大學生以「拆解概念單元為閱讀標準」學習科學文本時的閱讀理解程度與自評準確度之研究
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(3) 摘要 本研究基於Flavell(1979)、Nelson 與Narens(1990, 1994)的後設認知理論,應 用Winne與Hadwin(1998)的自我調整學習模式(model of self-regulation)中的「評估 標準」和「認知評價」以及Schraw(2009)提出的絕對準確指標(Absolute accuracy index) 計算自我評估的準確度。延伸Dunlosky, Hartwig , Rawson 與 Lipko(2011)的實驗設 計,以53位大學理工科,但非物理、化學本科系、非電子類科的學生為研究對象。其 中,控制組有26位受試者,不介入任何教學;另外27位為實驗組,介入拆解概念單元 方法的教學,請受試者自己拆解概念單元作為閱讀標準(即確認重要概念的依據), 研究大學生以「拆解概念單元為閱讀標準」學習科學文本時的閱讀理解程度與自評準 確度是否提升。分析實驗組,其閱讀理解後測(包含定義題和簡答題)的成績和自我 評估準確度是否優於控制組?實驗組概念單元拆解技巧的學習和應用狀況是否會影響 各項成績表現?結果顯示:在定義題方面,實驗組閱讀理解後測的成績以及自我評估 準確度都顯著優於控制組。簡答題方面,實驗組成績略優於控制組,但是未達顯著; 實驗組在簡答題的自我評估準確度與控制組也沒有顯著差異。另外,相關分析顯示: 概念單元的拆解技巧學得越好,越能在作答或自我評估的時候應用概念單元的理念, 閱讀理解後測的成績(包含:定義題和簡答題)也越好,定義題的自我評估準確度也 越高;有應用概念單元作答,則定義題的總成績和自我評估準確度都比較高;有應用 概念單元進行自我評分,則自我評估準確度都較高(包含定義題和簡答題)。. 關鍵字:概念單元評估標準、後設認知判斷、自評準確度、科學閱讀. i.
(4) ABSTRACT Based on the metacognition theories of Flavell (1979), Nelson and Narens (1990, 1994), this study adopted the “evaluation standards” and “cognitive evaluation” in the “model of self-regulation” developed by Winne and Hadwin (1998) and ”Absolute Accuracy Index“ developed by Schraw (2009). Extending the experimental design of Dunlosky, Hartwig, Rawson, and Lipko (2011), fifty-three college students were recruited from Science and Engineering Departments, excluding those who major in Physics, Chemistry, and Electronic Engineering. The experimental group (n = 27) was instructed to learn from a scientific text with “self-generated idea unit standards”. The procedure of the experimental group started with an instruction of dividing each concept into several idea units, then the students themselves generated the idea units as a reading standard (i.e., the basis for ensuring conceptual understanding). The control group (n = 26) read the scientific text without any instruction. This study investigated whether reading comprehension (assessed by definition and short-answer questions) and calibration accuracy would be improved by generating idea units as a reading standard for the scientific text. The results showed that for definition questions, reading comprehension and calibration accuracy of the experimental group were significantly better than that of the control group. Concerning the short-answer questions, the experimental group performed slightly better than the control group, but the difference was not statistically significant. There was no significant difference in calibration accuracy between the experimental and the control groups. In addition, correlational analyses showed that with better skill to generate idea units during the instruction, these participants were more likely to apply the skill in the post-test and self-judgment, had better post-test scores and more accurate judgment. Keywords: idea unit standards, metacognitive judgments, calibration accuracy, science reading. ii.
(5) 目錄 摘要 .........................................................................................................................................................i ABSTRACT ............................................................................................................................................... ii 目錄 ....................................................................................................................................................... iii 圖次 ........................................................................................................................................................ v 表次 ....................................................................................................................................................... vi 第一章. 緒論 ....................................................................................................................................1. 第一節 研究背景與研究動機 ........................................................................................................1 第二節 研究目的與研究問題 ........................................................................................................2 第三節 名詞解釋 ............................................................................................................................2 第四節 研究限制 ............................................................................................................................3 第二章. 文獻探討 ............................................................................................................................4. 第一節 後設認知的理論架構 ........................................................................................................4 第二節 後設認知判斷和校準準確度 ............................................................................................9 第三節 Dunlosky 與 Rawson 等學者對自我評估準確度及概念單元評估標準(idea unit standards)的研究 ......................................................................................................................... 13 第三章. 研究方法 ......................................................................................................................... 17. 第一節 研究對象 ......................................................................................................................... 17 第二節 研究設計 ......................................................................................................................... 17 第三節 研究流程 ......................................................................................................................... 18 第四節 研究工具 ......................................................................................................................... 21 第四章. 研究結果與討論 ............................................................................................................. 37. 第一節 組別和學習效果的關係 ................................................................................................. 37 第二節 組別和不同題型成績的關係 ......................................................................................... 38 第三節 組別和不同題型自我評估準確度的關係 ..................................................................... 39 第四節 拆解概念單元技巧的學習及其應用(在作答或自我評估)狀況 ............................. 40 第五節 拆解概念單元技巧的學習及其應用狀況與 測驗成績、自我評估準確度以及科學閱 讀自我調整學習策略的相關性 ..................................................................................................... 43 iii.
(6) 第六節 以「概念單元為閱讀標準」的閱讀方式對受試者的幫助 及使用上的困難............ 45 第七節 分析實驗組和控制組在閱讀理解測驗後測中 各小題的答題表現 ........................... 47 第八節 討論 ................................................................................................................................. 51 第五章. 結論與建議 ..................................................................................................................... 53. 第一節 結論 ................................................................................................................................. 53 第二節 建議 ................................................................................................................................. 53 參考文獻 ............................................................................................................................................. 55 附錄 ………………………………………………………………………………………………….57. iv.
(7) 圖次 圖 2-1 Nelson 與 Narens(1990, 1994)的後設認知理論架構 ........................................................6 圖 2-2 Winne 與 Hadwin(1998)的自我調整學習模式 ..................................................................8 圖 2-3 Nelson 與 Narens(1990, 1994) ......................................................................................... 10 圖 3-1 實驗流程設計圖 ...................................................................................................................... 19. v.
(8) 表次 表3-1 嵌入科學文本中的相關定義及說明. ………………………...………………………….24. 表4-1 組別和學習效果的關係 ……………………………………………………….…………….37 表4-2 組別和不同題型成績的關係……………………………………………………………..….38 表4-3 組別和不同題型自我評估準確度的關係………………………………………………..….39 表4-4-1 拆解概念單元技巧學習狀況………….………….…………………………………….….40 表4-4-2 閱讀理解測驗後測作答時應用概念單元作答狀況統計表…………..……………….….41 表4-4-3 閱讀理解測驗後測答題之後應用概念單元進行自我評估的狀況………….….…….….41 表4-4-4 拆解概念單元技巧學習得分、應用在作答得分、應用在自評得分交叉表………...….42 表4-5-1 拆解概念單元技巧學習和應用在作答、應用在自評的關係….……………………..….43 表4-5-2 拆解概念單元技巧學習與應用,與閱讀理解測驗前後測成績、自評準確度的關係…44 表4-5-3 科學閱讀自我調整學習策略(後設認知-監控策略、後設認知-其他策略、認知策略) 與概念單元拆解技巧及應用的相關……………………………….…………………….44 表4-6-1 拆解概念單元,再以「概念單元為閱讀標準」的閱讀方式對受試者的幫助及使用上的 困難….…………….…………….............................................................……………....45 表4-6-3 統計「拆解概念單元」使用上的困難……….….……………………………………….46 表4-6-4 細分受試者使用拆解概念單元的困難………….………………………………………..46. vi.
(9) 第一章. 緒論. 第一節 研究背景與研究動機 Winne 與 Hadwin(1998)指出「準確評判學習品質」可以提高學習效果。學 生預設欲達成的目標,學習過程中一面監測正在進行的進度,並評判他們預設的目 標是否已經達成,如果他們監測的結果顯示目標已經達到,那麼學生將繼續前進。 如果監測結果顯示尚未達到目標,學生可以進行或多或少的控制流程來實現他們的 目標。 如果學生能夠辨認哪些概念還沒有學好,他們可以把心力專注在這些概念上, 引導他們進行有效率的學習。他們可能決定多花時間去學習這些概念,或找同儕或 老師幫忙。如果學生把一個實際上還沒有學會的概念判斷成已經學會了,他可能會 忽略更精進的學習,該生將受害於過度自信的框架。因此,若找到方法可以增強學 生準確評判自己所學的能力有可能增加他們的成功機會。 一般而言,過度自信會導致學習效果不理想,準確的評判才能得到有效率的學 習(Winne, 2004)。過度自信的學生相信自己已經學會了,就不會再重讀資料:所 以如果學生把錯誤的答案,評判為完全正確,他們不太可能經由重讀去修正錯誤。 令人驚訝的是,學生明明有正確答案可以比對,在作自我評分的時候,仍然呈 現過度自信。也許因為「完整定義評估標準」雖然提供了外來的評估標準,卻沒有 明白提示答案裡必須要包含哪些特定概念才能被認定為正確。因此,Dunlosky, Rawson, 與 Lipko (2011)推測概念單元評估標準(idea unit standards),將更能降低 過度自信,因為概念單元評估標準可以提供更詳細的比對標準,它提示了答案據以 得分的最小概念單元。學生被迫作細微的辨認,他們才能確認答案裡是否遺漏了定 義中的某些重要成分。Dunlosky等研究證實,「概念單元評估標準」明顯地降低學 生對答案作自我評分判斷的過度自信。若能提高學生評判自己回憶定義作答品質的 準確度,就不會因為準確度差而導致不再重讀尚未學習好的內容,所以「提高學生 評判自己回憶定義作答品質的準確度」是相當重要的。 以上介紹前人的研究,他們是把概念單元當作自我評分的依據,這些研究的報 告顯示,用概念單元做為作答後的評估標準, 只能提升部分類型答案(例如:「錯 誤答案」)的自評準確度,表示學生還沒有完全掌握概念,也就無法適切的應用該 評估標準,以致效果受限。本研究者思考,若能在閱讀時就使用概念單元做為閱讀 標準,自我評估的準確度應該會提升。因此設計將概念單元當作指引學生閱讀科學 文本重點的指標(即閱讀標準),受試者若能在閱讀過程中先受益於概念單元的效 果,當閱讀理解提升了,學習效果也良好,學生自然會把實驗者提供給他們自我評 分用的正確答案拆解開來當評估標準用,進而提升自我評估的準確度。. 1.
(10) 第二節. 研究目的與研究問題. 2.1 研究目的 過度自信會導致不理想的學習,準確的判斷學習成果才能支持更有效率的學習 (Winne, 2004)。過度自信的學生相信自己已經學會了,就不會再重讀資料, (Metcalfe & Kornell, 2005);本研究者推測以概念單元為閱讀標準,會比文獻中 (Dunlosky et al., 2011)以概念單元為評估標準更能降低過度自信,也就是更能準確 的判斷自己的學習成果。 所謂以「概念單元為閱讀標準」就是受試者用自己拆解出來的概念單元,當作 閱讀時要注意的重點,閱讀時依據這些重點,更能因此提升閱讀理解程度,以及自 我評估的準確度,也就能降低過度自信,因為以概念單元作為閱讀指標(標竿), 可以提供更詳細的標準,讓學生能抓住閱讀理解的重要元素。閱讀完畢,作答時它 更提示了答案據以得分的最小概念單元。學生自己在拆解概念單元的過程中,被迫 作細微的辨認,比較容易確認答案裡是否遺漏了定義中的某些重要成分。所以本研 究的主要動機就是期待以概念單元為閱讀標準,可以提高大學生在學習科學文本時 的閱讀理解程度以及自我評估的準確度。. 2.2 研究問題 為了驗證以概念單元為閱讀標準,可以提高大學生在學習科學文本時的閱讀理 解程度以及自我評估的準確度,本研究探討以下研究問題: 1. 以「概念單元為閱讀標準」的方式,能否提升閱讀後的測驗成績? 2. 以「概念單元為閱讀標準」的方式,在不同題型的成效是否有差別? 3. 以「概念單元為閱讀標準」的方式,能否提升自我評估的準確度? 4. 「拆解概念單元」技巧的學習及其應用狀況分別和測驗成績、自我評分準確 度的相關性為何?. 第三節 名詞解釋 一、概念單元(idea unit) 即概念不可或缺的要素(必要元素),這些要素可從定義中分析出來。凡是「科 學概念」,必然有一個清楚的定義。定義內容大多涵蓋幾個必要的知識元素(即「概 念單元」),而且缺一不可。學習者除了要了解各概念單元所包含的知識,還要能 依照各概念單元彼此的關係,統整出該科學概念的完整意義,才能真正全盤了解該 科學概念的意思。 2.
(11) 二、標準(standards) 評估是否已經達到理想目標的依據稱為標準,有可能是內在自訂的標準(例如: 依照過去的表現或經驗訂立一個自我要求的標竿),也可能是外界提供的標準(例 如:標準答案) ,藉以判斷學習者是否已經達到既定的學習目標。在Winne 與 Hadwin (1998) 的自我調整學習模式中,標準為監測認知活動是否達成目標的依據,依照監 測和評價的結果可以調整和控制個體的認知活動。Lipko 等(2009)的研究發現學 生在評估自己的學習狀況時,若老師可以提供一個評估標準給學生作比對,有可能 提升學生自我評估的準確度。本研究的教學活動擬協助學生自行拆解概念單元做為 檢核閱讀理解程度的標準,並期望受試者能應用此標準於作答和自我評估。 三、自我評分(self-score judgements) 自我評分為後設認知判斷的一種,受試者針對自己作答的品質好壞評定分數, 評估的結果可做為調整學習活動的依據。Dunlosky, Rawson, 與 Lipko(2011)的研 究中,提供學生評估標準(正確答案),學生拿自己寫的答案和評估標準作比對, 幫自己評分,藉以評估自己的學習狀況。 四、校準準確度(calibration accuracy) 在學習的環境中,校準準確度指的是學習者對學習成果的主觀判斷和客觀的外 在標準之間的差異,即為主觀判斷的準確度(Winne , 2004)。例如,學習者在學習 過程中評估自己學習所得或在學習結束、測驗之前預測未來測驗的成績,預測值與 實際測驗所得的成績作比較,求其偏差值。其偏差值愈小表示校準準確度愈高;偏 差值愈大表示校準準確度愈低。舉例說明:A同學預測在未來測驗中可以回憶出15 個概念題,結果真正測驗時回憶出來14題,其偏差值為+1個題目;B同學預測可以 回憶出15個概念題,而真正測驗時回憶出16題,則其偏差值為-1個題目;C同學預測 可以回憶出15個概念題,而真正測驗時回憶出5題,其偏差值為+10個題目。A和B 兩位同學的校準準確度比C同學來的高。. 第四節. 研究限制. 本研究以公開招募受試者,性別的選取較難掌控、無法掌握來者的學習態度和 實驗態度,有可能影響實驗結果。受試者需到實驗室做實驗,實驗室位在台北,受 試者大致上會因為地理位置的限制多以北部地區學生為主。 本實驗對象為理工科系的大學生,實驗結果無法擴大推論到大學以下的國高中 學生。. 3.
(12) 第二章. 文獻探討. Dunlosky, Rawson 與 McDonald(2002)主張所謂「自我檢測」(practice tests or self-testing)就是學生自己測試有關新教材的知識,已經記憶或理解到甚麼程度,並 藉此測試結果預測未來實際測驗的成績,這種測試可以有效地幫助學生調整學習策 略。這是一個監測記憶和監測理解的活動,即為後設認知的活動。「自我檢測」若 要達到一定的效果,需要借助於 Winne 與 Hadwin(1984)提出的自我調整學習模 式(model of self-regulation)中的評估標準(evaluation standards) 。Dunlosky, Hartwig , Rawson 與 Lipko(2011)的實驗發現,以概念單元為評估標準可以有效提升自我 評估的準確度。本研究進一步探討,先教導受試者拆解概念單元,受試者再利用自 己拆出來的概念單元當閱讀標準,將拆解概念單元的效果提前用在閱讀過程當中, 提升閱讀理解的能力,最後只提供受試者完整的正確答案當評估標準(非拆解好的 概念單元),因為前面閱讀過程已經受益於拆解流程,如果學習效果好的話,應該 可以將實驗者提供的正確答案自行拆解成概念單元當評估標準了。基於上述的說 明,下面三節分別介紹:後設認知的理論架構,後設認知判斷和校準準確度,三、 提升自我評估準確度的研究。第四節介紹如何計算自我檢測的準確度。. 第一節. 後設認知的理論架構. 本研究旨在探討使用概念單元作為閱讀標準,提升閱讀理解及自我評估的準確 度,過程中要先拆解概念單元作為自己的閱讀標準,需要善用自己對定義的理解, 這是一種認知過程,拆解的動作是一種認知策略,當學生拆解好概念單元作為自己 的閱讀標準,用一個標準來檢測自己的認知情況,屬於後設認知的範圍。但是學生 要如何以概念單元做為閱讀文本時比對的標準,就要看自己如何監測自己使用概念 單元去檢核對文本的理解程度,這種監測自己認知歷程的相關知識、能力是屬於後 設認知的活動,檢核比對後知道自己到底理解多少,若發現自己沒有徹底理解,可 以再閱讀以求真正的理解,這屬於後設認知的調整、控制機制。本研究中受試者進 行閱讀理解測驗後測完畢,實驗者提供正確答案讓學生對照正確答案自我評分,學 生監測了自己的理解程度,確認自己寫的答案正確與否,幫自己評分,雖然實驗者 提供客觀的評分標準,但是可能因為學生自己內在的評分標準有偏差而無法辨認出 此等偏差,導致自我評分準確度不足的問題,這部分涉及校準準確度的議題,亦即 關於後設認知監測判斷的量測部分。關於後設認知的內涵,學者們提出不同的見解, 茲將本研究引用、參考的論述分別介紹如下。. 4.
(13) 1.1 Flavell 的後設認知理論 Flavell被認為是研究後設認知理論的創始者,他的理論深受Jean Piaget 認知發 展理論的影響(Flavell, 1963);Flavell(1971)使用「後設記憶(metamemory)」 這個名詞來表示個人監測、控管有關獲得、儲存、搜尋及檢索各階段記憶內容的能 力。Flavell(1976)正式使用「後設認知(metacognition)」為研究主題,主張「後 設認知」涵蓋了監測和調整的概念。凡是與認知相關事項的知識,例如:能掌握與 學習相關的資訊或資料的特性等知識;也就是對於自己的認知歷程和認知結果的自 我監測、控制或認知策略的調整、以及有關各歷程間互相協調的知識。簡言之,後 設認知就是:自我覺知、監控及調整認知歷程的意思。Flavell(1979)首度提出正 式的後設認知模型,包含四種現象和這四種現象彼此之間的關係:後設認知知識、 後設認知經驗、目標或任務、行動或策略。Flavell 主張要監測多樣化的認知過程, 需要透過模型中四種現象的行為表現及其間的交互作用才能產生監測的行為,最終 達到監測、控制及調整的目標。. 1.2 Nelson 與 Narens 的後設認知理論 Nelson 與 Narens(1990, 1994)根據以下三個原則發展後設認知的理論架構: 1. 認知過程分成後設層次(meta-level)和客體層次(object-level)兩個彼此相關的 層次;2. 後設層次裡包含一個監測客體層次的動態模型(model);3. 後設層次和 客體層次之間存在「監測(monitoring)」和「控制(control)」兩種機制。Nelson 與 Narens 運用此後設認知理論架構,將人類學習記憶的三個主要階段:獲得階段 (acquisition stage)、保留階段(retention stage)、檢索/提取階段(retrieval stage) 階段的監測和控制機制做詳盡的詮釋。在此先介紹「後設認知理論架構」的部分; 人類學習記憶三個主要階段中的「監測」和「控制」機制將在本章第二節 「2.1 後 設認知判斷」中介紹。 如圖 2-1 所示,融合上述的三個原則,Nelson 與 Narens(1990, 1994)的理論 架構中包含客體層次和後設層次,其中客體層次為學習者實際操作的學習活動過 程,即認知運作(如:訊息的編碼、儲存、檢索);後設層次為學習者對自己的客 體層次的監測、評價與控制,是學習活動的指導階層,屬於比較高的層次。在高階 的後設層次裡有一個供監測用且隨時在改變的客體層次模型,例如:內心思維隨著 時間變動的動態模型呈現在後設層次裡,後設層次清楚的監測到內心思維的變化, 得以適時控制後續的活動。Nelson(1996)用下面一句英文說明客體層次和後設層 次的區別: ” THISS SENTENCE CONTAINS THREEE ERRORS.” 裡面包含兩個拼 錯的字:THISS(正確為 THIS)和 THREEE(正確為 THREE)屬於客體層次的錯 誤;因為監測到錯字而判斷這句子錯誤,是屬於後設層次的資訊。客體層次和後設 層次之間會有訊息的交流,依照訊息的流向定義為監測和控制兩種關係。(一)監 5.
(14) 測的機制:後設層次接收客體層次提供的訊息時,代表後設層次正在監測客體層次。 客體層次改變的狀況,會隨時顯現在後設層次的動態模型中,此為監測的結果。 (二) 控制的機制:當後設層次發命令修正客體層次時,訊息從後設層次流向客體層次, 此機制可能改變客體層次運作過程中的各種狀況或程序。當「監測」的機制提供客 體層次的訊息給後設層次,後設層次即啟動「控制」的機制,「控制」的結果會影 響個體的行為。. 圖2-1 Nelson 與 Narens(1990, 1994)的後設認知理論架構。後設認知系統中包含 客體層次和後設層次,後設層次裡又包含一個監測客體層次的動態模型,客體層次 和後設層次之間會有訊息的交流,依照訊息的流向定義為監測和控制兩種關係。(資 料來源:Nelson 與Narens, 1994) 從 Nelson 與 Narens(1990, 1994)的理論架構可以得知,學習者若能準確的 監測自己學習新教材的狀況,就可以善用這個優質的監測結果,透過控制的機制操 控優質的學習策略,幫助掌握大量的新知識,達到最佳的學習效果。Nelson(1996) 提出:監測影響控制假說(monitoring-effect-control hypothesis)。說明了監測與控 制之間的因果關係。. 1.3 Winne 與Hadwin 的自我調整學習模式(model of self- regulation) 學生為了要完成學習的任務必須要進行大量、複雜以目標為導向的認知和動機 歷程,這些歷程涉及後設認知的監測(metacognitive monitoring)、後設認知的控制 (metacognitive control)和自我調整學習(self-regulated learning),Winne 把這些 歷程統稱為後設認知的自我調整學習(Winne, 1995a, 1995b, 1996)。如1.2所述, Nelson(1994, 1996)的後設認知模型分成後設層次和客體層次;此模型並提供兩種 認知操作,即後設認知的監測和控制,藉以連結後設和客體兩層次的資訊。Winne (1996)認為 Nelson 後設認知模型的客體層次內含學習者個人世界的資訊,包括 學習者的外在世界和內在的認知世界,例如:目前我知道「後設認知的模型包含兩 6.
(15) 個資訊層次」;Nelson 後設認知模型的後設層次是掌握有關客體層次資訊的訊息 (Winne, 1996)。上述的知識層面和操作層面在學習歷程的應用可以融入Winne 與 Hadwin(1984, 1998)的學習四階段、五層面的模式及「自我調整學習模式」中。 如圖 2-2 所示,Winne 與 Hadwin(1984)主張一個完整的學習模式內含四個 基本階段:定義任務、確定目標並提出計劃、執行計劃達成目標的過程、及調適。 學生在學習過程中,這四個階段是遞迴式的更新再更新,每一個階段都包含五個層 面: 1. 條件(Conditions):基於個人興趣、目標取向、學習方式、時間限制、可 用資源、策略知識、任務知識、主題專業知識的差異,不同學生或同一個學生在不 同時期,對同一個特定的學習任務可能會有不同的資源可用,也就造成學習條件的 差異。 2. 操作(Operations):學生為完成任務會努力搜尋資訊、監測資訊(例如: 使用自我提問的方法)、彙編組合資訊(例如:整合資訊的方法)、反覆練習(例 如:抄寫筆記、重讀)、轉化(用另外的方式表達,例如:做圖表、圖解、用諧音 幫助記憶) 3. 結果(Products):經由認知操作產生對任務的認識、確定的目標和計劃、 及調適後的結果。 4. 評價(Evaluations):認知操作產生的結果和評估標準或其他資訊來源做比 較,以判斷學生達成任務的程度。當學習者監測自己的認知結果,可能產生評價(例 如:感覺這個答案不正確)、或由環境提供監測行為的結果,也稱之為評價(例如: 使用電腦輸入文字時若打錯字,電腦會呈現錯誤訊息)(Winne, 2004)。 5. 標準(Standards):評定分數的依據,標準可能是內在自我訂立的標準(例 如:過去的表現、過去的經驗),也可能是外界提供的標準(例如:標準答案)。 上述定義任務、確定目標、提出計劃、執行計劃四個階段最終的目的是要學生 達成任務的目標。然而學生所理解的目標(goals)可能和老師或課文設定的目標一 樣,也有可能是學生自己建構出不同於老師或課文設定的目標。學習目標建立之後, 學生將會依照個人不同的內在和外在的認知條件,而從事不同的操作活動,進而產 生不同的結果,結果外顯的時候,有可能直接獲得外界的評價,當外界的評價認定 學習效果很好,個人將接受正向的回饋,否則就被評判為需要重新學習。外界的評 價應該會有一套既定的評估標準(standards)藉以評判學習者是否已經達到學習目 標。在沒有得到外界的評價之前,學生可能會依照自己認定的評估標準,進行自我 評估、自我監測和控制,隨時調整學習策略。評估標準不同,判斷的結果就會不同。 有時候受試者雖然已經獲得外界的評價標準,卻不自覺地仍然依照自己認定的評估 標準對自己的認知操作結果作評價,如此評價的準確度如何?值得探討。. 7.
(16) 圖2-2 Winne 與 Hadwin(1998)的自我調整學習模式。 資料來源:Winne 與 Hadwin(1998). 8.
(17) 第二節. 後設認知判斷和校準準確度. 2.1 後設認知判斷(metacognitive judgments) 一般而言,後設認知判斷大致上可以依照進行判斷的時間分為:預測型的判斷 (prospective judgments)、立即的判斷(concurrent judgments)和回溯型的判斷 (retrospective judgments);也可以依照擬判斷的項目分成不同的類型,常見的有: 學習難易度的判斷(Ease-of-learning(EOL)judgments)、學習判斷(Judgments of learning(JOL))、知感判斷(Feeling-of-knowing(FOK) judgments)和檢索的 自信判斷(confidence in retrieved answers)等。其中相同的判斷項目有可能在不同 的時間點進行,分別說明如下: 一、依照進行判斷的時間來分: 1.預測型的判斷:在測驗前預測未來測驗的成績。 2.立即的判斷:在進行測驗中,每完成一題立刻對該題答對的信心程度作判斷。 3.回溯型的判斷:在測驗之後回溯測驗的表現,判斷答對的信心程度;或在完 成學習之後,判斷學習的難易度。 二、依照擬判斷的項目來分,常見的如下: 1.學習難易度的判斷:學習者判斷教材的難易度。或者,判斷在未來的測驗中 能夠得心應手,需要花費在教材上的時間和所需的努力。 2.學習判斷:學習者判斷自己學到多少或記得多少資訊。 3.知感判斷:學習者判斷關於目前無法回憶出來的訊息,未來若有選擇題型的 測驗,是否有辨認的能力。 4.檢索的自信判斷:學習者在完成測驗之後,判斷自己答對的機率有多少。 相同的判斷項目,有可能用在不同的時間點上,例如:若在學習之前,看到教 材,就進行「學習難易度的判斷」,屬於 預測型的判斷;也有可能在學習結束或測 驗之後才進行「學習難易度的判斷」,則屬於回溯型的判斷。 Nelson 與 Narens(1990, 1994)的模型說明了上述的後設認知判斷如何運用於 學習記憶三個主要階段的「監測」和「控制」機制,其模型介紹如下: 如圖 2-3 所示,訊息處理歷程中關於學習和記憶的三個主要階段分別為:獲 得、保留、檢索三階段。其中獲得階段再細分為學習之前、繼續學習兩部分。檢索/ 提取階段又分為自我導向的搜尋、反應輸出兩階段。學習者在學習之前可以先監測 教材的難易度,根據自己的判斷啟動控制的機制選擇收錄訊息(學習、記憶)的方 式;在繼續學習的過程中可以隨時監測自己的學習狀況作學習判斷或知感判斷,控 制的機制可能決定重新選擇學習方式、重新分配學習時間、或認為已經學會了可以 終止該部分的學習;在檢索階段,學習者可以利用知感判斷或檢索的自信判斷以監 9.
(18) 測自我導向的搜尋過程、啟動控制機制決定搜尋策略、或決定是否可以終止搜尋而 輸出答案。此模型不只列舉學習和記憶三個主要階段中監測和控制機制的實例,也 說明了監測和控制機制對應的因果關係。. 圖2-3 Nelson 與 Narens(1990, 1994) 提出有關人類學習記憶三個主要階段的「監 測」和「控制」機制的模型。圖中兩水平線中間表示學習和記憶的主要階段;水平 線上方是監測機制的例子;水平線下方是控制機制的例子。. 2.2 校準準確度(calibration accuracy) Nelson 與 Narens(1990)探討人們透過內省來描述監測結果的時候,可能同 時呈現正確和失真兩種特質。一般而言,「真正的理解」和「自我感覺的理解」, 往往會有差異。也就是說,人們對監測結果的自我描述是查覺到的內容加上推論, 可能會遺漏或添加與不符實情的一些觀點,所以往往與事實有差距(例如:預測未 來考試答對題目的可能性,有可能預測不準確)。而造成監測結果與事實有差距的 另一個原因是:判斷監測結果所依據的標準是否客觀、正確。為了探究標準是否客 觀、正確,則須討論校準準確度(calibration accuracy)的問題。 10.
(19) 校準(calibration)」的意思為:將測量工具和準確的標準作比對,得知兩者的 偏差並矯正誤差。在學習的環境中,校準準確度(calibration accuracy)指的是學習 者對學習成果的主觀判斷和客觀的外在標準之間的差異,即為主觀判斷的準確度 (Winne , 2004)。例如,學習者在學習過程中評估自己學習所得或在學習結束、測 驗之前預測未來測驗的成績,預測值與實際測驗所得的成績作比較,求其偏差值。 其偏差值愈小表示校準準確度愈高;偏差值愈大表示校準準確度愈低。舉例說明: A同學預測在未來測驗中可以回憶出15個概念題,結果真正測驗時回憶出來14題, 其偏差值為+1個題目,表示A同學的校準準確度很高,判斷很準確;反觀另一位B 同學,他預測未來測驗中可以回憶出15個概念題,結果真正測驗時回憶出來5題,其 偏差值為+10個題目, B同學的校準準確度很低,並且有過度自信的偏誤;C同學預 測在未來測驗中可以回憶出15個概念題,結果真正測驗時回憶出來25題,其偏差值 為-10個題目,C同學的校準準確度和B同學一樣低,都差10題,卻呈現自信心不足 的偏誤。上述「學習者主觀的判斷學習成果」或「預測未來測驗的成績」是學習者 按照自己內在的標準作為評估的依據,相較於「客觀的外在標準」可能會有差異, 因此造成判斷或預測的偏誤是難免的。自己內在的標準有偏誤,學習歷程的監測和 控制將受到影響,進而影響學習效果。. 2.3 校準準確度的評估方法 Schraw(2009)將校準準確度的評估方法分兩大類:絕對準確度(Absolute accuracy)和相對準確度(Relative accuracy)。將說明如下。 一、絕對準確度是計算受試者對各題的自我評估分數和實際分數之間的差異多寡。 共有三種: (一)絕對準確指標:適合用在連續數值的比較(例如:信心判斷和成績表現 的比較)。計算公式如下。. (二)哈曼係數:適合用在類別資料,(例如:信心判斷和成績表現一致的個 數和不一致的個數差)。. (三)偏誤指標:適合用在確認個人的信心判斷是過度自信(正值)還是信心 不足(負值). 11.
(20) 二、相對準確度則是在比較一組信心判斷值和一組成績表現的一致性(相關),不 比較每一題的準確度。下面介紹三種相對準確度的計算方式: (一)皮爾森相關係數(Pearson’s r) :適合比較兩組差的相關性。例如: ( 是第i題的信心判斷和信心判斷平均值的差;( 是第i題的分數 和平均值的差,i=1~n,皮爾森相關係數即表達( 與( 的 相關性,亦即,兩變項變化趨勢的關係。. 式中. , s為標準差. (二)伽瑪係數:適合用在類別資料,例如:22 序列的資料. (三)區辨指標:用於區辨答對題目的信心判斷和答錯題目的信心判斷。若為 正值,表示個人對於答對題目的信心判斷優於答錯題目的信心判斷。. 本研究主要想探討每一位受試者對於每一題所作的自我評分,其準確度是否受 組別及不同題型的影響,適合使用絕對準確度的方法檢測。本研究暫時不探討過度 自信和信心不足的問題,因此不採用偏誤指標,而選用絕對準確度 (Absolute accuracy)中的絕對準確指標值(Absolute accuracy index , AAI)。計算公式為:. 其中,ci 為第i題受試者自我評分分數;pi為第i題實際得分;n為總題數 絕對準確指標值主要是在比較個人的信心判斷和實際表現的偏誤,計算公式把 差值取平方,主要是不討論正、負方向的差異,重點在於討論準確度的大小。數值 愈大,表示準確度愈小;數值愈小,表示準確度愈大。本研究不使用相對準確度的 理由是:1. 本研究不探討受試者答對題目和答錯題目的區辨能力。 2. 本研究不探 討受試者整份試卷的自我評估分數和實際成績趨勢的一致程度。. 12.
(21) 第三節. Dunlosky 與 Rawson 等學者對自我評估準確度及概念單元 評估標準(idea unit standards)的研究. 自我評估準確與否,對學習者而言是很重要的,如果學生沒能準確評估自己的 答案正確與否,他無法準確判斷自己的學習結果,無法確知學習的目標是否已經達 成,無法判斷學習該繼續還是要重新再學。錯誤的判斷將造成不好的學習效果,如 果還沒學好,卻自以為學好了,自己終止學習,該學的教材就學不好,這是過度自 信的一種。所以 Dunlosky 與 Rawson 團隊,長久以來為提升學生的學習效果(實 驗對象主要為大學生),不斷研究發展新的方法,只為了幫助學生提高自我評估的 準確度。最初,實驗結果都顯示自我評估的準確度太低,後來不斷修改實驗方法, 近年來已經修改成請受試者閱讀完畢確實將回憶的答案寫下來,再由實驗者提供概 念單元當評估標準,或由受試者自行產生概念單元當評估標準,藉以評估自己的答 案,自我評估的準確度已經大幅提高了。依序介紹 Dunlosky 與 Rawson 團隊的研 究如下: Dunlosky, Rawson 與 McDonald(2002)請受試者閱讀完文章之後,針對閱讀 整篇內容的理解狀況去預測未來的考試成績,發現預測的準確度很差。可能有兩個 原因:1. 學生沒有確實「自我檢測」,即試著先回憶答案,了解回答的難易度才作 預測。2. 學生要判斷答案是否正確,有其困難度,導致預測的準確度不高。他們提 出當監測的情境(自我檢測的情境)和實際測驗的情境越相似,預測的準確度越高。 研究中發現針對一篇短文內容的整體理解去預測未來的考試成績的準確度低,是因 為實際測驗可能要回答幾個不同的問題,應該要針對各題做預測,而不是用一個整 體內容的理解程度去預測各個問題作答的可能結果。為改善 Dunlosky, Rawson 與 McDonald(2002)不如預期的實驗結果,Dunlosky, Rawson 與 Middleton(2005) 修改實驗設計,實驗中受試者閱讀完所有定義之後,讓受試者逐題預測未來的測驗 成績,作預測時還提供受試者正確定義以便核對,結果受試者的自我評估準確度雖 然提高,但並不很顯著。Dunlosky, Rawson, 與 Middleton(2005)考慮到是否學生 沒有確實「自我檢測」,導致影響預測的準確度,於是設計另一個實驗,在實驗組 中強迫學生把回憶的答案寫下來。發現被強迫回憶定義的學生預測的準確度,比沒 有被強迫回憶的學生高。雖然被強迫回憶定義的學生,預測的準確度提高了,但是 其準確度仍不夠理想。進而考慮到是否學生判斷正確答案的能力不足,於是又作另 一個實驗,強迫受試者針對自己回憶的答案依正確程度評分,寫完一個答案,由實 驗者提供評估標準, 針對該答案的正確性評分 ,這樣的自我評分 的準確度與 Dunlosky, Rawson 與 McDonald(2002)比較,並沒有明顯的提升。 Rawson 與 Dunlosky(2007)察覺學生不容易準確評估資訊的正確與否。於是 想驗證兩個假設:「缺乏標準的假設」和「能力有限的假設」。「缺乏標準的假設」 是當實驗者沒有提供評估標準,學生在評估答案的正確性會有困難。如果外界可以 提供學生正確的的評估標準,他們對於自己回憶作答正確與否的評判可以作得更 13.
(22) 好。「能力有限的假設」是學生對自己答案的正確性評估能力有限,即使有正確的 評估標準可比對,學生在辨認「自己寫的答案」和正確答案之間的不一致有困難。 研究中分兩組進行,一組為評估標準組,另一組為沒有評估標準組,兩組流程一樣, 皆閱讀6篇文章,每篇包含4個定義,閱讀完文章後,先預測整體內容未來的考試成 績,再分別回憶文章中的各個定義,兩組都進行自我評分、預測未來考試成績、再 進行實際測驗。兩組在自我評分時有差別,一組沒有正確答案可比對,另一組則有。 結果顯示:有正確答案可比對的評估標準組自我評分的準確度高,沒有正確答案可 比對那組自我評分的準確度低,此結果支持了「缺乏標準的假設」。雖然如此,評 估標準組仍然存在過度自信,這又支持了「能力有限的假設」。 Lipko等(2009)針對中學生作研究,發現有些學生在回答問題寫下答案後,自 以為只要答案裡出現和定義內容相同的字、詞,就應該可以獲得分數。但是,往往 只是出現相同的字、詞,定義內容的重要概念單元卻沒有表達出來,如果是這樣的 誤判,就表示該生沒有真正了解哪些重要概念可以讓他獲得分數。這樣的誤判顯示 該生的過度自信現象,於是Lipko等人好奇,若中學生在評估他們回憶作答品質時, 提供各式的評估標準給他們,是否能減少上述的過度自信?因而設計兩個實驗。在 實驗一中,一組學生在評估的時候沒有提供評估標準做比對,另一組學生在評估的 時候有完整的正確定義供比對(試圖重複驗證大學生的研究結果在中學生的情況如 何?)。結果驗證了提供完整定義作為評估標準可以減少過度自信。在實驗二中, 一組學生在評估的時候有「完整定義的評估標準」;另一組學生在評估的時候有「概 念單元的評估標準」,亦即,實驗者把每一個完整定義拆解成數個概念單元提供給 學生,學生指出是否每個概念單元都出現在他們自己寫的答案中,確認完畢後,學 生再評估他們回憶作答的品質(進行自我評分)。結果發現,「概念單元評估標準 組」比「完整定義評估標準組」更能減少過度自信的現象。所以,雖然中學生在評 估他們回憶作答的品質會有過度自信的現象,但是提供他們「概念單元的評估標準」 可以大幅度的減少過度自信並且可望提高他們自我調整學習的效率。 Dunlosky, Hartwig , Rawson 與 Lipko(2011)的研究有兩個實驗,所有受試者 都要作自我評分。實驗一中,一組使用「完整定義」當評估標準,其他則使用「概 念單元」當評估標準,該組要先判斷自己的答案裡是否有包含概念單元,判斷完才 自我評分(判斷的過程要經過思考,仔細核對,可以降低過度自信)。比較特殊的 實驗是,實驗二中(a)部分受試者自己不回憶作答,使用完整定義當評估標準,幫 別的學生評分。結果發現,幫別的學生評分,仍然有過度自信的現象;(b)部分受 試者在判斷答案的正確程度前,先自行拆解定義,產生概念單元(實驗者不提供概 念單元)。發現效果和實驗者提供「概念單元評估標準」 一樣,也可以降低過度自 信。於是Dunlosky等人認為過度自信是因為判斷答案的正確程度有困難,這樣的過 度自信,可以藉由使用概念單元判斷而降低。與完整定義評估標準比較,概念單元 評估標準提供詳細的評估標準,而且學生評判他們的答案時,可以降低工作記憶的 負荷。尤其,概念單元評估標準指示定義裡哪些內容需要出現在答案裡才能得到分 數,讓學生知道應該如何評判他們答案的品質。也因為概念單元評估標準的存在, 14.
(23) 重要資訊被外顯化,強迫受試者注意相關訊息,而提升受試者判斷的準確度。. 小結 經過 Dunlosky 與 Rawson 等研究團隊的努力,自我評估方式的演進:由最 初,以對整篇文章內容的理解程度預測考試成績,修改成單獨預測一個定義的考試 成績,並輔以強迫回憶並寫下來的方式,確定受試者有經過回憶的過程,回想答案 的時候,是否碰到困難,就會知道自己的程度在哪,可以在未來的考試中拿到多少 分數。但是預測的準確度仍然有限,所以再修正成提供完整定義當評估標準供受試 者核對,有答案可以核對,預期自我評估應該會很準確,事實上,仍然不夠好,於 是,強迫受試者對自己回憶的答案依正確程度進行自我評分,又發現學生竟連核對 正確答案都無法區辨正確與否,於是清楚提供概念單元評估標準讓學生核對,好不 容易有了比較顯著的進步,最後演變為自己拆解概念單元以作為評估標準,Dunlosky, Hartwig , Rawson 與 Lipko(2011)認為效果和實驗者拆解的一樣好。概念單元能 提供據以得分的重要概念資訊中的最小單元,如果學生被迫比對這些細小單元的差 別,他們就可以察覺自己遺漏了哪些定義內容中的重要成分,藉此可以促進學生的 閱讀理解以及自我評估的準確度。 本研究設計以概念單元為重要概念依據,提示學生定義內容的重要成分,所有 的重要成分都具備了,完整的概念自然掌握得住。用這樣的標準檢測自己的閱讀理 解,等於立下一個明確的目標,比較容易判斷目標是否達成,也就是比較容易評估 是否理解內容了。雖然Dunlosky與Rawson等在學生自我評分時提供概念單元以資比 對,自我評估的準確度由他們的實驗得知確實提高,本研究者認為,學生在閱讀之 前先拆解概念單元,將能確定哪些是重要成分。根據研究者設計的實驗方法,學生 自己拆完概念單元之後,下一個動作是將概念單元依其扮演的角色分類,這個動作 強迫學生思考這些概念單元彼此的關係,這個步驟讓學生容易了解定義內容,最後 再將拆解出來的概念單元依照彼此的關係組合回去,完整的概念將一氣呵成。 本研究主要是應用 Nelson 與 Narens(1990, 1994)發展的學習和記憶主要階 段架構中繼續學習過程的「學習判斷」和搜尋終止、反應輸出後「檢索的自信判斷」 作為實驗設計的主軸。利用「學習判斷」判斷自己是否已經達到預設的學習目標, 若學習結果已經達到預設的標準,則停止這一部份的學習;若未達理想,則換一個 方式設法達到標準。本研究想探討實驗組的受試者經過反覆的「學習判斷」的監測, 啟動控制機制決定收錄訊息的方式、學習時間的分配及終止學習的時間點,如此是 否可以輸出最好的答案,表現最好的學習成果。其次,「檢索的自信判斷」是回溯 型的判斷,判斷先前所作回憶測驗的成績表現,實驗發現學習者通常都是過度自信。 本研究想探討受試者採用不同的方式閱讀科學文本是否會影響「檢索的自信判斷」 之準確度。 本研究設計的實驗方法中,實驗組的受試者在「拆解概念單元教學活動」部分 被要求依序學習:一、將完整的專用術語定義拆解成數個概念單元(idea-unit)。二、 15.
(24) 依照各概念單元不同的屬性(即:在定義中扮演的角色)加以分類。三、將拆解後 的概念單元依照其扮演的角色重新組合,並口頭說明組合後的定義內容。其中必須 判斷(監測)是否符合拆解概念單元的意涵、屬性的分類是否恰當、重新組合後語 意是否順暢。最後將監測的結果,作為決定(控制)輸出答案(拆解定義再組合) 的依據。實驗組的受試者被要求以自己拆解出來的概念單元為閱讀標準重讀科學文 本,也是「學習判斷」的例子,因為拆解出來的概念單元都是定義中不可缺少的重 點,依此重點為閱讀標準,正好可以判斷(監測)自己是否學會了定義的精髓,以 決定(控制)是否終止學習而進行閱讀理解測驗後測。所有受試者作完閱讀理解測 驗後測之後,都被要求評估自己所寫的答案答對的信心程度,此為「檢索的自信判 斷」。. 16.
(25) 第三章. 研究方法. 本章主要說明研究架構與研究方法,共分成四節,依序為研究對象、研究設計、 研究流程、與研究工具。. 第一節. 研究對象. 本研究以53位大學理工科,但非物理、化學本科系、非電子類科的學生為研究 對象,控制組有26位受試者,不介入任何教學;另外27位為實驗組,介入拆解概念 單元方法的教學。 本研究旨在探討以「概念單元為閱讀標準」的方式閱讀科學類說明文性質的文 章,能否增進學生的閱讀理解及自我評分判斷的準確度。由於受試者對於科學類文 章須有一定程度的先備知識,短時間內要學會拆解概念單元的方法才不至於產生挫 折感,所以需要招募先備知識相近的理工科系學生,又因為文章內容以物理、化學、 半導體為主要題材,所以不招募近乎專家等級的物理、化學本科系或電子類科的學 生,以確定實驗結果的可信度。. 第二節. 研究設計. 本研究旨在探討使用拆解概念單元的方式閱讀,是否可以提升學生的閱讀理解 及自我評分判斷的準確度。 因此,本研究主要探討下列各自變項:組別(實驗組 vs 控制組)、學習(學 習前 vs 學習後)、題型(定義題 vs 簡答題),分別如何影響或彼此交互影響最 終的結果(應變項:測驗成績和自我評分判斷的準確度),還有拆解概念單元技巧 學習及應用狀況分數和前後測成績、自我評估準確度、科學閱讀自我調整學習策略 之間的相關性。所以需要收集的資料為: 一、不同組別(實驗組 vs 控制組)的受試者,在學習行為發生前後,認知情況(全 部題目獲得的總分)是否相同,本研究者期待兩組進步情況有差別。擬用二因 子混合設計變異數分析(two-way ANOVA,mixed design)此結果。其中組別 為受試者間因子,學習為受試者內因子。 二、擬探討不同組別(實驗組 vs 控制組)和不同題型(定義題 vs 簡答題)的交 互作用如何影響成績表現。自變項為:題型和組別;應變項為:定義題和簡答 題的總分。也擬用二因子混合設計變異數分析此結果。受試者間因子為組別, 受試者內因子為題型。 三、探討兩個自變項:組別、題型的交互作用,如何影響受試者在不同題型的自我 評分的準確度。本研究好奇兩組在不同題型的自我評分表現是否會有差異。也 擬用二因子混合設計變異數分析此結果。 四、進一步探討實驗組的受試者有關拆解概念單元技巧的學習及應用狀況(由教學 17.
(26) 過程及訪談得知)和不同題型的成績表現、自我評估準確度、科學閱讀策略各 項的相關情形。 基於這些預設的探討項目,收集各項資料,最後作相關的統計分析,檢視 能否回答待答的研究問題。. 第三節 研究流程 本研究流程分三個階段:準備階段、正式實驗階段、資料分析階段。 一、第一階段為準備階段:首先進行大量的文獻閱讀,確定研究主題。其次, 編製所需的教材(包含:受試者在閱讀活動中所需的科學文本及拆解概念單元教學 活動的指導語、練習題等)、閱讀理解測驗前測、閱讀理解測驗後測所需的題目卷、 作答卷、自我評分卷、科學閱讀自我調整學習策略量表、訪談問卷等。. 二、第二階段為正式實驗階段:於網路上公開招募大學以上理工科在學學生, 但非物理、化學本科系、非電子類科的學生為主。受試者報名時必須先填妥「科學 閱讀自我調整學習策略量表」的一部分,藉以篩選受試者,力求減少受試者間的差 異,減少實驗誤差。參考受試者報名時填寫的閱讀習慣資料(問卷分數),排除閱 讀習慣的極端情況,確認錄取人選,通知前來參加實驗。錄取的受試者依照其報名 的先後順序,交錯分配為實驗組或控制組,受試者的總人數為:實驗組27人、控制 組26人。 進入實驗室進行實驗前再度填寫完整版的「科學閱讀自我調整學習策略問卷」, 藉以分析受試者的實驗結果,是否會因為「科學閱讀自我調整學習策略」的因素而 影響主要想探討的實驗效果。 實驗組在實驗過程的教學部分全程錄音,兩組受試者的訪談過程也全程錄音。 作為分析資料的輔助。本研究的實驗流程設計如圖 3-1 所示。. 18.
(27) 圖3-1 實驗流程設計圖. 19.
(28) 實驗流程說明: 所有受試者一進實驗室,首先要填寫「科學閱讀自我調整學習策略問卷」、再 進行閱讀理解測驗前測。之後,實驗組和控制組的流程不同:實驗組先進行拆解概 念單元技巧的教學活動,再將學習得到的技巧用在閱讀流程上,閱讀流程分三個階 段進行。控制組則直接進行閱讀流程(在進行閱讀流程之前先安排數獨遊戲,主要 目的是避免閱讀理解測驗前測的題目影響受試者閱讀方式,進而影響實驗結果,因 而採取的間隔措施)。所有受試者,在閱讀完畢之後,依序進行閱讀理解測驗後測、 自我評分和訪談。分別詳細介紹如下: A、實驗組、控制組相同的五項流程為: 1. 填寫「科學閱讀自我調整學習策略問卷」。 2. 閱讀理解測驗前測—請受試者回答與「導電塑膠」有關的四個定義和一個問 題。 3. 閱讀理解測驗後測—共有5大題,各大題都包含定義題和簡答題。 4.自我評分—由實驗者提供正確答案,供受試者作自我評分判斷,每一小題各 評一個分數,所評分數的範圍為0-10分,0代表完全錯誤,10代表完全正確。 5.訪談—藉以了解受試者對於整體實驗進行的感覺及困難,也進一步了解受試 者回答問題以及自我評分時所採用的方式。 B、實驗組、控制組相異的兩項流程為: (一)實驗組: 1. 教學流程—學習拆解概念單元的方法。將文章中完整的科學定義拆解成小單 位的概念單元,每個科學定義中的各個概念單元都具有獨特的意義(也就是各自扮 演不同的角色),但彼此間又有相關性,最後將彼此的關係依序串連起來,用自己 理解的語言重新組合成該定義的內容。 【教學流程說明】: 步驟一:依照教學指引(附錄 1-1, 1-2),教導受試者將完整的專用術語定義 拆解成數個概念單元(idea-unit )。 步驟二:依照各概念單元不同的屬性(即:在定義中扮演的角色)加以分類(實 驗者提供分類名稱)。 步驟三:將拆解後的概念單元依序組合,並口頭說明組合後的定義內容(容許 受試者修正組合或口頭說明)。 由實驗者帶領受試者依序練習2個例題,並由受試者獨立操作另外2個練習,確 認受試者已經了解並熟練拆解、組合定義之後,休息5分鐘(實驗組時間較長,避免 受試者疲憊影響實驗品質),才能進入閱讀科學文章的三個階段。. 20.
(29) 2.閱讀流程—分三個階段: 第一階段:使用自己平時的閱讀方式閱讀,目的是幫助受試者對比第三階段「檢 核」的效果。第二階段:用拆解概念單元的方式,拆解同一篇文章中的科學定義部 分。 第三階段:用第二階段拆解出來的概念單元當作檢核的標準,去檢核整篇文章 內容中涉及該概念單元或該科學定義之處,是否都確實理解(請受試者確實重新閱 讀整篇文章並作檢核)。 (二)控制組: 1.「數獨」遊戲—為配合實驗組介入教學活動,更為避免受前測試題干擾閱讀 狀況,控制組介入15分鐘的「數獨」遊戲,讓前測和閱讀間隔一小段時間。 2. 使用自己平時的閱讀方式閱讀文本,沒有時間限制。 三、第三階段為資料收集及分析階段:各項研究工具的使用方式、利用各項研 究工具收集到資料的用途、計分方式等,都在下面第四小節中詳細說明。. 第四節. 研究工具. 依據研究目的,本研究使用的工具包含:科學閱讀自我調整學習策略量表、科 學文本、閱讀理解測驗前測題目卷、閱讀理解測驗後測題目卷、閱讀理解測驗後測 作答卷、自我評分卷、拆解概念單元教學指導語(包含練習題、分類表)、實驗組 在閱讀的第二階段被要求拆解科學文本中的科學定義,所需的拆解概念單元空白 卷、訪談問卷、電腦、錄音筆。 一、科學閱讀自我調整學習策略量表: 本量表採用交通大學教育研究所蕭宜萱的碩士論文所編制的科學閱讀自我調整 學習策略量表(研究工具使用同ˋ意書如附錄3-2)。原問卷總計49題,從中選取本 研究所需的題數共35題,分別屬於以下三大類別,後設認知-監控:12題;後設認 知-其他(監控之外的部分,如計畫、評鑑、認知資源調節等,非本研究的重點, 故合併歸為其他):13題;認知:10題;各類題隨機分散在量表中。報名表單上附 量表中的7題供受試者填寫(題目如(一),樣貌如附錄2),藉以初步了解受試者 的閱讀習慣,方便安排實驗,受試者進行實驗程序前,再填寫完整版的量表(附錄 3-1)。本量表採李克特式(Likert scale)五點量表設計,請受試者依最符合自己實 際情況,點選1-5中的一項描述〔5(總是)、4(常常)、3(有時候)、2(偶爾或 不常)、1(從來沒有)〕。 為避免受試者閱讀科學文本時採用的自我調整學習策略的個別差異太大影響實 驗結果,受試者報名的時候,先填寫科學閱讀自我調整學習策略量表中的7道題目(選 取涵蓋了完整版的各主要類別的7題),藉以篩選出自我調整學習策略相近的受試 21.
(30) 者,有利於探討「以拆解概念單元為閱讀標準」的成效。正式實驗中請受試者填寫 完整版的量表,實驗結束後將量表中的題目依後設認知-監控、後設認知-其他、 認知分類,計算每位受試者各類題分數的平均值,以計算研究問題4的相關係數。 (一)報名表單上7道題目(括號內代表該題所屬的類別)如下: 1. 我在閱讀科學文章時,我會決定哪些內容是需要清楚閱讀,哪些內容我可以 忽略。(後設認知策略-監控(內容評價)) 2. 我會畫線或圈出文章中的訊息,幫助我記憶文章內容。(認知策略-策略(標 記關鍵字或概念詞)) 3. 我會找出文章內容中,看不懂的句子和概念。(後設認知策略-監控(自我覺 察) 4. 閱讀完後,我會回頭檢查自己對文章內容的理解。(後設認知策略-評鑑(回 頭檢視)) 5. 我會將文章中的內容變成自己的話語,用自己的話重述文章內容,增加我對 內容的了解。(認知策略-策略(知識精緻化)) 6. 我會把閱讀到的內容以自己理解的方式組織起來。(認知策略-策略(組織) 7. 我會一邊閱讀一邊從文章中找尋重點。(認知策略-策略(找重點)). 22.
(31) (二)進行實驗時填寫的完整版 (如附錄3-1),其部分截圖如下:. 23.
(32) 二、科學文本 (如附錄4): (一)編製過程: (a)確認文本內容包含以下三部分: A. 情境描述:先引起學習動機,介紹現今導電塑膠的廣泛應用及其經濟價 值,讓受試者有興趣探究導電塑膠相關資訊。 B. 相關定義及說明:本研究的重點是指導受試者,將科學定義拆解成概念 單元,然後將各個拆解出來的概念單元再重新組合起來,以建立科學定義的完 整概念。因此需要撰寫出清晰、正確的科學定義,供受試者方便正確地拆解, 此部分是導電塑膠文本的核心。總共介紹了四個定義:「半導體材料」、「載 子」、「半 導 體 的 摻 雜 法 」、「共軛雙鍵」;每個定義的介紹都包含:1. 定 義名稱;2. 定義內容—即對各科學概念的描述;3. 輔助說明—用來輔助說明定 義內容,增進定義的理解程度。有關定義及說明內容的三部分如下表 3-1 所示。 C. 歸納:在文本的最後一段,歸納「導電塑膠文本」的重點,加深受試者 的印象,幫助受試者回顧整篇文章的重要概念。 表 3-1 嵌入科學文本中的相關定義及說明 定義名稱. 定義內容. 說明. 半導體材料. 在某些條件下 是絕緣體,但. 常見的半導體材料有矽、鍺、砷化鎵…等。近 年來材料的演進極為快速,半導體材料的定義. 在另一些條件 下,卻能夠導 通電流,且其 導電性可受控 制的物質材 料。. 逐漸廣義化,凡是本身可以產生自由電子或電 洞者,都可稱為半導體材料。許多有機半導體 材料(某些塑膠)已經被積極地開發並廣泛的 應用。 半導體材料結構中各原子間主要靠共用電子 對結合,電子被束縛在兩原子之間,沒有自由 電子,無法移動到它處。然而,無雜質的半導 體材料中,有極少數的電子(機率約為 5 兆分 之 1)可能因為吸熱而脫離共用電子對的固定 位置,變成自由電子,並在原處留下空位(稱 為電洞,相當於產生正電荷;其脫離的電子數 等於產生的電洞數)。當外加電壓驅動這少數 的自由電子,材料即具備極微弱的導電性,但 導通的電流極小,很難有實際的用途;若採用 「摻雜」法改變材料的導電性,則能更有效地 利用其半導體的特性。. 24.
(33) 定義名稱. 定義內容. 說明. 載子. 是指存在於物 質材料中帶有 電荷、可以自 由移動的微 粒,物質可能 因此而具有導 電性。. 在半導體物理學領域裡的載子特指:1.帶負電 的自由電子,又稱為負型載子;2.被視為帶正 電的電洞(因為共用電子對的位置上缺了一個 電子而產生),又稱為正型載子。 自由電子移動或因鄰近的電子填入電洞而造 成的電洞移動(如圖1)(通稱為載子移動), 皆會產生電流,故正型或負型載子數目愈多、 導電性愈好。. 圖1 電子( )往左移動填入 電洞,相當於電洞( )往 右移動的示意圖 半 導 體 的 摻 當半導體材料 如果摻入的雜質能夠提供額外的自由電子給 雜法 中添加某些能 半導體,則稱為負摻雜;若摻入的雜質能使半 提供額外的自 導體產生電洞(電洞被視為帶正電),則稱為 由電子或產生 電洞的物質, 可使半導體材 料具有導電 性,此方法稱 為半 導 體 的 摻雜法。. 正摻雜。被摻入雜質的半導體稱為雜質半導 體。雜質半導體因為獲得額外的自由電子或產 生電洞,可以增加導電性,若摻入的雜質濃度 夠高時其導電度將遽增。 以聚乙炔塑膠的摻雜為例: 方法,摻雜鹼金屬─例如鈉(Na)。因為鈉 原子很容易失去電子,可使聚乙炔([CH]n) 分子獲得額外的自由電子,此類型稱為負摻 雜。鈉原子所失去的電子數,等於聚乙炔獲得 的自由電子數─當金屬鈉總共失去x個電子而 帶正電,聚乙炔同時獲得x個自由電子而帶負 電,整體而言,該雜質半導體維持電中性。其 反應如下: [CH]n + xNa→[CH]nx-+ xNa+ 方法,摻雜鹵素─例如碘蒸氣(I2)。因為碘 蒸氣分子很容易獲得電子,可使聚乙炔分子鏈 上產生電洞,此類型稱為正摻雜。碘蒸氣分子 從聚乙炔所獲得的電子數目,等於聚乙炔所產 25.
(34) 生的電洞數目─當碘蒸氣總共獲得x個電子而 帶負電,聚乙炔也同時產生x個電洞而帶正 電,整體而言,該雜質半導體仍維持電中性。 其反應如下: [CH]n +. I2 →[CH]nx++ xI3-. 無論使用方法或,經過高濃度摻雜的聚乙 炔塑膠,在外加電壓時,可以呈現接近銅或銀 的導電度。 共軛雙鍵. 是有機化合物 例如下圖2是聚乙炔的一種結構,就包含共軛 圖2 的一種結構形 雙鍵。 聚乙炔 式,當兩個以 的結構式 上的雙鍵分別 夾著單鍵(即 單、雙鍵交替) 而連接時,夾 著單鍵的兩個 雙鍵其電子軌 域可以重疊 (即共軛),. 雙鍵是指兩個原子共用兩對電子,其中一對受 到原子核束縛力較強,稱為σ鍵,另一對受到 原子核束縛力較弱,稱為π鍵。共軛雙鍵因為π 鍵電子軌域重疊之故,π鍵電子不會被侷限在 兩原子之間,卻又基於各種複雜的機制,也無 法像金屬材料的自由電子那樣可以順暢地移. 這種雙鍵稱為 動到遠處,導致含有共軛雙鍵的聚乙炔塑膠僅 共軛雙鍵。 具有半導體的特性,而非導體。想提高它的導 電度只能靠「摻雜」的方式,將電子移走留下 電洞(如摻雜碘蒸氣),或加入自由電子(如 摻雜鈉),再外加電壓,才能促使π鍵電子快 速地在聚乙炔分子長鏈上移動。當在半導體材 料中摻雜的濃度夠高時,π鍵電子可在鏈與鏈 之間跨越,以致導電度遽增。. 26.
(35) (b)參考下列文獻及書籍編寫文本 1. 瑞典皇家科學院提供的「2000年諾貝爾化學獎:導電聚合物」介紹文 (Nordén, B., & Krutmeijer, E., 2000)。 2. 台大化學系教授蔡蘊明(2000)翻譯2000年諾貝爾化學獎介紹文。 3. 中興大學物理系孫允武教授(2012)編寫的半導體中的導電載子、半導體 簡介、應用電子學講義。. 4. 國家教育研究院雙語詞彙、學術名詞暨辭書資訊網(國教院,2002)搜尋 有關「共軛雙鍵(Conjugated Double Bond)」的名詞解釋。 5. 搜尋有關導電聚合物的定義、發展歷史 Conductive polymer(wikipedia.org, 2016) 6. 為確定高中選讀自然組學生有學過:共振、乙炔 sp 混成軌域、非定域 (delocalized)的 鍵、共軛雙鍵、導電聚乙炔(導電聚合物)、半導體 等相關知識。翰林版高中選修化學(三上用書) 、翰林版高中選修化學(三 上用書)、翰林版高中基礎化學(二)(高二用書) 7. 半導體—參考翰林版高中基礎物理(一)(高一用書) (c)進行專家審查: 在編製科學文本的過程,主要委請2位專家(其中1位為兼具化學及科學教 育背景的教授,另一位為化學博士同時為資深的高中化學教師)作2次專家效度 審查。第一次審查主要是針對科學文本中描述的四個定義內容,其正確性仔細 推敲、求證、核對、校正。第二次審查,主要針對如何深入淺出的闡述塑膠這 種聚合物的分子長鏈因為含有共軛雙鍵,而具有半導體的特性,也因此才能利 用半導體的摻雜法提高並控制塑膠的導電性,其中牽涉到π鍵電子軌域重疊以及 有機化學領域中分子結構的共振理論,還有頗複雜的機制。再三研究,為求謹 慎,專程請教一位化學系教授有關「共軛雙鍵」的相關理論,確定觀念正確, 最終以言簡意賅、深入淺出的方式呈現給受試者。專家審查完畢並做妥善修改 後,先請4位理工背景的科教所碩士班研究生進行預試,針對預試所發現的缺點 再做修正,再試的效果良好。確認是適用的科學文本,即著手進行正式施測。. 27.
(36) (二)完成之文本:(完整版如附錄4) A. 情境部分截圖如下:. B.「相關定義及說明」的部分截圖如下:. C. 歸納部分的截圖如下:. 28.
(37) 三、閱讀理解測驗前測題目卷(附錄5)、閱讀理解測驗前測評分規準(附錄6)、 閱讀理解測驗後測題目卷(附錄7)、閱讀理解測驗後測作答卷(附錄8)、 閱讀理解測驗後測評分規準(附錄9) 1. 閱讀理解測驗前測題目(附錄5):考量受試者背景不同,只考定義及問答 題,鼓勵受試者儘量作答。前四題分別為半導體材料、載子、半 導 體 的 摻 雜 法 、 共軛雙鍵的定義;第五題測驗受試者對導電塑膠的了解,題目為:「若有人宣稱塑 膠能導電,你認為他所持的論點(即導電的原理)可能為何?」。 1.1 閱讀理解測驗前測答案評分規準說明如下(詳見附錄6)。 閱讀理解測驗前測各題答案(各定義內容)所含的概念單元數及各概念單元評 分規準:各題答案都包含3個概念單元;每個概念單元2分 (完全正確得2分,部分 正確得1分,完全錯誤得0分);各概念單元分開計分,例如:3個概念單元依序得2 分、0分、1分,則紀錄為(2,0,1),最後再加總。以第1題「半導體材料」為例: 半導體材料:在某些條件下是絕緣體,但在另一些條件下,卻能夠導通電 流,且其導電性可受控制的物質材料。 三個概念單元都寫正確,則得分紀錄為:(2,2,2) 寫下列特殊答案的給分規準: (1) 本身可以產生自由電子或電洞者,都可稱為半導體材料。給 (0,2,0) (2) 本身可以產生自由電子或電洞的絕緣體,稱為半導體材料。給 (2,2, 0) (3) 導電性介於金屬與非金屬之間的材料。給 (0,0,1) (4) 導電性介於導體和絕緣體中間的材料。給 (0,0,1) (5) ---,這些材料中的電子能夠在有電壓或高溫等一些外在條件下驅動而自 由移動,---給(---,1,---) 閱讀理解測驗前後測的答案,先由研究者進行評分,再隨機抽取一半的受試者 由另一位碩士班學生進行評分。先比較數份答案,討論不一致的地方達成共識後再 由這第二位評分者完成評分,最後的評分者信度為0.97。. 29.
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