可能區域，及依據幼兒本身的實力所能達到的水平，經由他人給予協助，所可能達到的區域，這兩者間差距的區域就是個體的最近發展區（林佳珍， 2 0 0 8 ；張春興， 1 9 9 4 ；程薇， 2 0 0 7 ）。

維高斯基強調當幼兒在成人或同儕的協助下，使其表現出超越平時的水準，這種有如搭鷹架般的學習過程便稱之為「鷹架作用」 ( s c a f f o l d i n g )。而此種學習過程，將可使幼兒導向更高層次的發展學習。因此，維高斯基不認同傳統教學依智力施教的方式，因為這樣會忽略幼兒的潛能，所以教師在建構幼兒的學習認知上，不能一味地灌輸知識，使幼兒被動地吸收外界訊息；而是應提供一個「接近全知但非全知」的情境，依幼兒的需要教師適時給予引導和協助，以誘發幼兒的潛能，讓幼兒主動建構自己的知識，如此才能達到最佳的學習效果（林佳珍， 2 0 0 8 ；周淑惠， 2 0 0 5 ）。

（三）皮亞傑與維高斯基觀點之比較

綜觀皮亞傑和維高斯基對於認知概念發展的觀點，可以看

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出兩人觀點最大的差異在於皮亞傑主張發展是由內向外開展的歷程。在幼兒概念形成的過程中，傾向以自發概念做解釋，認為發展是先於學習的，當個體發展成熟後才有能力去建構知識；而維高斯基則認為，個體的認知是由外化而內化。其主張知識的成長是經由與外在社會互動，逐漸轉為個體內在心理的內化歷程，是由自發概念與科學概念交互影響下發展而來，兩者之間具有許多複雜的內在關係。並且強調「學習引導發展」，

在有能力的成人或同儕引導之下學習，會造成發展的改變（李賢哲， 2 0 0 1 ；林佳珍， 2 0 0 8 ；林佩蓉， 2 0 0 7 ；周淑惠， 2 0 0 5 ；莊麗娟， 2 0 0 4 ； 2 0 0 7 ； 2 0 1 0 ；黃尹貞， 2 0 0 4 ；程薇， 2 0 0 7 ；賴羿蓉， 2 0 0 8 ）。

此外，兩人對於幼兒在認知發展教育上的觀點頗為一致，都強調幼兒不是被動的求知者，教師不能一味地給他們灌輸知識。而是要依據幼兒舊有的生活經驗或先備知識，設計出適合幼兒探索或操作事物的情境，而教師應視情況給予引導和協助，使幼兒能主動建構自己的知識（李賢哲， 2 0 0 1 ；林佳珍， 2 0 0 8 ；林佩蓉， 2 0 0 7 ；周淑惠， 2 0 0 5 ；莊麗娟， 2 0 0 4 ； 2 0 0 7 ； 2 0 1 0 ；黃尹貞， 2 0 0 4 ；程薇， 2 0 0 7 ；賴羿蓉， 2 0 0 8 ）。

第二節幼兒齒輪轉動概念之研究

有關齒輪概念發展的研究，多半是以國小兒童為主，因此，研究者在閱讀與蒐集相關研究時，將學前幼兒與國小兒童之齒輪研究皆納入參考中。本研究題材「齒輪轉動概念」是針對轉動方向、轉動速度、轉動圈數及擺放位置四部分做探討，以下是國內外齒輪相關文獻的研究。

一、齒輪轉動相關研究

L e h r e r a n d S c h a u b l e ( 1 9 9 8 ) 研究國小二年級和五年級的兒童對齒輪的概念，欲了解之問題為齒輪轉動的方向、速度和轉

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動圈數，及日常生活中腳踏車的齒輪結構及機械利益。研究結果發現，許多兒童相信緊鄰在一起的齒輪會以相同的速度往同一方向轉動，且多數低年級的兒童無法對齒輪轉動概念的解釋做清楚的表達。

M e t z ( 1 9 9 1 ) 對幼兒進行一項有關齒輪轉動概念的研究，其中包含轉動速度、轉動方向的改變和機械利益。研究集中在幼兒如何解釋說明當齒輪在轉動時，前後齒輪的關係，及齒輪間會不會互相抑制干擾。研究結果發現， 3 、 5 、 7 、 9 歲的研究中，多數幼兒會將齒輪的功能或機械構造當作解釋，尚無法對齒輪轉動概念做正確地解釋。

李正森（ 2 0 0 3 ）針對國小高年級兒童進行齒輪概念的研究，研究內容包括齒輪的轉動方向、齒輪轉數和機械利益。並提出簡單機械齒輪的教材，強調如何區分和確認齒輪的機件。其研究結果有以下幾點：

1 . 如果是兩齒輪緊鄰在一起轉動，有 8 2 % 的兒童知道兩齒輪會往相反方向轉動；但如果齒輪數增加到三個，則有 7 0 . 6 % 的兒童答錯齒輪轉動之方向。

2 . 有將近半數的兒童認為齒輪尺寸大小或外表重量是影響齒輪轉動速度的主要原因。

3 . 許多兒童受齒輪外表結構的影響，認為小齒輪體積小、重量輕，所以轉動圈數比較多；另外還有少數兒童會將齒輪人格化，認為小齒輪就像小孩子一樣體力差，所以轉動圈數較少。

陳奕羽（ 2 0 1 0 ）針對 1 8 名中、大班的幼兒進行齒輪概念的研究，並搭配自製的齒輪玩具組。研究內容分為齒輪擺放位置、轉動方向和轉動圈數。其研究結果有以下幾點：

1 . 當兩個一樣大的齒輪轉動時，多數的幼兒都能正確回答其轉動圈數，另外僅有少數人能正確回答其轉動方向；但當改成一大一小的齒輪轉動時，則絕大多數的幼兒都無法正確地回答。

2 . 大部分幼兒都知道兩齒輪要互相緊鄰在一起才能轉動，如果分開擺放的話就只有一個會動、另一個不會動。

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周淑惠（ 2 0 0 3 ）曾針對 6 0 名大班幼兒簡單機械中的「齒輪概念」發展進行研究，研究發現分為「齒輪擺放位置」、「齒輪轉動方向」、「齒輪轉動速度」三個概念列點說明：

1 . 齒輪擺放位置：有 3 5 % 的幼兒正確預測並能合理解釋兩個齒輪要緊鄰擺放才能轉動。不正確預測的幼兒中，大部分未能提出任何解釋。整體而言，半數以上的幼兒對齒輪必須要咬合才能轉動沒有概念。

2 . 齒輪轉動方向：有 1 5 % 的幼兒正確預測並能說明兩個齒輪的轉動方向是相反的。不正確預測的幼兒中，提出錯誤解釋的幼兒佔全體幼兒半數之多，其中以「指出同向轉動」佔最大比例。幼兒指稱兩個齒輪會往同方向轉動，但並未提出進一步說明，僅以手勢動作表現。

3 . 齒輪轉動速度：大多數的幼兒具有大齒輪較大，所以轉的快；或小齒輪較輕，所以轉的快；或大小齒輪同時轉所以同樣快的錯誤概念，顯然幼兒多受齒輪外觀大小的影響。

根據以上與齒輪轉動相關的研究中可以發現，絕大多數的研究者都以齒輪「轉動方向」、「轉動速度」、「擺放位置」及「轉動圈數」作為研究內容。因為這幾項在齒輪概念中屬於較為基本的知識，所以很適合用來對幼兒進行研究。另外，從研究結果來看，可以發現大部分的幼兒對齒輪轉動的方向和速度這兩類有很多的質樸概念存在，且幾乎都是受到物體外觀結構的影響 ( 齒輪尺寸大小或重量 ) ，很明顯是受集中作用所影響。因此，研究者決定也採用這幾項概念作研究，並搭配自製的齒輪玩具組和對話式形成性評量方法進行施測和教學活動。

二、對話式形成性評量

下面將從形成性評量、對話式形成性評量及其相關研究加以說明。

（一）形成性評量

形成性評量 ( f o r m a t i v e e v a l u a t i o n ) 主要是協助教師與幼

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兒去掌握學習進度、提昇與改進教學和學習。其目的在於教學歷程中提供持續不斷的回饋訊息，讓幼兒培養思考能力，協助幼兒了解自我的長處及需要增進的地方，提高其學習動機與培養自主學習的習慣。教師可根據回饋內容，檢視並機動調整教學 ( 郭生玉， 2 0 0 4 ；張春興， 1 9 9 4 ) 。

一般而言，形成性評量是在學習過程中所作的評鑑，目的在確定教學活動是否達成教學目標的一種過程，並檢視是否需要調整教學方法。在發現幼兒學習時的優缺點後，老師能在教學過程中修正教學速度或內容，以適應幼兒的需要，希望幼兒的學習態度及表現能隨著教學歷程而逐漸改變，使最後能達成教學目標 ( 郭生玉， 2 0 0 4 ；張春興， 1 9 9 4 ) 。

形成性評量是支持學童學習的評量（ S t i g g i n s , 2 0 0 5 ）；它被視為是促進教師的教學，以及增進學生學習的一種有效的方法

（ C i z e k , 2 0 0 9 ）。 W i l i a m 和 T h o m p s o n ( 2 0 0 7 ) 提出形成性評量的概念架構，其中包含三個重要的階段：「學習者往何處去」、

「學習者目前在何處」以及「如何協助學習者達到目的地」。教師在這三個階段要做的事是：「學習者往何處去」是要釐清學習目的為何，並說明成功的標準；「學習者目前在何處」是要進行課堂討論、活動，以有效引出學習的證據；「如何協助學習者達到目的地」則是在課堂討論或活動中，提供學習者適當的回饋，以協助學習者前進。

（二）對話式形成性評量

W e b b （ 2 0 0 4 ）提出「對話式形成性評量實務」 ( D i s c o u r s e - b a s e d f o r m a t i v e a s s e s s m e n t p r a c t i c e , 簡稱 D A P ) ，他認為教師以對話進行形成性評量，利用引導提問來促進兒童思考，從兒童的回答來確定學習進展的情形，或是發現兒童的錯誤概念，再透過對話引導，修正之後的教學，並釐清學生的錯誤概念。 C r o c k e t t , C h e n , N a m i k a w a , & Z i l i m u （ 2 0 0 9 ）指出以對話方式進行形成性評量是近年來兒童數學教學與科學教學的重要研

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究。 K o t s o p o u l o s , L e e , & H e i d e （ 2 0 1 0 ）也認為對話 ( d i s c o u r s e ) 是探索數理科學認知思考的重要工具。對話式形成性評量實務主要是在教學期間，經由成人與兒童的對話，評估兒童的學習 ( a s s e s s m e n t f o r l e a r n i n g ) ，也就是說，成人將評量融入於教學當中 ( i n s t r u c t i o n a l l y e m b e d d e d a s s e s s m e n t ) ( We b b , 2 0 0 4 ) 。

（三）對話式形成性評量相關研究

P o p h a m （ 2 0 0 8 ）認為教師與兒童對話，並從兒童的回答中來蒐集「以評量為根據的證據」 ( a s s e s s m e n t - b a s e d e v i d e n c e ) ，並調整教學對話，從而促進兒童概念性理解的學習。 T u n s t a l l &

G i p p s（ 1 9 9 6 ）指出「提問」 ( q u e s t i o n i n g ) 與「回饋」 ( f e e d b a c k ) 的重要性， We b b 也認為提問與回饋是 D A P 兩個重要的成分，因為教師可以從提問與回饋中檢視兒童的學習情形。

目前有許多對話式形成性評量的文獻，但是，以對話式形成性評量進行實徵研究的報告並不多見。在數學方面，有進行三角形概念形成的研究，教師以對話方式引導學童澄清銳角和鈍角的概念（ Va n d e r h y e & D e m e r s , 2 0 0 8 ）。

皮亞傑 ( P i a g e t ) 與維高斯基 ( V y g o t s k y ) 皆強調幼兒才是學習知識的主動者，教師所扮演的角色是引導者和啟發者，因此，如何在幼兒有需要、有困難的時候以引導的方式和他們討論是一項困難的任務。所以研究者決定採用對話式形成性評量的方法進行教學活動，如此便能讓幼兒提高學習動機與培養自主學習的習慣，研究者還可根據回饋內容，檢視並機動調整教學活動內容。

第三節研究假設

本研究之假設有以下兩點：

假設一：不同人口統計變項的幼兒在齒輪轉動概念（前測）有差異存在。

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1 - 1 ：不同性別的幼兒在齒輪轉動方向有差異存在。 1 - 2 ：不同性別的幼兒在齒輪轉動圈數有差異存在。 1 - 3 ：不同性別的幼兒在齒輪轉動速度有差異存在。 1 - 4 ：不同性別的幼兒在齒輪擺放位置有差異存在。

1 - 5 ：不同性別的幼兒在齒輪轉動概念的總分有差異存在。 1 - 6 ：不同年齡的幼兒在齒輪轉動方向有差異存在。

1 - 7 ：不同年齡的幼兒在齒輪轉動圈數有差異存在。 1 - 8 ：不同年齡的幼兒在齒輪轉動速度有差異存在。 1 - 9 ：不同年齡的幼兒在齒輪擺放位置有差異存在。

1 - 1 0 ：不同年齡的幼兒在齒輪轉動概念的總分有差異存在。 1 - 1 1 ：不同生活環境的幼兒在齒輪轉動方向有差異存在。 1 - 1 2 ：不同生活環境的幼兒在齒輪轉動圈數有差異存在。 1 - 1 3 ：不同生活環境的幼兒在齒輪轉動速度有差異存在。 1 - 1 4 ：不同生活環境的幼兒在齒輪擺放位置有差異存在。 1-15：不同生活環境的幼兒在齒輪轉動概念的總分有差異存在。

假設二：實施「齒輪轉動教學活動」後，不同人口統計變項的幼兒排除前測後，在齒輪轉動概念上有差異存在（後測）。

2 - 1 ：實施「齒輪轉動教學活動」後，不同性別的幼兒排除前測後，在齒輪轉動方向有差異存在。

2 - 2 ：實施「齒輪轉動教學活動」後，不同性別的幼兒排除前測後，在齒輪轉動圈數有差異存在。

2 - 3 ：實施「齒輪轉動教學活動」後，不同性別的幼兒排除前測後，在齒輪轉動速度有差異存在。

2 - 4 ：實施「齒輪轉動教學活動」後，不同性別的幼兒排除前測後，在齒輪轉動位置有差異存在。

2 - 5 ：實施「齒輪轉動教學活動」後，不同性別的幼兒排除前測後，在齒輪轉動概念的總分有差異存在。

2 - 6 ：實施「齒輪轉動教學活動」後，不同年齡的幼兒排除前

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測後，在齒輪轉動方向有差異存在。

2 - 7 ：實施「齒輪轉動教學活動」後，不同年齡的幼兒排除前測後，在齒輪轉動圈數有差異存在。

2 - 8 ：實施「齒輪轉動教學活動」後，不同年齡的幼兒排除前測後，在齒輪轉動速度有差異存在。

2 - 9 ：實施「齒輪轉動教學活動」後，不同年齡的幼兒排除前測後，在齒輪轉動位置有差異存在。

2 - 1 0 ：實施「齒輪轉動教學活動」後，不同年齡的幼兒排除前測後，在齒輪轉動概念的總分有差異存在。

2 - 1 1 ：實施「齒輪轉動教學活動」後，不同生活環境的幼兒排除前測後，在齒輪轉動方向有差異存在。

2 - 1 2 ：實施「齒輪轉動教學活動」後，不同生活環境的幼兒排除前測後，在齒輪轉動圈數有差異存在。

2 - 1 3 ：實施「齒輪轉動教學活動」後，不同生活環境的幼兒排除前測後，在齒輪轉動速度有差異存在。

2 - 1 4 ：實施「齒輪轉動教學活動」後，不同生活環境的幼兒排除前測後，在齒輪轉動位置有差異存在。

2 - 1 5 ：實施「齒輪轉動教學活動」後，不同生活環境的幼兒排除前測後，在齒輪轉動概念的總分有差異存在。

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第三章研究方法

根據研究目的及文獻探討的結果，研究者以自編問卷為研究工具，將蒐集到的資料加以量化及做質性分析，以探討現今幼兒的齒輪運轉概念。以下分為研究架構、研究對象、研究設計、研究工具、研究流程及資料處理等六部分加以說明。

第一節研究架構

本研究進行幼兒「齒輪轉動概念」的教學歷程之研究，圖 3 - 1 是本研究之研究架構圖。本研究主要是比較不同性別、年齡及生活環境的幼兒在齒輪轉動概念上的差異。其次是想了解幼兒在進行齒輪轉動教學活動後，幼兒在齒輪轉動概念的改變情形。

人口統計變項性別年齡生活環境

圖 3 - 1 研究架構圖齒輪轉動

概念 (前測)

齒輪轉動概念 (後測)

轉動方向轉動方向

轉動圈數

齒輪轉動

教學活動轉動圈數

轉動速度轉動速度

擺放位置擺放位置

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第二節研究對象

一、研究場域

本研究所選之場域 A 為台東縣某幼稚園，該園位於台東市區，附近多以汽車工業為主。因為是在市區裡，環境跟 B 園的接近大自然及 C 園的工商業社區大不相同，車流量及熱鬧程度是三所園所之最，所以不像 B、 C 園所的幼兒常會自己在園所附近玩耍或騎腳踏車。該校設有大、中、小班各一班，每班幼兒人數約 2 4 名左右。班級教師有一位，是幼兒教育相關學系畢業。

場域 B 為台東縣某國小附設幼稚園，該幼稚園創立於 1 9 8 5 年 8 月，至今已有 2 6 年的歷史，且鄰近台東新站及卑南文化公園，不僅交通便利，環境更是優美。園所後面是一座山，許多山上原住民的子女都是讀這間學校，所以班上有半數以上都是原住民幼兒。園所附近沒有太多的商店和娛樂場所，因此幼兒有許多的時間與大自然接觸。園所中只有一個班級，共三十名幼兒，雖然近年來受到少子化的影響，幼兒人數略為減少，但還是維持在 2 5 人左右。另外還有一位園長和一位教師，兩人皆為幼兒教育相關學系畢業。

場域 C 為台東縣某國小附設幼稚園，該園創立於 1 9 7 1 年 9 月，至今已有 4 0 年的歷史。該校位於台東市區，是屬於住宅、文化之優良社區，社區居民多數以務農、務工為業，因此附近的工商業逐漸繁榮。該校僅設有一班國幼班，幼兒人數約 3 0 名左右。班級教師有兩位，也都是幼兒教育相關學系畢業。

二、研究參與者

（一）研究對象

由表 3 - 1 得知，本研究對象共有 8 3 名，其中男生 4 3 名、女生 4 0 名； 5 歲的有 3 9 人， 6 歲的 4 4 人； A 場域的有 3 2 人， B 場域的有 2 4 人， C 場域的有 2 7 人。

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表 3 - 1 本研究對象統計表

（二）研究者的角色

1 . 研究者即施測者：研究者在引導幼兒思考有關齒輪問題前會先進行前測，以便取得幼兒的先備知識，掌握他們目前對於齒輪特性與原理的了解程度，並在活動結束後的一星期再進行一次測驗 ( 後測 ) ，以便探究實施齒輪概念的活動，對幼兒在齒輪運轉概念上有何影響。

2 . 研究者是引導者、啟發者：研究者在進行引導活動時，幫助幼兒動腦並自發性地發問問題，如此一來才能藉由引導的方式去啟發幼兒對科學事物的興趣。因為齒輪這個名詞很少見，就連研究者的同學或朋友都不大了解齒輪有何作用，所以研究者找到一組適合幼兒玩的玩具齒輪組做輔助工具，目的是為了引起幼兒的興趣。接著再讓幼兒們親自動手實驗，加深對齒輪特性的印象，進而對齒輪產生興趣與疑問。

3 . 研究者是資料蒐集者與分析者：研究者在資料蒐集的過程中，有使用錄影和問卷量表兩種方式，進行前後測時由研究者替每位受測者記錄回答內容，並使用錄影的方式記錄幼兒們在回答時的情形。將所有的資料都收集齊全並建檔後即可開始分析。

（三）協同研究者

協助進行本研究的教師為研究者就讀研究所之同學，其角色除了協助錄影之外，針對錄影內容將以第三者的角度提供研

性別年齡

男生女生合計五歲六歲合計 A 場域 1 8 人 1 4 人 3 2 人 1 2 人 2 0 人 3 2 人 B 場域 1 0 人 1 4 人 2 4 人 1 1 人 1 3 人 2 4 人 C 場域 1 5 人 1 2 人 2 7 人 1 6 人 1 1 人 2 7 人合計 4 3 人 4 0 人 8 3 人 3 9 人 4 4 人 8 3 人

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究者不同的看法，並給予教學上的建議與批評。

第三節研究設計

本研究以對話式形成性評量的教學方法進行幼兒齒輪概念之教學。一開始先實施前測並將幼兒回答問題時的情形錄影下來，以便蒐集到幼兒的先備知識。接著再設計齒輪轉動概念之教學活動，以引導幼兒去思考問題，進而找出答案，最後建構出齒輪轉動的概念。一星期後再實施後測，並將前後測所測得之結果與錄影觀察的資料予以分析、統整與歸納，檢驗此教學歷程是否有成效，最後提出結論與建議。因此，本研究屬於質量並重的研究設計。

第四節研究工具

一、教師訪談大綱

在正式入園施測前，先跟園長和班級導師進行訪談（見附錄一），了解班上幼兒的家庭背景及園所平時有無將科學教育融入教學中，其用意在於了解幼兒家庭的社經背景、生活經驗及園所在科學教育活動的實施情形。

二、幼兒齒輪轉動概念量表

本研究參考周淑惠（ 2 0 0 3 ）及陳奕羽（ 2 0 1 0 ）的研究方法，並加以改編，自編成齒輪轉動概念量表 ( 見附錄二 ) 。本量表共有十題，內容分為四個項目：轉動方向、轉動圈數、轉動速度和擺放位置。並以李克特五點量尺 ( L i k e r t s c a l e ) 作為評分表，以評定幼兒在齒輪轉動概念上的表現。

本量表以探索性因素分析進行效度考驗，其中以主成份分析萃取因素，以最大變異法進行轉軸，並指定四個因素的方式進行分析。所得結果是：轉動方向三題的因素負荷量分別為：

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0 . 8 6 、 0 . 6 7 、 0 . 5 9 ；轉動圈數兩題的因素負荷量分別為： 0 . 8 0 、 0 . 7 8；轉動速度兩題的因素負荷量分別為： 0 . 8 5、 0 . 8 2；擺放位置兩題的因素負荷量分別為： 0 . 7 6 、 0 . 5 9 。整個量表累積解釋的變異量為 6 5 . 5 5 ％，符合效度的要求。在信度考驗方面，由於各個構面的題數都不多，因此，所得 C r o n b a c h ’ s α 係數較為偏低，轉動方向、轉動圈數、轉動速度、擺放位置及總分的 C r o n b a c h ’ s α 係數分別為： 0 . 4 8 、 0 . 3 4 、 0 . 3 9 、 0 . 3 4 、 0 . 6 1 。若以全量表而言，其信度是可以接受的。

本概念量表以個別訪談方式進行，訪談時將提供幼兒齒輪玩具組（見附錄三），並搭配轉動方向箭頭的圖卡使用，方便幼兒作答時指出齒輪轉動的方向。另外，考量幼兒的語言表達能力尚未成熟，因此，會提供其他實物的圖片讓幼兒指稱表達。

三、活動歷程攝影

本研究採用質量並重的方式進行研究活動，對幼兒實施前後測並錄影，一來可以將幼兒在回答時的內容記錄下來，二來可以確認他是否真的懂問題的意思。當進行齒輪活動時，以錄影的方式將幼兒對齒輪的操作情形、提出疑問及與同儕或教師互相討論的情況給記錄下來。如此一來，便可從量化數據與質性資料兩部分去探究不同年齡、性別及生活環境對幼兒的齒輪轉動概念是否有影響。

四、「齒輪轉動概念」教學活動

在進行活動前，研究者考量到此階段幼兒的口語表達能力尚未成熟，因此，決定採用畫畫的方式進行活動，讓幼兒將齒輪轉動的方向、圈數給畫下來，然後再進行小組討論。

活動開始時，研究者將班上幼兒分成六 ~ 七組，一組約三 ~ 四人，因為人數少所以每個幼兒都可以直接動手操作齒輪組。當幼兒在邊畫邊操作齒輪組的情況下，發現所畫出來的結果跟自己的想法不一樣時，就會在心中產生疑問，此時研究者再以

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引導者的角色與幼兒互相討論、共同去找到答案，建立新的知識 ( 見附錄四 ) 。

根據 W e b b ( 2 0 0 4 ) 提出的「對話式形成性評量實務」及 P o p h a m ( 2 0 0 8 ) 提出的「以評量為根據的證據」，皆認為教師應以對話進行形成性評量，利用引導提問來促進幼兒思考，從幼兒的回答來確定學習進展的情形，或是發現幼兒的錯誤概念，再透過對話引導，修正之後的教學，釐清幼兒的錯誤概念，從而促進幼兒概念性理解的學習。因此研究者在進行教學活動時，是以前測所測得幼兒對齒輪轉動概念之結果為依據，設計出一套對話方式，在與幼兒對話的過程中引導他們去思考問題，解決認知衝突的困境。

第五節研究流程

本研究流程共分三大階段：準備階段、實施階段和評估階段，以下分別說明。

一、準備階段

（一）蒐集閱讀相關文獻

本研究主要探討幼兒齒輪轉動之概念，因此在蒐集相關文獻時，朝著幼兒科學、科學教育、齒輪轉動及幼兒認知與發展這方面去尋找。一開始對這領域不熟悉，所以找起來挺費時又費力，而且國內學者對於幼兒階段所實施的科學教育之研究成果為數不多，多半是以國高中學生為主，因此研究者也把針對國小學童所做之研究納入搜尋的一環。後來看過許多文獻及書籍資料後，總算對幼兒在科學教育這塊領域的發展有較為清楚之輪廓，進而找出有興趣且想研究的部分。

（二）確定研究目的與方法

當研究者決定要以齒輪做為研究主題後，就開始思考欲

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研究之目的及問題為何，一方面要顧及幼兒的認知發展程度，不能使用太複雜艱深的知識做為研究目的；另一方面還要思考用什麼方法才能有效測出研究者欲測得幼兒之概念。後來研究者依據周淑惠 ( 2 0 0 3 ) 及陳奕羽 ( 2 0 1 0 ) 所做之幼兒齒輪研究，決定將兩人之研究結果進行後續的延伸探究。

（三）尋找齒輪玩具

一般的齒輪物品不是齒輪部分做的太小 ( 鐘錶、手錶 ) ，無法讓幼兒看清楚它的長相，就是外觀做的不吸引幼兒，所以研究者在找遍坊間許多家玩具店之後，終於在一間賣嬰兒用品的藥局裡發現這組齒輪工具箱。因為它是專門為幼兒設計的科學玩具，很適合幼兒自己操作，所以研究者就決定使用它來做為研究工具。

（四）設計自編問卷

研究目的、研究問題、研究方法及活動工具都準備妥當之後，接下來該設計欲訪談之問卷。研究者參考周淑惠 ( 2 0 0 3 ) 及陳奕羽 ( 2 0 1 0 ) 所做之幼兒齒輪研究，最後決定挑選出三項適合幼兒學習的部分 ( 轉動方向、轉動速度、轉動圈數、擺放位置 ) 做成自編問卷量表。

二、實驗階段

（一）實施前測

進入園所後就開始實施前測，因為本研究需要先了解幼兒對齒輪轉動概念的理解程度，之後才能夠與後測所測得之結果做比較，藉此評估研究者的活動是否有效。因此，除了使用自編問卷訪談幼兒之外，還使用錄影的方式記錄幼兒答題時的情形，期望以質量並重的研究方法測得幼兒真正的能力。

（二）分析質樸概念

研究者實施完前測後，開始分析、歸納出幾題幼兒較常

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答錯的題項，對照其選擇此答案之理由，將之整理成幾個幼兒容易答錯的質樸概念，以便接下來設計活動時使用。

（三）設計活動

在進行活動前，研究者考量到此階段幼兒的口語表達能力尚未成熟，因此，決定採用畫畫的方式進行活動，讓幼兒將齒輪轉動的方向、圈數給畫下來，然後再進行小組討論。

（四）進行活動

活動開始時，研究者將班上幼兒分成六 ~ 七組，一組約三

~ 四人，因為小組討論對幼兒比較有幫助，可以直接動手操作齒輪組。當幼兒在邊畫邊操作齒輪組的情況下發現問題時，研究者再以引導者的角色誘使幼兒與同儕互相討論、共同去找到答案，建立新的知識。

三、評估階段

（一）實施後測

為避免幼兒受到練習或成熟等因素之影響，教學活動結束一星期後，研究者才開始實施後測。使用的工具是跟前測一樣的訪談問卷，且也會用錄影的方式記錄幼兒答題時的過程，目的是為了檢驗幼兒對齒輪轉動概念是否有所成長。

（二）分析所蒐集之資料

將入園施測及教學過程中所蒐集到之資料進行分析、統整與歸納。因為本研究屬於質量並重之研究，所以量化部分就是將幼兒的前後測問卷進行統計分析，評估幼兒對齒輪轉動的概念是否有所成長。然後再檢驗年齡、性別及生活環境的差異，是否會造成幼兒在齒輪轉動概念上的影響；質性部分就是將每次錄影之內容轉檔打成逐字稿，並和協同研究者一起研究討論，找出幼兒心中真正的想法。

幼兒齒輪轉動概念之探究

國立臺東大學幼兒教育學系 碩士論文

指導教授：陳淑芳 博士

幼兒齒輪轉動概念之探究

研究生：王冠臻 撰

中 華 民 國 一 O 一 年 一 月

誌 謝 詞

幼 兒 齒 輪 轉 動 概 念 之 探 究

王冠臻

摘 要

A Study of Young Children’s Gear Rotation Concept

Abstract

目 次

第 一 章 緒 論

第 二 章 文 獻 探 討

第 三 章 研 究 方 法

第 四 章 結 果 與 討 論

第 五 章 結 論 與 建 議

參 考 文 獻

表 目 次

圖 目 次

第 一 章 緒 論

第 一 節 研 究 背 景 與 動 機

一 、 研 究 背 景

二 、 研 究 動 機

第 二 節 研 究 目 的

第 三 節 研 究 問 題

第 四 節 名 詞 解 釋

一 、 齒 輪

二 、 幼 兒 齒 輪 轉 動 概 念

三 、 轉 動 速 度

第 五 節 研 究 範 圍 與 限 制

一 、 研 究 範 圍

二 、 研 究 限 制

第 二 章 文 獻 探 討

第 一 節 幼 兒 科 學 認 知 概 念 之 發 展 理 論

一 、 建 構 主 義 的 科 學 觀

二 、 幼 兒 認 知 概 念 發 展

第 二 節 幼 兒 齒 輪 轉 動 概 念 之 研 究

一 、 齒 輪 轉 動 相 關 研 究

二 、 對 話 式 形 成 性 評 量

第 三 節 研 究 假 設

第 三 章 研 究 方 法

第 一 節 研 究 架 構

第 二 節 研 究 對 象

一 、 研 究 場 域

二 、 研 究 參 與 者

第 三 節 研 究 設 計

第 四 節 研 究 工 具

一 、 教 師 訪 談 大 綱

二 、 幼 兒 齒 輪 轉 動 概 念 量 表

三 、 活 動 歷 程 攝 影

四 、「 齒 輪 轉 動 概 念 」 教 學 活 動

第 五 節 研 究 流 程

一 、 準 備 階 段

二 、 實 驗 階 段

三 、 評 估 階 段

國立臺東大學幼兒教育學系碩士論文

指導教授：陳淑芳博士

研究生：王冠臻撰

中華民國一 O 一年一月

誌謝詞

幼兒齒輪轉動概念之探究

摘要

目次

第一章緒論

第二章文獻探討

第三章研究方法

第四章結果與討論

第五章結論與建議

參考文獻

表目次

圖目次

第一章緒論

第一節研究背景與動機

一、研究背景

二、研究動機

第二節研究目的

第三節研究問題

第四節名詞解釋

一、齒輪

二、幼兒齒輪轉動概念

三、轉動速度

第五節研究範圍與限制

一、研究範圍

二、研究限制

第二章文獻探討

第一節幼兒科學認知概念之發展理論

一、建構主義的科學觀

二、幼兒認知概念發展

第二節幼兒齒輪轉動概念之研究

一、齒輪轉動相關研究

二、對話式形成性評量

第三節研究假設

第三章研究方法

第一節研究架構

第二節研究對象

一、研究場域

二、研究參與者

第三節研究設計

第四節研究工具

一、教師訪談大綱

二、幼兒齒輪轉動概念量表

三、活動歷程攝影

四、「齒輪轉動概念」教學活動

第五節研究流程

一、準備階段

二、實驗階段

三、評估階段