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「多媒體動態評量」低獲益受試者

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Academic year: 2021

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國立臺灣師範大學特殊教育學系、特殊教育中心 特殊教育研究學刊,民90,21期,109-133頁

「多媒體動態評量」低獲益受試者 之認知缺陷與協助策略分析

莊麗娟

國立屏東師範學院

本研究屬「多媒體動態評量模式」兩階段研究中的第二階段。第一階段主要在檢 視研究者所發展的「多媒體動態評量模式」的具體效益,該研究結果支持此評量模式 可同步獲致區辨個別差異(區辨力)、提昇解題能力與學習情意(助益力),以及預 測未來表現(預測力)等三項效益。而本研究(第二階段研究)則擴展以往國內外有 關動態評量的研究型態,進一步的追縱第一階段研究中的解題能力未明顯提昇的受試 者(低獲益受試者)4人,採用個別晤談診斷的方式,進行重測,藉之分析此低獲益 受試者的認知缺陷與解題障礙,並試探有效的協助方式,以作為進階評量診斷與教學 設計的參考。研究結果顯示:1.在認知缺陷方面,低獲益受試者主要的迷思概念在於 缺乏「質量保留」觀念,且其解題歷程顯現「直覺思考」、「片面思考」、「矛盾思 考」、「非系統性思考」等缺乏思考結構的現象;從高抽象、多訊息試題的高錯誤率 中可知,該類受試者之「工作記憶」較為不足、無法有效的進行「心像推理」與「連 鎖比較」,並呈現注意力方面的缺陷;此外,對於已習得的解題策略,缺乏「自發性 的遷移能力」。2.在協助策略方面,從實際試探中發現,舉例類推、圖示、對照比 較、提供運算結構、分解再結合、保留思考時間、單純練習等方法,可有效調整概念 並提昇解題能力。

關鍵字:多媒體動態評量、浮力概念、認知缺陷、協助策略、科學教育。

緒論

一、研究動機

動態評量是近二十年來新興的評量方式,

它有別傳統心理計量「施測者保持中立,不提 供額外協助」的評量立場,強調在評量過程

中,配合受試者在解題上的實際需求,不斷的 給予必要且充分的協助,以引導受試者成功的 解題。這種評量的精神,主要不在鑑定受試者 的能力等級(常模參照),也不在評估他們在 某個領域的精熟程度(標準參照),而是希望 透過問題解決歷程中試探性的協助,較深入的

(2)

診斷受試者的認知缺陷與解題障礙,從中評估 有效的協助方式,並檢視在協助之下,受試者 可能的 學習 潛 能與最 佳表 現 (peak perform- ance)。目前國內外有關動態評量的實徵研 究,從一般性的認知能力(補充圖形、視覺-

動作組織、空間推理等)至學科領域(閱讀、

數學、自然),已有不少的論述。在這些研究 中,分別在診斷受試者的解題缺陷(區辨效 益)、提昇受試者解題表現(協助效益)及預 測未來學業表現等三方面,各有不同程度的著 力,也部分支持動態評量在這三方面的效益。

然而,研究者從1974至今五十餘篇的實徵 性研究中發現:目前在「作業特定」的學科領 域上,動態評量對受試者認知缺陷的診斷,其 實仍相當粗略。在這些研究中,在診斷受試者 方面,大部分研究主要在探測受試者的「學習 潛能」(能力成長的速率或幅度,如吳國銘、

洪碧霞和邱上真,民84;Thorpe, 1999),而非 檢視受試者的認知缺陷,雖然有少部分研究針 對受試者的表現,將他們分成幾種能力組型,

如精熟組、理解弱、識字弱或未精熟(江秋 坪,民84),但對於受試者的錯誤類型或認知 缺陷究竟在哪?他們有哪些妨礙解題的思考類 型?並未進一步的檢視。而未能精緻的診斷認 知缺陷,將妨礙未來協助受試者進階學習的可 能性。雖然,目前大部分動態評量模式,都支 持在評量過程中採用逐步提示的方式,能提昇 受 試 者 的 問 題 解 決 能 力 ( 就 整 體 平 均 值 而 言),然而,若仔細分析,其中仍有部分受試 者,它們的解題能力並沒有明顯的進步,如 Budoff(1974)所謂的無獲益者(non-gain- ers),或低獲益者(low-gainers),而這些低 獲益者的比例有時甚至達到28.4%左右(歐瑞 賢,民86)。可惜的是,現有的實徵研究在證 實動態評量的整體平均效益後,都未能針對低 獲益者,探討為什麼他們無法在提示流程中獲 益?他們有哪些一般性或作業特定的認知缺

陷?該如何針對這些缺陷,設計有效的協助方 式?研究者認為這類型分析,對動態評量理論 與實效的擴展,會更具意義,同時對於未來教 材、教學與評量的設計,也會有不容忽視的價 值。

目前科學教育領域中,迷思概念(science misconceptions)是一項亟待突破的議題。一般 而言,迷思概念具有過程性(由日常生活經驗 中逐步形成、是一種推理過程)及結構性(自 成體系、有主宰性的判斷依準),因此,它不 容易經由教學來加以修正(頑強性)。而在諸 多研究中,「浮力」迷思概念可能是其中最普 遍存在於各年級、最不易隨年齡成長逐步修正 的概念(黃湘武和黃寶鈿, 民75;江新合、許 榮富和林寶山, 民80),由於日常生活經驗較 少涉及浮力問題,使得大多數人不易隨著年齡 的增長及生活經驗的累積,來逐步修正既有的 迷思。基於此,研究者即以此概念作為「多媒 體動態評量模式」兩階段研究的主題。第一階 段的研究結果,已發表於「2000年教育與心理 測驗學術研討會」,該階段研究主要在檢視研 究者所發展的「多媒體動態評量模式」在區辨 力(區辨個別差異)、助益力(提昇解題能力 與學習情意),以及預測力(預測未來表現)

的效益,經實證分析,此模式可同步獲致上述 三項效益,其中在提昇解題能力方面,高、

中、低程度三組受試者,平均效率值可達2.64 至8.69之間(莊麗娟、邱上真、江新合、謝季 宏、羅寶田,民89)。由於「浮力概念」在難 度上偏高,與之相應的解題歷程,比較容易呈 現受試者的認知缺陷及解題障礙,因此,研究 者進一步設計第二階段研究,從第一階段45名 受試者中,擇取 4 名最低獲益者,進行個別晤 談重測,依試題結構脈絡進行較深入的臨床診 斷,並作協助策略的試探性分析,據此,希望 擴展動態評量的研究取向,並作為未來協助

「學習能力較弱者」之教學設計的參考。

(3)

二、研究目的

具體而言,本研究主要目的有二:

(一) 分析低獲益受試者在「浮力概念」解題 之認知缺陷。

(二) 探討有助於低獲益受試者浮力解題之協 助策略。

三、名詞釋義 (一) 低獲益受試者

本研究之「低獲益受試者」,意指經過多 階段多媒體動態評量後,解題能力成長幅度較 小的受試者。基於受試者在「日常生活實用 題」及「抽象推理題」的表現水準並不一致,

研究者各就此二類試題,擇取獲益量最少的受 試者各 2 人(共計 4 人),此 4 人平均獲益效 率值在日常實用題部分為0.81(多媒體動態評 量組全體平均為 7.19),而在抽象推理題部分 為 1.27 ( 多 媒 體 動 態 評 量 組 全 體 平 均 為 2.41),屬於學習能力較弱者。

(二) 認知缺陷

本研究之「認知缺陷」,意指在「浮力問 題」解題歷程中,受試者所呈現不當的思考型 態,此型態主要涉及注意力(持久、選擇、分 離等)、記憶(尤其是工作記憶)、推理、或 後設認知等心理運作。研究者依據低獲益者有 缺陷的思考路徑,分別從「結構性思考」、

「工作記憶」及「類化遷移」三方面,進行分 類詮釋,前二者與注意力、記憶、推理較有 關,而後者可能更涉及後設認知等心理歷程。

文獻探討

一、動態評量的理論模式與實徵效益 (一) 理論模式

動態評量的理念精神,主要是從俄國心理 學家Vygotsky(1978)的社會中介(social me- diation)與近側發展區(zone of proximal de- velopment)的概念加以發展。這種評量模式特

別強調在評量過程中,隨時因應受試者解題的 需求,提供試探性的協助。它的目的是希望透 過多階段、多型態的協助,較深入的診斷受試 者的認知缺陷與解題障礙,從中評估有效的協 助方式,並檢視在協助之下,受試者的學習潛 能與最佳表現,以作為進階教學設計的參考。

近二十年來,有關動態評量的研究,陸續 在世界各地展開,各派學者分別設計不同的評 量模式,來評估不同類群受試者的認知能力,

並考驗動態評量的效益。在六大評量模式中,

都是採用「前測-訓練-後測」的程序實施,

但在「訓練」階段分別採用不同的教學介入型 態,也分別援用不同的計分方式,來檢視受試 者的學習潛能(見表一)。

一般而言,教學介入型態以Feuerstein模式 最為精緻,根據「輸入-精緻化-輸出」三階 段認知歷程來診斷受試者的認知缺陷,相當深 入,可惜這類型認知功能的診斷,對作業特定 的學科學習,助益不大。反之,Campione和 Brown的漸進提示評量模式,則最適用於學科 領 域 , 原 因 就 在 於 它 的 教 學 介 入 ( 提 示 系 統),強調配合解題歷程作較結構化的設計,

而這種結構化的提示流程,有助於引導受試者 從中學會解題技巧;此外,它配合一系列標準 化提示,來累計受試者所需的提示量,此量數 在區辨受試者能力的高低及預測未來表現上,

會顯得比較精準(Ferrara, 1987;莊麗娟、邱上 真、江新合,民86),因此,目前國內外研 究,在作業特定的學科學習上,絕大多數都是 採用這種模式來進行規畫。

(二) 實徵效益

據1974至今的實徵研究中,可歸納動態評 量比傳統靜態評量更能鑑定學習潛能,區辨辨 個別差異(區辨效益)、預測未來表現(預測 效益);更重要的是這種評量超越傳統評量,

別 具 提 昇 表 現 、 激 發 學 習 的 功 能 ( 協 助 效 益)。茲配合研究目的,僅就區辨及協助效益

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表一 六種動態評量研究模式之主要特色表

Budoff 學習潛能評量

Feuerstein 學習潛能評量設計

Carlson & Wiedl 上限評量 1. 研究設計 前測-訓練-後測 前測-中介-後測

(或教學-後測)

測驗中訓練

2. 評量重點 評量受試者從訓練中的獲 益能力

評量中介教學後的認知改 變

評估不同施測指導的最 佳表現

3. 教學介入 標準化教學

(幫助受試者瞭解作業的 要求、給予讚美與鼓勵、

引導其檢查解題策略等)

非標準化臨床介入

(以中介學習經驗MLE的 11項原則為標準)

標準化介入

(改變測驗情境分成:

標準化、指導語說明、

簡單回饋、精緻回饋等 六種)

4. 計分 前、後測間的殘差獲益分 數

1.改善兒童認知功能缺陷 所需的教學 介 入類型與 數量

2.後測分數

後測分數

Campione & Brown 漸進提示評量

Embretson 心理計量動態評量模式

Burns et. al.

連續評量模式 1. 研究設計 前測-學習-遷移-後測 前測-訓練-後測 前測-訓練-再測-訓

練-後測 2. 評量重點 學習與遷移歷程的評量 訓練後學習能力的最大估

訓練後(中介或漸進提 示),在保留及遷移作 業上的表現

3. 教學介入 標準化的漸進教學支持

(特定作業取向的介入,

按照一系列事先建立的提 示系統來協助受試者,可 採分枝的提示方式)

標準化介入

(透過具體操作,增進空 間處理技巧)

標準化與臨床介入二者 合用

(1.熟悉材料,強化基 本認知功能。2.教導特 定技巧。3.回饋)

4. 計分 達到標準所需要的教學支 持量(含學習量數及遷移 量數)

後測分數及前後測改變分 數

訓練後之獨立表現分數

(資料來源:摘錄自江文慈,民82;Jitendra和 Kameenui, 1993)

兩方面,簡略說明如下:

首先,就區辨效益而言,多篇研究顯示:

即使受試者的智商或起始能力相同,透過各類 型試探性的協助,動態評量可進一步區辨受試

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者在「獲益能力」、「成長速率」或「能力組 型 」 上 的 差 異 ( Budoff 和 Corman, 1974 ; Knodel, 1997; Thorpe, 1999;吳國銘等,民84;

江秋坪,民84)。此外,由於配合解題歷程不 斷的給予動態性協助,使它對於受試者的「學 習能力」及「遷移能力」有較精確的評估,同 時可依據這兩種能力向度將受試者分成五種能 力組型(Ferrara、Brown 和 Campione, 1986;

莊麗娟、邱上真和江新合,民86;莊麗娟等,

民89)。

其次,就協助效益而言,動態評量的中介 訓練,是屬於切合認知缺陷或作業需求的協 助,因此在簡短的訓練後,往往能提昇受試者 的解題能力,並增進學習情意(如降低焦慮 感 、 有 較 高 的 學 習 興 趣 及 較 積 極 性 的 能 力 感),即使是學習能力較弱者仍能從中獲益

(Burns, Vye & Bransford, 1987; Feuerstein, 1979;

Kragler, 1986; Supanchek, 1989;江秋坪,民84;

吳國銘等,民84;陳進福,民86;徐芳立,民 87;簡月梅,民87;莊麗娟等,民89)。

然而,研究者發現:目前「作業特定」學 科領域的動態評量,對於受試者能力的區辨,

主要仍鎖定在「學習潛能」的評估,而非認知 缺陷的診斷。由於學科學習涉及較多特定的概 念,它的解題歷程比起一般認知能力測驗(補 充圖形、視覺-動作組織、空間推理等),顯 得複雜得多,許多研究為了顧及評量提示的結 構性,以及計分的標準化與簡便性,常常將教 學介入的提示系統簡化成二至四階,在這種情 況下,自然不易深入的檢視受試者特殊的解題 障礙或認知缺陷。目前,在學科領域的動態評 量中,對受試能力的區辨,大多僅能呈現受試 者在各階段評量中需要多少提示量,或是從各 階段訓練後得分的成長情形,來評估學習潛 能。少部分研究針對受試者的表現,將他們分 成幾種能力組型,如精熟組、理解弱、識字弱 或未精熟(江秋坪,民84),但對於受試者的

錯誤類型或認知缺陷究竟在哪?他們有哪些妨 礙解題的思考類型?並未細部的檢視。而未深 入檢視認知缺陷、提示序階過度簡化,無形中 將妨害受試者獲益的可能性,因此,幾乎所有 的研究中,都有一部分受試者在各階段教學介 入後,解題能力並沒有明顯的進步,而這些低 獲益者的比例甚至高達28.4%(如歐瑞賢,民 86)。研究者認為,為擴展動態評量理論與實 效,「低獲益者」是相當值得關注的焦點,探 討為什麼他們無法在提示流程中獲益?他們有 哪些一般性或作業特定的認知缺陷?該如何針 對這些缺陷,設計有效的協助方式?對於未來 教材、教學與評量的設計,將會有不容忽視的 價值。

二、問題解決歷程之認知缺陷 (一) 一般性認知功能

針對一般認知功能的缺陷診斷,目前以採 用「訊息處理」取向的分析較為完整。Lidz

(1991)的學前學習評量設計(preschool learn- ing assessment device), 即 針對訊 息處理 歷 程,系統性的發展檢核表,分別從:1. 警覺/

注意(arousal/attention),含(1) 警覺速率、(2) 注意力之定向、選擇、區分、維持、容量等;

2. 編碼/分析(coding/analysis),含(1) 知覺

( 刺 激 之 偵 測 、 特 性 之 區 分 、 辨 識 、 比 較 等 ) 、 (2) 記 憶 ( 儲 存 及 提 取 ) ; 3. 計 畫

(planning),含問題之認知、定義、策略的 選擇、應用、自我規範/衝動控制、評鑑/分 析、調整修正等;4. 輸出(output),含型式

(口語或動作)、內容、品質(組織的結構及 精確性)等四方面來檢視認知缺陷,相當深入 周全。

而就學科領域而言,在上述認知缺陷中,

「 注 意 」 及 「 記 憶 」 ( 尤 其 是 工 作 記 憶 , working memory)兩方面,可能是許多學習能 力較弱者,較基本也較常發生的障礙。Bender

(1995)綜合相關研究指出:學習障礙者無論 在作業的專注時間、注意的焦點或選擇性注意

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上,均比一般學生差。此外,Swanson(1994)

發現:就學障者而言,「工作記憶」比「短期 記憶」更能預測閱讀及數學的表現,Ashbaker 和 Swanson(1996)亦指出,閱讀理解與識字 能力,受「工作記憶」的影響甚於受「短期記 憶」的影響(引自Hallahan、Kauffman 和 Lloyd, 1999)。一般而言,「工作記憶」係用於轉化 視覺訊息為聲碼(acoustic code)、將訊息聯結 組合、維持注意力以幫助記憶,提取長期記憶 中 相 關 的 知 識 , 並 將 訊 息 精 緻 化 ( Galotti, 1999),它與個體的問題解決能力可說是息息 相關。

(二) 自然科學解題歷程之認知成分

目前在學科領域中,對認知成分的分析,

以語文科最為精緻完整,而以自然科學最為缺 漏。原因極可能在於自然科學所涵蓋的概念主 題極廣、問題解決的途徑與策略,極為多元複 雜,不易歸納出共同的認知成分,而僅能就專 家與生手,比較他們在事實知識(知識的單 位)、語意知識(概念理解)、基模知識(題 型的辨識)與策略知識(順向或逆向解題)上 的差異。Bruning、Schraw 和 Ronning(1995)

指出:專家較能將知識組織成概念性基模、較 能從問題的深層來辨識問題的組型與證據、擁 有較多的程序性知識,以及較常進行順向式解 題。

目前對自然科學問題解決的分析,仍停留 在 較 高 階 、 大 架 構 的 層 次 , 如 L e o n a r d 、 Gerace、Dufresne 和 Mestre(1994),提出物 理解題包含六個步驟,即表徵問題、撰擇原理 及其他相關的觀念、將這些原理及觀念轉換成 公式或程序、根據已知的訊息規畫解決問題的 步驟、執行計畫求得答案、檢查答案。林頌恩

(民84),將電功率問題的解題歷程分成:瞭 解問題(讀題、分析)、計畫(定目標、選擇 解題法、順序等)、執行(局部與整體)及驗 證等四部分,這些分析固然指出解決問題應有

的步驟,然而,科學解題常隨著概念主題的不 同 ( 如 光 合 作 用 、 槓 桿 、 浮 力 、 地 球 科 學 等),而有特定細部的認知成分及解題策略,

對學習能力較弱者而言,更細步、具體、結構 化的分析,以瞭解他們在解題時產生了哪些阻 礙解題的缺陷思考型態,是相當必要的。

Karplus, Formisano 和 Paulsen(1979)在一 系列科學推理的研究中發現,受試者的思考能 力分成幾個層次,分別是直覺、過渡、控制。

前者未充分利用可使用的資料,以不合邏輯的 方式來推理;次者則片面的使用資料,未提出 完整的基本理由;而後者最為成熟,能有效使 用關鍵因素來解題。至於浮力解題上,學生是 否也產生類似的思考型態?是個有趣的議題。

(三) 浮力問題之迷思概念

Hewson(1986)以40名14~22歲南非地區 的中學生為對象,研究學生對浮力問題的相關 概念,他指出:學生無法正確解題的原因,出 現在他們缺乏「密度」的正確概念,尤其是對

「體積」作了錯誤的推論。王龍錫(民80),

以七百多名五、六年級學生為對象,探討兒童 對浮力概念的迷思,發現不少受試者認為:物 體在水中的浮沈與物體的輕重有關,重的會 沈,輕的會浮;能浮在水面上的物體沒有重 量。莊麗娟(民85)針對36名五年級學童進行 浮力問題的晤談,結果發現有53%的學生純粹 以重量因素來判斷浮沈,其次有28%的學生先 看重量,若重量相等再看體積,他們認為體積 大的比較容易沈。爾後,莊麗娟(民89)進一 步發現,浮力問題的迷思,除了來自受試者不 具密度概念外,更基本的,是他們對於質量及 體積缺乏保留概念,與皮亞傑所謂直覺期的孩 子有相同的思考特徵,他們認為把軟球壓縮,

重量會變輕;改變物體的形狀會使體積改變

(Gega & Peters, 1998)。

綜言之,從上述文獻分析中可發現,在學 科領域的問題解決歷程中,對學習能力較弱者

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而言,最相關的一般性認知缺陷,主要涉及

「注意力」及「工作記憶」兩方面。這些學生 因為基本能力及概念基模的不完整,使他們的

「思考不能定向缺乏結構」,輾轉耗損了更多 的工作記憶空間及注意廣度,進而妨礙解題。

而在浮力解題上,學生最普遍產生的認知缺 陷,就是以重量作為判斷浮沈的主導因素,甚 而,產生類似直覺期的思考特徵,缺乏「質量 及體積保留概念」。基於此,本研究將參考這 些焦點,進行探討

三、問題解決歷程之協助策略

一般而言,根據問題解決的流程(瞭解問 題-計畫-執行-驗證)來設計協助策略,固 然是完整周全的方法,然而,對學習能力較弱 的學生而言,可能更需要某種特定細步的策略 來協助他們有效的「規範注意力」、「減輕工 作記憶的負荷」及「引導結構化思考」,以成 功的解題,甚至類化遷移:

Hallahan, Kauffman & Lloyd(1999)總結 相關研究,指出「降低不相關的刺激、增強相 關的刺激」,以及「高度結構化」,是減少注 意力問題的有效方法。Bender(1995)建議採 用色彩標記、大量提示(將重點依順序標出號 碼)等特定策略來降低學生分心的程度。此 外,Goltti(1999)指出,若某項成分作業經由

「練習」至熟練或自動化後,即不需太多的注 意力,可減輕工作記憶的負荷,有助於整體的 解題。

除此之外,在特定作業的問題解決上,許 多研究均列出相關原則來設計教學介入系統。

例如:Ferrar、Brown 和 Campione(1986)在 字母系列完成作業中,強調「結構化依順序數 數」的方式,來找出字母系列排列的原則;江 秋坪(民84)在識字理解中,則引導受試者採 用「替換語詞」的策略,來理解詞意;徐芳立

(民89)更進一步提供「全文文意概念圖」、

「因果卡」、「序列卡」、「概念描述卡」、

「比較與對照卡」多種提示卡,來協助受試者 閱讀理解;Gerber、Semmel和Semmel(1994)

則運用「聲音警示」引起注意,以「簡化題」

作電腦動態解題示範,來協助運算多位數乘 法。歐瑞賢(民86)在比例推理中,另採「特 徵明顯化」、「擴大特徵差別」、「運用色彩 具體操作」等三種策略。此外,簡月梅(民 87)對於數學文字題提出五項協助策略,其中 包含「簡化試題」、「提示解法」、「利用圖 形將試題具體化」、「提供解題公式及知識」

及「舉例」等。這些方法,經過實證,對於問 題解決均有某種程度的協助性,值得參考。

綜言之,在問題解決歷程中,其協助策略 大致可歸類如下:

(一) 刺激的刪減與強化-以聲音、色彩、擴 大特徵、圖示等方式進行。

(二) 解題結構的提供-提供 概念描述、因 果、序列、對照比較、或解題流程等提示卡,

以協助結構化思考;或將解題步驟分解,減輕 工作記憶的負荷。

(三) 類比推理的援用-採用同一特性之具象 物或簡化物,協助抽象理解與推理。

(四) 適度練習的安排-使基本技能自動化,

利於多訊息作業的處理。

此四者有助於規範能力較弱者的「注意 力」、減輕「工作記憶」的負荷、引導「結構 化思考」,因此,本研究亦將參考這些原則,

在診斷歷程中試探性建構切合低獲益者需求的 協助策略,以助於有效學習及有效遷移。

研究方法

一、研究對象

本研究屬「多媒體動態評量模式」(Mul- timedia Dynamic Assessemnt,以下簡稱MDA)

兩階段研究中的第二階段。研究者從第一階段 研究45名曾接受MDA的五年級學生中,對照其

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前、後測成績,分別就「日常實用題」及「抽 象推理題」兩部分擇取解題能力進步量最少的 受試者(低獲益者)各 2 人,共計 4 人。此 4 人學習能力弱,平均獲益效率值在日常實用題 部分為0.81(多媒體動態評量組全體平均為 7.19),而在抽象推理題部分為1.27(多媒體 動態評量組全體平均為2.41)。此外,其瑞文 氏智力測驗之百分等級平均為18,各科學業成 就成績均低於全體五年級學生 1 個標準差以 上,在語文科方面,此 4 人的識字及文意理解 並無太大困難,但在數理科方面,則明顯出現運 算、分析、推理的障礙,尤其在訊息複雜時,常 無法有效的辨識關鍵性線索,進行研判思考。

二、研究工具 (一) 實驗器材

天平、水槽、酒精燈、各式液體及不同體 積、材質的物體若干個(如塑膠、銅、鐵、膠 泥、土司、蛋等)、實物照片及動態影像檔

(如吹泡泡、煮水餃等)。

(二) 評量工具-「浮力概念解題能力測驗」

本測驗強調知識體系、迷思脈絡及生活經 驗的整體分析,試題內共分成「日常實用」6

題及「抽象推理解題」21題,滿分為38分,各 試題題型各異,題序的安排是依據學習的關聯 性來規畫,因此若採用協助式的評量方式,可 具有追縱能力蛻變的功能。「日常實用題」之 內部一致性為 .47,平均難度為 .12,重測信度 為 .90;「抽象推理題」之內部一致性為 .76,

平均難度為 .38,重測信度為 .89。本測驗分別 用於「多媒體動態評量模式」的第一及第二階 段研究中。在第一階段研究中,全體受試者經 過「浮力概念」的MDA後,即採用團的方式接 受本測驗,施測時間為60分鐘;而在第二階段 研究中,則針對4名低獲益者採用個別晤談診 斷 的 方 式 , 重 測 本 測 驗 , 施 測 時 間 不 限 。

(註:本測驗難度偏高、日常實用題內部一致 性偏低,係研究者特意的安排,難度高主要是 用來精確檢核多媒體動態評量的協助效益,並 降低極限效應;而日常實用題係為本研究獨特 設計的一環,研究者為提昇評量的多元性及意 義度,廣乏蒐集各式浮力相關的生活實例,由 於類型多元,所涉及的解題能力多重,故內部 一致性較低)。試題架構見表二。

表二 浮力概念解題能力測驗試題架構

類 別 題 型 題 號 備 註 第一部分:日常實用 (一)近遷移 質量改變題 1 怎樣選蛋

2 找一個比較能浮起來的地方

體積改變題 3 玉米粒和爆米花 (二)遠遷移 4 撈個熟湯圓來吃

5 火災逃生

6 保存物品

第二部分:抽象推理 (一)基本題 1-3 A、A、H (二)近遷移 4-7 C、K、K、B

(三)遠遷移 8-14 E、E、E、G、F、F、J

15-21 B、L、D、L、L、E、D

(9)

表二 浮力概念解題能力測驗試題架構(續)

類 別 題 型 題 號 備 註

三、實施程序、方式及資料分析

本研究的實施程序、方式及資料分析法見表三。

表三 實施程序、方式與資料分析法

實施程序 方 式 資料分析

(一) 樣本的擇取

針對曾接受MDA之45名高、中、低成就五年級學 生。根據「浮力概念解題能力測驗」的成績,選出 獲益效率值最低者4人。

採雙因子變異數分析。

(二) 樣本(低獲益者)

先前評量資料的檢視

1.針對低獲益者在MDA中的提示量及提示類型,檢 視其在解題歷程中最常發生的錯誤類型。

2.針對低獲益者在「浮力概念解題能力測驗」的填 答情形,初步分析受試者可能的認知缺陷。並據 此初步設計協助策略。

由研究者與資深教師共同 分析,並由科教所物理組 教授鑑定。

針對迷思概念類群及 解題 成分類群,對照分析。

(三) 個別晤談診斷

採用個別臨床式介入。重測「浮力概念解題能力測 驗」,依照題號逐題施測一次,並對照分析後測及 重測的選答情形。透過:

1.詢問

選答原因、困難所在、對提示說明的理解程度。

2.觀察推理

受試者之解題障礙及認知缺陷為何?

3.試探性協助

以圖片、實驗、影像作為輔助器材。並採用多種解 題協助策略。

4.以錄音及筆記作詳實紀錄

此個別化重測與介入,由於較為耗時,研究者配合 受試者能力,分成3~5段進行。

並據此找出阻礙受試者解 題的缺陷思考型態。分別 從下列三方面進行檢視:

1.結構性思考 2.工作記憶及注意力 3.類化遷移

並配合此三類型缺陷參考 下列原則,試探性建構協 助策略

1.刺激的刪減與強化 2.解題結構的提供 3.類比推理的援用 4.適度練習的安排 簡單比較………A

多重判斷………B 由密度判定浮沈 直接密度比較

非直接密度比較 改變液體 數字…………C 圖形…………D

改變物體 體積變化 數字…………E 圖形…………F 質量變化 數字…………G 圖形…………H 綜合變化 數字…………I

圖形…………J 由浮沈判定密度 單純比較………K

複雜判斷………L

(10)

結果與討論

本研究主要採質化方法,進行試探性分 析。由於「浮力概念解題能力測驗」是依據學 習的關聯性來排序試題,每一題均承繼前一題 的概念加以發展,而此安排有助於檢視受試者 概念蛻變及能力成長的軌跡,作較有效的分析 判斷。本研究對低獲益者認知缺陷及協助策略 有效性的分析,主要來自於二部分資料:(一) 低獲益者在「MDA第一階段研究」中所需的提 示類型及反應時間,以及在「浮力概念解題能 力測驗」紙筆施測的填答情形;(二) 低獲益者 在「MDA的第二階段研究(本研究)」中晤談 重測「浮力概念解題能力測驗」的歷程文稿及

錄 音 ; 此 二 類 資 料 較 為 龐 大 ( 每 一 人 約 15 頁),無法在本文中列出。為精減篇幅並利於 讀者瞭解,研究者從較紛雜認知缺陷情形中,

作研判並試作歸類,同時配合實例來說明。此 分析係由研究者(曾任教高年級自然科教學18 年)與另一名任教中、高年級自然科教學11年 的專任教師共同討論,並請科學教育研究所

(物理組)教授1人鑑定。茲分別就「認知缺 陷」及「協助策略」兩方面簡要說明。

一、低獲益受試者在浮力解題中的認知 缺陷

從MDA第一階段研究的電腦提示紀錄中,

可知低獲益者的主要提示類型(錯誤類型)如 表四所示。

表四 低獲益者在 MDA 第一階段研究中之主要提示類型

提示類型 錯誤類型實例 4名低獲益者之錯誤率

甲 乙 丙 丁

(一) 迷思類群 1.浮沈的判斷依據 只根據重量或體積來判斷 H H H H 2.質量保留概念 認為(1)形狀改變、(2)揉擠、(3)

熱脹冷縮;質量會改變

H H M M 3.體積保留概念 認為形狀改變,體積會改變 H H M M (二) 基本概念

及技能

1.計算 4÷8 2或20÷10 20 H H L H

2.比大小 1.2>2 H H L H

3.密度與浮沈 銅的密度大於水,認為銅會浮 H M H H 4.液體浮力 鹽水的密度大於水,認為蛋在鹽

水中比較會沈

H M H H 5.系列比較 A>B、C>A,認為A>B>C H L H H 註:甲、乙、丙、丁為 4 名低獲益者之代號

H 表示錯誤率高於全體平均 0.5 個標準差;L 表示低於 0.5 個標準差;M 表示錯誤率居中。

而後,在第一次「浮力概念解題能力測 驗」的答題情形中發現:經過MDA後,低獲益 者在「單純以重量或體積判斷浮沈」、「計 算」、「比大小」上,已有明顯的修正,而其 他方面的進步情形則不明顯。由答案卷中多處 的留白中,可推估低獲益者在概念認知及解題 策略上仍有不少障礙。由晤談重測的解題歷程

資料中,本研究歸納出低獲益者主要有下列三 方面的認知缺陷。

(一) 缺乏結構性思考

低獲益者明顯有缺乏結構性思考的現象,

其解題的正確性會受到訊息量的干擾,一旦試 題的訊息量多(多重線索)或意涵隱晦(題意 複雜、圖形暗示不明),受試者即產生不當的

(11)

「直覺思考」、「片面思考」、「矛盾思考」

及「非系統性思考」等缺乏思考結構的現象。

舉例如下:

1. 直覺思考:未考量關鍵線索,只憑直覺 來解題。例如:見圖一。

圖一 日常實用第 6 題

註:這個題目主要是應用「水快結冰時,質量不變、體積變大、密度變小」的特性,一旦水快結冰 時,這些冰冷的水會逐漸上浮,因此湖面的水溫度會最低,答案是甲。

受試甲在這個題目中選丁,然而,當研究 者詢問原因時,他卻遲疑了很久,最後僅說:

「因為我覺得丁比較冷!」。從受試者的反應 中可知,他並不知道解題的重要關鍵何在?亦 無法說明其選答理由,完全憑非科學性的直覺

來進行解題。

2. 矛盾思考:已能考量部分解題的線索,

然而所採用的推理機制互有矛盾,未加以整 合。例如:見圖二。

圖二 日常實用第 4 題

註:這個題目主要是應用熱脹冷縮的原理,湯圓煮熟時體積變大、質量不變、密度變小,因此會浮起 來,答案是甲。

冬天來了,氣溫變低了,預計再過三天湖水就會開始結冰。探測隊伍來到湖邊,這兩天裡他們必 須利用低溫的水來保存某種重要的物品,水溫愈低對保存這種物品愈好。請問他們應該將這些物 品放在湖水的哪個地方,才能取得最低溫呢?為什麼?

元宵佳節,廚房裡正煮著各式各樣的湯圓,令人忍不住想吃一口!小明眼見一鍋湯圓還在瓦 斯爐上煮,他想先撈一粒己經煮熟的來吃,請問他該選哪個湯圓呢?為什麼?

(12)

受試乙在這個題目中選丁,事實上她稍微 知道要應用密度概念來判斷浮沈,然而在密度 的判斷上卻產生差錯。首先她知道熟湯圓體積 會脹大,但卻缺乏「質量保留」的概念,在臨 床介入時,研究者發現,受試者隨機式的運用 了兩種互有矛盾的推理機制,卻未進一步的加 以整合,她說:「我想湯圓比較大,就會比較 重,但是熱會比較輕,所以它會比較輕」。依

研究者多年的教學經驗所見,這類型「矛盾思 考」確實常出現在低成就者身上,在平日教學 中,由於教師未能適時適性的引導,造成他們 的學習常常是一知半解,日復一日,就養成

「科學概念」與「迷思概念」並存的思考型 態,無法作經常性的思考調適與整合。

3. 片面思考:已能考量部分解題線索,但 未能掌握所有訊息作整體性的分析。見圖三。

圖三 日常實用第 3 題

註:這個題目主要是應用「爆米花密度比玉米粒小」的特性,基於空氣浮力,當風吹過,爆米花比較 會被吹散,因此答案是(2)。

受試甲在這個題目中選(3),他認為靠近窗 戶風比較大,所以應該先包裝窗邊的玉米粒。

顯然受試者在這個題目中應用了他的生活經 驗,但是卻忽略了題目中另外的線索,即:廚 房不太大,四周都有窗戶。換言之,如果窗戶 多,那麼靠窗的玉米粒也會多,在袋子缺很多 的情況下,這不是個最好的答案。更重要的 是,受試者應該考慮玉米粒與爆米花的密度問

題,配合微風的空氣浮力來思考。事實上在 MDA後,受試者已熟知密度與浮沈的關係,然 而一旦進入實際的生活事例中,他就無法加以 應用,僅靠零碎、片面的線索來解題。

4. 非系統性思考:由於解題步驟多,線索 多元,受試者混淆了原先已知的概念,產生殘 缺、不規律的解題步驟,其解題散亂、缺乏思 考方向。見圖四、圖五。

圖四 抽象推理第 8 題 註:受試丙的解法:15÷10=5 答:5

在速食炸雞店的廚房裡有許多玉米粒及已經做好的些爆米花,這個廚房不太大(大約是半間教室 大)四周都有窗戶,常有微風,為了怕風把這些東西吹散,王師傅拿了一些袋子準備包裝,但是 袋子缺很多,請問他應該先包裝什麼東西,才能減少風把東西吹得滿地的災害呢?為什麼?

(1)上等貨色、乾淨的玉米粒 (2)己經爆好的爆米花 (3)靠近窗戶的玉米粒 (4)體積小的玉米粒

有一物體,質量為30g,形狀呈不規則形,今將它放入水中,量杯內的水由10c.c處,升到15c.c 處,如果將這個物體放入某液體中(此液體密度為13.6g/cm3),會沉還是會浮﹖ 請計算並選出正確 的答案。

(13)

圖五 抽象推理第 9 題 註:受試丙的解法:5*3*2=30 6030=2 答:2

受試丁的解法:5*3*2=30 30>1 答:3

從上述資料可看出:受試丙在「公式運算 及原理判斷」上呈現混亂的情形。由於密度公 式是質量除以體積,受試者雖然熟記該項公 式,但在運算上卻顯得較無章法,一看到數 字,就任意拿兩個來相除,並不仔細推敲它的 意義(見第8題)。此外,一旦算出密度之後

(其實並不是真正的密度值),原本應該作進 一步的密度比較,然後判斷物體的浮沈狀況,

然而他卻以密度值作為最後的答案,完全忽略 了後面的解題步驟。研究者發現,其實受試丙 並不是對浮力概念一無所知,只是當線索複雜 時,他就在解題的過程中迷失了,不知道所學 的原則什麼時候必須用,於是所填寫的答案往 往較為離譜。而受試丁發生的情況是:一旦物 質的質量或體積必須經過運算才能求得時,他 常在該數值求出之後,忘記進一步套入密度公 式來計算密度值,而直接拿該數值與其他物質 的密度作比較,誤判物體的浮沈狀況。從受試 者的解題結構來看,其所缺漏的部分其實已經 不多,基本上他知道要求密度,並根據密度來 推測浮沈狀況,只不過在求密度的過程,他會

因為多重算式的干擾而遺漏了重要的步驟。

綜言之,低獲益者在浮力解題時出現「直 覺思考」、「矛盾思考」、「片面思考」及

「非系統思考」等缺乏思考結構的現象,此現 象可與Karplus, Formisano 和Paulsen(1979)

所謂的直覺與過渡的思考層次呼應,唯本研究 在過渡思考中,依差異性另細分成矛盾、片面 及非系統三種型態。從本研究中可知,受試者 雖然熟知浮力原理(即物體的密度比液體大,

會沈;反之會浮)、也知道密度是質量除以體 積,但是在解題時確會出現各式各樣的解題偏 差,追究其因乃在於他們缺乏「結構性思考」

的訓練,於是在複雜解題中,常會迷失解題的 方向。

(二)工作記憶不足

低獲益者在解題上的另一個障礙,可能在 於工作記憶不足,這種缺陷使他們無法有效的 進行心像推理、連鎖排序、並且較粗心,呈現 注意力方面的缺陷。舉例說明如下:

1. 心像推理缺陷:在缺乏具體數值的情況 下,無法運用心像進行推理。例如:見圖六。

有一個物體,形狀如下圖,其質量為60g,如果將這個物體放入水中(已知水的密度為1g/cm3),會 沉還是會浮﹖ 請計算並選出正確的答案。

(14)

圖六 象推理第 12 題

受試丁在這個題目中選(6),因為她認為甲 的密度比乙小。研究者透過細步的詢問後發 現,該生知道「甲和乙一樣重,甲的體積比乙 小」,而問題就出在她無法有效的運用質量和 體積來推測密度的大小(註:該生已熟知密度 是質量除以體積)。由於原題中並沒有交代質 量和體積的具體數值,必須運用心像來協助解 題,而此多重的圖像假設與推理,會占用較多

的工作記憶,而影響解題的正確性。她表示:

「甲比較小,密度可能比較小」,顯示該生無 法有效的運用心像來推論出「質量相等時,體 積小的密度會較大」。

2. 連鎖比較缺陷:對於多步驟的連鎖比 較,無法有效記憶各步驟的比較結果,進行聯 結性排序及推論。例如:見圖七。

圖七 抽象推理第 15 題

受試丙在這個題目裡,即顯現出無法有效 進行連鎖比較的現象。當研究者要求她把鋁

塊、水和油的密度由大而小排列時,發現她停 頓了很久,一直無法說出答案。事實上該生對 甲、乙兩物體放在天平上的情形如圖一,乙物體放入水中的情形如圖二,請問甲物體放水中會如 何?(1)完全沈入水中(2)浮得和乙一樣高(3)正好浮出水面(4)浮出水面1/3 (5)浮出水面1/2 (6)浮出水 面2/3

(圖一) 天平平衡 (圖二)

假如鋁塊的密度為2.7/cm3,水的密度為1g/cm3,油的密度為0.7g/cm3,今若將鋁塊放入油和水混合 的杯中,會有什麼現象﹖ 請選出正確的答案。

(15)

於「小數大小的比較」及「浮沈判斷的原則」

已經瞭解,但原因就出在若不透過紙筆一步一 步的來對照比較,協助記憶,她就會感到相當 吃力而無法解題。

3. 注意力缺陷

工作記憶不足所表現出來的另項一缺陷就 是容易粗心犯錯,一旦題意複雜、解題步驟 多,受試者就無法細心的解題,這時即使是極 明顯的文字或數值,他們也常常弄錯。例如全 體低獲益者的解題中就常發現下列的狀況:把 玉米粒看成爆米花、把液體看成物體、把液體 的密度填成物體的密度、把1510算成5等。

綜言之,低獲益者在解題時呈現較多工作

記 憶 與 注 意 力 方 面 的 缺 陷 , 此 結 果 可 呼 應 Bender (1995) 及 Swanson ( 1994, 引 自 Halla- han、Kauffman & Lloyd, 1999)的論點。而此 類缺陷輾轉妨礙較高階的思考推理(心像及連 鎖比較等),進而影響解題的正確性。

(三) 遷移力缺陷

低獲益者基於概念認知的不完整或後設認 知的不足,使他們在類化遷移上呈現下列兩種 現象。

1. 自發性遷移不足:無法將已學會的解題 策略自發性的遷移至「題型不同,但解法相 似」的題目中。例如:見圖八。

圖八 抽象推理第 18 題

研究者發現,受試者丁在完全學會第15題(見 前頁)的狀況下,她在這個題目的填答卻是A

>甲>B>C。顯然受試丁無法自發性的辨識出 第18題是第15題的反向題,因此其填答顯得相 當離譜。一旦研究者指出:「這個題目和第15 題有點像」時,該生才頓然領悟,正確的解 題,可見對低程度學生而言,引導自發性的遷 移是亟待加強的一環。

2. 不當遷移:誤將已學會的解題策略遷移 至「題型相似,但解法不同」的題目中。例 如:見圖九、十。

對低程度受試者而言,在答對第 5 題後,

往往會把第 6 題的答案寫成C,原因是他們誤用

「物體的密度愈大,愈容易沈下去」的解題概 念,認為「物體沈得愈低,液體的密度也愈 大」,出現這種現象的主要原因可能在於受試 者的辨識力不足,在概念理解上,他們往往只 記得粗略的規則「大沈」,而不去仔細推敲其 餘的條件,此現象正可呼應Bruning、Schraw 和 Ronning(1995)在自然科學中有關生手以 表層特徵(而非深層原理)來辨識組型的觀 點。Byrnes(1996)指出,無法有效遷移的原 因,可能在於學習脈絡的單一化、非原則化學 習、缺思考策略的概念性理解等。基於此,欲 引發有效的學習,應該從這些方面來設計協助 策略,以促進類化遷移。

請問A、B、C、甲它們的密度大小如何?( )>( )>( )>( )

(16)

圖九 抽象推理第 5 題

圖十 抽象推理第 6 題

三、對低獲益受試者在浮力解題中的協 助策略

針對低獲益的認知缺陷,經過試探性的診 斷 協 助 後 , 可 歸 納 出 「 舉 例 類 推 」 、 「 圖 示」、「對照比較」、「提供運算結構」、

「分解再結合」、「保留思考時間」、「單純 練習」等協助策略,此七者可引導結構性思 考、降低工作記憶的負荷、規範注意力,並提 昇類化遷移的能力。說明如下。

(一) 舉例類推法

在本研究中舉例類推法主要用於促進「質 量保留」概念的建立,而與「質量保留」概念 相關的試題,主要是日常實用第 4 至 6 題,分 別是「撈個熟湯圓」、「火災逃生」及「保存 物品」,此三者分別涉及固體(湯圓)、氣體

(濃煙)及液體(湖水)三類物質的質量保留 概念。有關採用舉例類推法對受試甲和乙「質 量保留概念」的協助成效,可參考表五。

從表五的紀錄資料中可知,採用舉例類推 法可促進「質量保留」概念的建立。不論是受 試甲或乙在經過協助後,其概念認知均有成 長,並能類推至其他情境中。以受試乙而言,

這種方法使她逐題修正錯誤概念。第一次她需 要完整的實驗說明,第二次她只需要提示去回 憶做過的實驗,而第三次她就能在完全不需提 示的狀況下,自行將原理正確的類推至其他情 境中。

研究者認為,對於抽象物體「質量保留」

概念的建立,較佳的協助策略就是先舉出具體 可證驗的相似物質,作實際操作及測量,俟獲 致結果後,再將結論類推至抽象的事例中。例 如:如果要說明「湯圓在煮的過程中,質量並 不會改變」,就是屬於較抽象的概念,我們並 不 容 易 直 接 進 行 實 驗 證 明 ( 因 為 湯 圓 會 吸 水)。在這種情況下,我們就可以拿不會吸水 的銅球,放入沸水中來作替代性的實驗,並類 不同物體放入同一液體中,請問哪一個物體的密度最大﹖

同一物體,放入不同液體中,請問哪一杯液體的密度最大﹖

(17)

推到湯圓的情況中。一般而言,證明的事例如 果能多一點,對概念的確立會產生較好的效 果,一來它們容易幫助學生進行原理的歸納;

二來它們提供學生回憶原理的多重線索;而三 來它可活化遷移能力,讓學生彈性的應用在各 式的日常生活情境中。

表五 晤談重測時「舉例類推法」對建立「質量保留概念」的協助紀錄 第 3 題

撈個熟湯圓(固體)

第 4 題 火災逃生(氣體)

第 5 題 存物品(液體)

《受試甲》

1. 概念認知 指出熱煙會變燒愈多,就

會愈重,隨即又說:「空 氣好像沒有重量」

已建立質量保留概念。知 道水結冰時,質量不會改 變。

(註:本題在未進行舉例 類推的協助之前,受試甲 答錯)

2. 協助 以密閉空瓶加熱空氣,進

行實驗,並作原理類推。

《受試乙》

1. 概念認知 認為湯圓加熱後,體積變 大,所以質量會變重。不 久 , 又 認 為 「 熱 會 比 較 輕,所以它會比較輕」。

認為熱煙質量會變輕 已建立質量保留概念。知 道水結冰時,質量不會改 變。

(註:本題在未進行舉例 類推的協助之前,受試乙 答錯)

2. 協助 以銅球來代替湯圓,進行 實驗,並作原理類推。

提醒該生回憶銅球加熱的 情形後即能正確解題。

(二) 圖示法

在本研究中圖示法主要是用來協助受試者 在「缺乏質量及體積具體數值」的狀況下,進 行密度變化的推論。在 4 名低獲益受試者中,

以受試甲和受試丁,在推論密度的變化上,顯 得特別困難。但經實證顯示,只需一次的加強 說明並協助練習後,在往後的相關試題中(即 日常實用第6題及抽象推理第13、14、21題),

受試者即可有效運用這種方式來進行推理。

圖示法的運用是要受試者在方框內畫入圓 點,以方框的大小代表體積,圓點的數量代表 質量,而方框內圓點的擁擠程度代表密度(受 試者只需要知道多或少,不需要知道精確的數

值),例如甲和乙一樣重,而甲的體積比乙 小,就可以用圖十來看出密度的大小(甲和乙 一樣重,圓點就畫一樣多,甲體積小,方框就 畫小一點,從示意圖中就可看出甲的點比較 擠,它的密度比較大)。用這方法會比採用「密 度除法公式」(即除數變小,商變大的說明方 式)來得直接、具體、容易懂。(見圖十一)。

(三) 對照比較法

對照比較法主要是用來區辨情境與原理的差異 性。在本研究中受試者對於「物體的浮沈」與

「液體的浮力」,產生不當的遷移,其中以受 試丙的情況最為嚴重。事實上在MDA中,對於 類似試題,每當受試者答錯時,電腦就會出現

(18)

甲物體 乙物體 圖十一 「同重不同體積」密度示意圖

一些實景畫面,來進行說明,然而在後測時,

每當遇到有關「液體浮力」的問題時,受試丙 幾乎全部答錯。她表示:「這裡最難!一下子 密度大會沈得比較低,一下子又會浮得比較 高,亂亂的…」,研究者猜測在MDA的提示 中,可能有三種缺失:首先,它是以影片方式 呈現,以該名受試的認知發展狀態來看,她可 能需要操作;其次,MDA中對於物體浮沈與液 體浮力的實驗說明,從未同時呈現,不是只出 現「物體密度變化與浮沈情況」的畫面,就是 只出現「液體密度變化與浮力關係」的畫面。

最後,畫面呈現的時間太短,一說明完,畫面

就立即消失。基於此,研究者以 3 分鐘的時 間,讓受試丙同時對物體和液體進行對照式的 實驗,並仔細區辨差異,進而歸納原則,爾後 再停留十多秒讓她思考。結果產生令人滿意的 成效。當研究者重新反問相關的後測試題(即抽 象推理第5、6、12題)時,她能完全答對,甚 至遷移至難度頗高的第21題中(難度為 .30)。

(四) 提供運算結構法

提供運算結構是強化思考方向、避免思考 散亂並減輕工作記憶負荷的協助策略,在本研 究中,研究者教導該策略的成效可見圖十二。

受試丙 受試丁

圖十二 提供運算結構協助策略之後,低獲益者解題能力的增長情形 註:有關數值運算的試題僅五題,故僅列該五題答對率

從圖中可知,除受試丁初期(第 8 題)因遺忘 造成解題能力下降外,其餘均顯現出協助策略 對提昇解題能力的顯著效果,尤其在高難度

(難度 .15)的第20題中,兩位受試者均可達 到100%的正確率。可見該策略對避免散亂思 考、規範思考方向,確有成效。

提供運算結構法是教導受試者每當作數值 判斷時,必須在紙上書寫五個字(即:物、

液、質÷體,見圖十三),以作為運算時的思 考依據。在解題時,受試者首先需在試題中找 出物體的密度,填入括號中,如果不知道,就 作左半部質量除以體積的運算,運算完的數值

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

第8題 第9題 第10題 第11題 第21題

初測 重測

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

第8題 第9題 第10題 第11題 第21題

初測 重測

(19)

再填回括號內,接著再作液體的部分,當物體 和液體的密度都填入後,在小括號中再比較密 度的大小,如果物體的密度比液體大,物體就 會沈,反之,就會浮。研究者告知受試者,每

一道運算題必須把左半填完才選答。這種運算 結構教學,約花 1 分鐘時間可完成,是一種相 當經濟而成效顯著的協助策略。

物 液 ( )( )( )

質  體

圖十三 浮力解題運算結構

(五) 分解再結合法

分解再結合法,是提供思考方向、簡化試 題、降低工作記負荷的協助策略。這個策略在

MDA中曾經使用一次。為便於讀者瞭解該策略 的協助成效。研究者先引用原題來說明,再敘 述其成效。見圖十四。

圖十四 抽象推理第 17 題

上 題 難 度 為 . 1 5 , 可說 是 相當 困 難的 題 目,然而在MDA的「分解再結合」策略提示 後 , 在 後 測 階 段 , 全 體 4 5 名 受 試 者 答 對 率 由 .15提昇至 .80,而在 4 名低獲益者中,亦有 2 人完全答對。在重測階段,研究者針對未答 對者,再進行一次策略教學,則受試者就可完 全答對該試題,並將解題法有效應用在後續的

相 似 題 中

(即抽象推理第18、19題),可見該策略的有 效性。

分解再結合法,是要受試者將連鎖比較分 解而後再逐步串聯。研究者要求受試者先一杯 一杯的寫出密度的大小,然後再一杯一杯的結 合。它的解題步驟如下:

(1) (2) (3) (4)

第一杯:A>甲 A>甲 甲>B A>甲>B B>乙 A>甲>B>乙 丙>A 第二杯:甲>B 所以A>甲>B 所以A>甲>B>乙 所以丙>A>甲>B>乙 第三杯:B>乙

第四杯:丙>A

有A、B二種液體,甲、乙、丙三種物體,它的浮沉狀況如下圖:

請問它們的密度大小如何﹖ ( )>( )>( )>( )>( )

(20)

(六) 保留思考時間及單純練習

有關保留思考時間與單純練習法,是一項 最不特殊,但是卻是相當重要的協助策略。這 兩者對於概念理解與及策略遷移,具有不容忽 視的效果,尤其對於學習能力較弱者更是必 須。任何有意義的學習都需要學生主動積極的 思考,也需要某種程度的練習,在本研究中,

其功效可從受試者在初測及重測的解題表現中 加以說明。在MDA中,由於提示系統設計得不 錯,因此許多受試者均能從中獲益(效益值平 均達 4.8),然而,由於該光碟中幾乎沒有重複

的題型,同時各主題流程的轉換極為迅速,因 此,對於能力極差的受試者而言,所產生的學 習負荷量相當大,造成獲益量低。但在重測階 段中,研究者重新施測原題,給予第二次的練 習機會,同時以較緩慢的步調,在每個重要步 驟之後,都停頓一會讓受試者重新思考。結果 發現,該類群學生不但具有較佳的理解,同時 也較能遷移至相關試題中,可見此二協助策略 對低獲益者而言,具有相當的價值性。

茲將本研究結果彙整如下,見表六。

表六 4 名「MDA 低獲益者」在浮力解題中之認知缺陷、所接受之協助策略及答題情形一 覽表

低獲益受試者

備 註 甲 乙 丙 丁

一、認知缺陷

(一) 缺乏結構性思考 1. 直覺思考 ˇ 從系列診斷中發現,受試甲在解 題線索明確的情形下,仍可作多 步驟的公式運算及連鎖比較,但 在「日常實用題」中,由於線索 的曖昧,不易分辨關鍵性訊息,

因此產生多種非結構性思考。此 情形在提供多種情境的思考練習 後,即可改善。

受 試 丙 無 法 進 行 連 鎖 比 較 的 原 因 , 主 要 在 於 其 工 作 記 憶 量 較 小,此情形在提供紙筆供其隨時 紀 錄 的 情 形 下 , 得 到 不 錯 的 改 善。

2. 矛盾思考 ˇ

3. 片面思考 ˇ ˇ ˇ ˇ

4. 非系統性思考 ˇ ˇ ˇ ˇ

(二)工作記憶不足 1. 心像推理缺陷 ˇ ˇ ˇ

2. 連鎖比較缺陷 ˇ ˇ ˇ

3. 注意力缺陷 ˇ ˇ ˇ

(三)遷移力缺陷 1. 自發性遷移不足 ˇ ˇ ˇ ˇ

2. 不當遷移 ˇ ˇ ˇ ˇ

二、協助策略 與協助策略相關試題之答題情形

(一) 舉例類推法 以銅球代替水餃,

進行實驗,協助作 抽象原理的類推。

ˇ ˇ 介入前:受試甲及乙之答對率平 均為 .17。

介 入 後 : 提 示 一 次 答 對 率 提 昇 為 .50,而答錯的題目僅需提醒受 試者回憶先前說明,即能正確的 解題。

(21)

表六 4 名「MDA 低獲益者」在浮力解題中之認知缺陷、所接受之協助策略及答題情形一 覽表(續)

低獲益受試者

備 註 甲 乙 丙 丁

(二) 圖示法 以點數代表質量,方框 大小代表體積,來進行 密度推理。

ˇ ˇ ˇ 介入前:受試甲、丙、丁之答對 率平均為 .25。

介入後:提示一次即能答對後續 所有的相關試題。

(三)對照比較法 進行並排之實物實驗,

詳細對照說明。

ˇ ˇ ˇ ˇ 介入前:受試甲、乙、丙、丁之 答對率平均為 .17。

介入後:提示一次答對率提昇 為 .76。

(四)提供運算結構法 提供運算提示卡 ˇ ˇ 介入前:受試丙及丁之答對率平 均為 .28。

介入後:提示一次答對率提昇 為 .87。

(五) 分解再結合法 以紙筆協助,分解解題 步驟,再作聯結

ˇ ˇ 介入前:受試乙及丁均答錯。

介入後:提示一次即能完全答對 相關類題。

(六) 保留思考時間及 單純練習

每一協助策略教導後,

均 讓 受 試 者 思 考 數 十 秒。

ˇ ˇ ˇ ˇ 介入後:此協助法具有輔助上 述協助策略的功效。在晤談診 斷中發現,若能多給一次練習 機會,並以較緩慢步調教導解 題策略,低獲益者的理解程度 及解題能力會有明顯的提昇。

結論與建議

一、結論

(一) 低獲益受試者在浮力解題中的認知缺陷 從重測之臨床介入的診斷資料中可看出,

低獲益者的主要迷思概念在於缺乏質量保留概 念,並在浮力解題中呈現三類型的認知缺陷,

首先是「缺乏結構性思考」,一旦試題的訊息 量多或意涵隱晦時,受試者即產生不當的「直 覺思考」、「片面思考」、「矛盾思考」及

「非系統性思考」等缺乏思考結構的現象。其 次是「工作記憶不足」,這種缺陷使他們無法

有效的進行心像推理、連鎖比較,並且常常粗 心,呈現注意力方面的缺陷。最後是「遷移力 缺陷」,由於受試者的學習型態較為僵化,不 能精確分辨概念間的差異性及適用性,因此常 不易自發性的遷移解題策略,或產生過度類化

「不當遷移」的現象。

(二) 對低獲益受試者在浮力解題中的協助策略 針對低獲益者的認知缺陷,經過試探性的 診斷協助後發現:「舉例類推法」可促進「質 量保留概念」的建立;「圖示法」有助於減輕 工作記憶的負荷,進行心像推理;「對照比較 法」可協助受試者區辨情境與原理的差異性,

(22)

減少過度類化的不當遷移;「提供運算結構 法」可提引思考方向,促進結構性思考;「分 解再結合法」有利於進行連鎖性比較,降低粗 心犯錯的機率;而「保留思考時間」及「單純 練習」雖非特殊的協助策略,但對於概念理 解、策略遷移及解題能力的提昇均具有不容忽 視的效果。

二、建議

(一) 對評量與教學的建議

1. 教學評量的設計基礎可融入「協助性」

理念並結合資訊科技,此有助於受試者學習情 意,使之產生擴展性學習,並提昇其概念認知 及解題能力。

2. 診斷性評量的內涵,除應考量知識體系 及迷思脈絡外,亦應依據低程度者認知缺陷的 類型,進行規畫與建構,從其思考的結構性、

工作記憶的負荷程度及遷移能力的有效性來進 行協助策略的試探。

3. 教學進程中,為顧及學生的認知水準,

並激發有意義的學習,可酌用舉例類推、圖 示、對照比較、提供運算結構、分解再結合、

保留思考時間及單純練習等協助策略,教學中 應儘量提供思考機會,追蹤學生的認知歷程,

協助其精熟核心概念並加以應用。

(二) 對未來研究的建議

1. 本研究在性質上屬試探性研究,主要採 質化分析法,在診斷介入的過程中,雖試探出 低獲益者的認知缺陷類型及協助策略,然日後 仍需以更系統的方式進行量化評估,以進一步 瞭解各缺陷類型的交互影響性,以及各協助策 略精確的適用取向、有效程度及最佳的實施步 驟。尤其在後設認知方面,亦需進行更深度的 探討。

2. 低獲益受試者的認知歷程仍具有高度的 研究空間,基於學科概念間的關聯性與體系 性,若能針對整合性的概念體系,進行認知缺 陷的剖析,將有助於更清晰的理解該類學生的

認知缺陷脈絡,找出更系統性的教學策略。

3. 本研究在認 知缺陷及協助 策略的分析 上,係以數理思考邏輯之診斷介入為主,然 而,對於學習能力較弱者而言,其數理能力的 不足,可能另涉及閱讀理解、語句整合分析、

文字符號轉換能力等,日後若能針對這方面,

擇取適當受試者,進行整體性規畫與研究,對 科學教育應有不容忽視的價值。

參考書目

一、中文部分

王龍錫(民80):我國學生自然科概念發展與 診斷教學之研究(一):小學生浮力概念發 展之結構圖研究。國科會專題研究報告:

NSC 79-0111-S-153-007-D。

江文慈(民82):槓桿認知能力發展的評量與 學遷移歷程的分析-動態評量的應用。國 立臺灣師範大學教育心理與輔導研究所碩 士論文。未出版。

江秋坪(民84):動態評量對國語資源班學童 鑑別與協助效益之探討。國立臺南師範學 院初等教育研究所碩士論文。未出版。

林頌恩(民84):國中物理解題之後設認知研 究。國立高雄師範大學科學教育研究所碩 士論文。未出版。

吳國銘、洪碧霞、邱上真(民84):國小學童 在動態評量中數學解題學習歷程與遷移效 益之探討。中國測驗學會測驗刊,42,61- 84。

徐芳立(民87):提示系統對增進國中一年級 學生自問自答策略與閱讀理解能力之成效 分析。國立高雄師範大學特殊教育學系碩 士論文。未出版。

陳進福(民86):國小輕度智障學童數學解題 動態評量之研究。國立嘉義師範學院國民 教育研究所碩士論文。未出版。

(23)

莊麗娟(民85):國小六年級浮力概念動態評 量的效益分析。國立高雄師範大學教育學 系碩士論文。未出版。

莊麗娟(民89):系統化多元評量模式之發展 研究。國立高雄師範大學教育學系博士論 文。未出版。

莊麗娟、邱上真、江新合(民86):國小六年 級浮力概念動態評量的效益分析。中國測 驗學會測驗刊,44(1),71-94。

莊麗娟、邱上真、江新合、謝季宏、羅寶田

(民89):多媒體動態評量之效益分析-

以浮力問題為例。發表於中國測驗學會

「2000年教育與心理測驗學術研討會」。

黃湘武、黃寶鈿(民75):學生推理能力與概念 發展之研究。認知與學習研討會專集。臺 北巿:行政院國家科學委員會。

歐瑞賢(民86):國小學生比例推理能力動態 評量之效益分析。國立臺南師範學院國民 教育研究所碩士論文。未出版。

簡月梅(民87):互動式提示多點計分電腦化 適性測驗。國立臺灣師範資訊教育研究所 碩士論文。未出版。

二、英文部分

Bender, W. N. (1995). Learning disabili- ties characteristics, identification, and teaching strategies (2nd ed ). Massa- chusetts: Allyn & Bacon.

Bruning, R. H., Schraw, G. J., & Ronning, R.

R. (1995). Cognitive psychology and instruction (2nd ed ). New Jersey:

Prentice-Hall, Inc.

Budoff, M., & Corman, L. (1974). Demo- graphic and psychometric factors related to improved performance on the Kohs learning potential procedure. Ameri- can Journal of Mental Deficiency, 78, 578-585.

Burns, M. S., Vye, N. J., & Bransford, J. D.

(1987). Static and dynamic measures of learning in young handicapped chil- dren. Diagnostique, 12(2), 59-73.

Byrne, J. P. (1996). Cognitive development and learning in instructional contexts.

Massachusetts: Allyn & Bacon.

Ferrara, R. A. (1987). Learning mathemat- ics in the zone of proximal development:

The importance of flexible use of knowledge [CD-ROM]. Abstract from:

ProQuest File: Dissertation Abstracts Item: 8803037

Ferrara, R. A., Brown, A. L., & Campione, J. C. (1986). Children’s learning and transfer of inductive reasoning rules:

Studies of proximal development. Child Development, 57, 1087-1099.

Feuerstein, R. (1979). The dynamic assess- ment of retarded performers: The learning potential assessment device, theory, instrument, and techniques.

Baltimore, MD: University Park Press.

Galotti K. M. (1999). Cognitive psychology in and out of the laboratory. (2nd ed).

Belmont: Wadsworth Publishing Com- pany.

Gega, P. C., & Peters, J. m. (1998). How to teaching elementary school science (3rd ed). New Jersey: Prentice-Hall, Inc.

Gerber, M. M., Semmel, D. S., & Semmel, M.

I. (1994). Computer-based dynamic assessment of multidigit multiplication.

Exceptional Children, 61(2), 114-125.

Hallahan, D. P., Kauffman, J. M., & Lloyd, J.

W. (1999). Introduction to learning disabilities (2nd ed). Massachusetts:

Allyn & Bacon.

(24)

Hewson, M. G. A’B. (1986). The acquisi- tion of scientific knowledge: Analysis and representation of student concep- tions concerning density. Science Edu- cation, 70(2), 159-170.

Jitendra, A. K., & Kameenui, E. J. (1993a).

Dynamic assessment as a compensatory assessment approach: A description and analysis. Remedial and Special Edu- cation (RASE), 14(5), 6-18.

Karplus, R., Formisano, M., & Paulsen, A.

(1979). Proportional reasoning and control of variables in seven countries.

In J. Loch-head & j. Clement (Eds.), Cognitive process instruction: Research on teaching thinking skills. Philadel- phia: Franklin Institute Press.

Knodel, Monika C. (1997). Dynamic as- sessment of written language (learning disabilities). [CD-ROM]. Abstract from: ProQuest File: Dissertation Ab- stracts Item: MQ20833.

Kragler, S. (1986). Dynamic versus static testing: Impact on reading placement of reading underachievers [CD-ROM].

Abstract from: ProQuest File: Disserta-

tion Abstracts Item: 8618648

Lidz, C. S. (1991). Practitioner‘s guide to dynamic assessment. New York:

Guilford Press.

Leonard, W. J., Gerace, W. J., Dufresne, R. J

& Mestre, J. P.(1994). Concept-based problem solving in physics.{online}.

Available.http://www.perg.phast.umass.

edu/papers/CBPSP/CBPSP.html.

Supancheck, S. P. (1989). Effects of dy- namic assessment approach with devel- opmentally delayed children. Doctor of Philosophy in Special Education, CSULA-UCLA University of California (microform). Ann Arbor, Mich.: UMI.

Thorpe, Pamela K.(1999). A hierarchical linear modeling approach towards the dynamic assessment of mathematical conceptual learning. [CD-ROM]. Ab- stract from: ProQuest File: Dissertation Abstracts Item: 9835543.

Vygotsky, L. S.(1978). Mind in society: The development of higher psychological processes. Cambridge, MA : Harvard University Press.

參考文獻

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