動態表徵課程之不同實施方式對高中生 細胞分裂概念複習之影響
洪蓉宜 黃昭仁 張欣怡
國立高雄師範大學科學教育研究所
摘 要
本研究實施細胞分裂動態表徵課程，幫助某公立高中三年級學生85 人 複習細胞分裂概念。課程實施採兩種方法，實驗組以學生為中心，以兩人為 一組的分組方式進行小組合作探索動態表徵課程；控制組由教師講述引導進 行相同的動態表徵課程。研究結果顯示，實驗組及控制組後測表現均較前測 為佳，且實驗組學生在延宕測驗的表現優於控制組。進一步分析學生於前後 測及延宕測驗不同類型題目的作答情形，發現實驗組學生對細胞分裂過程之 理解與解釋能力較控制組為佳。研究結果指出本研究設計之細胞分裂動態表 徵課程對幫助學生複習相關概念具中等效果量。此外，引導學生進行分組課 程探索雖然需要較多的實施時間，但有助於促進學生對細胞分裂過程的解釋 能力及長期理解。
關鍵字：動態表徵、細胞分裂、課程實施
壹、前 言
細胞分裂單元有其教學及學習的困難。研究指出學生不易獲得有效而持久的遺傳學概 念學習 （楊坤原、張賴妙理，2004）。學生普遍有抽象認知能力不足、概念零碎、未能理 解相關構造相互作用關係以及各階段連續過程之學習困難；教材及教法方面，微觀而抽象 的單元屬性、複雜的專有名詞、細胞分裂動態過程及靜態文字描述或單純口頭講解等，亦 造成學生在細胞分裂單元的學習困難。在教學上如何幫助學生在有絲分裂和減數分裂等抽 象概念的理解，是許多教師及研究者關心的議題。分析我國現行生物科課程綱要和內容安 排、教材形式及升學考試的時程規劃，細胞分裂為國中一年級自然與生活科技科、高中一
年級基礎生物科之教學單元 （教育部，2008a，2008b），並屬於國中三年級學生的基本學 力測驗和高中三年級學生的學力測驗考試內容範圍；教材內容則多以描述定義的文字與靜 態的片斷圖片呈現概念。1913 年 Ebbinghaus 所提出的遺忘曲線指出，在沒有任何複習之 下、經過一個月後，學生對原學習材料的記憶保留量僅存原有的五分之一 （陳學志譯，
2004）。薛靜瑩與林陳涌 （1999） 以「遺傳概念先前測驗」檢測並探討學生的遺傳先前概念 及發展情形，結果發現國中二年級學生大多遺忘國一所學過的遺傳概念，在遺傳概念先前 測驗的成績較國一學生表現為差，並與國小六年級學生的測驗成績無顯著差異。中學生在 接受細胞分裂教學單元實施至國中基測或高中學測的大考過程中，經歷了一年以上的時 間；且中學生常以背誦方式，將生物科視為自然科學當中的純記憶科目來學習生物，長時 間後所殘留的低記憶保存量便可由此理解。
研究指出，教師若能將細胞分裂所牽涉的細微構造及動態過程中的抽象概念，利用不 同教具或媒體的特性，予以適當的模擬和具體視覺化表現，並提供學生充分的參與操作、
思考互動、討論及表達，應能有效促進學生細胞分裂概念的理解 （黃台珠等，1994）。本 研究採用網路科學探究學習環境 （Web-based Inquiry Science Environment, WISE, Linn, 2006; Slotta & Linn, 2009） 其中的細胞分裂課程，該課程融入細胞分裂動態表徵，引導學 生利用動畫理解有絲分裂及減數分裂概念中有關動態的連續過程。本研究實施該課程，並 比較一般傳統所習慣的教師講述引導教學方式，與學生合作之小組探索教學實施方式。後 者強調學生經由與同儕及教材的互動進行學習，符合社會建構理念，但相較傳統教師講述 教學，小組合作探索的學習方式對於學生概念學習是否具有較佳的長期保留效應，需要相 關研究提出證據。
本研究聚焦於細胞分裂之動態表徵課程的不同實施方式對學生學習之長期效應。研究 情境為高三學生在已學習過正式生物課程中細胞分裂概念的情形下，以幫助學生複習的方 式，實施一融入細胞分裂動態表徵課程。在評量學生的概念理解上，除了使用傳統的單選 題和複選題之外，本研究修改與發展繪圖解釋測驗工具以評量學生對於細胞分裂過程的理 解與長期效應。傳統的學校紙筆測驗為顧及評分便利性，常使用是非題和選擇題；是非題 的鑑別作用較選擇題為差，選擇題則無法測量學生的組織和表達等高層次技能 （Enger &
Yager, 2009；郭生玉，1998）。故評分結果通常僅能得到表象的分數，教師無法真正瞭解 學生的理解和學習情形，對學生的回饋及調整教學上的助益較少。本研究則以繪圖解釋結 合傳統單選題和複選題，並應用知識整合評分標準 （Lee, Liu & Linn, 2011），以瞭解學生 經過教學後對細胞分裂概念的理解程度，為不同於傳統選擇題之評量方式提供一案例。本 研究待答問題如下：
問題一：以細胞分裂動態表徵課程作為複習課程，對提升高中學生細胞分裂概念的理 解是否具有良好成效？
問題二：細胞分裂動態表徵課程之不同實施方式，對學生細胞分裂概念的理解是否有 不同的效果？
貳、文獻背景
一、細胞分裂學習困難
生物科的概念學習困難可歸因於兩大因素：（一） 生物上的微觀組織層次，如細胞、
組織、器官等微觀層次概念；（二） 抽象概念層次，如光合作用、水分及養分的運輸等階 段性、流程性、步驟性的概念 （Lazarowitz & Penso, 1992）。高中生物課程中，細胞分裂
（包含有絲分裂及減數分裂） 單元牽涉了染色質、染色體、中心粒、紡錘絲、同源染色 體、複製染色體、二分體、四分體…等奈米等級之細微構造，並必須認識染色體在細胞分 裂過程當中的動態變化，兼具了生物科概念學習困難中微觀且抽象的雙重性質。這些肉眼 無法覺知的生命世界現象，導致學習者常會抱持多元的衝突想法，且會發展對既有科學現 象的另有概念，增加學習困難。
表1 細胞分裂學習困難的原因
教材教法方面 學生方面
細胞分裂所牽涉的專有名詞繁複，但教 材及教師未清楚說明
對專有名詞的定義和概念與概念之間的 相關性不清楚
細胞分裂過程文字說明及圖片不明確，
未能表現各階段染色體的變化情形
學習上偏重文字記憶，沒有運用圖片來 幫助理解，缺少文字與圖片之間的連結 僅強調說明細胞分裂的結果，未清楚呈
現其變化過程及原因
尚未具備形式操作認知能力
僅以文字或講述方式教導，學生難以理 解和想像此微觀抽象且動態的過程步驟
除了生物概念本身的微觀與抽象的因素，教材教法和學生因素亦會造成學習困難 （黃 台珠，1990；楊坤原、張賴妙理，2004），整理如表 1。綜合來說，可歸納為專有名詞過 於繁複、未能明確呈現細胞分裂動態過程、僅強調細胞分裂結果、僅以文字或講述方式教 導，以及學生抽象認知能力不足等原因。從學生因素來看，多數學生在學習結構細微、肉 眼不可見或於一般複式顯微鏡下難以觀察細胞分裂的微觀構造，及因動態變化過程較為複 雜、不易呈現等抽象的細胞分裂概念上呈現相當困難。從教材因素來看，需要更多的研究
與證據，包括如何適當的設計與組織教材，具體呈現細胞分裂過程並解析細胞分裂所牽涉 的繁複專有名詞，以引導學生進行思考及與教材的互動，藉此發現細胞分裂現象背後的原 則，形成個體知識經驗並長期保存。
二、動態表徵 （Dynamic Visualization） 促進學習
動態表徵 （dynamic visualization） 為一種外在表徵，由動態的影像所組成 （BOZ, 2005）。學生可經由觀察，利用動態表徵進行推理與思考，並解決所遭遇的問題。相較於 靜態的圖片和符號，動態表徵更能呈現出程序性過程前後的改變及異同。在生物細胞分裂 單元中，有絲分裂及減數分裂皆牽涉連續性的變化過程，各階段之間的關連性及染色體的 變化情形為重點概念，因此融入動態表徵應可幫助學生學習細胞分裂概念。研究指出，應 用電腦多媒體有助於非主修生物的大學生學習遺傳相關概念 （湯清二，2000），本研究則 探討使用融入動態表徵的細胞分裂課程，能否對於已學習過相關細胞分裂概念的高三學 生，幫助其整合零碎的知識，達到更進一步概念複習的成效。
在動態表徵促進學習的機制方面，外在的動態表徵可以幫助學生形成個人的內在表徵 並建構科學模型 （Gilbert, 2008）。事實上，表徵或視覺化 （visualization）的另一層意義，
即牽涉一種行動，為個體在接收外界訊息及形成內在表徵二者之間所建立的聯結，包含個 體在覺知外在表徵的關連所形成的心智表徵，也包括個體在內心建構對外在表徵所呈現的 物體和事件之瞭解 （BOZ, 2005）。換句話說，個體轉換外在表徵以建構心智表徵，因此外 在表徵對於個體內在表徵的建立上扮演了重要的角色。表徵的形式可以是外在的文字、圖 片、表格、動畫、科學模型等；透過表徵的作用，個體組合接收外在環境刺激訊息，將經 歷的外界事件進行解讀與認識而轉化成內在擁有的知識內容。Clark 與 Paivio （1991） 在雙 碼理論和教育的研究中指出，人類的心智結構與訊息處理過程中，包含了語言和非語言等 符號系統，此兩套系統分別建立了語言和非語言的表徵。隨著科技的發展與進步，許多學 生平時不易觀察的科學動態過程，都可以利用數位教學媒體呈現，並提供學生更多心智過 程的表徵選擇。相關實證研究指出，動態表徵可促進學生對科學概念的高層次理解 （Linn, Chang, Chiu, Zhang, & McElhaney, 2011）。本研究進一步提出證據，指出細胞分裂動態表徵 可促進學生發展對細胞分裂過程的表徵與概念的整合，並比較不同的細胞分裂動態表徵的 教學方式對於學習是否具有不同的效果。
三、 以合作學習方式探索動態表徵
（Collaborative Learning to Explore Dynamic Visualization）
隨著互動式科技的多元發展和融入，合作學習的實施形式展現了不同的樣貌。例如電 子郵件、電子公告欄和聊天室、維基百科的使用等，甚至近年來所發展的多人線上遊戲、
多使用者虛擬環境，和混合實境的環境設計，均可支持學生利用電腦科技進行線上合作學 習 （Birchfield & Megowan-Romanowicz, 2009; Dede & Ketelhut, 2003; Ketelhut, 2007; Kim, Anderson, Nguyen-Jahiel, & Archodidiou, 2007; Raitman, Augar, & Zhou, 2005; Nelson et al., 2007）。本研究則探討以合作學習的方式是否較傳統講述式教學更能促進學生利用動態表 徵進行概念學習。儘管教育改革潮流的發生，傳統講述式教學仍為臺灣甚至多個國家的科 學教室實務之主流 （Roth, Druker, Garnier, Lemmens, Chen, Kawanaka, et al., 2006; Wang &
Lin, 2009）。傳統講述式教學與創新式教學仍需更多的研究進行比較。
小組探索動態表徵的實施方式，係依據社會建構主義觀點 （Vygotsky, 1978），強調同 儕合作學習以及個體主動與動態表徵互動的重要。在學生建構意義的過程中，社會的因素 扮演了重要的角色。於此思維和觀點下，教學情境中的教師角色逐漸轉換為學生學習時的 輔助者、催化者，而非傳統的知識權威者；教師可設計具體經驗的學習環境，提供學習者 藉由與環境和社會互動的經驗。學習者與所存在的團體及環境事物會共同合作建構出知 識，主動積極地建立對世界認知的基模，學習乃經由團體互動中對意義和模範所做的主觀 性建構。也就是說，學習者需要直接體驗事件的機會，並經過己身的思考以及與同伴的合 作和磋商，才能形成共識和有意義的學習。然而，合作學習並非全然有效，例如Conlin, Gupta 與 Hammer （2010） 的研究指出，小組會有互動不佳或衝突的情形出現。有效的合作 學習需經由教學者或學習環境的設計與營造。本研究所使用的課程，係應用POE （預測—
觀察—解釋） 教學策略 （White & Gunstone, 1992） 與知識整合教學模式 （Linn, 2006），強調 小組互動完成學習任務。有關課程內容於研究方法中說明，該課程設計理念與原則可見 Clark 等 （2012）。
在探索動態表徵的相關研究中，Adams、Paulson 與 Wieman （2009） 晤談與分析學生 利用物理教育科技 （Physics Education Technology, PhET） 當中的互動式電腦動畫進行學 習，研究聚焦於比較不同程度的引導對於學生探索動態表徵的投入與學習之影響。研究發 現，在動態表徵設計良好的情形下，學生探索動態表徵僅需要少量來自教師的引導，例如 僅提供學生驅動問題 （driving questions），學生在此情形下較能自主形成探索問題，並聚 焦於某些重點進行深入探究，有最佳的學習投入。反之，過多來自教師的引導，例如：食 譜式的活動，造成學生僅為尋找答案而使用動態表徵，導致毫無創造力的探索以及減低學 生對學習的投入。不過，該研究以晤談者觀察個別學生使用動態表徵的方式進行，共進行
約250 次晤談，研究並未觸及學生的同儕合作對學生探索動態表徵的影響。相較之下，在 本研究的實驗組中，學生以兩人一組，以小組合作的方式對動態表徵進行探索，而本研究 來自課程與教師的引導屬於驅動問題結合溫和式的引導 （driving questions and gently guided; Adams et al., 2009），應能促進學生小組探索動態表徵的投入。然而，小組探索動 態表徵的過程不在本文探討的範圍，已有研究以質性分析的方法瞭解學生如何經由同儕合 作並利用動態表徵，達到對學科概念的理解 （如：Parnafes, 2007）。然而上述文獻尚未觸 及的議題是小組探索動態表徵對學習的效果，因此，本研究比較小組探索動態表徵的學習 方式 （實驗組） 與教師講述動態表徵的傳統方式 （控制組） 對學生學習的短期與長期效果。
參、研究方法
一、研究對象與研究設計
本研究對象為高雄市某公立高中三年級兩個班級學生共85 位自然組學生，該校校齡 未滿十年，科技教學設備完善，學校致力於E 化校園的發展，師生使用科技教學的狀況相 當普遍，學生對於使用科技學習的接受度很高。學生在高一已學過細胞分裂單元，本課程 為高三複習課程。本研究採準實驗設計，將學生分為由小組進行細胞分裂動態表徵的探索 的實驗組和完全由教師進行細胞分裂動態表徵的講解的控制組。實驗組課程於週六實施，
學生為自願參加 （共二節課 100 分鐘），未參加週六課程的學生分配為控制組，由教師另 擇空堂時間，利用相同的動態表徵課程，進行講述複習 （共一節課 50 分鐘）。實驗組前測 平均16.45 分，控制組前測平均 16.50 分，經獨立樣本 T 檢定比較兩組學生之前測得分發 現，兩組學生的前測得分並未有顯著差異 （t = 0.67，p = 0.95），顯示兩組學生在進行本研 究細胞分裂動態表徵課程之前，對細胞分裂概念理解的程度是相同的。
在課程與教學方面，兩組授課教師皆為本文第一作者，使用完全相同的課程，但教學 時間因實際課程的實施方式而有所不同。小組探索活動的教學實施，不論於小組的分配與 活動的進行，比一般教師講述教學耗費較多時間，本研究著重於自然真實的教學情境下實 施，故實驗組和控制組的教學時間有所不同。實驗組每兩人一組進行複習課程，課程中包 含嵌入式提問與引導，要求學生經過小組討論後，撰寫其對細胞分裂動態表徵的理解與解 釋。控制組則由教師利用投影機播放相同的數位課程，並講述該細胞分裂動態表徵，針對 課程中的嵌入式提問進行教師口頭提問和引導學生口頭回答。所有學生在課程前、後皆利 用30 分鐘時間實施前後測，並於課程結束後 5 個月實施延宕測驗。前後測與延宕測驗皆 為個人作答。細胞分裂課程結束後至延宕測驗期間，授課教師並未再複習細胞分裂概念。
本研究85 位學生於高一學習細胞分裂時，即由本文第一作者進行教學，學生對教師 之教學風格熟悉，上課氣氛熱絡，屬於師生互動關係良好的講述式教學，教師對於其講述 式教學成效有自信。相較之下，本研究實驗組所採取的小組探索動態表徵教學方式，屬於 師生較不熟悉的但為較符合社會建構理論之教學方式。因此，本研究授課教師 （即本文第 一作者） 對於本研究所聚焦的兩種不同教學實施方式對學生的複習成效並未有特定的偏好 或假設。
二、研究流程
本研究流程如圖1 所示，在進行前測之後，即分別進行實驗組與控制組的教學活動，
教學活動隔週即進行後測。延宕測驗則是於課程結束後5 個月進行。在本研究期間，細胞 分裂動態表徵課程為唯一使用的課程，教師並未再使用其它課程或於其他時機協助學生複 習細胞分裂概念。
後測 前測
實驗組教學
控制組教學
5個月後 延宕測驗
圖1 研究流程圖
三、細胞分裂動態表徵課程
（一）課程內容與目標
本研究課程採用WISE 細胞分裂課程，翻譯自美國加州大學柏克萊分校科技促進科學 學習中心 （Technology Enhanced Learning in Science, TELS Center） WISE 課程資料庫之生物 細胞分裂課程 （TELS: Mitosis and Meiosis, http://wise.berkeley.edu/expStudent/topFrame.
php?projectID=18379）。在科教專家、生物專家及教師的合作下，課程依照我國普通高中 生物科課程綱要及授課教師的需求，修改成適合我國高中三年級學生的中文版WISE 細胞 分裂課程 （http://wise.berkeley.edu/expStudent/topFrame.php?projectID=39442）。課程架構提 供學生探究情境與引導問題，並運用預測－觀察－解釋 （POE） 教學引導模式 （White &
Gunstone, 1992） 與知識整合教學模式 （Linn, 2006），融合動態表徵 （圖 2），幫助學生進行 細胞分裂概念的複習與知識整合。
圖2 細胞分裂動態表徵
課程中利用嵌入式提問問題引導學生探索細胞分裂動態表徵 （圖 3），例如：嵌入式提 問先引出學生對細胞分裂現象的想法，接著引導學生觀察動態表徵，然後再引導學生解釋 其觀察並澄清與區分想法。嵌入式提問包括開放式的問答題以及具有即時回饋功能的選擇 題，對於學生的回答，WISE 平台提供教師即時監控學生作答的功能，當學生送出答案 後，教師端即可立刻瀏覽學生的回答內容，並針對學生回答給予適當的回饋。若學生的回 答不正確或包含另有概念時，教師可以利用公開的講解時間討論並澄清學生的另有概念，
也可以利用WISE 系統給予學生回饋與評語，修正學生的概念。
本課程由四個活動組成，教學目標為：1. 引導學生理解細胞分裂過程中染色體的變化 及相關構造的功能；2. 協助學生理解並具體表達有絲分裂過程各階段的特點；3. 協助學生 理解並具體表達減數分裂過程各階段的特點；4. 促進學生連結細胞分裂與日常生活之關 係，瞭解細胞分裂對生命的意義；5. 幫助學生發展細胞分裂概念之知識整合能力，達到複 習的效果。各活動內容敘述如下。
活動一之目標為引領學生進入探究情境，並建立細胞分裂之基本概念。活動包含五個 教學頁面與四個嵌入式提問。活動透過學生日常生活經驗提供學生探究情境，讓學生思考 細胞繁殖的意義與目的，並利用嵌入式提問引導學生關注細胞分裂過程中的基本結構與染
色體變化，最後利用顯微鏡拍攝的影片具體呈現細胞分裂的真實動態過程，以嵌入式引導 讓學生練習聚焦於課程主題並學習觀察重點。
活動二目標在於促進學生認識有絲分裂階段以及各個階段的特點，並進而能利用這些 特點，比較動植物細胞有絲分裂的異同。活動包含六個教學頁面與五個嵌入式提問，主題 為有絲分裂。活動先介紹細胞週期，並引出學生對有絲分裂的想法，接下來說明有絲分裂 與有絲分裂階段後，利用動物細胞有絲分裂之動態表徵與靜態圖片，以及植物細胞有絲分 裂圖片，讓學生觀察並嘗試說明有絲分裂過程，最後利用嵌入式提問讓學生比較動植物細 胞之有絲分裂的異同。
活動三目標在於幫助學生理解減數分裂的意義、過程以及其各個階段的特點，並能分 辨兩次減數分裂的不同之處，進而將減數分裂與生物生殖的概念作連結。活動包含五個教 學頁面、四個嵌入式提問與一個互動式動畫，主題為減數分裂。活動先引導學生思考減數 分裂之意義，再說明減數分裂階段，並利用有絲分裂之動態表徵與靜態圖片，讓學生觀察 並比較兩次減數分裂之過程，最後讓學生將減數分裂與人類繁衍的概念作連結。活動最後 還有一個虛擬生物配對的互動式動畫，透過虛擬生物的配對遊戲，增進學生對減數分裂的 理解，同時強化學生對減數分裂與生物生殖概念的連結。
圖3 搭配動態表徵的嵌入式提問
活動四目標在於幫助學生比較有絲分裂與減數分裂的異同，並以生活實例連結科學概 念，促進學生細胞分裂概念知識之建構與整合。活動包含三個教學頁面與五個嵌入式提 問，主題為有絲分裂與減數分裂的比較。活動先提供有絲分裂與減數分裂過程的比較圖，
讓學生觀察並說明比較有絲分裂和減數分裂的異同，再輔以有絲分裂與減數分裂的生活應 用實例，連結日常生活與細胞分裂概念，達到知識整合之教學目的。
相較於現行高中教材，本課程之特點在於動態表徵的運用、嵌入式提問以及課程與生 活的連結。現行高中教材描述細胞分裂過程是以文字配合靜態示意圖的方式呈現，教科書 廠商有提供電腦動畫供教師使用，但使用與否決定權在於教師，而且使用時多為教師示範 操作，學生無法親自控制動畫的播放。本課程的優勢在於同時使用動態表徵與靜態圖片呈 現細胞分裂過程，除了讓學生可以有所比較之外，學生在觀察動畫的同時也可以自由控制 動畫的播放，對於自己不清楚的地方可以自由暫停或反覆觀察，提供學生互動式的學習方 式。另外，目前高中教材多著重於細胞分裂概念的描述與解釋，缺乏連貫且完整的學習情 境，教材的功能只是傳達生硬的知識。相較於此，本課程建立於與生活相關的情境並提供 學生驅動問題以進行探究，讓學生將細胞分裂概念與日常生活情境加以連結，建立有意義 的學習環境，並在課程中利用嵌入式提問引導學生探索課程重點，讓細胞分裂概念不再只 是死板的文字敘述，而是讓學生透過回答問題的方式自行探索與學習，將教材以學生為中 心的互動方式傳達給學生。
（二）實驗組課程實施方式
實驗組的課程實施是以兩人為一組的方式，以學生為中心而進行。教學過程中，教師 扮演的角色為活動引導者，只有在活動二與活動三當學生進行到細胞分裂動畫觀察時，教 師進行短暫的全班講解以澄清學生概念，其它時間由學生自行操作，教師從旁協助或給予 引導；實驗組教學時，課室中的互動方式包含學生與學生之間的討論，以及學生遇到問題 無法解決時主動向教師發問，再由教師給予回饋；對於嵌入式提問的回答方式，實驗組學 生經過小組討論之後，將回答填入WISE 平台，且每個小組都要產出每一題的答案。
（三）控制組課程實施方式
控制組的課程進行則是以教師為中心，教師扮演的角色為概念的傳授者，課程中所有 的表徵皆由教師講解，學生不分組，主要擔任聆聽者的角色並回答教師提問。控制組的課 室互動模式主要為教師提問而學生回答，部份為學生提問再由教師講解澄清概念，缺乏學 生與學生之間的同儕互動。控制組使用嵌入式提問的方式，則是由教師提問，由學生口頭 回答或由教師引導學生共同回答，與一般傳統教學的口頭問答相似。實驗組與控制組兩種 不同實施方式的差異摘要如表2。
表2 實驗組與控制組的動態表徵課程實施方式比較表
實驗組 控制組
人數 2 個班，共 60 人 1 個班，25 人
分組方式 兩人一組 不分組
上課時間 2 節課，共 100 分鐘 1 節課，共 50 分鐘
上課地點 電腦教室 一般教室，備有教學用電腦資訊
媒體設備
課程進行方式 小組探索 教師講述
互動模式 學生－學生、學生－教師 教師－學生、學生－教師
嵌入式提問 同儕討論後小組回答 教師引導學生共同回答
前後測及延宕測驗 個人作答 個人作答
四、研究工具
（一）細胞分裂前測及後測
前後測題目完全相同，題目來自TELS 生物科題庫，再配合中文版細胞分裂課程目標 編修而成，一共七個大題，包括二題選擇題、二題混合題 （選擇加解釋）、二題解釋題及 一題繪圖題組 （繪圖加解釋）。前後測題目與一般學校段考題目不同，目的為利用問答題，
測量學生知識整合之程度 （Lee, Liu & Linn, 2011）。本測驗所測量之知識整合內容是以課 程教學目標為依據，各題所測量之概念分別為：1. 有絲分裂和減數分裂結果比較；2. 有絲 分裂和減數分裂的特性比較；3. 有絲分裂和減數分裂與生物繁殖的關係；4. 有絲分裂的比 較；5. 減數分裂的比較；6. 細胞分裂之染色體變化；7. 減數分裂的過程與各階段特點。七 個大題皆經由生物及科教專家審查修改以建立效度，其雙向細目表如表3。
本研究雙向細目表的編製係依據Bloom 六層次認知目標（郭生玉，1998），並依據課 程內容與目標，取知識、理解、應用、分析四個向度分析測驗題目。其中知識向度包括記 憶名詞、事實、規則和原理原則，例如：前後測第1 題讓學生指出有絲分裂和減數分裂所 產生的子細胞數目；理解向度指學生能使用所學知識或概念進行比較與解釋，例如：前後 測第4、5 題讓學生比較並解釋有絲分裂和減數分裂的母細胞和子細胞的差異；應用係讓 學生能將所學到的規則、方法、步驟、原理、原則、概念，應用到新情境，例如：前後測 第3 題讓學生分辨有絲分裂和減數分裂與生物繁殖的關係並說明其理由；分析指學生能分 析所學的概念或原則，例如：分析各個構成的部分，或找出各部分間的相互關係，前後測 第7 題讓學生繪製減數分裂圖形並解釋其組織與過程變化屬之。
表3 細胞分裂前後測雙向細目表
單元主題 內容細目 知識 理解 應用 分析
細胞如何繁殖？
1-1 細胞繁殖的意義 1-2 細胞週期 1-3 染色體及其構造 1-4 染色體和紡錘體
(6) (3)
有絲分裂：產生 與母細胞相同的 子細胞
2-1 有絲分裂的意義 2-2 有絲分裂的目的 2-3 有絲分裂的步驟
2-4 動植物細胞有絲分裂的異同
(1) (2) (4) (3)
減數分裂：產生 染色體減半的子 細胞
3-1 減數分裂的意義 3-2 減數分裂的目的 3-3 減數分裂的步驟
3-4 減數分裂對遺傳多樣性的重要性
(1) (6) (2)
(5) (3) (7)
有絲分裂和減數 分裂的比較
4-1 有絲分裂和減數分裂的異同
4-2 有絲分裂與減數分裂對生命繁衍的意義 (1) (2) (3)
（二）延宕測驗
延宕測驗題目修改自國際生物奧林匹亞競賽及大學指考試題，一共七題，包括二題單 選題、三題多重選擇題、一個單選題組以及一個照片判斷加解釋題組。本測驗所測量之概 念內容是以課程教學目標為依據，各題所測量之概念分別為：1. 減數分裂過程與染色體概 念；2. 有絲分裂過程特性；3. 動植物細胞分裂比較；4. 細胞分裂之染色體變化；5. 減數分 裂與生殖之關係；6. 細胞週期與有絲分裂各階段特點；7. 有絲分裂的過程與各階段特點。
七個題目皆經由生物及科教專家審查修改以建立效度，其雙向細目表如表4。
五、資料蒐集與分析
本研究蒐集資料包括細胞分裂前測78 份、後測 77 份以及延宕測驗 85 份。資料評分 部份，評分依據題目類型劃分三類評分標準，分別是單選題、多選題和解釋題（包括繪圖 題）。評分標準如下：單選題正確得一分，錯誤零分；多選題依答對之選項給分，一個選 項正確得一分；解釋題則針對學生回答依知識整合評分標準（Lee, Liu & Linn, 2011），空 白無回答者給零分，回答內容包括錯誤或不適當概念給一分，解釋理由部份適當者給二 分，回答包含一項正確的主要概念者給三分，回答連結二個以上主要概念則可得到四分。
得分愈高者，代表其細胞分裂概念的知識整合能力愈高。此評分標準用於前後測與延宕測 驗，再針對各題內容詳列細部評分標準與範例，如表5 所示。
表4 細胞分裂延宕測驗雙向細目表
單元主題 內容細目 知識 理解 應用 分析
細胞如何繁殖？
1-1 細胞繁殖的意義 1-2 細胞週期 1-3 染色體及其構造 1-4 染色體和紡錘體
(6) (4)
有絲分裂：產生 與母細胞相同的 子細胞
2-1 有絲分裂的意義 2-2 有絲分裂的目的 2-3 有絲分裂的步驟
2-4 動植物細胞有絲分裂的異同
(3) (2) (7)
減數分裂：產生 染色體減半的子 細胞
3-1 減數分裂的意義 3-2 減數分裂的目的 3-3 減數分裂的步驟
3-4 減數分裂對遺傳多樣性的重要性
(1) (5)
有絲分裂和減數 分裂的比較
4-1 有絲分裂和減數分裂的異同
4-2 有絲分裂與減數分裂對生命繁衍的意義 (4)
表5 知識整合評分標準 （以細胞分裂前後測中第二題與第七題為例）
題目 分數 評分標準與範例
2. 有性生殖動物和無性生殖動物的差別在 於有性生殖動物______。
（A） 有大量的子代。
（B） 子代間有更多的遺傳多樣性。
（C） 子代和親代幾乎完全相同。
（D） 子代能完全適應親代的棲息地。
請解釋你選擇這個答案的理由。
選擇部份
0 沒有作答或其它答案 1 選擇 （B） 選項
解釋部份
概念1： 減數分裂與有性生殖有關，
有絲分裂與無性生殖有關。
概念2： 減數分裂過程涉及基因重組。
0 未回答 （空白、沒寫）
1 解釋或概念錯誤 （例如：直覺）
2 解釋理由模糊或部分適當 （未提及減 數分裂） （例如：有性生殖才有個體差 異）
3 解釋理由包括單一正確概念
（例如：有性生殖會進行減數分裂）
4 解釋理由包含兩個正確概念
（例如：有性生殖可進行減數分裂，產 生基因不同的子代）
題目 分數 評分標準與範例 7. 請畫出減數分裂的過程，並說明在各個
階段發生了什麼事。
繪圖部份
主要評分概念：分裂階段與構造 0 沒有問答 （空白，沒畫）
1 分裂階段有三個以上錯誤
分裂階段和構造皆有錯誤 （構造包括 中心粒、紡錘絲、染色體數目）
2 圖形階段正確但構造不完整
階段包含兩個以下錯誤但構造不完整 3 圖形階段正確且構造正確
4 圖形階段正確且構造正確，並畫出細 部變化如染色質變化、聯會時的基因 交換、核膜核仁消失和出現等
解釋部份
概念：各階段特點事件
（1） 染色質形成染色體、紡錘絲出現 形成紡錘體、核膜核仁消失、中 心粒分裂為二、中心粒 （體） 向兩 極移動、同源染色體配對形成四 分體、發生聯會
（2） 同源染色體排列在中央赤道板、
紡錘絲連接於著絲點
（3） 紡錘絲收縮、四分體分開成二分 體 向 兩 極 移 動、 染 色 體 成V 字 形、著絲點分離
（4） 紡錘體消失、染色體散開成染色 質、細胞膜凹陷、核膜核仁重新 形成、細胞質分裂形成兩個單套 染色體的子細胞
0 沒有回答 （空白，沒寫）
1 各階段的特點描述有誤
2 每個階段都有寫出一個正確事件 3 有兩個階段寫出兩個以上正確事件 4 有三個階段寫出兩個以上正確事件 表5 知識整合評分標準 （以細胞分裂前後測中第二題與第七題為例） （續）
請畫圖
（畫出兩對染色體）
請解釋說明此階 段細胞生什麼事
（1） 第一減數分裂前期
（已畫）
（2） 第一減數分裂中期
（3） 第一減數分裂後期
（4） 第一減數分裂末期
在評分信度方面，本研究採評分者間同意度 （intercoder agreement; Lombard, Snyder- Duch, & Bracken, 2002），由本文第二作者先依據教學目標並參考學生回答，初步擬定評分 概念與評分標準，經由專家會議討論，會議成員包括本文所有作者，即科教研究人員、授 課教師，加上一位具生物學科背景之評分人員，經過兩次修改達成共識，建立效度。之後 隨機選取30 份學生資料，由本文第二作者與該位具生物學科背景之評分人員依據評分標 準，分別獨立評分，再對照彼此間的評分情形，以Cohen’s kappa 計算一致性 （Cohen, 1960），建立評分者同意度。評分結果達 100% 高度一致性。評分者間同意度建立後，再 由第二作者依據評分標準編碼，對所有學生之前後測與延宕測驗評分後進行統計分析。
資料分析部份，本研究以前測得分為共變數，分別以後測得分及延宕測驗得分為自變 項，以單因子變異數分析 （ANCOVA） 比較兩組學生的後測與延宕測驗得分是否達顯著差 異，加以Cohen （1988） 所提出的 d 係數計算其效果量 （effect size），並以無母數 Mann- Whitney U 檢定比較兩組學生在各測驗中單題表現之差異。
肆、研究結果與討論
一、動態表徵課程對學生複習細胞分裂概念之成效
前後測結果摘要於表6，不論是實驗組或控制組，學生的後測平均數皆優於前測 （實 驗組t = 5.48，p < .001；控制組 t = 3.89，p = .001），顯示學生在經歷本研究細胞分裂動態 表徵課程的兩種實施方式後，對細胞分裂概念的理解皆有進步，且由Cohen 效果量來看，
兩組學生皆達到中等的效果量。因此，在學生已學過細胞分裂概念的情形下，實施本研究 細胞分裂動態表徵課程可更增進學生對細胞分裂概念的理解，達到複習的功效。
表6 細胞分裂前後測描述性統計量與 T 檢定摘要表
總分 平均數 個數 標準差 顯著性 效果量
實驗組 前測 31 16.35 52 3.39 t = 5.482 後測 31 18.48 52 2.79 p = .000 < .05 0.69
控制組 前測 31 16.65 20 3.02 t = 3.885 後測 31 18.40 20 3.02 p = .001 < .05 0.58
從學生於前測的表現顯示，已學過細胞分裂的高三學生在沒有特別複習的情況下，對 減數分裂過程的理解和記憶是片斷、不連續的，學生學習細胞分裂概念的困難與相關文獻 一致 （黃台珠，1990；楊坤原、張賴妙理，2004）。以圖 4 為例，此個案學生於前測時，
對減數分裂過程的認識並不完整，圖中染色體變化及最後分裂為四個子細胞是正確的概 念，但過程中染色體排列與細胞膜的變化並不正確，且各分裂階段的特點也有錯置的情形 發生，顯示學生對減數分裂的理解是片斷的，對過程的連續變化並不熟悉。圖5 是同一位 個案學生的後測表現，由圖中可以發現學生不但修正了前測中染色體排列與細胞膜變化的 錯誤，對於減數分裂各階段的特點也能配合圖形有條理的描述出來，描述細胞分裂過程的 用語也能更為精確地使用正確的科學名詞來加以詳細解釋，顯示本研究之動態表徵對學生 理解細胞分裂過程確實有其效果。
本研究利用細胞分裂的動態表徵，呈現學生無法觀察的細胞分裂過程。動態表徵所呈 現的連續過程，讓學生可以將細胞分裂過程的與各分裂階段的特點做連結，建立對細胞分 裂過程的理解。本研究結果顯示，經由融入動態表徵的複習課程後，不論在實驗組或控制 組，學生對細胞分裂的概念理解均有提升。此一結果或可連結至雙重編碼理論 （Clark &
圖4 前測繪圖題學生回答案例 7. 請畫出減數分裂的過程，並說明在各個階段發生了什麼事。
請畫圖
（畫出兩對染色體）
請解釋說明此階段細 胞生什麼事
請解釋說明此階段細胞 生什麼事
請解釋說明此階段細 胞生什麼事
（1） 第一減數分裂前期
（已畫）
中心粒往兩側移，紡 錘絲出現
（5） 第二減數分裂前期 變 2 顆
（2） 第一減數分裂中期 染色質濃縮成染色體 （6） 第二減數分裂中期 著絲點接上紡錘絲
（3） 第一減數分裂後期 著絲點接上紡錘絲 （7） 第二減數分裂後期 分裂
（4） 第一減數分裂末期 分裂 （8） 第二減數分裂末期 變 4 顆
Paivio, 1991），顯示圖形表徵對學習具有優越性。
二、比較兩種實施方式對學生的影響
（一）細胞分裂後測表現
在後測表現的分析方面，以前測得分為共變量，後測得分為依變數，教學方式為固定 因子進行共變數分析，結果如表7 及表 8。由表 7 誤差變異量的 Levene 檢定表可知，F 值 未達顯著標準 （F = .66，p = .421 > .05），表示兩組學生的初始表現具有同質性，符合基本 假說適合進行共變數分析。共變數分析結果如表8 所示，F 值未達顯著標準 （F = .29，
p = .592 > .05），表示進行不同的課程實施方式對於學生在細胞分裂概念複習之後測表現上 並無差異。
圖5 後測繪圖題學生回答案例 7. 請畫出減數分裂的過程，並說明在各個階段發生了什麼事。
請畫圖
（畫出兩對染色體）
請解釋說明此階段細 胞生什麼事
請解釋說明此階段細胞 生什麼事
請解釋說明此階段細 胞生什麼事
（1） 第一減數分裂前期
（已畫）
中心粒向兩側移動、
形成紡錘絲，染色質 濃縮成染色體並複製 4 倍體
（5） 第二減數分裂前期 染 色 質 濃 縮 成 染 色 體，並形成紡錘絲
（2） 第一減數分裂中期 染色質濃縮的染色質 在中央赤道板排成一 排
（6） 第二減數分裂中期 姊妹染色體在中央赤 道板排成一排
（3） 第一減數分裂後期 同源染色體分離 （被 紡錘絲向兩側拉開）
（7） 第二減數分裂後期 姊妹染色體分離 （被 紡錘絲向兩側拉開）
（4） 第一減數分裂末期 中央赤道板凹進去，
然後分離成兩個細胞
（第一次分裂）
（8） 第二減數分裂末期 中央赤道凹進去，形 成4 個子細胞
表7 誤差變異量的 Levene 檢定表
F 檢定 分子自由度 分母自由度 顯著性
.66 1 70 .421
表8 細胞分裂後測共變數分析摘要表
變異來源 型III 平方和 自由度 平均平方和 F 檢定 顯著性 校正後的模式 242.80 2 121.40 25.61 .000 截距 218.49 1 218.49 46.09 .000 前測 242.70 1 242.70 51.20 .000 教學方式 1.38 1 1.38 .29 .592>.05
誤差 327.08 69 4.74
總和 25101.00 72 校正後總數 569.88 71
表9 後測單題 Mann-Whitney U 檢定摘要表
題組 組別 等級平均數 U 統計量 W 統計量 Z 檢定 顯著性 1 實驗組控制組 39.1038.75 599.50 852.50 -.19 .853 2 實驗組控制組 40.7734.57 507.50 760.50 -1.20 .230 3 實驗組控制組 37.4742.82 521.00 2061.00 -1.19 .233 4 實驗組控制組 37.1343.68 502.00 2042.00 -1.28 .200 5 實驗組控制組 39.6137.48 571.00 824.50 -.45 .656 6 實驗組控制組 39.2038.50 594.00 847.00 -.27 .789 7 實驗組控制組 42.6129.98 406.50 659.50 -2.26 .024
後測單題表現之Mann-Whitney U 檢定結果如表 9 所示，所有七個大題中，兩組學生 在前六大題的表現並未達顯著差異，但在第七大題的繪圖與解釋題組中，實驗組的表現顯 著優於控制組 （p = .024 < .05），顯示小組探索動畫的課程實施方式在促進學生回答不同於 一般考試題型的繪圖及解釋題時，優於教師主導的動畫講述式實施方式。另外一方面，此 結果亦可能表示選擇題型不易評測出學生真正的理解情形，支持文獻對於選擇題提出的限 制 （Enger & Yager, 2009；郭生玉，1998）。本研究所使用的繪圖與解釋題型，配合知識整 合的概念評分架構，能幫助教師更確實瞭解學生真正的概念理解狀態。
（二）延宕測驗表現
在延宕測驗的分析方面，以前測得分為共變量，延宕測驗得分為依變數，教學方式為 固定因子進行共變數分析，結果摘要於表10 與表 11。表 10 之 F 值未達顯著標準 （F = .03，p = .875 > .05），表示兩組學生的初始表現具有同質性，符合基本假說適合進行共變 數分析。共變數分析結果如表11 所示，F 值達顯著標準 （F = 8.29，p = .005 < .05），表示 進行不同教學方式對學生細胞分裂於延宕測驗之表現是有影響的。延宕測驗總分共28 分，實驗組平均分數20.07 分 （標準差為 5.05） 顯著優於控制組的 16.12 分 （標準差為 5.41），表示進行學生小組探索的實驗組，在延宕測驗的表現上優於進行教師主導教學的 控制組。
表10 誤差變異量的 Levene 檢定表
F 檢定 分子自由度 分母自由度 顯著性
.03 1 76 .875
表11 細胞分裂延宕測驗共變數分析摘要表
變異來源 型III 平方和 自由度 平均平方和 F 檢定 顯著性 校正後的模式 322.65 2 161.33 6.90 .002 截距 373.79 1 373.79 15.99 .000
前測 131.13 1 131.13 5.61 .020
教學方式 193.91 1 193.91 8.29 .005<.05
誤差 1753.35 75 23.38
總和 30234.00 78 校正後總數 2076.00 77
延宕測驗單題表現之Mann-Whitney U 檢定結果如表 12 所示，和後測結果相似的是，
所有七個大題中，兩組在前六大題的表現並未達顯著差異，但在第七大題的照片判斷與解 釋題組中，實驗組的表現顯著優於控制組 （p = .001 < .05），顯示在回答不同於一般考試題 型的照片判斷及解釋題時，實驗組的表現是優於控制組的，而且這樣效果持續到5 個月後 的延宕測驗。值得一提的是，比較後測與延宕測驗結果，兩組學生的Mann-Whitney U 檢 定皆是在選擇題得分上未有顯著差異，而解釋題的得分出現實驗組顯著優於控制組的差 別；但在後測與延宕測驗的總得分比較上，兩組學生後測總分未有顯著差異，而延宕測驗 則出現實驗組顯著優於控制組的差別。在比較後測與延宕測驗的配分後發現，後測總分 31 分，第七題繪圖及解釋題佔 12 分，而延宕測驗總分 28 分，第七題照片判斷與解釋題 組佔18 分。延宕測驗的解釋題配分比重較高，可能是造成延宕測驗結果出現顯著差異的
因素之一。此結果亦可說明解釋題型較能測出學生真正的理解情形 （Enger & Yager, 2009；
郭生玉，1998）。
表12 延宕測驗單題 Mann-Whitney U 檢定摘要表
題組 組別 等級平均數 U 統計量 W 統計量 Z 檢定 顯著性 1 實驗組 45.67
590.00 915.00 -1.90 .058 控制組 36.60
2 實驗組 43.46
722.50 1047.50 -.31 .759 控制組 41.90
3 實驗組 43.33
730.00 1055.00 -.21 .832 控制組 42.20
4 實驗組 41.46
657.50 2487.50 -.96 .335 控制組 46.70
5 實驗組 44.35
699.00 994.00 -1.21 .225 控制組 39.76
6 實驗組 44.10
684.00 1009.00 -.68 .495 控制組 40.36
7 實驗組 48.83
400.50 725.50 -3.38 .001 控制組 29.02
本研究的實驗組學生不論在後測或是延宕測驗的繪圖解釋題型表現均優於控制組，顯 示本研究所實施的小組探索進行動態表徵課程，相較於傳統教師中心的實施方式，對於學 生理解細胞分裂概念具有較佳的長期效應。Parnafes （2010） 指出學生於合作學習的過程 中，會自動地產生觀察行為，如繪圖、作手勢、強調細節，或以增加、改變或刪除等方式 轉換表徵；亦會自動地產生達成認知與溝通目標的行為，包括組織訊息、建構並溝通解 釋、處理複雜狀況使之簡化，加註符號、文字或顏色標示來強調和凸顯新的想法，或使用 表徵來主張及說明自己的解釋。這些在小組合作過程中所產生和精緻化表徵的方式均促進 學生對困難概念的理解，包含理解現象、發展解釋、溝通想法，以達認知和溝通的目標
（Parnafes, 2010）。該研究所提出的合作學習促進概念學習的機制或可解釋為何本研究實驗 組學生有較佳的概念長期理解。本研究提供學生動態表徵的學習資源，實驗組藉由小組探 索的方式進行教學，過程中學生彼此互動討論和交流，形成想法並轉換語句完成課程中的 嵌入式提問，推測此過程可增進學習者對細胞分裂相關概念的理解和重組，強化了概念的 意義化及固化功能。另外教師亦透過學生對嵌入式提問的回答，瞭解學生另有概念並予以 回饋，亦可能因此增進學生學習成效。本研究並未觸及合作學習過程中，師生互動的分 析，有關合作學習的互動過程之細微分析如前述已有相關文獻提出 （如：Parnafes, 2007,
2010），本研究則是為合作學習較講述式教學更能促進學生概念理解的長期效應提出證據。
需特別說明的是，本研究乃於自然真實狀態下實施小組探索教學及教師引導講述教 學，實驗組學生進行小組探索動態表徵活動包含教室管理如：分組及小組於課程中的探索 與互動，課程實施時間較控制組來得長，實驗組學生於延宕測驗表現較控制組為佳，教學 時間不同可能有所影響，此為本研究之限制。然由學生在繪圖及解釋題型的表現來看，小 組探索教學雖較耗時，但在培養學生解釋想法、建立對細胞分裂過程的表徵等具有長期效 應，這些時間上的投資確有其教育價值。
伍、結論與建議
經過本研究前後測結果比較得知，由學生分組探索和由教師講述進行細胞分裂動態表 徵課程等二種不同教學實施方式，對於高中生複習細胞分裂概念之成就表現而言，兩種教 學方式均能有效提高學生對細胞分裂概念的理解，且兩組的教學結果皆達到中等的效果 量，顯示融入動態表徵的課程可以促進已具備相關概念學生更進一步之概念理解，達到良 好的複習成效。過去的研究指出，繁複的專有名詞、細胞分裂過程不明確、僅重視細胞分 裂結果、單純以文字呈現靜態圖片或全由教師講述的教學法，加上學生認知發展尚未形成 抽象思考等因素，造成學生在學習細胞分裂此一微觀且抽象主題時感到困難 （黃台珠，
1990；楊坤原、張賴妙理，2004）。且傳統的紙筆測驗常使用是非題或選擇題的題型，不 易評測出學生真正的理解情形 （Enger & Yager, 2009；郭生玉，1998）。本研究運用數位動 態表徵課程，呈現有絲分裂及減數分裂過程的動態影像，提供學生進行觀察；並運用POE 與知識整合教學引導模式，設計嵌入式提問，如驅動問題 （Adams et al., 2009）的作用，
這 些 均 有 效 營 造 一 有 目 的、 結 構 化 的 科 技 環 境 （Birchfield & Megowan-Romanowicz, 2009），促進學生藉由這些具體的、視覺化的動態外在表徵以及嵌入式提問所引導的思 考，進行對有絲分裂和減數分裂過程及二者異同比較的探索和理解。且透過知識整合的評 分架構和繪圖及解釋題型，可以幫助教師及研究人員瞭解學生的概念理解狀況。經由本研 究可知，細胞分裂動態表徵課程確實能透過外在動態表徵促進高三學生複習微觀抽象的細 胞分裂表徵及概念的整合。
除了瞭解動態表徵課程對高三學生的複習效果，本研究並比較不同教學實施方式對學 生概念理解的影響。本研究發現，以學生為中心的小組動態表徵引導式探索的實施方式，
相較原來已經有良好效果的教師講述式教學，可以更進一步促進學生對於細胞分裂過程的 長期理解。過去的研究建議，可嘗試利用不同教具或媒體來模擬呈現細胞分裂的過程，並 提供學生實作和互動的機會以促進學生對相關概念的理解 （黃台珠等，1994）。本研究以
學生為中心的小組互動探索動態表徵方式，讓學生在觀察細胞分裂過程的動態表徵和回應 嵌入式提問時，有充足的時間和充分的機會進行組內成員磋商、溝通等探索及互動，提高 同儕合作學習並與動態表徵互動，促使此團體積極與成員和課程環境互動；相較於教師講 述式教學，小組探索動態表徵課程更能達到團體共同建構學習的效果。過去研究指出，國 一學生在剛學習完遺傳課程後，對遺傳概念的理解表現優於國小五、六年級學生，但學生 到了國二時所表現的遺傳概念理解卻與國小六年級學生無異 （薛靜瑩、林陳涌，1999）。
長期以來不少研究針對教師及學生在遺傳相關單元 （含細胞分裂）的教學和學習困難以及 有效教學方式進行探討，然多半著重於教學前後的學生學習改變和成效，較少研究針對教 學結束後長時間間隔情況下，學生的學習和記憶留存效果。小組動態表徵探索的實施方式 雖然需要較多的課程時間，但不管是在後測或是經過教學活動結束五個月後的延宕測驗，
實驗組表現了對概念較佳的理解，可知小組互動探索動態表徵課程的方式比講述方式更能 幫助學生對細胞分裂概念的長期理解。
此外，本研究使用了不同的題型包括選擇題與解釋繪圖題以評量學生在不同的教學方 式下的學習成效。研究結果顯示，傳統的選擇題並不能評量出兩種不同教學方式對學生學 習成效的影響，呼應研究對於是非題與選擇題的批判（Enger & Yager, 2009；郭生玉，
1998）。相較之下，解釋與繪圖的題型較能評量學生對概念的理解。以本研究的細胞分裂 概念為例，藉由知識整合評分標準的發展與使用，解釋與繪圖題亦可具備高信度，且對於 測量學生的概念理解有比選擇題更佳的效度（Lee et al., 2011），為概念評量工具提供選擇 題以外的其他題型的可行案例。而融入動態表徵的教學，不論是教師為中心的動態表徵講 述或是學生為中心的動態表徵探索，皆可促進已學過相關概念學生對概念的更進一步理 解，顯示動態表徵融入教學具有教育的實質價值。建議未來研究可針對其他課程中微觀或 抽象的概念進行動態表徵課程的研發及設計，並持續研究此類動態表徵課程所帶來的各層 面學習效益，以提供現行課程更多具體有效的補充式輔助課程與實施方式。不過，本研究 結果亦指出，為促進學生對概念的深入理解與長期效應，教師仍應給予學生探索與同儕合 作學習的機會，此部份可以透過教師專業成長活動，建立教師對合作學習的信念與課程實 施知能。
誌 謝
本文完成，感謝參與學生以及葉芳錦小姐幫忙校稿，並感謝國科會經費補助，計畫編 號NSC99-2628-S-017-001-MY2。
