臺灣博碩士論文加值系統

本研究旨在探討解題者在心中揣想立體物件之方位經過移動、旋轉的過程，並預測其變化的過程與結果，以發展空間概念文獻中有關小空間模型操弄能力之立體旋轉定位問題解題策略。然而空間能力的認知思考受限於個人特質的影響而有不同的表現，因此，透過研究探索空間能力認知問題解題的歷程，將可提供發展不同程度空間能力特質者學習策略的基礎。
本研究透過文獻探討、專家會議等方式歸納分析立體旋轉定位空間能力問題解題策略量表試題，並經過第一階段兩次量表試題筆述解題歷程施測，確認第二階段有聲思考解題之試題，以解題思考歷程之理論與相關研究為基礎，藉由有聲思考訪談、觀察法探求其內心對立體旋轉定位空間能力問題的揣想與解題技巧，以分析空間能力問題解題者的思維邏輯。
研究對象以國立瑞芳高工綜合高中學生一年級兩班學生進行立體旋轉定位空間能力問題量表試題筆述解題歷程施測，經研究者與協同觀察者統整後，建立立體旋轉定位空間能力問題之解題法、物體特徵、旋轉基準、聯想經驗等四個解題面向，並據以分析其解題類別及思考關鍵，研究進而發展有聲思考訪談大綱進行訪談，研究針對訪談逐字稿進行原案分析，依照Schoenfeld六個解題歷程階段，按讀題、分析、探索、計畫、執行、驗證及轉移分析受訪者之解題歷程；研究並就基模資料庫、知識組織串連、問題表徵、解題策略及問題解決效能等五種項目分析熟手與生手解題者進行立體旋轉定位空間能力問題有聲思考解題成功與失敗的差異。
研究同時發展直覺思考解題、合理化解題、概念釐清解題及問題表徵解題等四項不同模式之解題策略，並據以歸納出十三項原則，以作為發展不同階層需求提昇空間能力適性學習策略之重要參考：
一、直覺思考解題策略：猜測判斷、經驗類推、假設推理。
二、合理化解題策略：歸納比對、揣測認同、逐步辨解、正解比對、對照刪去。
三、概念釐清解題策略：反覆驗證、經驗累積。
四、問題表徵解題策略：放棄求解、揣測求解、理論迷思。

This study aims at analyzing the solving strategies on the problems of tri-dimensional rotation orientation of the manipulation capability for the small-scale-space models in the literature of spatial conception, exploring the process of the tri-dimensional object’s locality, pondered in the problem solver’s mind, through its moving and rotating, and predicting the result and process of its shifting.
This study, through the discussion of literature, professionals’ seminars, etc., induced and analyzed the scale items for the problem-solving strategies of tri-dimensional rotation orientation and after experiencing the two-time scale items in the first phase, the problem-solving process was written down, so that the second-phase items of Thinking Aloud Problem Solving were confirmed. Based on the theories and relevant researches of the problem-solving reasoning process, the test-taker’s internal pondering and problem-solving techniques on the problems of tri-dimensional rotation orientation of the spatial ability were probed, by relying on both the Thinking Aloud Interviews and Observation, so as to analyze the logic of reasoning from the spatial-ability problem solvers.
The main subjects of this study were from the first-grade students in the comprehensive classes, Jui-fang Vocational High School, who were tested for problem-solving process in written forms with the scale items of the tri-dimensional rotational orientation of the spatial ability. After integration from the researchers and co-observers, four problem-solving aspects for the spatial ability of the tri-dimensional rotational orientation, including methods of problem solving, characteristics of objects, bases of rotation, and experience of association, were established, and then various types of problem solving and the keys to reasoning were analyzed. Furthermore, the outline for the Thinking Aloud interviews was developed and used for interviewing, for which Protocol Analysis was undertaken with the literal script obtained from the interviews. Thus, the problem-solving process of the interviewees was analyzed, in accordance with Schoenfeld’s six phases of problem-solving process: item-reading, analyzing, questing, planning, executing, experimenting and transferring. This study also analyzed the difference between success and failure for the Thinking Aloud problem solving on the problems of tri-dimensional rotation orientation spatial ability, undertaken by novice and expert problem solvers, in reference to the following five items: schema data bank, knowledge organization series, problem representation, strategic problem solving, and problem-solving efficiency. This study conclusively developed four different models of problem-solving strategies and thirteen principles as the following, so as to provide an essential reference for enhancing appropriate learning strategies for spatial ability in order to meet various levels’ requirements.
＊ Intuitive Reasoning of Problem Solving: surmising judgment, experience analogy, and suppositive inference
＊ Rationalization of Problem Solving: inductive contrast, surmise identity, step-by-step allegation, positive comparison and contrast deletion.
＊ Conception Clarification of Problem Solving: repetitive experiments and experience accumulation
＊ Representation of Problem Solving: resigning solution, surmising solution and theoretical misconception.

謝誌 I
中文摘要 III
英文摘要 V
總目錄 VII
表目錄 X
圖目錄 XVI

第一章 緒論 1
第一節 研究動機 1
第二節 研究目的 4
第三節 待答問題 5
第四節 研究步驟 5
第五節 研究範圍與限制 10
第六節 名詞釋義 12

第二章 文獻探討 15
第一節 空間能力之理論探討及相關研究 15
第二節 學習與解題理論之探討 42
第三節 解題歷程與策略之探討 63

第三章 研究設計與實施 91
第一節 研究架構 91
第二節 研究方法 93
第三節 研究樣本 95
第四節 研究工具 97
第五節 資料處理與分析 98
第六節 研究倫理 105

第四章 資料分析 107
第一節 研究樣本分析 107
第二節 量表試題筆述解題歷程施測結果分析 110
第三節 立體旋轉定位空間能力問題解題原案分析 113
第四節 解題綜合分析 189

第五章 結論與建議 201
第一節 結論 201
第二節 建議 213
第三節 進一步研究 215

參考文獻 217

附錄 235
附錄壹、授權書 235
附錄貳、「立體旋轉定位空間能力問題解題策略之研究」 研究對象邀請函 236
附錄參、「立體旋轉定位空間能力問題解題策略之研究」 參與學生家長同意函 237
附錄肆、訪談時間與地點通知 240
附錄伍、「立體旋轉定位空間能力問題解題策略之研究」 協同觀察者同意書（Ⅰ） 241
附錄陸、逐字稿謄寫保密同意書 243
附錄柒、逐字稿謄寫須知 244
附錄捌、立體旋轉定位空間能力問題第一次量表試題筆述解題歷程施測試題 246
附錄玖、立體旋轉定位空間能力問題第二次量表試題筆述解題歷程施測試題 250
附錄拾、立體旋轉定位空間能力問題第一次量表試題筆述解題歷程分析 256
附錄拾壹、訪談大綱 301
附錄拾貳、有聲思考訪談正式題目 305
研究生簡歷 309

表目錄
表2- 1 空間能力指標分類 31
表2- 2 相近空間能力指標內涵歸類表 33
表2- 3 空間能力指標分類雙向細目 37
表2- 4 五項空間能力指標內涵項目 39
表2- 5 各空間能力指標內涵範例 41
表2- 6 思考歷程的五種類型 59
表2- 7 思考技巧之表徵分類 60
表2- 8 Polya的解題歷程表 64
表2- 9 Schoenfeld之解題階段及相關問題 70
表2- 10 解題思考步驟及程序 74
表2- 11 顏榮義解題歷程階段區分 75
表2- 12 Schoenfeld之常用解題策略 78
表2- 13 專家與生手解題能力差異比較 86
表2- 14 中外學者解題成敗因素比較表 89
表3- 1 訪談日程規劃 96
表4- 1 第一階段之量表試題筆述解題歷程施測有效填卷數 107
表4- 2 協同觀察者之經歷背景 108
表4- 3 受訪者之參與動機 109
表4- 4 研究者與協同觀察者分析第一階段解題結果意見歸納 110
表4- 5 立體旋轉定位空間能力問題解題面向分析 111
表4- 6 立體旋轉定位空間能力問題解題歷程之面向、類別及思考關鍵 112
表4- 7 受試者（E01）對第一題之解題分析 114
表4- 8 E01受試者對第一題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 114
表4- 9 受試者（E02）對第一題之解題分析 115
表4- 10 E02受試者對第一題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 116
表4- 11 受試者（S01）對第一題之解題分析 116
表4- 12 S01受試者對第一題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 117
表4- 13 受試者（S02）對第一題之解題分析 117
表4- 14 S02受試者對第一題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 118
表4- 15 受試者（S03）對第一題之解題分析 119
表4- 16 S03受試者對第一題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 119
表4- 17 受試者（S04）對第一題之解題分析 120
表4- 18 S04受試者對第一題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 121
表4- 19 受試者（S05）對第一題之解題分析 121
表4- 20 S05受試者對第一題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 122
表4- 21 受試者（S06）對第一題之解題分析 123
表4- 22 S06受試者對第一題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 124
表4- 23 受試者第一題解題情形 124
表4- 24 八位受試者對第一題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應彙整 125
表4- 25 受試者（E01）對第二題之解題分析 127
表4- 26 E01受試者對第二題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 128
表4- 27 受試者（E02）對第二題之解題分析 128
表4- 28 E02受試者對第二題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 129
表4- 29 受試者（S01）對第二題之解題分析 129
表4- 30 S01受試者對第二題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 130
表4- 31 受試者（S02）對第二題之解題分析 130
表4- 32 S02受試者對第二題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 131
表4- 33 受試者（S03）對第二題之解題分析 132
表4- 34 S03受試者對第二題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 132
表4- 35 受試者（S04）對第二題之解題分析 133
表4- 36 S04受試者對第二題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 134
表4- 37 受試者（S05）對第二題之解題分析 134
表4- 38 S05受試者對第二題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 135
表4- 39 受試者（S06）對第二題之解題分析 136
表4- 40 S06受試者對第二題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 136
表4- 41 受試者第二解題情形 137
表4- 42 八位受試者對第二題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應彙整 138
表4- 43 受試者（E01）對第三題之解題分析 139
表4- 44 E01受試者對第三題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 140
表4- 45 受試者（E02）對第三題之解題分析 141
表4- 46 E02受試者對第三題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 141
表4- 47 受試者（S01）對第三題之解題分析 142
表4- 48 S01受試者對第三題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 142
表4- 49 受試者（S02）對第三題之解題分析 143
表4- 50 S02受試者對第三題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 143
表4- 51 受試者（S03）對第三題之解題分析 144
表4- 52 S03受試者對第三題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 144
表4- 53 受試者（S04）對第三題之解題分析 145
表4- 54 S04受試者對第三題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 146
表4- 55 受試者（S05）對第三題之解題分析 146
表4- 56 S05受試者對第三題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 147
表4- 57 受試者（S06）對第三題之解題分析 148
表4- 58 S06受試者對第三題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 148
表4- 59 受試者第三題解題情形 149
表4- 60 八位受試者對第三題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應彙整 150
表4- 61 受試者（E01）對第四題之解題分析 151
表4- 62 E01受試者對第四題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 152
表4- 63 受試者（E02）對第四題之解題分析 153
表4- 64 E02受試者對第四題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 153
表4- 65 受試者（S01）對第四題之解題分析 154
表4- 66 S01受試者對第四題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 154
表4- 67 受試者（S02）對第四題之解題分析 155
表4- 68 S02受試者對第四題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 155
表4- 69 受試者（S03）對第四題之解題分析 156
表4- 70 S03受試者對第四題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 156
表4- 71 受試者（S04）對第四題之解題分析 157
表4- 72 S04受試者對第四題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 158
表4- 73 受試者（S05）對第四題之解題分析 158
表4- 74 S05受試者對第四題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 159
表4- 75 受試者（S06）對第四題之解題分析 160
表4- 76 S06受試者對第四題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 160
表4- 77 受試者第四題解題情形 161
表4- 78 八位受試者對第四題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應彙整 162
表4- 79 受試者（E01）對第五題之解題分析 163
表4- 80 E01受試者對第五題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 164
表4- 81 受試者（E02）對第五題之解題分析 165
表4- 82 E02受試者對第五題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 165
表4- 83 受試者（S01）對第五題之解題分析 166
表4- 84 S01受試者對第五題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 166
表4- 85 受試者（S02）對第五題之解題分析 167
表4- 86 S02受試者對第五題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 168
表4- 87 受試者（S03）對第五題之解題分析 168
表4- 88 S03受試者對第五題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 169
表4- 89 受試者（S04）對第五題之解題分析 169
表4- 90 S04受試者對第五題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 170
表4- 91 受試者（S05）對第五題之解題分析 171
表4- 92 S05受試者對第五題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 172
表4- 93 受試者（S06）對第五題之解題分析 172
表4- 94 S06受試者對第五題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 173
表4- 95 受試者第五題解題情形 174
表4- 96 八位受試者對第五題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應彙整 175
表4- 97 受試者（E01）對第六題之解題分析 176
表4- 98 E01受試者對第六題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 177
表4- 99 受試者（E02）對第六題之解題分析 177
表4- 100 E02受試者對第六題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 178
表4- 101 受試者（S01）對第六題之解題分析 179
表4- 102 S01受試者對第六題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 179
表4- 103 受試者（S02）對第六題之解題分析 180
表4- 104 S02受試者對第六題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 180
表4- 105 受試者（S03）對第六題之解題分析 181
表4- 106 S03受試者對第六題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 182
表4- 107 受試者（S04）對第六題之解題分析 182
表4- 108 S04受試者對第六題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 183
表4- 109 受試者（S05）對第六題之解題分析 183
表4- 110 S05受試者對第六題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 185
表4- 111 受試者（S06）對第六題之解題分析 185
表4- 112 S06受試者對第六題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應 186
表4- 113 受試者第六題解題情形 186
表4- 114 八位受試者對第六題之解題步驟及思考表徵開放編碼對應彙整 187
表4- 115 解題受訪者答題結果 189
表4- 116 解題受訪者答題正確度信心 190
表4- 117 解題受訪者答題使用時間 190
表4- 118 受訪者參與研究態度分析 191
表4- 119 立體旋轉定位空間能力問題解題歷程之面向、類別及思考關鍵 194
表4- 120 立體旋轉定位空間能力問題解題階段 196
表4- 121 立體旋轉定位空間能力問題解題歷程彙整 199
表4- 122 立體旋轉定位空間能力問題熟手與生手解題能力差異 200
表5- 1 直覺思考解題策略思考表徵編碼對照 205
表5- 2 合理化解題策略思考表徵編碼對照 207
表5- 3 概念釐清解題策略思考表徵編碼對照 209
表5- 4 問題表徵解題策思考表徵編碼對照 211

圖目錄
圖1- 1 Gardner多元智慧理論 1
圖1- 2 研究流程 9
圖2- 1 Simon空間概念的發展 16
圖2- 2 Liben之空間表徵的型態與內容 17
圖2- 3 Mumaw & Pellegerino之空間能力模式圖 23
圖2- 4 Shepard & Metzler積木旋轉範例 25
圖2- 5 空間能力指標及其內涵 40
圖2- 6 建構主義學習之知識建構模式 45
圖2- 7 建構主義與經驗主義知識建構比較 46
圖2- 8 問題解決空間 51
圖2- 9 Lester 解題歷程流程圖 66
圖2- 10 Mayer 解題歷程與知識的關係 68
圖2- 11 Schoenfeld解題策略基模大綱 71
圖2- 12 Mason的解題過程和猜想模式 73
圖2- 13 康鳳梅解題思考流程示意圖 76
圖3- 1 研究架構 92
圖3- 2 編碼架構圖 103
圖4- 1 試題文字說明 113
圖4- 2 有聲思考訪談第一題試題 113
圖4- 3 受試者對第一題之試題圖本（E01） 113
圖4- 4 受試者對第一題之試題圖本（E02） 115
圖4- 5 受試者對第一題之試題圖本（S01） 116
圖4- 6 受試者對第一題之試題圖本（S02） 117
圖4- 7 受試者對第一題之試題圖本（S03） 119
圖4- 8 受試者對第一題之試題圖本（S04） 120
圖4- 9 受試者對第一題之試題圖本（S05） 121
圖4- 10 受試者對第一題之試題圖本（S06） 123
圖4- 11 有聲思考訪談第二題試題 126
圖4- 12 受試者對第二題之試題圖本（E01） 127
圖4- 13 受試者對第二題之試題圖本（E02） 128
圖4- 14 受試者對第二題之試題圖本（S01） 129
圖4- 15 受試者對第二題之試題圖本（S02） 130
圖4- 16 受試者對第二題之試題圖本（S03） 132
圖4- 17 受試者對第二題之試題圖本（S04） 133
圖4- 18 受試者對第二題之試題圖本（S05） 134
圖4- 19 受試者對第二題之試題圖本（S06） 135
圖4- 20 有聲思考訪談第三題試題 139
圖4- 21 受試者對第三題之試題圖本（E01） 139
圖4- 22 受試者對第三題之試題圖本（E02） 140
圖4- 23 受試者對第三題之試題圖本（S01） 141
圖4- 24 受試者對第三題之試題圖本（S02） 142
圖4- 25 受試者對第三題之試題圖本（S03） 144
圖4- 26 受試者對第三題之試題圖本（S04） 145
圖4- 27 受試者對第三題之試題圖本（S05） 146
圖4- 28 受試者對第三題之試題圖本（S06） 147
圖4- 29 有聲思考訪談第四題試題 151
圖4- 30 受試者對第四題之試題圖本（E01） 151
圖4- 31 受試者對第四題之試題圖本（E02） 152
圖4- 32 受試者對第四題之試題圖本（S01） 153
圖4- 33 受試者對第四題之試題圖本（S02） 155
圖4- 34 受試者對第四題之試題圖本（S03） 156
圖4- 35 受試者對第四題之試題圖本（S04） 157
圖4- 36 受試者對第四題之試題圖本（S05） 158
圖4- 37 受試者對第四題之試題圖本（S06） 160
圖4- 38 有聲思考訪談第五題試題 163
圖4- 39 受試者對第五題之試題圖本（E01） 163
圖4- 40 受試者對第五題之試題圖本（E02） 165
圖4- 41 受試者對第五題之試題圖本（S01） 166
圖4- 42 受試者對第五題之試題圖本（S02） 167
圖4- 43 受試者對第五題之試題圖本（S03） 168
圖4- 44 受試者對第五題之試題圖本（S04） 169
圖4- 45 受試者對第五題之試題圖本（S05） 171
圖4- 46 受試者對第五題之試題圖本（S06） 172
圖4- 47 有聲思考談第六題試題 176
圖4- 48 受試者對第六題之試題圖本（E01） 176
圖4- 49 受試者對第六題之試題圖本（E02） 177
圖4- 50 受試者對第六題之試題圖本（S01） 178
圖4- 51 受試者對第六題之試題圖本（S02） 180
圖4- 52 受試者對第六題之試題圖本（S03） 181
圖4- 53 受試者對第六題之試題圖本（S04） 182
圖4- 54 受試者對第六題之試題圖本（S05） 183
圖4- 55 受試者對第六題之試題圖本（S06） 185
圖4- 56 立體旋轉定位空間能力問題解題歷程 198
圖5- 1 直覺思考解題策略～猜測判斷 206
圖5- 2 直覺思考解題策略～經驗類推 206
圖5- 3 直覺思考解題策略～假設推理 207
圖5- 4 合理化解題策略～歸納比對 208
圖5- 5 合理化解題策略～揣測認同 208
圖5- 6 合理化解題策略～逐步辨解 208
圖5- 7 合理化解題策略～正解比對 209
圖5- 8 合理化解題策略～對照刪去 209
圖5- 9 概念釐清解題策略～反覆驗證 210
圖5- 10 概念釐清解題策略～經驗累積 210
圖5- 11 問題表徵解題策略～放棄求解 211
圖5- 12 問題表徵解題策略～揣測求解 212
圖5- 13 問題表徵解題策略～理論迷思 212

一、中文
丁振豐（民83）。三個心理學派典與空間能力研究之比較。台南師範學院初等教育學報，7，213～249。
王春展(民86)，專家與生手間問題解決能力的差異及其在教學上的啟示。教育研究資訊，1997-3，5(2)，80-92。
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