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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:李志卿
研究生(外文):Chih-Ching Lee
論文名稱:利用編序教學法之學習診斷系統-以商職數學為例
論文名稱(外文):A Learning Diagnosis System with Application of Programmed Instruction —Taking the Mathematics Course of Senior Commercial High School as an Example.
指導教授:游坤明游坤明引用關係
指導教授(外文):Kun-Ming Yu
學位類別:碩士
校院名稱:中華大學
系所名稱:資訊工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:46
中文關鍵詞:認知結構認知基模概念圖知識階層知識地圖編序教學法
外文關鍵詞:cognitive structurecognitive schemaconcept mapknowledge hierarchyknowledge mapprogrammed instruction
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摘 要
人類先天具有的基本行為模式對環境做出反應獲取知識,擁有個體的認知結構(cognitive structure),再以此認知結構去核對處理某些事物,形成基模(schema)。例如:人們學習語言文字時,有單字的基模; 解答數理問題時,具備符號與公式的基模。但多數的學習診斷系統,其方法太艱深且理論與實用性難以結合,使實際操作的老師無法有效的運用電腦工具。本論文提出一個簡潔又實用的方法,利用編序教學原理,以部訂之商職數學課程標準為範疇,診斷出學生學習的障礙,使教師有效率的掌握教學,加速學習時間與成效。
本論文以教學方法中的編序教學法為概念,導入題庫細目,教師依課程內容的標準,自訂各單元的題庫,深度與廣度由授課教師自行決定之,配合兩個or-graph系統診斷模型,檢測學生的學習情形。
實作系統與實驗部份,我們將每一個知識單元分為三個階層,每一個階層再分為五個節點(nodes),在第一層反覆學習通過後,進入第二層繼續學習,通過後,再進入第三層。測驗學習完畢,統計診斷結果,老師可將學生多數學習不佳的題型或公式加強複習與演練,並給予適當的學習建議,使學生熟能生巧,提升數理能力。為了驗證本論文所提出架構的可行性,我們將學生劃分為實驗組與控制組。實驗組的前兩次段考平均成績原來比控制組落後2.77分,經過本系統診斷出實驗組學生的知識障礙後,老師再針對學生進行個別化的課業輔導,經過同步施測後,實驗組的平均成績比控制組多4.69分。
圓滿的達成教學任務應具有的條件有四點:第一、授課內容必須多采多姿;第二、教學的策略必須多元化;第三、老師與學生的良好互動;第四、學習環境的建構。利用智慧型電腦輔助教學(ICAI)是未來學習的趨勢,以學生的基礎知識及學習能力進行個別化的教學媒體輔導,才能提升學習效率,減輕老師的負擔。
ABSTRACT
Originally the human being process some basic model of behavior that can help to acquire knowledge from their response to surroundings and obtain cognitive structure by which they can deal with some affairs. The schema forms during the above process. For instance, when people are learning a language, there will be a vocabulary schema and when people are solving mathematics problems, there will be a schema of signs and formulae. But the majority of learning diagnosis systems are too complicated to apply and some of them are too impracticable to combine with theory. Thus the teachers who are responsible for these operations can not make good use of computer. In this thesis, we proposes a simple but practicable method, which makes use of programmed instruction and focuses on the mathematics course of senior commercial high school. This method can diagnose the obstacles to students’ learning and help mathematics teachers promote their teaching efficiency.
The concept applied in this paper is the programmed instruction, which includes minor items of the test tank. According to the course standard, teachers can set the degrees and variations of tests of their own choice and utilize two or-graph diagnosis system models to examine students’ learning conditions.
In the experiment part, we divide each knowledge unit into three levels, and each level is divided into five nodes. After a student finishes repeated learning at level one, he can advance to level two, and then level three. After the learning and test are finished and the results are figured out, the teacher can make students practice or review their weak or unskilled patterns and offer some proper learning suggestions to make them familiar with their learning contents and promote their ability in mathematics. In order to prove the feasibility of the framework suggested by this thesis, we divided students into two groups ﹘ the experiment group and the control group. After detecting the obstacles to the students of the experiment group with this diagnosis system, the teachers started to implement individual instructions according to every student’s performance. After a simultaneous examination, the average marks of the experiment group are higher than those of the control group by 4.69 points.
There are four essential requirements to achieve the goal of perfect teaching. Firstly, the teaching contents ought to be vivid and inspiring. Secondly, the teaching strategies must be multi-dimensional. Thirdly, teachers have to interact well with their students. Fourthly, it is necessary to build up a sound learning environment. It is an inevitable trend to make use of ICAI. To implement individual instructions according to each student’s basic knowledge and learning ability is the sure way to improve the learning efficiency and lighten the burdens on teacher’s.
目 錄
摘要 …………………………………………………………………………Ⅱ
ABSTRACT ……………………………………………………………………Ⅲ
致謝 …………………………………………………………………………Ⅳ
第一章 導論………………………………………………………………… 1
1.1研究動機………………………………………………………………… 1
1.2研究背景………………………………………………………………… 1
1.3論文架構………………………………………………………………… 2
第二章 知識結構…………………………………………………………… 3
2.1 知識 …………………………………………………………………… 3
2.1.1 認知結構與基模 …………………………………………………… 3
2.1.2 記憶 ………………………………………………………………… 3
2.1.3 知識種類 …………………………………………………………… 4
2.2 概念圖 ………………………………………………………………… 5
2.2.1 概念 ………………………………………………………………… 5
2.2.2 概念圖 ……………………………………………………………… 5
2.2.3 課程概念關聯 ……………………………………………………… 7
2.2.4 概念基模 …………………………………………………………… 9
2.3 命題 ……………………………………………………………………10
2.4 知識物件 ………………………………………………………………11
第三章 問題基模與知識地圖………………………………………………12
3.1 問題狀態 ………………………………………………………………12
3.1.1 問題解決圖 …………………………………………………………12
3.1.2 問題解決路徑 ………………………………………………………12
3.2 知識地圖 ………………………………………………………………14
3.3 知識空間的學習診斷 …………………………………………………15
第四章 系統設計……………………………………………………………16
4.1 編序教學法 ……………………………………………………………16
4.1.1編序教學的意義………………………………………………………16
4.1.2編序教學的特質………………………………………………………16
4.1.3編序教學原理…………………………………………………………16
4.2 出題 ……………………………………………………………………17
4.3 診斷 ……………………………………………………………………20
第五章 實作系統……………………………………………………………25
5.1 系統架構 ………………………………………………………………25
5.2 使用工具及操作環境 …………………………………………………27
5.3出題示範與診斷…………………………………………………………27
5.4學習紀錄…………………………………………………………………31
第六章 實驗結果……………………………………………………………32
6.1 實驗簡介 ………………………………………………………………32
6.2 研究對象 ………………………………………………………………32
6.3 受測學生背景 …………………………………………………………32
6.4 施測內容及範圍 ………………………………………………………33
6.5 研究結果 ………………………………………………………………33
6.6 影響受測結果的因素 …………………………………………………36
第七章 結論…………………………………………………………………38
7.1 總結 ……………………………………………………………………38
7.2 未來努力方向… ………………………………………………………38
參考文獻 ……………………………………………………………………39
附件一:數學科學習診斷試題﹘指數與對數………………………………41
附件二:數學科學習診斷試題﹘直線方程式………………………………43
附件三:數學科學習診斷試題﹘多項式……………………………………45

圖目錄
圖2.1 記憶儲存的種類與過程 …………………………………………… 4
圖2.2 概念圖範例 ………………………………………………………… 6
圖2.3 課程間的關係圖 …………………………………………………… 7
圖2.4 課程關聯圖範例 …………………………………………………… 8
圖2.5 元素物質的知識地圖 ………………………………………………10
圖2.6 知識物件的概念關聯 ………………………………………………11
圖2.7 知識物件的模型 ……………………………………………………11
圖3.1 問題解決路徑 ………………………………………………………12
圖3.2 知識地圖的範例 ……………………………………………………14
圖3.3 知識階層的範例 ……………………………………………………14
圖3.4 兩個or-graph表示知識空間 ………………………………………15
圖4.1 每一層的出題順序圖 ………………………………………………18
圖4.2 學習多項式的層級圖 ………………………………………………21
圖4.3 兩個or-graph 的問題操作例子……………………………………21
圖4.4 三層 or-graph 操作 ………………………………………………23
圖5.1 系統架構圖 …………………………………………………………26
圖5.2 進入診斷系統 ………………………………………………………27
圖5.3 選擇作答方式 ………………………………………………………28
圖5.4 選擇測驗單元 ………………………………………………………28
圖5.5 作答說明 ……………………………………………………………29
圖5.6 開始作答 ……………………………………………………………29
圖5.7 初級診斷介面 ………………………………………………………30
圖5.8 中級診斷介面 ………………………………………………………30
圖5.9 優級診斷介面 ………………………………………………………31
圖5.10學生學習與診斷記錄 ………………………………………………31
圖6.1 實驗流程 ……………………………………………………………32
圖6.2 學生成績分佈折線圖 ………………………………………………35
圖6.3 實驗組學生成績分佈長條圖 ………………………………………36
圖6.4 控制組學生成績分佈長條圖 ………………………………………36

表目錄
表2.1 課程關聯表示圖示法 ……………………………………………… 8
表2.2 元素物質的概念基模 ……………………………………………… 9
表4.1 各單元的題庫細目 …………………………………………………18
表4.2 每一層所有答題情形表 ……………………………………………23
表6.1 學生受測背景表 ……………………………………………………33
表6.2 測驗成績表 …………………………………………………………34
表6.3 學生在本研究測驗成績的平均數、中位數與標準差 ……………35
參考文獻
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