臺灣博碩士論文加值系統

國中生心智模式發展之探討－以光學為例
摘要
本研究主要目的有三：第一、瞭解個案班級學生於光學教學起點前，對視覺與平面鏡成像所持有的心智模式及持有的原因；第二、探查教學後，個案班級學生在視覺與平面鏡成像的心智模式變化情形及變化原因; 第三、探究個案學生於「一般性解題測驗」與「日常生活現象測驗」不同解題情境中，概念運用時的心智模式。
本研究以現行國中理化二年級第四章光為教學主題，研究對象以程度中等的國二學生為個案班級，另外選取8名學生為個案學生，深入探討學生在教學前後以及在不同解題情境中，心智模式的發展。研究結果發現如下：
1、教學前，學生在視覺與平面鏡成像所持有的心智模式類型，各為五大類，形成原因主要為：教學前的事先學習、生活經驗的主導、教學脈絡痕跡的主導、直覺引導。
2、教學後，學生在視覺與平面鏡成像的心智模式變化類型，各有三大類，形成原因主要為：學習難度的影響、防衛預設的存在、學習態度的強弱。
3、學生在不同解題情境中，得分有顯著差異。其解題心智模式有五種：未受到干擾的模式、兩種不同觀點的模式、增強結果的模式、混合結果的模式、一致性的科學模式
4、大部分的學生在不同解題情境中，解釋不具一致性；極少數對科學擁有熱情的學生，在不同解題情境中，解釋具一致性。

The Development of Junior High School Students’ Mental Model
-Taking Optics as an Example
Abstract
This study has the following three objectives: to know case class students’ mental models in vision and image in a plane mirror prior to optics teaching and the reasons for these mental models; to explore the students’ changes of mental models ; to probe the students’ mental models in applying concept to solve problems in Common Problem Solving Test and Daily Life Phenomena Test.
Taken Chapter 4 “Optics” of the current physical science of junior high school as the teaching subject, forty two Grade 8 students in a typical junior high school participated in this study. In addition, 8 of the students were interviewed for probing into students’ mental model development before/after teaching and when solving different problems. Major findings are as follows:
1. Before teaching, student’s mental models can be classified into five categories. The reasons for forming these categories include learning in advance before teaching, leading by life experience, and teaching context and intuition.
2. After teaching, the changes of student mental models emerged into three categories. The reasons for forming these categories include learning difficulty and entrenched presupposition and the strength of learning attitude.
3. The students have the remarkable difference in scores in different problem solving context. Their mental models of solving problems include: the undisturbed children’s science model, the two perspective models, the reinforced model, the mixed model, and the unified scientific model.
4. Most of the students’ explanations for different problems are inconsistent. Only few students who are full of enthusiasm about science have consistent explanations in different problems.

目 次
第一章 緒論………………………………………………………………1
第一節 研究動機……………………………………………………………1
第二節 研究目的與問題……………………………………………………6
第三節 名詞釋義…………………………………………………………7
第二章 文獻探討………………………………………………………… 10
第一節 模式的簡介………………………………………………………10
第二節 心智模式的相關研究 ……………………………………………19
第三節 以模式為基礎的學習…… ………………………………………25
第四節 光學相關研究……………………………………………………29
第三章 研究分法…………………………………………………………36
第一節 研究對象…………………………………………………………36
第二節 研究工具…………………………………………………………39
第三節 研究流程…………………………………………………………45
第四節 資料分析與處理…………………………………………………50
第四章 研究結果與討論…………………………………………………55
第一節 教學前學生的光學心智模式……………………………………55
第二節 教學前後學生心智模式改變的類型……………………………78
第三節 不同解題情境下的表現…………………………………………95
第四節 不同解題情境下的心智模式……………………………………109
第五章 結論與建議……………………………………………………129
第一節 結論………………………………………………………………129
第二節 建議………………………………… …………………………134
參考文獻……………………………………………………………………136
中文部份……………………… ……………………………………………136
英文部份……………………………………………………………………136
附錄
附錄一 「光的反射與平面鏡」學習單……………………………………139
附錄二 後測試題…………………………………………………………142
附錄三 一般性解題測驗…………………………………………………144
附錄四 日常生活現象測驗………………………………………………146
圖次
圖2-1 心智模式與概念模式的交集…………………………………………15
圖2-2 在先備知識與新的經驗之間形成關係可促進學習…………………15
圖2-3 概念圖：概念建造的類型……………………………………………18
圖2-4 心智模式形成的理論架構……………………………………………20
圖2-5.1磁性像拉力…………………………………………………………22
圖2-5.2磁性像雲……………………………………………………………22
圖2-5.3磁性像電……………………………………………………………22
圖2-5.4磁性像電的極化（電荷分離產生磁極）…………………………22
圖2-5.5磁場模式……………………………………………………………23
圖2-6給學生看的6組原子模式………………………………………………24
圖2-7中學化學課程中4種常用的分子模式…………………………………24
圖2-8以模式為基礎的學習之基礎理論架構………………………………26
圖2-9視覺圖形表徵…………………………………………………………30
圖2-10教學前平面鏡成像的圖形表徵………………………………………31
圖2-11平面鏡的成像…………………………………………………………33
圖3-1試驗性階段研究流程圖………………………………………………46
圖3-2正式階段研究流程圖…………………………………………………48
圖4-1.1「視覺」心智模式形成的理論架構………………………………64
圖4-1.2視覺與平面鏡成像形成過程的比較………………………………66
圖4-1.3「平面鏡成像」心智模式形成的理論架構………………………74
圖4-3.1不同情境測驗理由說明得分分佈圖………………………………97
圖4-3.2兩種解題情境理由說明總得分分佈圖……………………………97
表次
表2-1 教學後平面鏡成像的圖形表徵……………………………………32
表2-2 平面鏡成像之迷思概念研究結果……………………………………33
表3-1 A班與B班學生理化科月考成績比較表………………………………37
表3-2個案學生測驗成績.………………….………………………………39
表3-3「光的反射與平面鏡」內容分析表…………………………………41
表3-4「一般性解題測驗」內容分析表……………………………………43
表3-5視覺的心智模式類型分析表…………………………………………51
表3-6平面鏡成像的心智模式分表…………………………………………51
表3-7評分標準………………………………………………………………53
表4-1.1教學前學生「視覺」心智模式的類型……………………………57
表4-1.2教學前學生「視覺」心智模式的分布百分比……………………58
表4-1.3教學前後學生「平面鏡成像」心智模式的類型…………………66
表4-1.4教學前學生「平面鏡成像」心智模式的分布百分比……………67
表4-1.5心智模式形成原因與百分比………………………………………75
表4-2.1教學前後學生「視覺」心智模式的分布百分比…………………79
表4-2.2「視覺」心智模式變化的方式……………………………………80
表4-2.3教學前後學生「平面鏡成像」的心智模式分布百分比…………86
表4-2.4「平面鏡成像」心智模式變化的方式……………………………87
表4-3.1不同解題情境下理由說明得分……………………………………96
表 4-3.2個案班級學生在不同情境中每題總得分………………………98
表4-3.3問題1中「一般」與「日常」情境理由說明分類………………100
表4-3.4問題2中「一般」與「日常」情境理由說明分類………………102
表 4-3.5問題3中「一般」與「日常」情境理由說明分類………………105
表 4-3.6問題4中「一般」與「日常」情境理由說明分類………………107
表 4-4.1個案學生光學心智模式發展的整理………………… …………111
表 4-4.2個案學生在「一般」與「日常」兩種情境的得分……………114
表4-4.3由不同觀點觀察個案學生光學心智模式發展之過程與特質……125

第六章 參考文獻
中文部分
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