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研究生:連振翔
論文名稱:國小自然與生活科技教科書之模型分類研究
論文名稱(外文):Classification of models and their representation in elementary science textbook
指導教授:許銘津許銘津引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立花蓮教育大學
系所名稱:科學教育研究所
學門:教育學門
學類:普通科目教育學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
中文關鍵詞:國小自然與生活科技教科書模型表徵
外文關鍵詞:Elementary science textbookmodelrepresentation
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本研究依據Gilbert & Boulter (1998)提出的模型類型與Boulter & Buckley (2000)所提出的模型表徵方式發展出自然科教科書模型類目分析表,分析國小自然科教科書在物理、化學、生物、地球科學等學門相關單元中模型的使用情形,研究結果如下:
1.在模型類型方面,物理學門單元以物件模型、事件模型為主;化學學門單元以事件模型佔大多數,其次為物件模型;生物學門單元以物件模型佔大多數,事件模型次之;地球科學學門單元以物件模型為主,過程模型次之。
2.物理、化學、地球科學等三學門單元中,模型的表徵方式使用次數依序為言語表徵、視覺表徵;生物學門單元中模型的表徵方式使用次數則依序為視覺表徵、言語表徵。具體表徵在物理、化學、生物等學門呈現次數排第三位;在地球科學學門中則以數學表徵排第三位。
3.物理、化學學門在中年級單元中之模型以兩種混合表徵為主,單一表徵次之;高年級單元之模型以單一表徵的次數增多,單一表徵多於兩種混合表徵。生物學門在中年級單元中之模型以單一表徵偏多,高年級單元模型則以兩種混合表徵的次數多於單一表徵。地球科學學門在中、高年級單元之模型皆以兩種以上的混合表徵居多,單一表徵次之。
This research analyzed the classification of models and their representation regarding to physic, chemistry, biology and geosciences units in elementary science textbook. The results of the research were:
1.Two most prevailing model types of Physic and Biology units were object model and event model. However, the most prevailing model types in Chemistry units were event model and object models, while they were object model and process model in Geosciences units.
2.Verbal and visual model representations were most frequently used in Physic, Chemistry and Geosciences units of textbook, while the order became visual and verbal representation in Biology units. Concrete representation was the third frequently used model representation in Physics, Chemistry and Biology, while mathematical representation was the third in Geosciences.
3.In Physic and Chemistry units, the hybrid model representation (two mixed together) was more popular than the single representation in 3rd and 4th grade, but single model representation was more popular than the hybrid representation in 5th and 6th grades. In Biology units, there were more single than hybrid representation in 3rd and 4th grade, while there were more hybrid than single representation in the units of 5th and 6th grade. In Geosciences units, there were more hybrid than single model representation from 3rd to 6th grades.
目 錄
第一章 緒論 1
第一節 研究動機 1
第二節 研究目的與待答問題 4
第三節 名詞解釋 4
第四節 研究範圍與限制 5
第二章 文獻探討 7
第一節 理論、概念與模型 7
第二節 模型的類型 11
第三節 模型與科學教育 17
第四節 自然科教科書內容分析之相關研究 27
第三章 研究方法與設計 35
第一節 研究設計與流程 35
第二節 研究樣本 39
第三節 研究工具 41
第四節 信度與效度 43
第四章 結果與討論 45
第一節 物理學門模型呈現類型及表徵方式 45
第二節 化學學門模型呈現類型及表徵方式 60
第三節 生物學門模型呈現類型及表徵方式 77
第四節 地球科學學門模型呈現類型及表徵方式 93
第五節 模型類型與表徵方式跨學門之比較 107
第五章 結論與建議 113
第一節 結論 113
第二節 建議 116
參考文獻 119
附錄 125
附錄一 科學教科書模型類目分析表 125
附錄二 科學教科書模型類目分析表說明書 126
附錄三 國內自然領域教科書內容分析相關之研究 134
表目錄
表2-2-1 學者提出之模型分類方式 16
表2-4-1 各學者對內容分析法實施步驟之看法 29
表2-4-2 各學者分析內容之類型 34
表3-2-1 中年級各學門相關單元之取樣 40
表3-2-2 高年級各學門單元之取樣 40
表4-1-1 中年級「燈泡與電路」單元中模型類型呈現之次數 46
表4-1-2 中年級「燈泡與電路」單元中物件模型呈現之次數 47
表4-1-3 中年級「燈泡與電路」單元中想法模型呈現之次數 48
表4-1-4 中年級「燈泡與電路」單元中系統模型呈現之次數 48
表4-1-5 中年級「燈泡與電路」單元中事件模型呈現之次數 49
表4-1-6 高年級「電磁作用」單元中模型類型呈現之次數 50
表4-1-7 高年級「電磁作用」單元中物件模型呈現之次數 52
表4-1-8 高年級「電磁作用」單元中想法模型呈現之次數 53
表4-1-9 高年級「電磁作用」單元中系統模型呈現之次數 53
表4-1-10 高年級「電磁作用」單元中事件模型呈現之次數 54
表4-1-11 中、高年級物理學門相關單元模型類型呈現之圓餅圖 56
表4-1-12 中、高年級在物理學門相關單元中模型表徵方式分析結果 58
表4-1-13 中、高年級在物理學門相關單元中單一或混合表徵使用情形 59
表4-1-14 中、高年級物理學門相關單元中單一或混合表徵使用情形 60
表4-2-1 中年級「溶解」單元中模型類型呈現之次數 61
表4-2-2 中年級「溶解」單元中物件模型呈現之次數 62
表4-2-3 中年級「溶解」單元中想法模型呈現之次數 63
表4-2-4 中年級「溶解」單元中系統模型呈現之次數 63
表4-2-5 中年級「溶解」單元中事件模型呈現之次數 66
表4-2-6 高年級「水溶液」單元中模型類型呈現之次數 67
表4-2-7 高年級「水溶液」單元中物件模型呈現之次數 69
表4-2-8 高年級「水溶液」單元中想法模型呈現之次數 69
表4-2-10 高年級「水溶液」單元中事件模型呈現之次數 72
表4-2-11 中、高年級化學學門相關單元模型類型呈現之圓餅圖 73
表4-2-12 中、高年級在化學學門相關單元中模型表徵方式分析結果 75
表4-2-13 中、高年級在化學學門相關單元中單一或混合表徵分析結果 76
表4-2-14 中、高年級化學學門相關單元中單一或混合表徵使用情形 77
表4-3-1 中年級「植物的身體」單元中模型類型呈現之次數 78
表4-3-2 中年級「植物的身體」單元中物件模型呈現之次數 80
表4-3-3 中年級「植物的身體」單元中想法模型呈現之次數 81
表4-3-4 中年級「植物的身體」單元中系統模型呈現之次數 81
表4-3-5 中年級「植物的身體」單元中事件模型呈現之次數 82
表4-3-6 中年級「植物的身體」單元中事件模型呈現之次數 82
表4-3-7 高年級「植物的繁殖與功能」單元中模型類型呈現之次數 83
表4-3-8 高年級「植物的繁殖與功能」單元中物件模型呈現之次數 85
表4-3-9 高年級「植物的繁殖與功能」單元中想法模型呈現之次數 85
表4-3-10 高年級「植物的繁殖與功能」單元中系統模型呈現之次數 86
表4-3-11 高年級「植物的繁殖與功能」單元中事件模型呈現之次數 87
表4-3-12 高年級「植物的繁殖與功能」單元中過程模型呈現之次數 88
表4-3-13 中、高年級生物學門相關單元模型類型呈現之圓餅圖 89
表4-3-14 中、高年級在生物學門相關單元中模型表徵方式分析結果 91
表4-3-15 中、高年級在生物學門相關單元中單一或混合表徵分析結果 92
表4-3-16 中、高年級生物學門相關單元中單一或混合表徵使用情形 93
表4-4-1 中年級「月亮」單元中模型類型呈現之次數 94
表4-4-2 中年級「月亮」單元中物件模型呈現之次數 95
表4-4-3 中年級「月亮」單元中想法模型呈現之次數 96
表4-4-4 中年級「月亮」單元中過程模型呈現之次數 97
表4-4-5 高年級「太陽」單元中模型類型呈現之次數 98
表4-4-6 高年級「太陽」單元中物件模型呈現之次數 100
表4-4-7 高年級「太陽」單元中想法模型呈現之次數 100
表4-4-8 高年級「太陽」單元中事件模型呈現之次數 101
表4-4-9 高年級「太陽」單元中過程模型呈現之次數 102
表4-4-10 中、高年級地球科學學門相關單元模型類型呈現之圓餅圖 103
表4-4-11 中、高年級在地球科學學門相關單元中模型表徵方式分析結果 105
表4-4-12 中、高年級在地球科學學門相關單元中單一或混合表徵分析結果 106
表4-4-13 中、高年級地球科學學門相關單元中單一或混合表徵使用情形 107
表4-5-1四個學門相關單元中的模型類型平均呈現次數 108
表4-5-2四個學門相關單元中的模型表徵方式平均呈現次數 109
表4-5-3四個學門相關單元中的模型為單一或混合表徵之平均呈現次數 111
圖目錄
圖2-3-1 模型與建模的科學教學架構圖(Gilbert & Boulter, 1998, p.57) 20
圖2-3-2 建模教學架構 (Justi & Gilbert, 2002, p.371) 23
圖4-1-1 中年級「燈泡與電路」單元中模型類型呈現之次數 46
圖4-1-2 高年級「電磁作用」單元中模型類型呈現之次數 50
圖4-2-1 中年級「溶解」單元中模型類型呈現之次數 61
圖4-2-2 高年級「水溶液」單元中模型類型呈現之次數 67
圖4-3-1 中年級「植物的身體」單元中模型類型呈現之次數 78
圖4-3-2 高年級「植物的繁殖與功能」單元中模型類型呈現之次數 83
圖4-4-1 中年級「月亮」單元中模型類型呈現之次數 94
圖4-4-2 高年級「太陽」單元中模型類型呈現之次數 98
圖4-5-1 四個學門相關單元中模型類型之使用分佈圖 108
圖4-5-2 四個學門相關單元中模型表徵方式之使用分佈圖 110
圖4-5-3 四個學門相關單元中模型為單一或混合表徵之使用分佈圖 111
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