臺灣博碩士論文加值系統

本研究旨在探討不同表徵順序融入5E探究式學習環下進行教學時，學生對於「簡諧運動」概念的學習成效差異。為達成研究目的，本研究採準實驗研究法，以台灣東部之兩所公立高級中學的二年級九個班級(共有345位)學生參與研究，分為控制組、實驗組Ⅰ、實驗組Ⅱ和實驗組Ⅲ，進行三堂的教學實驗，因探索式教學的核心重點在於「探索」、「解釋」及「精緻」等三階段，故不同表徵順序只針對此三階段來規畫。各組別的表徵順序差異為；控制組為「5E靜態表徵組」 (SSS)；實驗組Ⅰ為「5E靜態表徵→動態表徵→靜態表徵組」(SDS)、實驗組Ⅱ為「5E動態表徵→靜態表徵→動態表徵組」 (DSD)和實驗組Ⅲ「5E動態表徵組」 (DDD)。 至於表徵的差異在於動態表徵採用動畫教材進行教學；靜態表徵則選用與動畫教材類似的瞬間擷取畫面，作為靜態圖片教材來進行教學。經由比較四組學生在概念評量成效表現，進一步瞭解不同表徵在教學模式與教學階段的影響，以及不同性別學生之學習差異。研究結果顯示：(1)實驗組Ⅰ、實驗組Ⅱ、實驗組Ⅲ相較於控制組在經過教學後，學習者的概念評量成效表現與前測成績相比較，後測與延宕測均有更好的學習成效，顯示使用動態表徵教學較使用靜態表徵更有助於學生概念學習成效與保留成效的增進。(2)經由各組表徵順序不同進行比較，在「解釋階段」採用動態表徵的學習成效會明顯優於靜態表徵的學習成效。(3)在接受動態表徵融入5E 探究式學習進行「簡諧運動」單元教學後，女學生的概念學習成效成長情形相對優於男學生。未來研究可以發展融入電腦動畫進行的內嵌式評量測驗，進一步了解學生是如何建構簡諧運動中的相關變數（時間與速度等）間的關係。

This study aims at exploring students’ learning “simple harmonic motion” when different representation sequences are integrated into the 5E learning cycle. This study used a quasi-experimental research method. The participants were 345 eleventh graders from two senior high schools located in eastern Taiwan, and were divided into four groups, the control group, the experimental group I, the experimental group II and the experimental group III. The 3-periods-of-class instruction with the 5E learning cycle included different representation sequences in the last three phases, exploration, explanation, and elaboration in the four groups. The control group used static representations for all three phases of the 5E learning cycle (SSS); the experimental group I used a sequence of static representation, dynamic representation and static representation (SDS) along with the 3 phases of the 5E learning cycle; the experimental group II used a sequence of dynamic representation, static representation and dynamic representation along with the three phases of the 5E learning cycle (DSD); the experimental III group used dynamic representations for all three phases of the 5E learning cycle (DDD). Dynamic representations are in the form of animations, while static representations are in the form of pictures which are similar to the images used in the animations. Through comparing students’ conceptual understanding between the four groups, we further analyzed how different representation sequences in the 5E learning cycle affected students’ learning with gender differences. The results showed that: (1) compared with the control group, students in three experimental groups performed much better in the post-tests and delayed tests than in the pre-tests of conceptual understandings; this meant that the dynamic representations were better at helping students learn concepts and retain learning progress than the static representations; (2) the learning effectiveness in dynamic representations were significantly higher than in static representations in the phase of “explanation”; (3) after learning the concept “simple harmonic motion” with dynamic representations incorporated in the 5E learning cycle, female students made more progress in conceptual understanding than male students. Future studies can focus on developing embedded assessments in computer animations to understand how students construct relationships between the variables in simple harmonic motion such as time and velocity.

第一章 緒論................................................1
第一節 研究動機與背景......................................1
第二節 研究目的與問題......................................3
第三節 研究的重要性........................................4
第四節 名詞解釋...........................................5
第二章 文獻探討.............................................6
第一節 建構主義與探究教學的關係.............................6
第二節 5E探究式學習環的理論研究.............................8
第三節 表徵..............................................12
第四節 表徵順序的理論架構.................................15
第三章 研究方法............................................17
第一節 研究對象..........................................17
第二節 研究設計與流程.....................................19
第三節 課程研究設計.......................................23
第四節 研究工具..........................................26
第五節 資料處理與分析.....................................39
第六節 研究範圍與限制.....................................41
第四章 結果與討論..........................................42
第一節 學生在課程教學前後的簡諧運動概念變化情形..............42
第二節 不同表徵融入5E學習環對學生簡諧運動概念學習的影響.......44
第三節 不同性別對學生簡諧運動概念學習的影響..................50
第五章 結論與建議..........................................56
第一節 研究發現與結論.....................................56
第二節 綜合討論..........................................58
第三節 建議與未來研究方向..................................60
參考文獻...................................................62
附錄......................................................66
附錄一 簡諧運動課程教案(學校編號：A).........................66
附錄二 簡諧運動課程教案(學校編號：B).........................78
附錄三 簡諧運動概念測驗試卷.................................84
附錄四 學習過程紀錄單......................................90

中文部分：
2D等速率圓周運動的投影【簡諧運動動畫軟體】。台北市：龍騰文化。
水平簡諧運動&鉛直簡諧運動【簡諧運動動畫軟體】。台北市：龍騰文化。
王保進（2006）。中文視窗版 SPSS 與行為科學研究。台北市：心理出版社。
吳昌家（2001）。電腦動畫輔助教學對國中學生粒子概念學習成效之研究。國立臺灣師範大學化學系，未出版，台北市。
呂慧君（2009）。激髮式動態表徵設計運用於國小六年級分數除法教學成效之研究。國立臺北教育大學數學教育研究所，未出版，台北市。
李志鴻（2006）。探究式教學模組對國中生學習成效與動機之影響-以力矩單元為例。國立彰化師範大學物理學系，未出版，彰化市。
林郁芬（2011）。空間能力、先備知識與表徵順序對七年級概念理解之影響：以人體呼吸運動單元為例。國立臺灣師範大學科學教育研究所，未出版，台北市。
林琬縈（2010）。以5E學習環教學模式融入高職進修學校物理教學之行動研究－以摩擦力單元為例。國立高雄師範大學物理學系，未出版，高雄市。
翁韻婷（2010）。角色扮演遊戲融入5E學習環對國中化學式相關概念學習之影響。國立臺灣師範大學資訊教育學系，未出版，台北市。
張春興（1996）。教育心理學: 三化取向的理論與實踐。台北市：東華。
張維倫（2010）。5E學習環教學對國一學生恆定單元學習成效及學習環境知覺之研究。國立臺灣師範大學生命科學研究所，未出版，台北市。
張慧貞（2003）。由哈佛到逢甲：普通物理互動教學的實施與成效。科學教育學刊，11(4)，391-406。
郭重吉（1995）。漫談建構主義在數理教學上的應用。彰化師範大學科學教育研究所建構與教學期刊。第十六期。
郭嘉彬（2011）。探究教學模式對八年級學生數學學習成效影響之行動研究。國立彰化師範大學科學教育研究所，未出版，彰化市。
陳昌宏（2001）。應用模擬動畫對高中學生物理學習之成效研究。國立高雄師範大學物理學系，未出版，高雄市。
陳韻竹（1999）。中小學生變速率運動概念發展的研究。國立臺灣師範大學物理學系，未出版，台北市。
曾美蓮（2010）。比較傳統教學法與5E學習環教學法融入高中物理科作功單元之學習成就差異。國立彰化師範大學物理學系，未出版，彰化市。
曾燕玲（2006）。5E學習環教學對國小六年級學童燃燒概念改變之研究。臺北市立教育大學科學教育碩士，未出版，台北市。
湯兆崙、黃鼎凱、蔡宜君（2006）。多媒體促進互動教學－TEAL 普通物理的實施與成效。物理雙月刊（物理教育專輯），28(3)，544-553。
黃正賢（2007）。動態化媒體應用於高職電子科抽象概念學科對學生學習成效之影響。 國立臺灣師範大學，台北市。
黃志清（2001）。應用模擬動畫輔助國中理化實驗教學之研究。國立高雄師範大學物理學系，未出版，高雄市。
黃福坤（2006）。透過物理模擬動畫進行物理教學與學習－介紹簡易模擬動畫設計環境 Easy Java Simulation。物理雙月刊物理雙月刊（物理教育專輯），28(3)，556-543。
劉光中（2007）。操作動態表徵教學對學習成效的影響-以「函數極限」「導函數」單元為例。國立嘉義大學數理教育研究所，未出版，嘉義市。
蔡月卿（2012）。電腦動畫在教學上的應用－以粒子觀點解釋平衡概念。國立臺灣師範大學化學系在職進修碩士班，未出版，台北市。
賴柏承（2012）。科學魔術融入5E探究教學對八年級學生之學習成效-以摩擦力單元為例。國立彰化師範大學科學教育研究所，未出版，彰化市。
龍騰文化（2012）。第5章第2節：簡諧運動。高級中學基礎物理（二）B上（158-166 頁）。台北市：龍騰文化。
薛文隆（2001）。動畫製作在基本粒子教學成效上之研究。國立高雄師範大學物理學系，未出版，高雄市。
蘇育男（2009）。融入Tyson's多面向架構之5E教學策略發展國中自然與生活科技之熱學單元之研究。國立彰化師範大學科學教育研究所，未出版，彰化市。

 
英文部分：
Ainsworth, S. (1999). The functions of multiple representations. Computers & Education, 33(2-3), 131-152.
Ainsworth, S. E. (2006). DeFT: A conceptual framework for considering learning with multiple representations. Learning and Instruction, 16(3), 183-198.
Ainsworth, S. & VanLabeke, N.（2004）.Multiple forms of dynamic representation. Learning and Instruction,14（3）,241-255.
American Association for the Advancement of Science (1993). Benchmarks for Science Literacy. Washington, DC: AAAS.
Baek, Y. K. & Layne, B. H. (1988). Color, graphic, and animation incomputer-assisted learning tutorial lesson. Journal of Computer-Based Instruction, 15(4), 131-135.
Belcher, J. (2001). Studio Physics at MIT. MIT Physics Department Newsletter, Fall, 1.
Bybee, R. F. & Landes, N. M. (1988). The biological science curriculum study (BSCS). Science and Children, 25(8), 36-37.
Crouch, C. H., & Mazur, E. (2001). Peer instruction: Ten years of experience and results. American Journal of Physic, 69(9), 970-977.
Driver, R., Asoko, H., Leach, J., Mortimer, E., & Scott, P. (1994). Constructing scientific knowledge in the classroom. Educational Researcher, 23, 4.
Gentner, D., & Stevens, A. (1983). Mental models. Hillsdale, NJ: Erlbaum.
Giunchiglia, F. & Walsh, T. (1992). A theory of abstraction. Artificial Intelligence, 57, 323-389.
Hammer, D. (1996). More than misconceptions: Multiple perspectives on student knowledge and reasoning, and an appropriate role for education research. American Journal of Physics, 64(10), 1316-1325.
Hodson, D., & Hodson, J. (1998). From constructivism to social constructivism: a Vygotskian perspective on teaching and learning science. School Science Review, 79(289), 33-41
Keys, C.W., & Bryan, L.A. (2000). Co-constructing inquiry-base science with teachers: essential research for lasting reform. Journal of research in science teaching, 38, 6.
Lewalter, D. (2003). Cognitive strategies for learning from static and dynamic visuals. Learning and Instruction, 13(2), 177-189.
Lowe, R. K. (2003). Animation and learning: Selective processing of information in dynamic graphics. Learning and Instruction, 13(2), 157-176.
McDermott, L. C., & Shaffer P. S. (2002). Tutorials in introductory physics and homework package. Upper Saddle River, NJ: Prentice-Hall.
National Research Council. (1996) National science education standards. Washington, D.C.: National Academy Press.
Poohkay, B., & Szabo, M. (1995). Effects of animation & visuals on learning high school mathematics.
Rieber, L P. (1990). Using computer animated graphics in science instruction with children. Journal of Educational Psychology, 82(1), 135-140.
Ritchie, S.M., & Rigano D.L. (1996). Laboratory apprenticeship through a student research project. Journal of research in science teaching, 33(6), 799-815
Rogoff, B. (1990). Apprenticeship in thinking: Cognitive development in social context. New York: Oxford university press.
Schnotz, W. & Bannert, M.（2003）. Construction and interference in learning from multiple representation. Learning and Instruction, 13（2）, 141-156.
Szabo, M. & Poohkay, B. (1996). An experimental study of animation ,mathematics achievement, and attitude toward computer-assisted instruction, Journal of Research on Computing in Education 28 (3), 390-402.
Trowbridge, L. W. & Bybee, R. W. (1990). Becoming a Secondary School Science Teacher (5th ed.). New York: Merrill.
Tversky, B., Morrison, J. B., & Bétrancourt, M. (2002). Animation: Can it facilitate? International Journal of Human-Computer Studies, 57, 247-262.
Von Glasersfeld, E.（1987）Learning as a constructive activity. In C. Janvier (Ed.), Problems of representation in the teachingand learning of mathematics. Hillsadale, NJ: Lawrence Erlbaum Associates.
Wheatley, G. H. (1991). Constructivist perspectives on science and mathematice learning. Science Education,75(1), 9-21.