An Action Research on Strategies of Teaching
and Assessing of Physics Problem Solving in
Senior High School
Jang-jenq Chern Ming-jun Su Shing-ho Chiang
Abstract
The purpose of this action research is to find an effective teaching strategy on problem solving of Physics for senior high school students and it was done by the following stages:
1st: exploring: The researcher constructed an “illustration of problem solving track”, to compare courses by two experienced Physics teachers at a senior high school in Kaohsiung, Taiwan. The achievement of “Analytical A class” was better than “Instructive B class”.
2nd: constructing: The researcher constructed a “teaching strategy of problem solving with analysis, TSPSA” according to the results of previous stage and the basis of URORA, a problem solving model for Physics. Then researcher taught to another group of students with TSPSA and acquired a good result, but some students still did nothing on the papers.
3rd: elaborating: The researcher constructed a strategy of assessment, called “partial scoring, PS”, to collocate with the TSPSA. PS means partial scoring by the correctness of the steps of students’ problem solving, and researcher found students did better than before and the presentation on the problem solving papers change following the stratum of TSPSA.
4th: confirming: The researcher tried to confirm the results with TSPSA and PS by teaching to another two groups of students and got the same result. According to the action research, we suggest that the Physics teachers of senior high schools use TSPSA and collocation PS to teach problem solving.
Keywords: teaching strategy of problem solving with analysis (TSPSA), partial scoring (PS), problem solving on Physics
Jang-jenq Chern: Teacher, Kaohsiung Municipal Tsoying Senior High School Ming-jun Su: Assistant Professor, Department of Leisure, Recreation & Tourism
Management, Shu-Te University
壹 、 前 言
題 者 必 須 先 「 分 析 」 問 題 ， 建 立 問 題 的 「 認 知 表 徵 」 ， 以 便 提 示 相 關 的 原 理 ， 再 策 略 性 地 應 用 原 理 來 解 決 問 題（Eysenck & Keane, 2000）。 郭 有 遹 （2001） 也 認 為 解 題 是 一 種 學 習 的 過 程 、 思 考 的 過 程 、 是 複 雜 的 心 智 歷 程 。
Kohl 和 Finkelstein（ 2005） 以 兩 堂 大 型 物 理 解 題 課 程 的 大 學 生 進 行 表 徵 能 力 與 自 我 評 量 的 研 究，採 用 提 問（quiz）的 評 量 方 法 獲 得 資 料， 發 現 解 題 表 徵 分 為 四 大 形 式 ： 數 學 表 徵 （mathematical ） 、 實 物 表 徵 （pictorial）、 示 意 圖 表 徵（ graphical）、 語 言 文 字 表 徵（ verbal）等 ， 並 發 現 解 題 表 徵 與 學 生 的 成 績 有 關 ， 且 達 顯 著 水 準 ， 表 示 四 種 表 徵 的 能 力 在 物 理 解 題 評 量 上 扮 演 重 要 角 色。Fawcett 和 Cummins（ 1970）認 為 解 決 文 字 問 題 的 技 能 ， 必 須 要 能 把 問 題 情 境 中 的 重 要 事 實 提 取 出 來 ， 並 以 數 學 語 言 加 以 說 明 。
問 題 的 深 層 屬 性 把 問 題 分 類（Chi, Feltovich & Glaser, 1981；Chi, Glaser & Rees, 1982） ；
(三 )解 題 策 略 不 同 ：
步 評 分 」 的 評 量 方 式 。
四 、 小 結
綜 上 所 述 ， 高 中 物 理 的 解 題 教 學 策 略 應 協 助 學 生 「 分 析 」 解 題 階 層 ， 並 運 用 評 量 策 略 引 導 學 生 思 考 解 題 的 方 案 ， 本 研 究 以 此 作 為 理 論 負 載（Theory-Laden），藉 由 解 題 表 徵 對 專 家 教 師 的 解 題 教 學 歷 程 進 行 剖 析 。參 、 研 究 方 法
本 研 究 旨 在 改 善 高 中 學 生 物 理 解 題 的 成 效 ， 採 用 「 假 設 － 佐 證 」 的 研 究 模 式 ， 以 陳 章 正 、 江 新 合 （2007） 所 發 展 的 「 高 中 物 理 解 題 教 學 模 式 （URORA） 」 為 基 礎 ， 該 模 式 是 依 據 Polya（ 1965） 的 解 題 四 大 步 驟 發 展 出 來 的 ， 有 ： 理 解 題 意 （Understanding ） 、 提 取 概 念 （Retrieving）、選 擇 概 念（Option）、反 思（Reflecting）及 應 用（ Applying） 等 五 個 解 題 階 層 ， 依 每 一 階 層 的 第 一 個 字 母 ， 簡 稱 URORA， 並 以 建 構 解 題 教 學 歷 程 圖 作 為 工 具， 再 依 據 研 究 者 的 教 學 經 驗， 形 成「 假 設 」。 佐 證 的 工 作 乃 是 規 劃 教 學 實 驗 ， 經 由 觀 察 取 得 有 效 的 資 料 進 行 分 析 ， 以 行 動 研 究 的 四 個 流 動 循 環（four moments of action research）：計 畫 、 行 動 、 觀 察 、 反 思 作 為 架 構 ， 持 續 比 較 解 題 成 效 ， 以 提 出 有 效 達 成 解 題 教 學 成 效 的 策 略 （ 郭 重 吉 ，2000； Kemmis & McTaggart, 1988） 。三 、 研 究 工 具
(一 )物 理 解 題 歷 程 圖
2. 提 取 上 下 位 概 念 ： Mayer（ 1985） 認 為 解 題 是 從 「 初 始 狀 態 」 到 「 目 標 狀 態 」 的 心 智 運 作 歷 程 ， 所 以 引 導 學 生 由 各 示 意 圖 間 保 持 不 變 的 物 理 量 ， 或 是 由 操 縱 變 因 對 應 變 變 因 的 影 響 ， 構 想 解 題 計 畫 ， 再 提 取 解 題 所 需 的 上 位 物 理 概 念 （ 例 如 看 到 系 統 不 受 外 力 作 用 ， 能 提 取 動 量 守 恆 的 概 念 ） ， 和 下 位 物 理 公 式（ 例 如：動 量 ＝ 質 量×速 度 ），較 適 用 於 解 題 的 第 二 階 層 。 教 學 片 段 如 下 ： 師 ： 人 在 平 板 車 上 走 動 時 ， 水 平 方 向 有 受 到 外 力 嗎 ？ 生 ： 沒 有 。 師 ： 所 以 想 想 看 這 兩 個 圖 形 間 有 什 麼 物 理 量 是 不 變 的 ？ 也 就 是 說 有 什 麼 守 恆 的 關 係 ？ 或 說 控 制 的 變 因 是 什 麼 ？ 生 ： 質 量 不 變 、 動 量 不 變 。 師 ： 物 理 變 化 通 常 質 量 不 會 改 變 ， 而 且 外 力 等 於 零 ， 所 以 我 們 用 動 量 守 恆 的 關 係 。 上 次 小 考 我 看 到 不 少 同 學 都 寫 了 要 用 動 量 守 恆 ， 怎 麼 沒 繼 續 寫 下 去 ？ 生 ： 因 為 只 看 題 目 上 的 圖 形 ， 很 難 想 到 要 怎 麼 寫 ， 現 在 這 樣 畫 圖 分 解 ， 就 比 較 容 易 看 出 來 。 3. 轉 換 物 理 量 ： Kohl 和 Finkelstein（ 2005） 的 研 究 還 指 出 語 言 文 字 表 徵 和 數 字 表 徵 有 助 於 物 理 解 題 ， 因 此 將 待 求 的 問 題 以 適 當 的 物 理 量 表 示 ， 並 依 據 所 提 取 的 解 題 概 念 ， 代 入 適 當 的 下 位 物 理 公 式（ 例 如 ： 動 量 ＝ 質 量×速 度 ） ， 列 成 方 程 式 進 而 運 算 求 解 ， 較 適 用 於 解 題 的 第 三 階 層 。 教 學 片 段 如 下 ： 師 ： 要 怎 麼 求 動 量 呢 ？ 生 ： 質 量 乘 以 速 度 。 師 ： 人 的 速 度 和 車 子 的 速 度 要 怎 麼 求 呢 ？ 生 ： 位 移 除 以 時 間 。 4. 形 成 解 題 基 模
(二 )解 題 教 學 應 以 學 生 為 中 心
參 考 文 獻
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