臺灣博碩士論文加值系統

中文摘要
由於電學兼具複雜及抽象性，學生即使經過學習都還有許多另有概念，而建模能力的重要性在近幾年的科學教育改革中，逐漸受到大家的重視，許多研究皆顯示電腦模擬教學和實作教學皆有助兩者的發展，因此本研究意欲探討結合新興教學科技－電子白板的模擬教學、實作教學及模擬實作混合教學對高、中、低不同電學程度學生電學概念及建模能力的影響。
本研究各選臺北市兩所小學三升四年級學生，各三個班，每班學生依電學診斷式測驗前測配對後分高分、中間、低分各三組，每組各5人，共18組，每班採用上述三種教學方式之一實施三節自編電學課程。在課程的最先和最末活動為建模能力測驗前、後測，全部課程結束後，再進行電學診斷式測驗後測。
研究者以ANOVA分析電學診斷式測驗後測成績，發現模擬實作混合教學法在整體學習成效及能量概念上明顯優於其他兩組，但在通路概念上，三種教學方式則無明顯差異。接著以Friedman test分析不同程度學生，發現高分組和低分組的學生，模擬實作混合教學優於電子白板模擬教學，實作教學居末，中間組的學生則是模擬實作混合教學優於實作教學，電子白板模擬教學居末，但皆無顯著差異，另分析各式概念的差異，發現僅在低分組的能量概念上有顯著差異，其餘皆無。最後，研究者以質性為主，量化為輔的方式分析建模能力測驗前、後測學生在各階段建模歷程的能力表現。結果發現在模型選擇與建立、模型效化與分析階段，不論何種程度的學生經過模擬實作混合教學和電子白板模擬教學後，通路建模能力的層級皆有提升，但實作教學組則提升有限。在能量建模部分，不論何種程度的學生在三種教學方式下多半集中在經驗觀察的層級，但模擬實作混合教學在大部分程度組別中仍優於電子白板模擬教學，實作教學居末。
本研究希冀能在電學教學、電子白板建置及國小生建模能力分析提供一些實質建議及回饋。

關鍵字： 電子白板、實作教學、電學、建模能力

Abstract
Electricity is so complicate and abstract that students are easy to have misconceptions no matter before or after learning. The importance of modeling ability has been gradually emphasized in the science education reform. Research showed both computer simulations and hands-on activities were useful to the development of students’ electricity concept and modeling ability. This study aims to investigate the impacts of using computer simulations of interactive whiteboards (IWB), hands-on activities and a combination of simulation- laboratory on students’ electricity concept and modeling ability of different achievements of electricity.
The participants in this study were three 3rd grade classes, respectively from two elementary schools in Taipei. Based on their electricity pre-test achienvements, students of each class were classified into three levels: low, middle and high. There were 18 groups in total. Each group has 5 members. Each class underwent a 3-period session of self-designed electricity class by using a different kind of teaching methods. The modeling ability and electricity performance of students were tested before and after the class.
This study used ANOVA to analyze students’ learning effectiveness. The results were as follows. In terms of learning effectiveness as a whole and energy concept, the teaching method of simulation-laboratory combination is better than the other two. In terms of the concept of circuits, there was no significant difference among these three. Then the performances of students of different levels were analyzed by Friedman test. The results showed: for high and low level groups, the combination teaching method is better than the IWB simulation, while the hands-on one is the worst. For the middle groups, the combination teaching method is better than the hands-on method, while the laboratory one is better than the IWB simulation, but with no significant difference. For the low groups, it has no significant difference by using three methods, except in the concept of energy. Finally, this sutdy mostly based on qualitative with the aid of quantitative analysis to analyze students’ modeling ability in different modeling stages. The results showed that students of all levels have great progress in the modeling of circuits by adopting the combination method, as well as the IWB simulation method, but using hands-on activity method has little progress. In terms of the modeling of energy, students of all levels were mostly limited to the level of experiential observation. As a whole, the combination method is better than the IWB simulation method; hands-on activity is the last.
Based on the findings, the researcher provides recommendations and implications for further studies on electricity teaching, applying IWB in teaching and analysis on students’ modeling ability.
Keywords: whiteboard, computer simulation, laboratory activity, electricity, modeling ability.

目次
中文摘要 I
英文摘要 II
目次 III
圖次 V
表次 VII
第一章 緒論 1
第一節 研究背景與動機 1
第二節 研究目的和問題 4
第三節 名詞釋義 5
第四節 研究範圍和限制 7
第二章 文獻探討 8
第一節 電子白板 8
第二節 電學相關研究 17
第三節 模型和建模 25
第三章 研究方法 36
第一節 研究設計與架構 36
第二節 研究對象與場域 37
第三節 教學設計 41
第四節 研究工具 50
第五節 研究流程 60
第六節 資料處理與分析 62




第四章 研究結果與討論 63
第一節 教學方式成效的比較 63
第二節 教學方式對不同程度學生於電學學習成效之影響 71
第三節 教學方式對不同電學程度學生建模能力之影響 78
第五章 結論與建議 93
第一節 結論 93
第二節 建議 95
參考文獻 98
中文部分 98
英文部分 100
附錄 105
附錄一：密閉式水車循環類比閱讀教材 105
附錄二：電學教學＿電子白板模擬教學 107
附錄三：電學教學＿實作教學 113
附錄四：電學教學＿模擬實作混合教學 118
附錄五：電學診斷式測驗 124
附錄六：電子白板模擬教學教材 128
附錄七：建模能力測驗編碼計分舉例說明 130

參考文獻
中文部分
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