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研究生:姜慧娟
論文名稱:國中學生物理解題歷程及影響因素之分析研究
指導教授:陳錦章陳錦章引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立彰化師範大學
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:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:200
中文關鍵詞:物理解題解題歷程解題困難後設認知國中學生
外文關鍵詞:problem-solving in Physicsproblem-solving processproblem-solving difficultymetacognitinjunior high school
相關次數:
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摘要
本研究旨在探討國中八年級學生物理解題的解題歷程、進行物理解題時所遇到困難以及後設認知與成功解題的關係。研究方法主要採用個案研究法,輔以量化資料。研究對象為台中縣某縣立國中八年級八位學生,取樣方式為立意取樣,選取程度中上表達能力良好的學生為研究樣本。先進行第一階段放聲思考訓練之後,再進行第二階段的正式解題與解題後晤談。本研究的資料來源包含研究者自行設計的解題工作單、放聲思考錄影資料、解題後晤談錄影資料。

研究結果如下:
ㄧ、成功解題的學生的解題步驟主要是:讀題→理解→分析 →探索→計畫 →執行→驗證,部份學生會先探索後分析。學生依照步驟,有次序、有階段性的來進行,解題階段偏重在分析、計畫與執行階段。
二、解題失敗的學生解題步驟比較凌亂沒有次序,解題階段偏重在探索階段。
三、影響學生的解題困難變因有四大類:理解題意困難;提取或選擇概念困難; 數學能力不足;解題者的心理因素。
四、後設認知的使用與物理成功解題有正相關。


關鍵字:物理解題、解題歷程、解題困難、後設認知、國中學生

Abstract
The goal of research is to explore the eighth-grade student,s Physics problem-solving process, the difficulties they may encounter, and the relation between their metacognition and successful problem-solving. Research method mainly is case study, which is assisted with the quantative data. Subjects are eight eighth-grade junior high school students in Taichung County. Sampling method is the purposive sampling. First, students are trained to think aloud. And then, students are asked to solve problems and interviewed by researcher. Data include the problem-solving learning sheet, the recording data about thinking aloud , and the interview data .
The study results are as following:
1. The type of problem-solving steps about the students who can solve the problems successfully is:
Reading →Comprehension→ Analyzing→ Exploration→ Planning →Action →Verification, part of students analyzing after exploring, they focus more on analyzing, planning and action.
2. The students who fail to solve the problems, their steps of problem -solving are more unorganized. Besides, they emphasize more on exploring.
3. There are four types of difficulties which affect the students when they solve the problem: item-comprehending difficulty, concept-retrieving difficulty or concept-choosing difficulty, insufficiency of mathematics ability, mental factor of problem solver.
4. There is a relation between the metacognition and the successful problem-solving.
Key words: problem-solving in Physics, problem-solving process, problem-solving difficulty, metacognitin, junior high school

目 次
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
目 次 Ⅲ
表 次 V
圖 次 X

第壹章 緒 論
第一節 問題背景與研究動機 1
第二節 研究目的與待答問題 2
第三節 重要名詞解釋 3
第四節 研究的範圍與限制 4
第貳章 文獻探討
第一節 解題 5
第二節 後設認知 36
第三節 後設認知和解題的關係 49
第四節 有關物理解題之研究 51
第參章 研究方法
第一節 研究設計與流程 53
第二節 研究情境 57
第三節 研究工具 58
第四節 資料蒐集 62
第五節 資料處理與分析 63
第肆章 研究結果與討論
第一節 學生解題歷程的階段及步驟 70
第二節 後設認知和解題的關係 164

第伍章 結論與建議
第一節 結論 185
第二節 建議 188
參考文獻 190







表次
表2-1-1 解題變因的分類(Kilpatrick, 1985) 10
表2-1-2 高中學生物理解題困難彙整表 13
表2-1-3 解題歷程與相關問題(Polya ,1957) 15
表2-1-4 Kilpatrick 的解題歷程與策略提示 16
表2-1-5 解題宏觀的分析架構與相關問題 18
表2-1-6 認知—後設認知模式的認知種類(Lester,1985) 21
表2-1-7 Artzt與 Armour-Thomas的「解題原案分析架構」表 25
表2-1-8 數學解題歷程理論分析表 27
表2-1-9 四個階段的解題模式 28
表2-1-10 物理解題歷程中關鍵元素的分析表 34
表2-1-11 物理解題理論分析表 35
表2-2-1 後設認知決策行為區分表 45
表2-2-2 後設認知評量方式之比較 48
表3-3-1 晤談大綱 62
表3-4-1 研究對象代碼對照表 63
表3-5-1 「解題階段後設認知分析架構」表 65
表3-5-2 問題一中A小題專家的解題步驟和認知行為分析表 67
表3-5-3 後設認知決策行為區分表 69
表4-1-1 問題一八位學生解題成敗一覽表 71
表4-1-2 問題一解題成功個案Sb3的解題原案 71
表4-1-3 七位學生在各個解題步驟中所花費的時間百分比統計表 74
表4-1-4 問題一解題失敗個案Sb2的解題原案 75
表4-1-5 問題一解題失敗個案Sb4的解題原案 79
表4-1-6 問題一解題失敗個案 Sg1的解題原案 83
表4-1-7 問題二A八位學生解題成敗 86
表4-1-8 問題二B八位學生解題成敗 86
表4-1-9 八位學生在二A中各個步驟中所花費的時間百分比統計表 87
表4-1-10 八位學生在二B中各個步驟中所花費的時間百分比統計表 88
表4-1-11 問題二Sb4的解題原案 89
表4-1-12 問題二Sb3的解題原案 91
表4-1-13 問題二解題失敗個案Sg2的解題原案 93
表4-1-14 問題二解題失敗個案Sg4的解題原案 95
表4-1-15 問題三A八位學生解題成敗 97
表4-1-16 問題三B八位學生解題成敗 98
表4-1-17 八位學生在三A中各個步驟中所花費的時間百分比統計表 98
表4-1-18 八位學生在三B中各個步驟中所花費的時間百分比統計表 99
表4-1-19 問題三解題成功個案 Sg1的解題原案 100
表4-1-20 問題三解題成功個案Sg3的解題原案 101
表4-1-21 問題三解題失敗個案Sb2的解題原案 103
表4-1-22 問題三解題失敗個案Sb4的解題原案 107
表4-1-23 問題四八位學生解題成敗 109
表4-1-24 八位學生在各個解題步驟中所花費的時間百分比統計表 110
表4-1-25 問題四解題成功個案Sb1的解題原案 111
表4-1-26 問題四解題成功個案Sb3的解題原案 113
表4-1-27 問題四解題成功個案Sb4的解題原案 115
表4-1-28 問題四解題成功個案Sg1的解題原案 116
表4-1-29 問題四解題失敗個案Sg4的解題原案 118
表4-1-30 四個問題解題分析表 120
表4-1-31 Sb1在問題ㄧ的解題原案重點摘要表 121
表4-1-32 Sb1在問題二的解題原案重點摘要表 123
表4-1-33 Sb1在問題三的解題原案重點摘要表 124
表4-1-34 Sb2在問題二的解題原案重點摘要表 127
表4-1-35 Sb2在問題四的解題原案重點摘要表 129
表4-1-36 Sb3在問題三的解題原案重點摘要表 131
表4-1-37 Sg1在問題二的解題原案重點摘要表 135
表4-1-38 Sg2在問題ㄧ的解題原案重點摘要表 137
表4-1-39 Sg2在問題三的解題原案重點摘要表 139
表4-1-40 Sg2在問題四的解題原案重點摘要表 140
表4-1-41 Sg3在問題ㄧ的解題原案重點摘要表 142
表4-1-42 Sg3在問題二的解題原案重點摘要表 144
表4-1-43 Sg3在問題四的解題原案重點摘要表 145
表4-1-44 Sg4在問題三的解題原案重點摘要表 148
表4-1-45 造成八位學生解題失敗的解題階段統計表 150
表4-2-1 八位學生解題成敗一覽表 164
表4-2-2 認知及後設認知出現次數統計表 164
表4-2-3 問題ㄧ後設認知百分比與解題成敗表 165
表4-2-4 七位學生的後設認知種類統計表 166
表4-2-5 問題二A認知及後設認知出現次數統計表 168
表4-2-6 問題二B認知及後設認知出現次數統計表 168
表4-2-7 問題二A後設認知百分比與解題成敗表 170
表4-2-8 問題二B後設認知百分比與解題成敗表 170
表4-2-9 八位學生在問題二A的後設認知種類統計表 171
表4-2-10 八位學生在問題二B的後設認知種類統計表 171
表4-2-11 問題三A認知及後設認知出現次數統計表 174
表4-2-12 問題三B認知及後設認知出現次數統計表 174
表4-2-13 問題三A後設認知百分比與解題成敗表 176
表4-2-14 問題三B後設認知百分比與解題成敗表 176
表4-2-15 八位學生在問題三A的後設認知種類統計表 177
表4-2-16 八位學生在問題三B的後設認知種類統計表 177
表4-2-17 認知及後設認知出現次數統計表 180
表4-2-18 問題四後設認知百分比與解題成敗表 181
表4-2-19 八位學生的後設認知種類統計表 182













圖次
圖2-1-1 解數學問題的系統圖(胡炳生,1998) 12
圖2-1-2 Schoenfeld之原案時序表徵圖 17
圖2-1-3 解題策略基模大綱(Schoenfeld, 1985 ) 20
圖2-1-4 Lester的數學解題—認知模式 21
圖2-1-5 Lester(1980)數學解題基模表徵模式 23
圖2-1-6 Mayer(1985)的解題歷程模式與知識種類的關係 24
圖2-1-7 四個階段的解題模式 29
圖2-1-8 學生解題活動(Assessment of Perforformance Unit, 1984) 31
圖2-1-9 解題設計路線圖(Design Line) 32
圖2-1-10 Johnsey解題流程圖(1986) 33
圖2-1-11 高中物理解題模式一URORA圖 34
圖2-2-1 Flavell的後設認知歷程模式 39
圖2-2-2 Brown的後設認知理論架構 40
圖2-2-3 Paris的後設認知理論架構 41
圖2-2-4 Borkowskl等人的後設認知模型 43
圖3-1-1 研究流程圖 56
圖3-5-1 原案時序表徵圖(Schoenfeld,1985) 64
圖3-5-2 原案時序表徵圖(Schoenfeld,1985) 65
圖4-1-1 問題一解題成功個案Sb3解題歷程圖 73
圖4-1-2 問題一解題失敗個案Sb2解題歷程圖 78
圖4-1-3 問題一解題失敗個案Sb4解題歷程圖 82
圖4-1-4 問題一解題失敗個案Sg1解題歷程圖 84
圖4-1-5 Sb4問題二解題歷程圖 90
圖4-1-6 Sb3問題二解題歷程圖 92
圖4-1-7 問題二解題失敗個案Sg2解題歷程圖 94
圖4-1-8 問題二解題失敗個案Sg4解題歷程圖 96
圖4-1-9 問題三解題成功個案Sg1解題歷程圖 101
圖4-1-10 問題三解題成功個案Sg3解題歷程圖 103
圖4-1-11 問題三解題失敗個案Sb2解題歷程圖 106
圖4-1-12 問題三解題失敗個案Sb4解題歷程圖 108
圖4-1-13 問題四解題成功個案Sb1解題歷程圖 112
圖4-1-14 問題四解題成功個案Sb3解題歷程圖 114
圖4-1-15 問題四解題成功個案Sb4解題歷程圖 115
圖4-1-16 問題四解題成功個案Sg1解題歷程圖 117
圖4-1-17 問題四解題失敗個案Sg4解題歷程圖 119
圖4-1-18 Sb1在問題一的解題歷程圖 122
圖4-1-19 Sb1在問題二的解題歷程圖 124
圖4-1-20 Sb1在問題三的解題歷程圖 125
圖4-1-21 Sb2在問題二的解題歷程圖 128
圖4-1-22 Sb2在問題四的解題歷程圖 130
圖4-1-23 Sb3在問題三的解題歷程圖 132
圖4-1-24 Sg1在問題二的解題歷程圖 136
圖4-1-25 Sg2在問題ㄧ的解題歷程圖 138
圖4-1-26 Sg2在問題三的解題歷程圖 140
圖4-1-27 Sg2在問題四的解題歷程圖 141
圖4-1-28 Sg3在問題ㄧ的解題歷程圖 143
圖4-1-29 Sg3在問題二的解題歷程圖 145
圖4-1-30 Sg3在問題四的解題歷程圖 146
圖4-1-31 Sg4在問題三的解題歷程圖 148
圖4-2-1 認知及後設認知出現比例統計圖 165
圖4-2-2 七位學生不同的後設認知種類出現次數比較圖 167
圖4-2-3 問題二A認知及後設認知出現比例統計圖 169
圖4-2-4 問題二B認知及後設認知出現比例統計圖 169
圖4-2-5 八位學生在二A不同的後設認知種類出現次數比較圖 172
圖4-2-6 八位學生在二B不同的後設認知種類出現次數比較圖 173
圖4-2-7 問題三A認知及後設認知出現比例統計圖 175
圖4-2-8 問題三B認知及後設認知出現比例統計圖 175
圖4-2-9 八位學生在三A不同的後設認知種類出現次數比較圖 178
圖4-2-10 八位學生在三B不同的後設認知種類出現次數比較圖 179
圖4-2-11 問題四認知及後設認知出現比例統計圖 181
圖4-2-12 八位學生不同的後設認知種類出現次數比較圖 183


參考文獻
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