使用自由軟體 Stellarium 於國小自然領域月相概念教學成效之研究

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國立臺東大學教育學系教學科技碩士在職專班

碩士論文

指導教授：楊義清博士

使用自由軟體 Stellarium 於國小自然領域月相概念教學成效之研究

研究生：許培恩撰

中華民國九十九年八月

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國立臺東大學教育學系教學科技碩士在職專班

碩士論文

使用自由軟體 Stellarium 於國小自然領域月相概念教學成效之研究

研究生：許培恩撰指導教授：楊義清博士

中華民國九十九年八月

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謝誌

二年多的研究生涯將畫上句點，因為有許多人的協助，讓我的論文得以順利完成，首先最感謝的是指導教授楊義清博士，感謝教授在研究過程中的用心指導、協助與督促，讓我在學習過程中有所成長，並順利完成論文，在此謹致上最誠摯的謝意；同時也要感謝口試委員楊緒濃教授及謝昆霖教授，在論文審核上給予懇切的指導並提供寶貴的意見，使我的研究成果能更加完善。

感謝服務學校郭龍咸校長及所有同仁的支持與協助，尤其是瓊玫主任、紫蘭、瑛蘭、文慧、惠玲的體諒及幫忙，當然還要謝謝接受教學實驗的學生們、導師及劼霖的配合，讓我的教學實驗能順利進行。

從對研究的全然無知到論文能順利完成，這要感謝所有授課教授的諄諄教誨與指導，讓我對研究過程及工具有更深一層的認識；感謝所有教學科技所的同學們，在求學這段期間，大家互相切磋，互相打氣，共同完成任務，因為有你們，讓兩年的研究生活變得絢麗多彩，讓我收藏了好多美好的回憶；另外也感謝社教所的室友宛秀、美珍、譽臻，你們的歡笑聲，紓解了我的課業壓力，你們的加油打氣聲是我前進的原動力。

最後，謝謝家人對我的付出與栽培，因為有你們的體諒與支持，讓我在求學之路無後顧之憂，讓我可以全力以赴，順利完成學業。最後謹以此篇論文，獻給關心我的父母親和師長、同學、同事、好友及家人們，謝謝你們！

許培恩誌中華民國九十九年八月

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使用自由軟體 Stellarium 於國小自然領域月相概念教學成效之研究

作者：許培恩

國立臺東大學教育學系

摘要

本研究設計以自由軟體 Stellarium 應用於國小四年級自然領域月相概念教學，並探討利用自由軟體輔助月相單元教學之成效。

本研究使用準實驗研究法，研究對象為台南市四年級學生共四班，分成實驗組與對照組各兩班，分別以自由軟體輔助教學法及傳統教學法進行月相概念教學，持續二節課進行。並於教學實驗前後不同時期以「月相概念測驗」，進行前測、後測與延後測，檢驗兩組學生之立即學習成效及保留學習成效。另外，教學實驗後透過「學習態度量表」以評量學生的學習態度。研究結果發現：

一、以自由軟體輔助教學法融入國小四年級月相概念教學，對學生「月相概念測驗」的立即學習效果與保留學習效果均沒有顯著的影響。

二、男、女學生在「月相概念測驗」的立即學習效果無顯著性差異。但在保留學習效果則有顯著性差異。

三、不同能力水準的學生在「月相概念測驗」的立即學習效果及保留學習成效均無顯著性差異。

四、在學習態度量表方面：自由軟體輔助教學法得分優於傳統教學法，而女生得分顯著優於男生，且學生對於自由軟體輔助教學法抱持著正向與肯定的態度。

關鍵詞：自由軟體、 Stellarium、月相概念。

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A Study on the Teaching Effects of Using Free Software “Stellarium” on the Moon-Phase Concept of Science Field

Courses in The Elementary School

Pei-en Hsu Abstract

The purpose of the study was to investigate the teaching effects of using free software Stellarium on the moon-phase concept of science field courses for the fourth graders in the elementary school.

The research method was based on a quashi-experimental design. The participants of this study were four classes of fourth graders from Shin-gong Elementary School in Tainan. Two classes in the experimental group were instructed with free software to learn the moon-phase concept, while those in the control group were instructed with conventional instruction. The experiment lasted for two classes in a row. The pretest, posttest and delayed test of the Moon-phase concept achievement test of the experiment were held in various periods due to evaluate the students’ immediate and delayed learning effects. After the experimental teaching, the students’ learning attitudes were evaluated by an attitude questionnaire.

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1. There were no significant differences among the two groups on the immediate effects and on the delayed effects by the teaching method of free software on moon-phase concept.

2. There were no significant differences among the girls or boys on the immediate effects, but there were significant differences among the delayed effects.

3. There were no significant differences among the students in different levels either on immediate effects or delayed effects.

4. The results of the attitude questionnaire showed that the teaching method of free software was better than the conventional instruction.

The scores of girls are better than the boys. Most students took positive and affirmative attitudes toward the teaching method of free software.

Keywords: free software, Stellarium, moon-phase concept

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表目次

表 2-1 月相概念單元學習相關文獻探討 ... 18

表 2-2 資訊融入月相概念教學相關研究 ... 42

表 3-1 不等組準實驗設計表 ... 48

表 3-2 研究實驗變項表 ... 50

表 3-3 實驗教學之研究對象 ... 51

表 3-4 預試試題難度及鑑別度一覽表 ... 54

表 3-5 教學實驗之實施流程 ... 59

表 3-6 研究進度甘特圖 ... 59

表 4-1 實驗組與控制組之有效樣本人數統計 ... 64

表 4-2 月相概念測驗前、後測平均數與標準差統計分析 ... 65

表 4-3 接受不同教學方法學生前後測的迴歸係數同質性檢定摘要表 ... 65

表 4-4 接受不同教學方法學生前後測的共變數分析摘要表 ... 66

表 4-5 不同性別學生接受不同教學方法的前、後測平均數與標準差分析 ... 67

表 4-6 不同性別學生接受不同教學方法的前、後測迴歸係數同質性檢定摘要表 ... 67

表 4-7 不同性別學生接受不同教學方法的前、後測共變數分析摘要表 ... 67

表 4-8 不同能力水準的學生接受不同教學方法的前、後測平均數與標準差分析 ... 68

表 4-9 不同能力水準的學生前、後測的迴歸係數同質性檢定摘要表 ... 68

表 4-10 不同能力水準的學生接受不同教學方法的前、後測共變數分析摘要表 ... 69

表 4-11 月相概念測驗前、延後測平均數與標準差之分析 ... 70

表 4-12 接受不同教學方法的學生前、延後測共變數分析摘要表 ... 70

表 4-13 接受不同教學方法學生前測及延後測的共變數分析摘要表 ... 71

表 4-14 不同性別的學生接受不同教學方法的前、延後測平均數與標準差之分析 .... 71 表 4-15 不同性別的學生接受不同教學方法的前、延後測迴歸係數同質性檢定摘要表

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... 7 2

表 4-16 不同性別學生接受不同教學方法的前測、延後測共變數分析摘要表 ... 72

表 4-17 不同能力水準學生接受不同教學方法的前、延後測平均數與標準差分析 .... 73

表 4-18 不同能力水準學生接受不同教學方法前、延後測迴歸係數同質性檢定摘要表 ... 7 3 表 4-19 不同能力水準學生接受不同教學方法的前、延後測共變數分析摘要表 ... 74

表 4-20 兩組學生在「學習態度量表」得分之平均數、標準差 ... 75

表 4-21 兩組學生在學習態度量表分析摘要表 ... 75

表 4-22 不同組別及不同性別在學習態度量表得分之平均數、標準差 ... 76

表 4-23 不同性別學生接受不同教學方法的學習態度量表共變數分析摘要表 ... 76

表 4-24 兩組在「學習態度量表」之人次暨百分比 ... 77

表 5-1 接受不同教學方法學生前後測的迴歸係數同質性檢定摘要表（修正後） ... 83

表 5-2 接受不同教學方法學生的前、延後測共變數分析摘要表（修正後） ... 83

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圖目次

圖 2-1 概念學習四個連續發展的層次 ... 10

圖 2-2 精熟學習的教學過程 ... 13

圖 3-1 研究架構圖 ... 47

圖 3-2 月相概念測驗編製流程圖 ... 52

圖 3-3 研究流程 ... 56

圖 3-4 教學實驗程序圖 ... 58

圖 4-1 不同性別與不同組別的學習態度量表表現之估計邊緣平均數 ... 77

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第一章緒論

本研究旨在探討應用自由軟體於國小自然領域中月相概念教學，對四年級學生學習成效及學習態度的影響，以期能做為國小自然領域教學策略之參考。本章共分四節，分別就研究背景與動機、研究目的、待答問題及名詞解釋作介紹。

第一節研究背景與動機

浩瀚無垠的宇宙披著神祕的面紗，充滿著驚奇，所以大部分的學生對於天文的學習有著濃厚的興趣。但受限於時間及地點等因素，學生在學習上容易產生疑惑，教師在教學時也常感到困擾，尤其在天文觀測活動中，教師往往因為時間的限制，只能讓學生回家自行觀察，不過諸多條件限制下，學生無法仔細完成觀察活動，對學生在天文的學習產生極大的影響。

在天文教學活動中，都是利用實地觀察來進行教學，自然與生活科技學習領域綱要中明白表示，自然領域的學習應以探究及實作的方式進行，但在進行天文單元的教學時，實際觀察卻有困難之處，由於教學時間及環境的限制，教師在教學過程中，一直存在著難以解決的問題，除了學生對天文的概念難以理解或不易觀察外，尚包含一些客觀而難以改變的事實，歸納受限於下列條件：一、自然因素：受天候、時間、觀察場地等因素的影響，讓觀察活動不易進行。二、家長因素：家長參與及支持度不高，父母無暇陪小孩也不願讓小孩獨自冒險看月亮。三、學生因素：學生缺乏耐性、課業壓力、持續性不足、學習遺忘，一、兩個月的持續觀察對學生而言負擔太重（王祥朝， 2004；呂惠紅， 2004）。因為

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受限於自然及人為等因素的影響，教師在教學上宜採用更適切的教學策略，才能讓學生更深入的學習，有效達成天文教學的目標。

觀測月相的方式，也會影響教學的成效；早期多用星座盤來觀察及辨認天體，但是由於星座盤呈現的方式是二度空間，只是將三度空間的天體投影到平面，不符合三度空間的理解方式，連成人也很難理解，對於學生而言更加困難，因此造成學生天文學習上的困難（蘇偉昭，2004）。由於月相的觀測是屬於三度空間、立體的，早期使用的天文教學輔助工具其成效不彰；因為這些輔助工具主要以平面為主，多以 2D 方式呈現，而天文觀測原本就是三度空間的問題，當然也應該使用三度空間的方式來教學；所以使用平面的輔助工具，對學生建立完整月相的概念其助益是有限的，必須再透過實地觀察或以其他方式的輔助教學，才能幫助學生建立完整的概念。由此可見，如果有合適的資訊軟體輔助這些單元的教學，應該可以解決觀測月相所遭遇的問題。

電腦被廣泛使用後，成為輔助教學的最大利器，電腦可以提供多元化的學習情境，利用資訊科技融入教學活動中，可使學習多元化、生動化，使學習效果更好更加提升，所以資訊融入教學成為教師有效達成教學目標的最佳途徑。資訊融入教學，包括多媒體教學、 CAI 軟體運用、網際網路應用等各種模式，實施資訊融入教學通常必須使用到電腦輔助教學媒體；但礙於學校的經費有限，不可能有經費委託廠商開發軟體，若自行購買使用市售軟體，學校則必須多花費一筆預算，才能取得軟體授權來合法使用，此舉對於經費有限的學校，實行上絶對有困難，學校無法花大筆經費購置軟體，使用受到限制；若採用自由軟體則可解決上述困境，基於自由、分享、互惠的精神，只要使用者遵守授權條約，便可以免費或支付少許的費用取得該軟體授權並可自由使用及自由散佈，如此可解決版權合法性及經費限制的問題。

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本研究擬利用免費及開放原始碼的天文觀測軟體 Stellarium，讓使用者利用電腦便能觀看逼真的星空。利用軟體特殊的功能，可讓學生輕易觀測月相變化，幫助學生建構月相變化的概念，無須讓學生再利用課餘時間實地觀測，減輕學生負擔。另外 Stellarium 是一套可免費取得的自由軟體，能節省學校購置軟體的支出；除可節省成本外，並可讓學生在學習情境中培養天文興趣，建立完整的天文概念，增進學生學習動機與學習成就，有效提升教師教學品質。

第二節研究目的

本研究主要目的，在探討應用自由軟體於國小四年級自然領域月相教學之學習成效。其具體研究目的如下：

一、了解學生使用自由軟體於輔助教學之學習成效。二、了解學生使用自由軟體於輔助教學之學習態度。

第三節待答問題

本研究除了應用自由軟體輔助教學法及傳統教學法設計月相教學單元外，並擬探討以下待答問題：

一、不同教學模式下，對國小四年級學生之月相單元概念的學習成效，是否有顯著的差異？

（一）不同教學模式下，對國小四年級學生之月相單元的立即學習成效，是否有顯著的差異？

（二）不同教學模式下，對國小四年級學生之月相單元的保留學習成效，是否有顯著的差異？

二、不同教學模式下，對國小四年級學生之月相單元概念的學習態

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度，是否有顯著的差異？

第四節名詞解釋

本研究係運用自由軟體中的天文觀測軟體 Stellarium 融入課程中，分別以「自由軟體輔助教學模式」和「傳統教學模式」二種教學策略，針對國小四年級學生進行月相概念之教學實驗研究。以下將本研究所使用的專有名詞做明確的定義。

一、自由軟體與 Stellarium

根據自由軟體基金會的定義，自由軟體是一種自由使用的軟體，前提是使用者必須接受「軟體授權」例如 GPL 或 GNU 授權，使用者才可以不受限制自由使用散佈、複製、修改原始碼，基於 GPL 的精神 ─ 自由、分享、互惠，使用者若修改了它的原始碼，也必須公開修改後的原始碼。

本研究中所採用的自由軟體 Stellarium 是一套免費及開放原始碼的星圖軟體，它能即時顯示現在時間和所在位置，不受天氣因素的限制，讓使用者利用電腦便能觀看逼真的星空。利用改變日期的功能，可讓學生輕易觀測月相變化、並能多角度觀察太陽、月球、地球三者的對應關係，以幫助學生建構月相變化的概念，無須讓學生持續實地觀測。此軟體更可以不用受日期及場地限制，可以隨時觀看各地美麗的星空。另外這套軟體不管在 Windows、 Mac OS 或 Linux 作業系統都能輕鬆使用。

二、自由軟體輔助教學模式和傳統教學模式

自由軟體輔助教學模式係指國小四年級月相概念單元中，依課程內容實施教學，並以自由軟體 Stellarium 為輔助教學工具，讓學生於操作過程中，了解月相概念；傳統教學模式則是以教科書為教材，由教師主導的教學方式。

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三、月相概念

本研究所指的月相概念是指在地球上所觀察到月亮明暗兩部份不斷變化的情形，因為月亮本身並不會發光，而是反射的太陽光線，在太陽的照射下，月亮永遠呈現一半光亮和一半黑暗的狀況，但是從地球上觀看月亮，月亮有時光亮的部份比較多，有時黑暗的部份比較多；有時光亮的部份在擴大，有時黑暗的部份在擴大。月亮隨農曆日期的變化，而有不同的形狀變化，不同日期月相的變化也不同。

四、學習成效

透過研究者自編的「月相概念測驗」，評測學生的學習成效。學習成效區分二個階段：

(一 ) 立即學習成效

經由自由軟體輔助教學與傳統教學法的實驗操作，以「月相概念測驗」施測，比較學生前測與後測之成績差異，作為月相概念立即學習成效。

(二 ) 保留學習成效

後測結束四週後，以「月相概念測驗」重覆施測，以作為學生接受此二種教學法的保留學習成效。

五、學習態度

學習態度是學習者在情感、認知及行為上，對學習的環境、學習的內容與學習過程所產生的一種心理狀態，並且反應在學習行為上的表現或傾向。

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第二章文獻探討

本章針對本研究所適用的理論及文獻，進行收集整理與探討，分別詳述，本章共分成四節：第一節首先說明概念學習的定義及理論基礎；第二節則探討自由軟體的發展與應用；第三節探討資訊融入教學相關文獻；第四節探討應用資訊融入教學在月相教學上的相關研究。

第一節概念學習

落實教學的重要條件，就是了解學生的學習特性及本質。學生科學概念的發展和自然科學的學習有密切的相關係，所以了解概念的發展及意義，了解學生概念如何學習，可以更快知道各階段的學習個體對自然現象的觀察與解釋方法，有助於增加教學成效。本節分別從概念的意義、概念如何形成、概念的類別、概念的發展、概念的特性、概念的教與學理論及概念的教學模式來探討。

一、概念（ concept）的意義

概念一詞是指對事物或特性的可辨認的名詞或符號。不同的研究領域而有不同的解釋， Mervis & Roshch (1981)指出人類最基本的能力之一是把個人經驗加以歸類整理，透過歸類整理建立起來的範疇或類目，就稱為概念（引自鍾聖校， 1995）。概念是指基於某些相似點，把不同的實體組合在一起，這些相似點可以是非常具體，也可能是抽象的。概念可以將經驗組織成共同的模式，可以在其他缺乏直接經驗中做推論

(Siegler，2004)。賈馥茗（ 1999）具體指出概念代表某一類的事件或事物，其本質是有根據及可靠的意義，人們可以使用這個概念去解釋那些不確定的疑惑事物，也可以幫助我們去認識不同的或未知事物，使我們的知

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識標準化（引自王美芬、熊召弟，1995）。所以學習是指個體一出生就不斷受到外界環境刺激，個體為適應環境及探索環境而產生，而概念則是對學習後所產生的結果或認知。

二、概念如何形成？

鍾聖校（ 1995）指出我們企圖描述、定義、澄清某事物之特質、特性、意義或見解時，在一個關係網路中分辨出一個對象來用概念表達，故概念的本質就是關係，而關係是透過抽象作用形成概念。

然而柏拉圖相信概念的知識是天生具有的，而教育能提醒我們這些概念的本質，另外哲學家萊布尼茲 (Leibniz)及笛卡兒 (Descartes)等人也主張最重要的概念純粹是在心中。但也有持相反論點的學者，像是哲學家洛克 (Locke)及休姆 (Hume)主張概念是經由感官經驗學得 (Thagard，

2005)。由此可見對於概念的獲得，不同的學者有不同的看法，有的學者主張概念是天生的；而另一派的認知學者則認為概念是由經驗和其他概念所學得的過程。

三、概念的類別

概念的分類有許多種，依概念的本質可分二種：「自然概念」和「人為概念」兩種。為了適應環境，在日常生活中，為了解決問題或是和能和其他人溝通所建構出一套自己的想法，這種概念稱為「自然概念」；若為了特定目標或是學習，所建構的一種共同性或是普遍性的現象之概念，如教科書中的科學概念及數學概念，此概念則稱為「人為概念」（許榮富， 1990）。 Braund(1991)以概念解釋範圍，分為基本概念 (basic

concept)、上位概念 (superordinate concept)、下位概念 (subordinate concept) 三種，以脊椎及無脊椎動物基本概念時，上位概念是動物，下位概念脊椎動物是具有四肢、軀幹及脊柱的動物。 Lawson & Renner(1975)以個人

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概念的表徵方式，將概念分為具體概念和形式概念，具體概念是由直接經驗所獲得；形式概念則由邏輯和推論所得來的（引自王美芬、熊召弟）。另一種分法則是將概念分為「初級概念」和「二級概念」，由感官對外在世界經驗而得的概念稱為初級概念 (primary concept)；由數個概念再抽象之後得到的概念稱為二級概念 (secondary concept)（鍾聖校， 1995）。

四、概念的發展

認知心理學指出概念的發展有三個歷程： (1)概念的孕育 (2)概念的成長 (3)概念成熟 (鍾聖校，1995)。不同年齡層、不同環境的個體，其概念發展也不盡相同， Klausmeier（ 1979）提出「概念的學習與發展理論」

（ The theory of conceptual learning and development，簡稱 CLD），認為概念發展是連續的發展層次（林生傳， 1996），分別為：

(一 ) 具體層次（ Concrete level）：可以認出曾經接觸過的事物。

(二 ) 識別層次（ Identity level）：當面對一件曾經接觸過的事物，且以不同的形式出現時，仍可以辨識出來。

(三 ) 分類層次（ Classificatory level）：能夠將不同性質或不同種類的東西或事物歸類。

(四 ) 形式層次（ Formal level）：可以清楚的知道每個概念所代表的意義，及其一般與獨特之屬性，而且能夠清楚分辨出相似的概念其不同點。

概念學習四個連續發展的層次，如下圖 2-1 所示。

由此可見，兒童的概念發展是一個長期的過程，概念是漸進發展的，循序漸進的，由具體層次，到半具體層次，再到抽象層次，是經驗的累積與調適。學生本身的認知內容越複雜、認知結構也會更完整。不同階段發展不同的概念，所以教師在教學時，為使教學效果事半功倍，則有

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賴教師先清楚了解學生的概念發展情形，並提供該階段最佳的、最適當的學習，才能幫助學習者發展較高層次的概念。

圖 2-1 概念學習四個連續發展的層次

資料來源：引自林生傳， 1996， 33 頁

五、概念的特性

根據黃台珠（ 1984）的研究，概念有三個主要的特性，分別為共同性、符號化及文化特異性。

(一 ) 共同性：指在物體、事件或其他概念中，從相互之間的差異或關聯找出共同的分類規則，知道其分類分辨出其屬於何者概念範圍。 (二 ) 符號化：概念的使用會因地、因人而異。因為概念是存在人類的心

智中，經由語言或其他符號來傳達。

(三 ) 文化特異性：每個人的文化背景不同，依不同的特異性來表達實體，建構屬於自己的實體。

所以概念是文化的產物，概念的意義隨時隨地而改變，概念會因不同個體、不同文化背景及不同時空而發生變化。

六、概念的教與學理論

分類層次形式層次

具體層次識別層次

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概念的學習理論主要有行為論及認知論，這兩派學者對概念的學習過程中，學習者所扮演的角色提出不同的看法。行為論學者認為概念學習的學習者是被動的，從教學者中被動的獲得知識經驗，建立刺激與概念間互相連結，以獲得概念；認知論學者則認為學習者是主動的，在學習過程中，學習者會主動的形成假設，並經過各種不同的驗證過程，而獲得概念。所以不同概念的學習理論，對自然教學概念教學也有不同的看法，以下列舉鍾聖校（ 1999）認為對自然教學概念影響較大的學者：

（一）布魯納 (Bruner)

布魯納是認知學習論及發展心理學的專家，在教學方法方面，他提出發現教學法，鼓勵學生用直覺的思考，發現教材中所包含的重要概念；在學習理論方面，他提出螺旋型課程設計，強調發現結構的重要，教師必須配合學生的認知結構，讓學生自動發現教材的結構。

1、螺旋型課程設計

布魯納認為教學首要工作是將主要概念傳達給學生，他以教材結構來說明主要概念。學到教材結構後可以使訊息簡化，增加知識的運作性。布魯納認為任何科目都可以心智上的某種方式，教給任何發展階段的學生，也因此提出螺旋型課程設計，以適當的表徵方式，將教材內容轉換為學生易接受的概念，並依不同發展階段將教材由簡而繁、由易而難。

2、發現式教學法

布魯納主張在教學情境中，應安排與結構的發現相同的情境，如此可讓學生在情境中從探索、思考、對照的過程中，自己去發現有價值的結構。依布魯納主張發現式教學法的優點有以下幾方面：

(1) 發現式教學法有助於學生獨立學習，並學習如何獨立學習思考。

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(2) 發現式教學法能有效滿足學生學習動機，轉化為滿足內在的動機。

(3) 發現式教學法能有效提供問題解決的法則。 (4) 發現式教學法有助於學生記憶所學。

(二 )奧素柏 (D. Ausubel)

由於發現式教學法的提出，講解式教學法被視為傳統的、不良的及被動的學習。奧素柏則提出有意義的學習，強調發現式學習可能帶給學生的學習是無意義的，但若善加規劃傳統講解式的學習課程，仍可讓學生的學習有意義。

奧素柏認為學習者必須了解所學內容，對於代表內容的符號有適當的認知結構去理解，而認知結構是有層級性的，如果沒有適當的認知結構對應，會發生無法「定錨」的現象，所以老師在教學前，必須有概念的組織說明，提供定錨的作用，並了解各知識概念之間的關係。

基於概念的組織說明，而有「前導組織」的一詞出現。奧素柏指出前導組織是一種引導性材料，先於學習前作業，目的在解釋新教材，使新舊的學習材料有一定的關聯才能統整起來。

(三 )倡導概念構圖的學者

受到認知論、建構論及有意義的學習論的影響，有些學者提出概念構圖的想法，當一個人對某一科目有認識，則對各概念之間的關係有一定的了解，所以有些學者試著將認知結構轉化為概念結構，並以各種不同的方式表徵這些概念，表徵方式從口語到文字再轉化為圖像，包括短文測試、組成句子作業、概念關係作業、樹狀概念圖、概念圖等。

概念圖的好處在於以圖像的方式呈現概念學者的本質。將概念之間的關係用一種明確的方或表達出來，方便讓教師或學生表達所了解的知

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識。以概念圖為教學或學習策略可以有許多優點，例如能幫學生統整許多觀念、引發學生內在學習動機、能有意義的學習、幫助教師發現學生的迷思或錯誤概念及幫助教師區別發現學生已有的概念。

（四）布魯姆 (Bloom)

布魯姆設計一套精熟學習的策略，可用於各種學科，對於結構嚴謹的學科成效更大。精熟學習主要的重點是在於教師在教學的過程當中，先設定一個精熟的目標，及配合學習者相關的測驗，讓學習者在任何時間，有機會達成其目標，而獲得精熟的目的。

實施精熟學習的主要步驟： 1.擬定精熟學習的教學計畫

2.安排及管理教室的精熟學習活動 3.精熟學習的評量

精熟學習的教學過程如圖 2-2 所示：

圖 2-2 精熟學習的教學過程

（引自鍾聖校， 1995， 111 頁）

七、概念教學的模式

概念扮演著引導學生思考的基礎角色，不少學者對如何有效提昇概念發展的教學模式，有不同看法及見解，歸納林生傳（ 1996）及徐綺穗

第一次形成性測驗

校正活動第二次形成性

測驗第一單

元教學

第二單充實活動元教學

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（ 2005）的研究，列出以下幾位學派的論點：

（一）恬尼遜 (Tennyson)的概念教學模式：

恬尼遜對概念教學模式有不同的見解，他依據下列原理建立了一套概念教學的模式：一、概念學習包含概念性知識的建立、程序性知識的發展兩階段的過程。二、概念教學的設計要旨在藉由減少過度類化，以提高概念學習的效果。三、概念性的知識不僅是語文知識的記憶，更是知識的組織結構，程序性的知識及概念性的知識兩方面不斷的以互動的方式發生作用。四、基於概念性知識與程序性的知識的不同，分別選用不同的教學方法，形成概念教學模式基礎架構。五、為使概念性知識容易形成，對某一教材單元概念內容相關架構區分為「連續性」及與「協合性」；特定概念的屬性區分為固定面相與變化面相。

因此 Tennyson 的概念教學模式包括下列步驟：標名、最佳舉例、直接舉出正例或反例、以問答方式請學習者舉正例或反例、將一個概念所指涉的各個屬性作分析並整理、策略資訊及復習檢驗。面對不同的概念與內容，選用不同的步驟，達到最有效的教學成果（林生傳， 1996）。

而如何建立不同的概念教學模式？徐綺穗（ 2005）提到 Tennyson 和 Cocchiarella 根據概念兩個變項關係結構和屬性特徵來建立不同的概念教學模式，此模式考慮概念屬性的性質，對不同向度的概念採取不同的教學，以相關情境的提供、例子的呈現等教學策略，促使學生將所學習的概念和已有知識產生聯結。

（二）克勞斯邁 (Herber. J. Klausmeier)的概念教學模式：

克勞斯邁的概念教學模式是應用概念的學習與發展理論（簡稱 CLD）

所建立的教學模式，其概念教學包括幾項原則：一、透過有效策略，提昇概念發展的水準或層次。二、概念教學策略的運用，應考量學習者概

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念發展層次而使用不同策略。三、概念教學的設計，應包含教學前的分析及學習者學習行為分析。四、內容的分析應包含重要概念架構及層次，五、分析學習者概念化的內心運作過程。六、概念教學包括說明與回答討論，正例與反例的舉例。七、概念教學需有回饋的機會。其教學步驟簡述如下：

1.具體與辨識層次的概念教學：提供概念示例、為概念命名、讓學習者檢視學習的特定概念、協助學習者，正確辨識特定概念的屬性、提供回饋及評量以確定概念習得。

2.分類與形式層次的概念教學：引起教學的方向、提示或啟發概念的界說、複習、應用正例與負例、協助學生辨別概念的所指涉的屬性、提供策略，學得概念、提供回饋、評量以確定概念習得（林生傳，1996）。

（三）塔巴 (Taba)概念形成模式：

使用沒有標示為正例或非例的引導性問題，讓學生參與討論，引導學生對各種訊息進行歸納。此種方法以提供正例、非例的方式，讓學生獲得概念的意義，能促進學生思考能力的擴展（徐綺穗， 2005）。

（四） Tessmer 的概念教學模式：

Tessmer 等人對於概念的學習，強調的是概念功能的理解， Tessmer 等人認為教學的目的除了使概念與先前的知識聯結，還應鼓勵學生對概念做適當的推論及應用。對此提出三項策略： 1.類比引導：教導學生進行類推，建立一個新概念的關係結構。 2.概念圖：讓學生擬概念圖，將概念的關係組織起來，以釐清概念的架構。 3.推論練習：鼓勵學生在不同情境中使用概念，用創造的方式使用概念訊息，以擴展概念的意義，將所學的概念可以與生活結合（徐綺穗， 2005）。

另外徐綺穗（ 1997）也指出，在國小數學、自然、社會等科目的課

(30)

程中，學生必須了解各類的概念，以便獲得高層的通則，概念的學習更扮演了重要的角色，才能藉以推理、組織各種事物，有效的達成學習任務， Gunter, Estes, & Schwab 等人曾在其著作 “Instruction”一書中介紹兩個概念教學模式，一為概念獲得模式，另一為概念發展模式。

（一）概念獲得模式

概念獲得模式是經由引導學生對正例和負例屬性之區別，了解其屬性特性，而獲得概念的意義。其教學的步驟如下：

1. 選擇概念並寫下定義：先考慮所要教的概念是否適合此教學模式，進行前先以明確用語寫下定義。

2.確認概念的屬性：分析所要教概念之屬性，列出最重要的基本特質。

3.蒐集概念之正、負例：先確定每一正例是否具有概念的基本特質，如玩扮家家酒是「遊戲」概念的正例；而「考試」則為負例。

4.向學生說明教學過程：讓學生知道整個教學的歷程和每項步驟該完成的任務，可讓學生有時間做好課前準備，察覺到日常生活中有關係的概念。

5.呈現正、負例並討論其屬性：老師分別列出正例和負例，針對正例先請學生說出其屬性，再比較幾個不同正例之間的屬性，保留共同屬性，刪除非共同的屬性。至於負例部份，則列出屬性與正例比較，不做刪除。

6.學生寫下自己的概念定義：當學生看到所列的正、負例後，讓學生寫出心中認為概念的定義，讓學生體驗下定義的過程，是此模式的重要目的。

7.作業練習：老師或學生舉出更多正例和負例來做區辨練習，以

(31)

確定學生是否真正了解所教的概念。

8.檢討：老師與學生討論整個概念形成的過程，了解學生面對周遭事物時，是否能自行分析、歸納，進而獲得概念的意義。

(二 )概念發展模式

概念發展模式則屬於歸納法的教學，引導學生對所舉出的例子，依其相同的特性加以歸類，其步驟如下：

1.舉例：老師引導學生列舉與某一主題有關的例子。 2.分類：學生依相似性予以分類，並說明歸類的理由。

3.命名：尊重孩子的看法，讓學生嘗試將所歸納的類別予以命名。

4.修正：讓學生檢討類別中的例子，是否有重新歸類的必要。 5.綜合：讓學生檢視整個過程，並做摘要，形成概念的通則。綜合以上所描述，不同學者對概念教學也有不同的看法，在國小的自然教學中，不同的單元有各自適合的教學模式，可依不同的單元，選擇適當的教學方式，如此才可達到最佳的教學成效。

八、國小月相概念發展相關探討

從古至今月亮是最貼近人類生活的星球，從曆法到美麗的神話故事都與月球有關，對於兒童而言，充滿著神秘色彩的月亮是他們想探究的。九年一貫課程「自然與生活科技」學習領域中之教材內容細目中關於月相概念的學習包括：觀察並知道月亮有盈虧現象（月相變化）；觀察並描述，不同季節的夜晚會看到的不同星星（或星座）；利用模型描述地、日、月之間的相對運動，並解釋月相變化、日食、月食的現象（教育部，2006）。在國小自然與生活科技領域中，天文方面學習主要是太陽、月亮和星座的觀察上，關於月相概念的學習則在中年級的學習階段。對一些教師而言，在教學上面臨的困擾，包括教師本身對月相概念有一些錯誤的概念、

(32)

學生對於月亮單元存在一些迷思概念。為解決相關的教學困境，有效提昇教學成效，許多學者針對月相單元的迷思概念或是月相單元的教學策略提出不同的研究及看法，茲整理如下表 2-1：

表 2-1 月相概念單元學習相關文獻探討

研究者研究內容研究對象研究結果

王美芬

（ 1992）

以紙筆測驗探討國小學生的迷思概念

國小五、六年級共 185 名學生

1.男女生的錯誤及概念類型相似。

2.五、六年級普遍存在月亮的迷思概念。

王美芬

（ 1994）

發展診斷工具以診斷職前教師所具有的月亮錯誤概念

174 位職前教師

1.職前教師的錯誤概念很多。 2.男、女生職前教師之間沒有顯

著的差異。

3.學科背景不同的職前教師，對於月亮的錯誤概念分布情形則類似。

劉伍貞

（ 1996）

以紙筆測驗探究學生月相概念的迷思想法

國小四年級共 124 名學生

1.歸納學生月相思概念的原因為學習前概念知識不足及不當、偏重命題知識的獲得忽略程序性知識的學習易使學生產生迷思想法。

李曉雯

（ 2001）

以紙筆測驗及晤談方式，探討高、低成就學生之迷思概念

國小四年級學生共 273 人及 8 位個案訪談

1.高成就學生在各月形的出現日期、月形變化規則、以及月亮升起落下的方向及規則的表現優於低成就學生。 2.發現四年級學生各月形的出

現日期、月形變化規則及成因、月昇時間規則、月亮昇起落下的方向、月亮移動的原因等五個主題的理解程度並不理想。

3.而根據訪談的結果，發現學生對於月相概念測驗確實存有許多迷思概念。

(33)

表 2-1（續）

賴瑞芳

（ 2002）

以月亮概念二段式診斷工具，調查學生的月亮概念迷思概念

國小四、六年級共 431 名學生

1.發現男女生所具有的月亮錯誤概念及類型相似。

2.四年級與六年級的學生對月亮的迷思概念亦無顯著的不同。

余芳如

（ 2003）

不同教學策略對學習「月相盈虧」概念的影響

國小高年級學生

1.對於月相盈虧的概念，學生具有生活知識與科學知識並存的現象。

2.學生的空間能力會影響月相盈虧概念的學習，高空間能力的學生，在學習月相盈虧概念上優於低空間能力的學生。鄭文光

（ 2003）

藉由問卷的蒐集、深度晤談的資料探討教師與學生對於自然與生活科技學習領域教科書之看法

自然領域教師 65 名及國小學四年級學生 248 名

1.目前教科書的編輯，受到大多數教師的肯定。

2.在教材結構、內容、教材的教學設計、圖文使用及編印設計仍有改進空間。

黃美慧

（ 2004）

以準實驗研究法探討融入專題本位的教學與學習策略探究

「月亮」單元的概念學習，教學節數為 18 節

國小四年級學生共 127 名

1.實驗組和控制組「月亮」概念測驗的後測成績相比達顯著差異；高、中、低推理能力的學童「月亮」概念測驗的後測成績皆未達顯著差異。

2.實驗組和控制組「月亮」概念測驗的延宕後測成績未達顯著差異；高、中、低推理能力的學童，「月亮」概念測驗的延宕後測成績皆未達顯著差異。

(34)

表 2-1（續）

劉源崇

（ 2005）

以歷程檔案探究月亮的概念學習

國小四年級一個班級的學生

1.學生另有概念的成因與生活經驗和個人知識不足有關。 2.由學童的概念學習歷程整理

出十種概念學習類型。 3.學生的概念圖可將學生概念

改變的類型分為概念增加型、概念重組型、概念替換型三種。

教師在教學上常會遇到某些瓶頸，例如一個簡單的問題，學生總是無法理解，其實大部份問題是出在學生最基礎的概念尚未建構完成；國小月相概念單元中，是一門非常抽象的課程，由於無法用實物操作，所以教師有必要先了解學生的概念發展；教師先了解學生的學習特性，運用適當的教學策略及教學模式，才可以協助學生發展更高層次的概念；讓學生學會從已知的概念中，整合並建構另一個新的概念，如此才能建構更完整的概念。

第二節自由軟體的發展與應用

自由軟體在資訊世界中，像是一顆亮眼的明日之星，它的熱潮正席捲著全球，大家嘗試拋開束縛，擁抱自由。經濟部工業局

（ http://www.oss.org.tw/?q=node/33）正積極推動「自由軟體產業推動計畫」，其原因正是因為國家正視「自由軟體產業具有帶動資訊相關工業及資訊服務業蓬勃發展的指標意義，亦是提升台灣整體產業競爭力的重要基礎平台之一」。同樣的，世界各國政府也開始注意到自由軟體，察覺到它可以節省龐大經費及預估可能帶來極高的經濟效益，也因此正積極推動及發展自由軟體，一場商業軟體與自由軟體的戰爭正悄悄展開。

(35)

本節主要是探討自由軟體的起源發展與特點、自由軟體的授權方式、自由軟體與商業軟體、免費軟體、共享軟體、自由軟體在天文敎學的應用。

一、自由軟體的定義

依自由軟體基金會（ FSF）

（ http://www.gnu.org/philosophy/free-sw.html）所指稱的自由軟體，是指使用者有使用、複製、散佈、研究、改寫及再利用該軟體的自由。正確的說，自由軟體賦予使用者下列四種自由：

(一 ) 自由使用：

不管使用者的使用目的為何，使用者有使用該軟體的自由。

(二 ) 自由研究：

使用者有研究該軟體的自由，並且可以改寫該軟體原始碼以符合使用者自身的需求。

(三 ) 自由散佈：

有散佈該軟體的自由，所以每個人都可以散佈自由軟體。

(四 ) 自由修改：

取得該軟體之原始碼後，有改善再利用該軟體的自由，並且可以發表改寫版本供大家使用，如此，整個社群都可以受惠。

自由軟體顛覆了傳統的觀念，它和傳統商業軟體之間最大的差別在於自由軟體鼓勵複製、允許研究及修改，由於自由軟體賦予的特性，集結眾人的力量研究、修改、改良，使得軟體的開發更加多元，軟體也更加穩定，相對地使用人口也與日俱增。

二、自由軟體的起源

(36)

自由軟體靠著許多人的努力及無私的奉獻，才有今日的成就。而自由軟體的起源要從 Unix 的出現開始談起，早期 Unix 所使用的授權方式並不完全符合現在開放源碼軟體的定義，許多人認為開放原始碼最早的起源是 AT&T 貝爾實驗室所開發的 Unix 作業系統，在 1973 年 Unix 首次釋出時，在程式的著作權嚴密掌控在 AT&T 手中的前題下，附帶提供了程式碼，讓被授權的使用者得以修改（自由軟體鑄造場， 2008）。

自由軟體運動的正式起點首推 1983 年自由軟體基金會的成立，史托曼 (Richard M. Stallman)當時在美國麻省理工學院的擔任程式設計師，他成立自由軟體基金會，積極推動自由軟體，也因此被視為自由軟體運動的先鋒；後來 1991 年芬蘭赫爾辛基大學學生 Linus Torvalds 將其作品 Linux 在網路上公開，Linus Torvalds 採用的是公共授權 (GPL)的方式，自由軟體基金會主動把 Linux 納入，形成了 GNU /Linux。而臺灣的軟體自由協會在 2001 年 4 月 8 日正式成立，該協會以團體的力量，推動自由軟體的觀念（毛慶禎，2001）。隨著各種社團及基金會的成立，自由軟體的聲勢也跟著上揚，大家共同努力，讓自由軟體慢慢在電腦的世界中形成一股新勢力。

三、自由軟體常見的授權方式

與自由軟體相關的團體及網站非常豐富，所以自由軟體的授權方式也相當多元，大部分是以 GPL 為主要架構衍生而出的。目前較為廣泛流通的授權主要為 GPL、 LGPL、 BSD 及 MPL，以下依自由軟體產業推動計畫（經濟部， 2005）簡要地摘錄說明這些較常見的授權條款之內涵及方式：

（一） GPL (GNU General Public License)

GPL 授權條款起源於美國自由軟體基金會 (Free Software Foundation)

(37)

的 GNU 計畫 (http://www.gnu.org/copyleft/gpl.html)。根據 GPL 授權條款的規定，使用者自由複製、散佈與修改的權利為最主要受授權條款的保障，但其它未明列的活動則不在涵蓋授權範圍之內。另外，使用者權利遞延是 GPL 的授權方式中，最重要的精神，當使用者應用了 GPL 的授權方式開發或修改了開放原始碼的軟體，必須依照使用者權利遞延的精神，開放修改後的原始碼，如此能確保開放原始碼的精神。因為有此重要的精神，開發社群的規模才能更加壯大、軟體功能才能更加完善。這樣的作法，可以確保 GPL 自由複製、散佈與修改的權利延續下去。

（二） LGPL (GNU Lesser General Public License)

在 GPL 的架構下，所有開發及修改結果必須涵蓋於 GPL 的範疇下，但卻也限制一些軟體的發展，相對降低開放原始碼軟體應用的機會。例如一些程式庫 (Library)的開發，若有專屬領域不必公開的選擇方案，一般程式開發人員可能選擇專屬領域的程式庫，而不使用開放程式碼程式庫，如此違背了原本開發程式庫的意義。

有鑑於此，自由軟體基金會提出了 LGPL 的授權方式

(http://www.opensource.org/licenses/lgpl-2.1.php)。 LGPL 的授權方式讓開放原始碼軟體與非 GPL 軟體結合，基於 GPL 精神所發展出，且與 GPL 相容，如此開放程式碼程式庫才有發展機會。

（三） BSD (Berkeley Software Distribution)

BSD，其前身是一個 UNIX 版本的研發計畫，由加州大學柏克萊分校所發展出來。 BSD 條款的特點是文字極精簡，且對於使用者的規範而言，主要也僅針對原始碼與二元碼格式散佈時應載明事項，以及特定組織名稱是否具背書 (Endorsement)效力等項目進行規範。 BSD 的授權條款 (http://www.opensource.org/licenses/bsd-license.php)，對於並未對任何商

(38)

業利用的方式做任何限制，BSD 授權條款明白表示：「原始碼在這，隨你高興怎麼用就怎麼用，不過如果你打算拿去賣，請記得告訴別人這東西是誰做的。」由此可見 BSD 授權條款的給予使用者極大自由度，規定也較寛鬆，允許使用者自由進行使用、複製、修改、散佈或銷售的動作。也因此當軟體以 BSD 模式授權後，商業公司可以將軟體整合在公司本身開發的商業產品中，無須再另外取得授權。

（四） MPL (Mozilla Public License)

MPL 條款與前述的授權最大不同是將原始程式碼與二進位程式碼的授權分開。使用者可以使用二進位程式碼版本修改及散佈，但最初的原始碼則持續保持。使用二進位程式碼版本改良後，可以禁止使用者任意複製、散佈或修改；但原始碼則必須依照開放原始碼公開的規定，公開改良後的原始碼，如此亦保留了開放原始碼的特性。 MPL 與其它開放原始碼授權最大不同，就是允許原始碼採取「多重授權」(Multiple-licensed Code)的模式。根據 MPL 的授權條款內容

(http://www.mozilla.org/MPL/MPL-1.1.html)，所謂多重授權是指原創作者可依其意願，在原始碼中一部分採取 MPL 授權，其他部分採用其它授權方式，不限定原始碼單一性。

四、自由軟體與商業軟體

自由軟體與商業軟體的最大的不同在於營利與否，商業軟體主要是以營利為目的，常標榜有良好的「售後服務」；自由軟體則非以營利為目，

不管是 Linux 或 Windows 作業系統，有很多自由軟體可以使用，不用侷限在商用軟體。也許有人擔心自由軟體沒有所謂的「售後服務」，其實商業軟體因為封閉程式碼的特性，售後服務才更讓使用者操心。因為對封閉軟體的意見，反應給廠商後，往往得等待很久的時間才能等到廠商的

(39)

回應及修改，而自由軟體的開放性很強，只要在適當的社群或討論發出問題，幾乎都可以得到滿意的回應（毛慶禎， 2001）。

若以取得的費用來區分，自由軟體與商業軟體最大的差別在於取得的成本，通常只要負擔少許的費用或者完全免費就可以取得自由軟體；商業軟體則必須以少則千元，動輒上萬元的金額才可以取得合法使用權。依成本的考量，自由軟體絶對可以減少支出的成本，所以對於經費的有限學校而言，使用自由軟體絶對可以節省龐大的經費支出。

五、免費軟體、共享軟體與自由軟體

自由軟體 (Free Software)、免費軟體 (Freeware)與共享軟體 (Shareware) 三種軟體，容易讓人混淆，其實三者之間存在著很大的差異，其特性及差異如下：

(一 )自由軟體 (Free Software)

自由軟體 (Free Software)或稱開放源碼軟體 (Open Source Software)，

與自由軟體相對的是非自由軟體 (Proprietary Software)，也常被稱為私有軟體、封閉軟體，二者最大不同是封閉軟體的程式碼是封閉不開放，使用者無從得知程式設計方式；根據自由軟體基金會的定義，自由軟體是一種可以不受限制自由使用、複製、研究、修改和分發的軟體，這些方面不受限制是自由軟體最重要的特色，也因此大家可以自由使用及修改。取得自由軟體的方式，並非全然均可以免費取得，有些可能必須負擔少許的費用，所以自由軟體不一定就是免費軟體。

(二 )免費軟體 (Freeware)

指不必花費任何費用即可使用的電腦軟體。這些軟體通常是開發者以分享性質而開放免費使用，亦有部份是改善一些軟體而自行開發另一個軟體或替其他相似軟體改良成最佳化程式；也可以是軟體公司策略，

(40)

開放免費使用。免費軟體最大的特色就是可以免費取得使用。

(三 )共享軟體 (Shareware)

共享軟體，通常是軟體公司策略，開放下載使用，但使用有期限（例如限制三十天）或使用上有功能限制（例如不能存檔）或是有條件免費使用（例如附加廣告）。

六、適用天文教學的天文觀測軟體

由於資訊科技的發達，許多軟體開發者積極發展天文軟體，讓天文愛好者可以透過軟體操作來滿足對天文的好奇，以下收集一些適用天文觀測教學的免費軟體或自由軟體：

(一 ) Stellarium

是一套開放原始碼的免費星圖軟體，從電腦螢幕上便能享受一個完全屬於自己的超逼真立體星空，和夜晚時仰頭望向天空所看到的景象一模一樣。官方網址： http://www.stellarium.org/zh/，適合作業系統為 Windows、 Mac OS 或 Linux。

(二 ) Celstia

Celestia 是一套免費、開放原始碼的天文軟體，可以讓使用者透過該程式來探索浩瀚的宇宙中星球與星系，也可以瀏覽星際太空船所收集的影像資料。使用者可利用各種方式來仔細觀察地球與其他星球，例如調整時間及調整視窗影像範圍，即可以在星際中遨遊，觀看太陽、月球、遙遠的銀河、以及其他各種天體。官方網址：

http://www.shatters.net/celestia，適合作業系統為 Windows、 Mac OS X 或 Linux，目前尚未開發正體中文版。

(三 ) Google Earth

(41)

由 Google 公司所開發的免費軟體，因為未公開原始碼，所以不屬於自由軟體，此軟體可以查看月球的變化，也可查看月球的歷史圖像；並可以追隨太空飛行員阿波羅的腳步登陸月球，找到月球的登陸點，觀看登陸太空船的 3D 模型，還可任意縮放瀏覽各個不同角度及不同時間的月相照片。官方網址： http://earth.google.com/intl/zh-tw/，適合作業系統為 Windows、 Mac OS 或 Linux。

(四 ) KStars

KStars 是在 Linux 作業系統下的天文軟體，它提供了一套模擬夜空中星象，讓使用者無論在地球的上的哪一個位置，都可以隨意找到所選定的地理位置，或可以隨意更改日期及時間來顯示當時的星空。另外 KStars 的功能繁多，例如還可以讓電腦與天文望遠鏡互相連接。官方網址： http://edu.kde.org/kstars/，適合作業系統為 Linux。

(五 ) Asynx Planetarium

Asynx Planetarium 是一款免費的天文教學軟體，可讓使用者在電腦上用來觀察美麗的星空。軟體包含了星星的詳細資訊及行星的完整資料，可讓使用從中獲得豐富的天文資訊。 Asynx Planetarium 官方網址： http://www.asynx-planetarium.com/，適合作業系統為 Windows。

上述天文軟體各具特色，有許多不同的功能，倘若應用於教學現場，相信能夠帶給學生耳目一新的感受，激發學生學習興趣

本研究選用 Stellarium 融入於教學課程中，主要考量以下幾點因素： 1.提供中文化的功能：對於國小四年級的學生而言，若使用英文介面的軟體，學習過程中絕對會遭遇困難，而 Stellarium 可以使用中文介面來操作，使用時更具親和力。

2.安裝容易： Stellarium 提供免安裝的版本，可直接執行，省卻

使用自由軟體 Stellarium 於國小自然 領域月相概念教學成效之研究

國立臺東大學教育學系 教學科技碩士在職專班

碩士論文

指導教授：楊義清 博士

使用自由軟體 Stellarium 於國小自然 領域月相概念教學成效之研究

研究生：許培恩 撰

中華民國 九十九 年 八 月

國立臺東大學教育學系 教學科技碩士在職專班

碩士論文

使用自由軟體 Stellarium 於國小自然 領域月相概念教學成效之研究

研究生：許培恩 撰 指導教授：楊義清 博士

中華民國 九十九 年 八 月

謝誌

使用自由軟體 Stellarium 於國小自然 領域月相概念教學成效之研究

作 者 ： 許 培 恩

摘 要

本 研 究 設 計 以 自 由 軟 體 Stellarium 應 用 於 國 小 四 年 級 自 然 領 域 月 相 概 念 教 學 ， 並 探 討 利 用 自 由 軟 體 輔 助 月 相 單 元 教 學 之 成 效 。

一 、 以 自 由 軟 體 輔 助 教 學 法 融 入 國 小 四 年 級 月 相 概 念 教 學 ， 對 學 生「 月 相 概 念 測 驗 」的 立 即 學 習 效 果 與 保 留 學 習 效 果 均 沒 有 顯 著 的 影 響 。

二 、 男 、 女 學 生 在 「 月 相 概 念 測 驗 」 的 立 即 學 習 效 果 無 顯 著 性 差 異 。 但 在 保 留 學 習 效 果 則 有 顯 著 性 差 異 。

三 、 不 同 能 力 水 準 的 學 生 在 「 月 相 概 念 測 驗 」 的 立 即 學 習 效 果 及 保 留 學 習 成 效 均 無 顯 著 性 差 異 。

四 、 在 學 習 態 度 量 表 方 面 ： 自 由 軟 體 輔 助 教 學 法 得 分 優 於 傳 統 教 學 法，而 女 生 得 分 顯 著 優 於 男 生，且 學 生 對 於 自 由 軟 體 輔 助 教 學 法 抱 持 著 正 向 與 肯 定 的 態 度 。

A Study on the Teaching Effects of Using Free Software “Stellarium” on the Moon-Phase Concept of Science Field

Courses in The Elementary School

Pei-en Hsu Abstract

Keywords: free software, Stellarium, moon-phase concept

目次

表目次

圖目次

第一章 緒論

第一節 研究背景與動機

第二節 研究目的

第三節 待答問題

第四節 名詞解釋

一 、 自 由軟 體與 Stellarium

二 、 自 由軟 體輔 助 教 學模 式和 傳 統 教學 模式

三 、 月 相概 念

四 、 學 習成 效

(一 ) 立 即 學 習 成 效

(二 ) 保 留 學 習 成 效

五 、 學 習態 度

第二章 文獻探討

第一節 概念學習

一 、 概 念（ concept） 的 意 義

二 、 概 念如 何形 成 ？

三 、 概 念的 類別

四 、 概 念的 發展

五 、 概 念的 特性

六 、 概 念的 教與 學 理 論

（ 一 ） 布 魯 納 (Bruner)

(二 )奧 素 柏 (D. Ausubel)

(三 )倡 導 概 念 構 圖 的 學 者

（ 四 ） 布 魯 姆 (Bloom)

七 、 概 念教 學的 模 式

（ 一 ） 恬 尼 遜 (Tennyson)的 概 念 教 學 模 式 ：

（ 二 ） 克 勞 斯 邁 (Herber. J. Klausmeier)的 概 念 教 學 模 式 ：

（ 三 ） 塔 巴 (Taba)概 念 形 成 模 式 ：

（ 四 ） Tessmer 的 概 念 教 學 模 式 ：

（ 一 ） 概 念 獲 得 模 式

(二 )概 念 發 展 模 式

八 、 國 小月 相概 念 發 展相 關探 討

第二節 自由軟體的發展與應用

一 、 自 由軟 體的 定 義

(一 ) 自 由 使 用 ：

(二 ) 自 由 研 究 ：

(三 ) 自 由 散 佈 ：

(四 ) 自 由 修 改 ：

二 、 自 由軟 體的 起 源

三 、 自 由軟 體常 見 的 授權 方式

（ 一 ） GPL (GNU General Public License)

（ 二 ） LGPL (GNU Lesser General Public License)

（ 三 ） BSD (Berkeley Software Distribution)

（ 四 ） MPL (Mozilla Public License)

四 、 自 由軟 體與 商 業 軟體

五 、 免 費軟 體、 共 享 軟體 與自 由 軟 體

(一 )自 由 軟 體 (Free Software)

(二 )免 費 軟 體 (Freeware)

(三 )共 享 軟 體 (Shareware)

六 、 適 用天 文教 學 的 天文 觀測 軟 體

(一 ) Stellarium

(二 ) Celstia

使用自由軟體 Stellarium 於國小自然領域月相概念教學成效之研究

國立臺東大學教育學系教學科技碩士在職專班

指導教授：楊義清博士

使用自由軟體 Stellarium 於國小自然領域月相概念教學成效之研究

研究生：許培恩撰

中華民國九十九年八月

國立臺東大學教育學系教學科技碩士在職專班

使用自由軟體 Stellarium 於國小自然領域月相概念教學成效之研究

研究生：許培恩撰指導教授：楊義清博士

中華民國九十九年八月

使用自由軟體 Stellarium 於國小自然領域月相概念教學成效之研究

作者：許培恩

摘要

本研究設計以自由軟體 Stellarium 應用於國小四年級自然領域月相概念教學，並探討利用自由軟體輔助月相單元教學之成效。

一、以自由軟體輔助教學法融入國小四年級月相概念教學，對學生「月相概念測驗」的立即學習效果與保留學習效果均沒有顯著的影響。

二、男、女學生在「月相概念測驗」的立即學習效果無顯著性差異。但在保留學習效果則有顯著性差異。

三、不同能力水準的學生在「月相概念測驗」的立即學習效果及保留學習成效均無顯著性差異。

四、在學習態度量表方面：自由軟體輔助教學法得分優於傳統教學法，而女生得分顯著優於男生，且學生對於自由軟體輔助教學法抱持著正向與肯定的態度。

第一章緒論

第一節研究背景與動機

第二節研究目的

第三節待答問題

第四節名詞解釋

一、自由軟體與 Stellarium

二、自由軟體輔助教學模式和傳統教學模式

三、月相概念

四、學習成效

(一 ) 立即學習成效

(二 ) 保留學習成效

五、學習態度

第二章文獻探討

第一節概念學習

一、概念（ concept）的意義

二、概念如何形成？

三、概念的類別

四、概念的發展

五、概念的特性

六、概念的教與學理論

（一）布魯納 (Bruner)

(二 )奧素柏 (D. Ausubel)

(三 )倡導概念構圖的學者

（四）布魯姆 (Bloom)

七、概念教學的模式

（一）恬尼遜 (Tennyson)的概念教學模式：

（二）克勞斯邁 (Herber. J. Klausmeier)的概念教學模式：

（三）塔巴 (Taba)概念形成模式：

（四） Tessmer 的概念教學模式：

（一）概念獲得模式

(二 )概念發展模式

八、國小月相概念發展相關探討

第二節自由軟體的發展與應用

一、自由軟體的定義

(一 ) 自由使用：

(二 ) 自由研究：

(三 ) 自由散佈：

(四 ) 自由修改：

二、自由軟體的起源

三、自由軟體常見的授權方式

（一） GPL (GNU General Public License)

（二） LGPL (GNU Lesser General Public License)

（三） BSD (Berkeley Software Distribution)

（四） MPL (Mozilla Public License)

四、自由軟體與商業軟體

五、免費軟體、共享軟體與自由軟體

(一 )自由軟體 (Free Software)

(二 )免費軟體 (Freeware)

(三 )共享軟體 (Shareware)

六、適用天文教學的天文觀測軟體