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研究生:郭文鐧
論文名稱:國中學生「單擺運動」之學習狀況分析研究
指導教授:杜鴻模杜鴻模引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄師範大學
系所名稱:物理學系
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:116
中文關鍵詞:單擺運動週期概念變因分析概念實驗數據閱讀能力資料作圖能力單擺運動概念迷思概念先備知識
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摘要
本研究將國中理化「15-1:時間」單元分成六個研究要項:
「週期概念」、「變因分析概念」、「實驗數據閱讀能力」、「資料作圖能力」、「單擺運動概念的應用能力」、「學生在此單元的學習是否為有意義的學習及對於各種相關概念之間的交叉應用情況」之認知學習發展情形與所建構的科學概念。
針對以上的六個研究要項,診斷學生在「15-1:時間」單元中概念學習的困難及偵測學生的迷思概念,分析統整學生概念學習困難的原因,對迷思概念的特質加以分類,並提出教材建議以提供教師往後於「15-1:時間」該單元,教材設計和教學策略及教學評量之參考。
由全部的試題評量結果資料中分析發現:
(一)、約有1/3比例的學生,透過教學者原先設計的教學活動之後,可 以學會正確的「科學家的科學概念」。
(二)、約有1/3比例的學生,透過教學者原先設計的教學活動之後,發現下列幾種情況:
1、「忽略或遺漏」該學會之正確的科學家的科學概念。
2、學生的以往「經驗概念」與學生的「先備知識」干擾了正確的科學家的科學概念之學習。
3、學生的語文能力、計算能力、變因分析能力、實驗數據閱讀能力、資料作圖能力、相關概念應用能力..等能力不足。
4、學生認真學習正確的科學家的科學概念過程中產生迷思概念。
(三)、約有1/3比例的學生,在整個教與學互動的歷程,可以說是「無效的教學與無效的學習」。
(四)、當所採用的評量試題題目之「文字敘述、圖表資料」偏多時,學生的語文閱讀理解能力、實驗的變因分析能力、實驗數據閱讀能力、資料作圖能力….等,將受到較大的衝擊考驗,學生未能了解題目完整的「題意」,也缺乏問題解決的能力。
(五)、學生「15-1:時間」單元的概念學習與單元相關概念發展之先後順序有關,也就是說學生對於單元中,相關概念的學習及概念的發展,是有「基礎」與「應用」之關聯性的。
(六)、學生在「15-1:時間」單元所「建構的概念穩定性很差」。
(七)、學生的「先備知識」與「15-1:時間」單元概念學習後所產生的迷思概念有關。
(八)、學生「15-1:時間」單元的認知結構發展情況與皮亞傑理論的認知發展年齡相比較,有嚴重落後的現象。
(九)、學生的認知結構發展情況與美國新標準(New Standards)科學實作評量之內涵與範例比較有普遍不足及遲緩的現象。

目 錄
目錄………………………………………………………………… Ⅰ
表次………………………………………………………………… Ⅱ
圖次………………………………………………………………… Ⅴ
附錄次……………………………………………………………… Ⅴ
摘要………………………………………………………………… Ⅵ
壹、緒論………………………………………………………..… 1
一、研究動機………………………………………………….. 1
二、研究目的………………………………………………….. 2
三、限制說明………………………………………………….. 3
四、研究假設………………………………………………..… 4
貳、文獻探討……………………………………………………… 5
一、知識的起源………………………………………………… 5
二、科學概念發展……………………………………………… 10
三、迷思概念的特徵…………………………………………… 15
四、相關研究成果……………………………………………… 16
五、研究方法探討……………………………………………… 20
參、研究設計與實施……………………………………………… 23
一、設計工具…………………………………………………… 25
二、選取樣本…………………………………………………… 26
三、資料蒐集…………………………………………………… 27
四、統計分析…………………………………………………… 29
肆、結果與分析…………………………………………………… 31
一、週期概念…………………………………………………… 31
二、變因分析概念……………………………………………… 39
三、實驗數據閱讀能力………………………………………… 41
四、資料作圖能力……………………………………………… 44
五、單擺運動概念的應用能力………………………………… 47
六、「學生在此單元的學習是否為有意義的學習及對於各種
相關概念間的交叉應用情況」之認知學習發展情形與
所建構的科學概念………………………………………… 52
伍、結論與建議…………………………………………………… 81
一、A部份(結論) …………………………………………… 81
二、B部份(建議)……………………….…………………… 86
參考資料…………………………………………………………… 96
一、中文部分…………………………………………………….96
二、英文部分……………………………………………………100
表 次
表2-1 陳述知識的評估及其分析和描述的方法………………20
表2-2 陳序知識的評估及其分析和描述的方法………………20
表2-3 晤談技術的評估及其分析和描述的方法………………21
表2-4 認知結構從訊息處理心理學觀點分類的方法…………22
表4-1.1 學生的「週期概念」評量結果………………………31
表4-1.2 學生的「週期概念」錯誤描述………………………31
表4-1.3 學生的「週期概念」錯誤描述之分類情況…………32
表4-1.4a 「15-1:時間單元週期概念偵測--後測」學生受
測果既歸納分析全表………………………………… 35
表4-1.4b 學生的「週期概念--後測」評量結果統整分析……36
表4-2.1 學生的「變因分析概念」評量結果…………………39
表4-2.2 學生的「變因分析概念」錯誤描述…………………39
表4-2.3 學生的「變因分析概念」錯誤描述之分類情況……40
表4-3.1 學生的「實驗數據閱讀能力」評量結果……………41
表4-3.2 學生的「實驗數據閱讀能力」概念錯誤描述………42
表4-3.3 學生的「實驗數據閱讀能力」概念錯誤描述之分
類情況 ………………………………………………42
表4-4.1 學生的「資料作圖能力」評量結果…………………44
表4-4.2 學生的「資料作圖能力」概念錯誤描述……………44
表4-4.3 學生的「資料作圖能力」概念錯誤描述分類情況…45
表4-5.1 學生之「單擺運動概念的應用能力1」評量結果….47
表4-5.2 學生之「單擺運動概念的應用能力1」概念錯誤
描述……………………………………………………47
表4-5.3 學生之「單擺運動概念的應用能力1」概念錯誤
描述之分類情況………………………………………48
表4-5.4 學生之「單擺運動概念的應用能力2」評量結果….49
表4-5.5 學生之「單擺運動概念的應用能力2」概念錯誤
描述……………………………………………………49
表4-5.6 學生之「單擺運動概念的應用能力2」概念錯誤
描述分類情況…………………………………………49
表4-5.7 學生之「單擺運動概念的應用能力」概念評量結
果交叉分析……………………………………………51
表4-6.1 學生「變因分析概念」及「資料作圖能力」兩概
念間的相關影響交叉分析評量結果…………………53
表4-6.2 學生「變因分析概念」、「實驗數據閱讀能力」、「
資料作圖能力」各概念之間的相關影響交叉分析
評量結果………………………………………………56
表4-6.3 學生之「單擺運動概念的應用能力」配合紙筆測
驗(一)評量結果……………………………………58
表4-6.4 學生之「單擺運動概念的應用能力」配合紙筆測
驗(一)評量概念錯誤描述…………………………58
表4-6.5 學生之「單擺運動概念的應用能力」配合紙筆測
驗(一)評量概念錯誤描述之分類情況……………59
表4-6.6 學生之「單擺運動概念的應用能力」配合紙筆測
驗(二)評量結果……………………………………60
表4-6.7 學生之「單擺運動概念的應用能力」配合紙筆測
驗(二)評量概念錯誤描述…………………………60
表4-6.8 學生之「單擺運動概念的應用能力」配合紙筆測
驗(二)評量概念錯誤描述之分類情況……………60
表4-6.9 學生之「單擺運動概念的應用能力」配合紙筆測
驗(三)評量結果……………………………………62
表4-6.10 學生之「單擺運動概念的應用能力」配合紙筆測
驗(三)評量概念錯誤描述…………………………62
表4-6.11 學生之「單擺運動概念的應用能力」配合紙筆測
驗(三)評量概念錯誤描述之分類情況……………62
表4-6.12 以「單擺運動實驗概念」為主,進行紙筆測驗之
學生的概念描述評量結果分析(一)………………64
表4-6.13 以「單擺運動實驗概念」為主,進行紙筆測驗之
學生的概念描述評量結果分析(二)………………66
表4-6.14 A、B、C、c、d、e六題評量結果交叉分析(一)…68
表4-6.15 A、B、C、c、d、e六題評量結果交叉分析(二)…69
表4-6.16 A、B、C、c、d、e六題評量結果交叉分析(三)…69
表4-6.17 A、B、C、c、d、e六題評量結果交叉分析(四)…70
表4-6.18 B、a、b、c、d、e六題評量結果交叉分析…………73
表4-6.19 學生於B、b、c、d、e五題評量結果答對人數之
比例……………………………………………………77
圖 次
圖2-1 四種類型的學習情況………………………………….11
圖2-2 科學知識存在的場所與科學概念的獲得…………… 13
圖3-1 「15-1:時間」單元概念圖…………………………. 24
附錄次
附錄一 國內學者對兒童的「時間概念發展」之研究成果統
計表……………………………………………………102
附錄二 概念偵測對應評量試題雙向細目表…………………108
附錄三 「優良試題群組」評量工具…………………………112
附錄四 週期概念偵測─後測試題………………………… 115
附錄五 15-1時間單元相關概念學生受測成果統計全表… 116
一、中文部分:
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謝青龍(民84);從「迷思概念」到「另有架構」的概念改變。科學教育月刊,第180期,頁23-29。
鍾靜(民83):國民小學低年級時間教材的設計。輯於台灣省國民學校教師研習會主編,國民小學數學科新課程概說(低年級)。台
北:台灣省國民學校教師研習會。
二、英文部分
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1. 徐光台(民88):建構主義與科學教育進步《歐美研究》第二十九卷第四期,頁153-183 。
2. 邱美虹;湯偉君(民89);美國新標準(New Standards)科學實作評量之內涵與範例介紹。科學教育月刊,第233期,頁2-18。
3. 邱美虹(民82);科學教科書與概念改變。科學教育月刊,第163期,頁2-9。
4. 林振霖;王以德(民82);國中學生邏輯思考與科學過程技能的預測因素的研究。彰化師範大學學報第四期,頁399-413。
5. 林清山(民65):科學教育的心理學基礎(上)。科學教育月刊,創刊號。頁27-36。
6. 杜鴻模 ( 民69 ):從皮亞傑理論看討論式教學的重要性。科學教育學刊第38 期。
7. 廖志德(1998),導入ERP─實踐世界級的管理,能力雜誌,pp.20-25。
8. 郭重吉(民79):學生科學知識認知結構的評估與描述。彰化師範大學學報,第一期,頁279-319。
9. 陳朝陽(民81):國小兒童的時間概念與教學。教師之友,33(3),46-54。
10. 郭人仲(民82);類比教學的現況與類比教學模式。科學教育月刊,164期,頁2-9。
11. 郭重吉(民84):從建構主義談數理師資培育的革新。科學發展月刊,
12. 許榮富;黃芳裕(民84);當今科學概念發展研究賦予科學學習的新意義。科學教育月刊,第178期,頁2-11。
13. 楊玉娥(民85):學齡前兒童對成人慣用之時間概念研究。國民教育,36(3),頁49-58。
14. 趙金祁;許榮富;黃芳裕(民84);建構論在科學教育研究的典範類型與應用(一)--建構論的典範與評析。科學教育月刊,第180期,頁2-16。
15. 劉錫麒(民71):花蓮泰雅族兒童時間概念的發展。花蓮師專學報,13,620-632。