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學生繪製V圖對國二理化實驗教學之影響

本研究探討國中學生進行理化實驗時，學生自己製作V圖對學生的科學過程技能、理化學科成績、連結概念與實驗及學生在實驗上的專注之影響。研究進行約兩個月，由三位教師以三種教學法教授七個班級的259位學生。實驗組（N＝76）在實驗前必須做預習的工作，完成V圖中實驗目的、先備知識、實驗步驟、及要記錄的表格四部分，實驗中進行小組討論，實驗後完成完整的V圖作為實驗報告。控制A組（N＝71）在實驗前也要做預習的工作，先完成實驗紀錄本前半部的內容，實驗中也進行小組討論，實驗後完成實驗紀錄本。控制B組（N＝112）是照教師慣有的教法：實驗前不要求學生一定要預習實驗步驟，實驗中沒有小組討論，但實驗後學生要完成實驗紀錄本。三位教師中，甲、乙兩位教師各有三個班級參與，分別施以三種不同的教學法；丙教師則以傳統教學法教授一個班級。實驗教學前所有學生均進行科學過程技能測驗（TIPSⅡ）及邏輯思考能力測驗（GALT）並收集第一次理化段考成績；其間收集學生在實驗教室實驗操作、討論、秩序的表現及學生所繪製的V圖及實驗紀錄本；教學後進行科學過程技能後測及實驗測驗並收集第三次理化段考成績。另外訪談教師施行V圖教學的感受並用開放性問題的問卷詢問學生對V圖的感受。測驗結果經變異數分析及卡方考驗得知：1)教學前、後科學過程技能無顯著差異，但在製作表格及繪製關係圖的能力上有顯著差異（P<.05）；2)使用V圖的班級比另兩班在段考的表現好；3)三組學生在提取實驗相關概念上接近顯著差異（P＝.06），而下結論的能力則未達顯著差異。問卷及訪談教師的結果可知：1)V圖能夠幫助學生瞭解實驗內容及實驗步驟；2)甲教師及實驗組中53％的學生願意繼續使用V圖，乙教師則選用控制A組的改良式實驗紀錄本；3）使用V圖後78％的學生可以默背出V圖所包含的五部分內容且學生認為『V圖對自己的學習有幫助，可以增進對實驗的瞭解，比實驗紀錄本更有趣、活用、有發揮的空間』。

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探討國二學生詮釋地球科學課本附圖的相關因素

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國中學生平面鏡成像概念之研究

本研究以三種教學法探究學生對「平面鏡成像性質」的概念，同時探討學習環教學模式與實驗活動教材之效果，以作為國中教師在平面鏡成像教學時的參考。本研究以「學習環教學模式教授實驗活動教材」（A組）、「慣用教法教授實驗活動教材」（B組）、及「慣用教法教授課本教材」（C組）等三種教法進行「平面鏡成像」教學，對象為台北縣瑞芳區某國中一年級共１７４名學生，分成三組，分別進行三種不同之教學。學習成就以自編之「平面鏡成像性質」測驗卷（α＝.８５）來測量，測量結果以單因子變異數分析及卡方考驗來檢視三種教法之學習成效。研究結果顯示：一、學生對於「平面鏡成像性質」之主要迷思概念有(一)成像位置在鏡面上;(二)成像在眼睛和物體的連線上;(三)以觀察者為參考點決定成像。二、A組在「平面鏡成像性質」測驗卷的表現顯著優於B組(p<.05)，B組亦顯著優於C組(p<.05)，顯示學習環教學模式的教學法及實驗活動教材比起慣用教學法及課本教材更有助於學生在「平面鏡成像性質」之學習。三、A、B兩組在平面鏡成像性質之：成像位置在正前方(水平方向) 、像的位置不隨觀察者移動而改變、成像位置在鏡後、像距等於物距、像和物大小相等、像的大小不隨物體移動而改變、像的大小不隨觀察者移動而改變、像的大小不隨光源移動而改變、像的位置不隨光源移動而改變等九個概念上有顯著的進步，而C組在成像位置在鏡後、像和物體的大小相等、像的大小不隨物體移動而改變、及像的大小不隨觀察者移動而改變等概念上有顯著的進步但程度明顯不如A、B兩組。本研究建議未來在平面鏡成像單元宜利用壓克力板之實驗活動教材協助教學。

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高一學生科學問題組對討論中的同儕關係與論證方式的影響分析

本研究主要有兩個目的：（1）探討高一學生組對討論中的相關因素對於判斷科學問題合理性的影響；（2）分析高一學生組對討論時的口語互動資料。實驗對象為台北市兩所高級中學學生，共計7個高一班級參與本研究，其中5個班級進行科學問題的組對討論。以先前發展的班級結構問卷區別出學生的微觀學術地位與微觀同儕地位。主要的研究結果如下： 學生彼此前測答案的衝突型式會顯著地影響最後共識分數的決定方式。學生在大衝突的情境下，會產生較多的「社會影響」的共識分數決定方式，而在微衝突時則會產生較多的「折衷」與「極化」。 微觀理化能力學術地位與微觀同儕科學家意像學術地位對於組對討論有顯著的影響，而微觀友伴關係同儕地位對於組對討論則沒有影響；而且這些地位影響是依賴於組對討論的情境。 學生討論的論證方式可區分為有效論證與無效論證。這並非就邏輯的意義而言，而是就是否當時達成實質性溝通的可能而言。無效性論證有訴諸暴力、攻擊人身、訴諸情緒、猜拳、折衷、與訴諸感覺等；有效性論證有類比、訴諸權威、訴諸實驗、直觀思考或常識、與其他科學性或非科學性的理由等。這些論證方式加強勸服的力量，也說明和印證了共識的取得是經由社會建構的過程。 學生在組對討論中達成共識，事實上是對於言語行為所隱含的的可理解性宣稱、真實性宣稱、真誠性宣稱與正確性宣稱達成共同理解。所以，在討論過程中，他們可以針對任何有效性宣稱提出質疑而有不同的溝通方式。

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探討粒子概念對國二學生學習溫度與熱的學習成就與心智模式之影響

很多研究指出，微觀的粒子世界對學生而言是困難且難以學習的(Novik & Nassusbaum, 1981; Nassusbaum & Novick, 1982; Nussbaum, 1985; Andersson, 1990; de Vos, 1996)，但是物質的粒子理論(The particle theory of matter)早在1960年代就是基礎科學教育研究焦點的一個主題，並被National Science Teachers Association列為課程中必須建立的重要概念(Schmedemann, 1970)，學生必須具備這些基本概念方有助於理解其他的化學概念。 本研究針對現行國二理化課程中的「溫度與熱」單元，設計了實施微觀教學的「粒子+微觀組」、以現行理化課本的巨觀教材為主的「巨觀組」，並增加了一組「粒子+巨觀組」，主要方式是實施粒子教學但實施溫度與熱的巨觀教學，藉以探討粒子概念對於學生於巨觀教學下的影響。 本研究之研究結果如下﹕ 1. 在概念的層面上，微觀教學的教學成效優於巨觀教學，但在以計算為主的解題上，粒子概念對巨觀教學下的學生產生負面的影響。 2. 與巨觀教學相比，微觀教學後，學生之粒子概念有顯著的提升，而接受巨觀教學的學生，其粒子概念並未產生顯著的變化。在面對其他粒子相關的科學現象時，巨觀教學與微觀教學組的學生，皆偏向以巨觀觀點解題，但接受微觀教學的學生較多人以粒子觀點解題，且成功解題的比例很高。 3. 與巨觀教學相比，微觀教學下學生所產生的「水加熱系統」、「比熱」以及「熱平衡」心智模式之本體屬性較多屬於CBI屬性，且較多學生具有科學模式。且在微觀教學下，學生具有的「CBI」屬性的「熱平衡」心智模式較易維持。 4. 微觀教學之教學(呈現)模型較能有效使學生建立與科學模型屬性相同的心智模式。 綜合以上所述，溫度與熱的微觀教學對於提升學生的學習成就、建立與科學模式相同屬性的心智模式以及對粒子相關的科學現象推理解釋均有顯著的幫助。

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探討中學生機率概念與判斷偏誤關係之研究

本研究最主要的目的是想瞭解中學生一些基本的機率概念，是否與文獻中所提的判斷偏誤有關。本研究所謂的判斷偏誤是指國外學者Tversky & Kahneman, Fischbein, Konold等所提的「代表性」、「可利用性」、「結果取向」、「複合事件等機率迷思概念」，以及在「同時投擲與N次投擲」的相同機率架構中是否有混淆的情況。本研究則延伸他們的研究，一來探討我國的中學生是否也會有受這些判斷偏誤影響的情況，並進而探討機率判斷偏誤是否會與中學生之「獨立」與「樣本空間」這兩個基本機率概念有關。以量的分析與半結構式訪談，來探討分析判斷偏誤與基本機率概念的關係。 本研究的研究對象，是以台北地區尚未學過「實驗機率」單元的國二學生160人，以及尚未學過「古典機率」單元的高中生513人。透過兩份自編的評量工具蒐集資料，並進行量的分析，探討判斷偏誤與機率概念的關係。此外尚以半結構訪談的方式，從673位研究對象中選出具代表性的5人，進一步確認量的研究結果。以下是本研究主要的發現： 1. 雖然國高中受試者之機率先備知識有很大差異，且施測樣本數有很大不同，但本研究中多元線性迴歸的結果，卻有許多國高中迴歸結果非常相近的情形，然而這是研究者從未預先想到的。尤其是，最能預測國高中受試者在複合事件等機率能力的預測變項皆為樣本空間，且所有自變項約可解釋複合事件等機率之變異數的三成五左右。最能預測國高中受試者在代表性判斷偏誤的預測變項為獨立，且所有自變項約可解釋代表性之變異數的五成左右；最能預測國高中受試者在一次投擲的預測變項皆為獨立，所有自變項共可解釋國高中受試者一次投擲能力之變異數的二至三成；國高中受試者在可利用性與結果取向中所有自變項可解釋判斷偏誤能力之變異數均未到兩成，且每個預測變項的效應均很小。 2. 除了可利用性次量表之外，受試者有許多選項正確，但所持理由與正式機率理解相距甚遠的情形。 3. 量的施測與訪談中發現，部分受試者有基模轉換與概念衝突情形發生，但受試者往往沒有察覺此現象。 4. 部分國中受試者與少數高中受試者有在本研究中許多工具一致選擇「無法預測」選項，以及一致選擇「兩者/三者相同」選項之情形。雖然在某些題目中此為正確選項，但受試者的想法與正式機率理解有很大差距。所持理由多符合結果取向之表徵。 5. 部分國高中受試者提及過去投擲經驗，但在本研究中，提及過去經驗不一定對選正確選項有所幫助，可能是受了可利用性判斷偏誤之影響。且部分國高中受試者持有「投擲有由人為控制的」想法，特別是在「獨立」與「一次投擲」次量表中，此現象尤為顯著。 6. 部份國中受試者持有「都是相同骰子/硬幣，所以機率相同」、「都是相同彩券，所以機率相同」的想法，並以「是否公平」為本研究中所有工具的答題判準；少數國高中受試者持有「只要是有關於投擲骰子的題目，機率都是1/6；只要是有關於投擲硬幣的題目，機率都是1/2」的想法；少數高中受試者持有「機率這種東西，就是要越多次越可信」的想法，並以此為本研究中所有工具的答題判準。以上這些想法有「僅考慮單一因素，沒有考慮除了相似性以外的因素」的特性，屬於代表性判斷偏誤表現。 7. 本研究與國外學者的結果相同的是，受試者有很多複合事件等機率的表現。但研究者進一步探討複合事件等機率的成因，發現可以更深入的分為：可能是受到「結果取向」的影響，或受到「代表性判斷偏誤」的影響。

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小組互動與概念改變機制之探討─以物質狀態與氣體性質概念為例

本研究旨在透過基本期望理論與本體分類論的觀點，探討學生科學小組的互動與概念改變的關係。基於此，本研究首先從同儕互動與概念改變相關研究理論進行文獻評析，探討學生在不平等互動中所可能產生的概念改變影響。根據上述結果，本研究以「物質狀態與氣體性質」做為研究概念，利用本體分類論(ontological catagories)將學生概念分為過程(process)、物質(matter)與科學(science)或另有(alternative)三個維度，探討研究對象之概念類型。並設計物質狀態之粒子繪圖(Drawing)與概念圖(Concept Mapping)活動、科學概念閱讀及三個預測─操作─解釋(Prediction─Observation─Explanation，POE)實驗活動等，提供受試者進行不同形式的概念互動機會，以達成概念改變。本研究對象為北縣某私立女中國三學生所形成的五人小組，透過受試小組的話語資料、前後測作答情形，進而分析小組互動與受試者概念改變型式及層次間的關係，並利用凱利方格技術分析(Repertory Grid Technique；RGT)小組概念生態(conceptual ecology)。於此，本研究提出以下結論： 一、 測量小組地位之問卷內容設計，應使用與小組互動情境相關的問題，如此方可真正測量出互動情境下的小組地位結構。本研究結果顯示各成員都對於彼此活動表現的評分並不受人望與學望的影響，因人望與學望皆受到研究情境外其他因素的影響，故不適用於本研究之地位判斷。然而理化課所形成之小組，其活動內容與學科知識相關，故活動進行中仍可發現互動受學望影響之處。 二、 利用凱利方格技術之FOCUS分析可找出小組成員與共識之相似度，了解各成員與概念生態的相似程度。此外，利用Princom技術分析，可清楚看出小組概念生態分布與變動情形。故利用凱利方格技術描述概念生態可獲得理想的結果。 三、 高地位學生的概念改變具有規則性，其另有概念與物質概念經互動後，概念地位降低或概念消失；而過程科學概念經互動後，概念地位提昇或概念生成。高地位學生子概念變動情形並不劇烈，一旦概念欲產生變動，則便朝向較高層次(過程)的概念演進。反之，低地位學生的概念改變較混亂，其另有概念與物質概念經互動後，概念地位可能提昇；而過程科學概念經互動後，概念地位降低，且低地位者之概念增減是隨意的。地位高低確實對於概念的發展有重大影響，高地位者不僅擁有較多的行動機會，同時擁有學會高層次科學概念的機會；然而低地位學生不僅無法獲得平等的學習機會，甚至連建構正確知識的機會也被奪去。 四、 高地位學生並非擁有較高層次的概念，如本研究之低地位學生─尹，其概念類型於前測時是最接近過程科學概念，然而互動時由於概念生態中概念豐富，故低地位學生概念亦受高地位學生影響而有增生許多物質概念。高地位學生的概念無論概念層次高低，都不易受其他人影響。 五、 共識概念生態變動方向與高學望地位者變動趨勢相似，而共識概念移動方向常與學望地位低者相反。受忽略者對於活動參與最少，因此其概念鮮少提出與人互動，故其概念變動方向亦與眾人不同。 六、 互動的品質影響著概念改變的情形。高學望學生互動的「質」最佳，因而引起正向的概念改變；反之，低地位與低學望的學生，無法有效掌握活動的進行與參與概念互動，因此概念改變情形較不理想。

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探討以概念改變策略促進代數符號理解對代數成就表現及學習興趣之影響－以一元一次方程式為例

從過去學者的研究發現（Küchemann,1981、郭汾派、林光賢與林福來,民78、袁媛, 民82）代數符號具有多種意義（特定數、一般數、變數等等），而學生對各種代數符號意義也有不同層次的理解，因此本研究主要目的是要探討學生對代數符號意義的理解與代數成就表現的關係。 本研究共有兩個部分：研究一從128位國三學生在代數成就評量試卷以及代數符號理解試卷中的表現探討理解代數符號意義與代數成就表現間的相關性。研究二調查197位（五個班級）未學過代數課程的國一學生對代數符號是否存在另有理解；再從這五個班級中挑出表現接近的兩個班級作為實驗組（40人）與對照組（36人），在實驗組學習一元一次方程式過程中加入五次運用概念改變策略並強調符號意義的班級活動，期望提升對代數符號的理解及學習的興趣，最後再比較與對照組間的差異。本研究另從實驗組挑出六位學生，藉晤談、觀察等資料收集方式瞭解其在學習、活動歷程中的概念發展。 從研究一的結果發現國三學生的代數成就表現與符號理解情形之間具有高度相關性。研究二的結果發現學習代數前有近六成的學生將符號視為代表特定（範圍）的數或對代數表示法是存在另有的理解，而某些另有理解方式對代數學習是會造成負面的影響；透過本研究的學習活動，實驗組學生對符號代表一般數及變數的理解明顯優於對照組，但在後測中的代數成就表現與對照組則無明顯差異，而是某幾種錯誤類型出現的比例較低以及對數學抱持較正面的學習態度；此外，由本研究亦可發現透過教師安排、引導下，學生是樂於有意義地使用代數符號及規則。

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一位國小自然科教師的教學改變

本研究探討一位國小自然科教師1992年與2001年間於教師信念與教師教學行為的改變。1992年由李田英教授，2001年由研究者透過教室觀察、晤談與文件蒐集等方法收集個案教師在教學行為，分析信念、發問技巧、師生互動、班級經營、評量及教學法等資料。以Blosser自然科學問題分類法分析教師發問問題類型、採Flanders師生互動分析課堂師生互動，經三角校正、歸納分析研究發現如下：（1）教師信念無明顯改變；（2）發問問題數量增加、偏向記憶與收斂思考性問題與教室管理性問題增加；（3）教師談話比例增加，教師直接影響比例偏高且未有明顯改變；（4）班級經營更多元化與活潑化；（5）教學法更多元化與活潑化；（6）評量多元化。影響教學行為改變的主要因素有學生年級、教學經驗、城鄉差異、擔任科任與級任教師及學校大環境。研究建議如下：（1）教師要能常自省以調適自我的教學；（2）教師要能隨時多方面學習；（3）對初任教師宜有制度的輔導；（4）學校充實硬體設施、實驗教具與完善管理以協助教師教學；（5）未來可持續性長期追蹤一位教師的改變

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阿基米得原理與引導式發現教學法對學生學習浮力概念的影響

本研究探討教授阿基米得原理與引導式發現教學法對學生學習浮力概念的成效。共有兩個學校6個國二班級193位學生參與研究，一間學校在台北縣市區、一間學校在桃園縣郊區。由兩位教師分別只教授課本教材（對照組）、以慣常使用的教學法但加入阿基米得原理教材（實驗A組）、使用引導式發現教學法且加入阿基米得原理教材（實驗B組）。每個班級均施以前測、後測，並蒐集學生的理化學期成績。前後測工具為研究者自行開發，經一位科學教育專家和三位國中理化科教師審查修正，前測信度α=.53，後測信度α=.71。所得資料除做描述統計，並做卡方考驗、變異數分析。研究發現學生有如下的七個迷思概念：1）單向誤用學到的浮力概念；2）只利用物體密度、體積、質量（重量）大小來判斷浮力大小，而忽略其它因素；3）只要同樣是沈體或浮體，不管物體在水中體積、液體密度如何變化，浮力就都一樣；4）沈體不受浮力；5）只注意到題目中的變化量來判斷浮力；6）物質的性質使浮力改變；7）浮力和物體與水的接觸面積有關。引導式發現教學法與融入阿基米得原理的教材對桃園縣的國中生學習浮力概念有顯著影響；但對台北縣的國中生無顯著影響。以後測成績分群，高、中、低分群學生經過教材與教法的改變後有較佳的進步。以理化學期成績分群，中、低分群學生經過教材與教法的改變後有較佳的進步。