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跨年級學生氧化還原概念發展歷程

本研究主要目的為探究跨年級學生氧化還原概念之發展歷程以及解釋融貫性之相關性，研究工具以問卷為主，研究對象為七年級、八年級、九年級、高中一年級、高中二年級以及大學階段之學生，人數共702人。 本研究將氧化還原概念分為四個主概念，分別為「概念本質」、「反應過程」、「氧化力」、「反應次序」。研究結果發現氧化還原概念在各個主概念皆包含重要類型3至5種，並且可以統整出10種心智模式，其中狹義科學模式主要在八年級階段建立，而廣義科學模式則是在高一階段建立。 最後利用PAUP*軟體進行概念演化樹分析，並綜合統整出跨年級學生氧化還原概念發展歷程，在狹義科學心智模式的發展歷程中，首先建立主概念一「概念本質」，其次為主概念二「反應過程」和主概念三「氧化力」，最後才發展主概念四「反應次序」。而在廣義科學心智模式的發展歷程中，首先建立主概念四「反應次序」，其次為主概念一「概念本質」和主概念三「氧化力」，最後才建立主概念二「反應過程」。其中，在狹義科學心智模式的發展中，雖然主概念四「反應次序」最晚建立，但是一旦建立後就不容易回歸於錯誤概念，但主概念三「氧化力」不論是在狹義科學或廣義心智模式的發展中，都較難完全成功建立。

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透過建模與多重表徵教學探討高二學生的建模能力與概念改變－以空間概念為例

本研究旨在透過科學建模與科學概念改變理論的觀點來探討學生在學習數學上的空間概念時的建模能力與概念改變。在本研究中，研究者發展了一套為期六週、以建模與多重表徵為設計基礎的數學課程，並在一所普通高中內實際進行教學。研究者將三個班級（共125位高二學生）透過方便性取樣分為建模與表徵組(MR)、表徵組(R)與控制組(C)等三組。其中建模與表徵組（簡稱建表組）與表徵組由研究者進行教學，而控制組則由該校一位經驗豐富的數學教師進行教學。 在本研究中，研究者修改了張志康和邱美虹（2009）所提出的「建模能力分析指標(Modeling Ability Analytic Index, MAAI)」，發展了一套多面向的概念試題，在每單元結束後各施測一次，以作為評量與分析的依據。該試題共有五個單元，每個單元均包含許多開放性問題；學生必須完整地進行答題與解釋，才能獲得高分。在後測結束後，每位學生均接受為時20至30分鐘訪談，以協助研究者確認對學生所持之心智模式的歸類是合理的。此外，研究者尚挑選了27位持有不同心智模式與建模能力的標的學生進行為時1小時的深度訪談；此深度訪談旨在深入探討這些學生的心智模式與建模能力，以作為典型個案的呈現。本研究所有的研究工具均經過信效度檢驗，並達到合理標準。 經過資料編碼與分析，本研究顯示出以下結果：首先，三組學生在接受過建模與多重表徵教學後，在概念理解上均有顯著的進步，其中又以建表組的進步幅度最大，表徵組的學生次之，而控制組的學生進步幅度最小。在這當中，建表組與表徵組學生的進步幅度也顯著地較控制組來得大。其次，學生所持有的空間概念心智模式是多元且多樣的。本研究根據先前文獻與試測結果，將學生的心智模式分為科學模式、斜角模式、有界模式、符號模式、實體模式、二維延伸模式、以及其他等七類。在教學前，持有二維延伸模式與有界模式的學生是最多的，隨著教學活動的進展，二維延伸模式的學生開始減少，取而代之的是實體模式與符號模式。有界模式雖然一直都有學生持有，但卻不是比例最高的。在教學的尾聲以及教學完畢後，持有科學模式與符號模式的學生則是最多的。這樣的結果符合了研究者的教學目標，也符合了先前的研究發現。接下來，在學生所使用的建模歷程上，建表組的學生所使用的建模歷程顯著地較表徵組與控制組來得高。學生在六個建模歷程當中，以模型選擇、模型建立與模型應用的表現較為理想。建表組的學生在模型效化、模型調度與模型重建三個歷程上，所使用的次數與表徵組及控制組的學生有顯著的差異。接下來，在學生的建模能力方面，建表組學生的平均建模能力（2.81分）顯著地比表徵組（2.03分）與控制組（1.98分）來得高。56%的建表組學生在教學結束後具備了進階的建模能力，然而三組學生在答題層次上並未展現出顯著差異。接下來，在學生所採用的表徵形式與種類上，學生最常使用的表徵種類為數學表徵，其次是言語表徵與具體表徵。學生較少使用視覺與動作表徵。造成這樣的差異的主要來源，乃是由於建表組的學生在進階建模能力上的得分顯著地比其他兩組來得好。最後，根據回饋單、情意問卷與課堂錄影等資料顯示，學生對這樣的課程持有相當正向的態度，且在課程中有著良好的師生互動。根據本研究的結果，研究者建議教師設計建模與多重表徵課程，並以外顯化的方式實施，以提升學生的建模能力並促進概念改變。

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五年級與六年級學生對「槓桿」之想法類型探討

本研究的主要目的在於探討五、六年級學生對於「槓桿」的想法類型，藉由「槓桿原理之理解問卷」、「槓桿之判定問卷」的半開放式紙筆測驗，以及半結構式晤談來了解學生對於槓桿原理的理解情形，並歸納其對於槓桿的想法類型。研究對象分別為國小五、六年級學生各136人與133人，合計269人。研究發現如下： （1）六年級學生對「槓桿定義、轉動概念、轉動條件、名詞理解及效果判定」的理解，表現皆顯著優於五年級學生。 （2）五、六年級學生對於槓桿的判定，在第一類槓桿的表現並無顯著差異； 在非槓桿物體、第二和三類槓桿的表現，六年級學生顯著優於五年級學生。 （3）學生對槓桿之想法類型包括：外觀、施力、支撐、擺動、省力、類蹺蹺 板、三點共存、轉動八種類型。五年級學生常以施力、支撐、擺動的想法來判定槓桿，而六年級學生常以三點共存的想法來判定槓桿。

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高中探究式化學實驗模組開發與實施之評鑑影響－實務型參與式評鑑之實徵性研究

本研究目的在於探討評鑑對高中探究式化學實驗模組實施的影響，並從上述實徵研究的結果提出對參與式評鑑理論的補充與修正。本研究參考參與式評鑑理論、評鑑產生影響理論、成人轉化學習理論及學習型組織理論，建構了「組織學習之實務型參與式評鑑」(PEOL評鑑)理論架構，將評鑑過程視為由教師及評鑑團隊知識共構的歷程，教師在施行探究教學及評鑑過程中受到評鑑環境影響，探究教學知識產生變化，此變化影響後續的探究教學實務，另一方面，由於知識共構，教師的變化及回饋也對評鑑團隊的探究評鑑實務知識產生影響，進而修正評鑑實務。本研究以台灣北部一所公立高中的十八位高二學生及四位化學教師為研究對象，採取質、量兼併的研究方法，探討實施錯合物探索式實驗模組及評鑑的歷程中，學生探究學習表現、個案化學教師的探究教學實務及探究教學知識變化情形、變化與評鑑環境影響因素的關係、評鑑對教師及評鑑團隊的影響、以及本研究情境使評鑑產生影響的原因。研究結果發現，實施PEOL評鑑對教師及評鑑團隊都產生了影響。對教師的影響有三方面：工具性、概念性及符號性影響。工具性影響包括教師使用評鑑的回饋以修定評量工具、及促進教師反思以進行修正。概念性影響包括以評鑑回饋釐清探究教學與學習的概念、實施評鑑過程促進學習型組織的形成及運作；符號性影響包括學生整理實驗成果參加科展得名以及教師發表論文，皆對外展現實施成效。另一方面，對評鑑團隊的影響也有三方面：工具性影響包括增進利害關係人對評鑑的瞭解、協助發展探究學習評量工具、及協助教師專業成長；概念性影響，包括評鑑團隊因實施評鑑而更加釐清評鑑理論的定義內涵；符號性影響，包括評鑑團隊的論文發表，也對外展現了實施成果。分析本研究情境使用PEOL有效原因，包含四點：建立穩固的評鑑基礎、實施評鑑滿足需求、立即回饋機制促使即時調整方案進行方向及評鑑產生影響、參與者的特質有助於推動。本研究評鑑團隊及教師面對的議題則有：組織文化不同，建立共識需要時間；及評鑑時間長、溝通頻率高，雙方負擔都相當大。本研究所發展PEOL不同於以往評鑑，具有五項特色：將「評鑑產生使用」擴大為「評鑑產生影響」；運用知識使用理念建立PEOL評鑑架構； PEOL評鑑的進行過程並非線性，而是有回饋機制；知識共構在過程中持續發生，而非在某特定時段；知識共構是發生在利害關係人及評鑑團隊間，因此雙方都受到評鑑影響。

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探究多重表徵教學對於八年級學生學習化學平衡概念與概念改變的影響

化學教師選出學生感到困難的單元有化學平衡、莫耳、氧化還原、化學計量反應，其中化學平衡是被列為學生最難理解的單元(Finley et al., 1982)，對化學平衡這個單元而言，許多學生誤以為是一種靜平衡的狀態，殊不知其實它是屬於一種動平衡的概念，Chi等人認為化學平衡的困難之處在於其本體屬性為突現本體，而非直接過程本體，本研究希望透過多重表徵的教學方式，來增進學生的學習理解。 本研究以八年級61位學生為研究參與對象，共分為兩組教學。其中實驗組學生有32人，教學過程是以多重表徵的方式呈現；對照組學生有29人，教學方式則為教師口語和板書教學，兩組學生之中各選出6位標的學生，進行晤談以了解學生具有何種心智模式。 本研究的結果如下： 1.兩組的概念問卷後測部分有達到顯著差異，表示實驗組的多重表徵教學確實能造成學習成效上的差異。 2.兩組的本體問卷在後測、延宕階段都有達到顯著差異，表示強調巨觀、微觀等不同面向的多重表徵教學有助於學習者理解化學平衡的突現過程本體屬性。 3.比較兩組間的心智模式類型分佈結果，不管是實驗組或是控制組方面，在前測階段兩組學生的心智模式都有集中在化學平衡反應的方向是從方程式的左邊向右邊進行的，至於在化學平衡的微觀機制部分，在前測階段兩組的心智模式都有集中在反應物與生成物達平衡時兩者的濃度相等，其中實驗組更有高達七成的比例。 4.從學生的情意問卷中顯示，大部分實驗組同學對於多重表徵教學是抱持著正面的反應。 研究結果顯示實驗組的多重表徵教學成效是優於控制組的傳統教學，建議科學教師可以在教學活動中，藉由不同表徵之間的交互作用，幫助學生了解化學現象中的科學概念，如此以協助學生建立正確的科學心智模式。

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從概念改變理論探究建模教學對學生力學心智模式與建模能力之影響

本研究以Vosniadou、Chi與diSessa (簡稱VCD) 的綜合理論建立「新-心智模式架構」，嘗試整合三位學者的觀點，從多元面向探討「影響概念改變的因素」及「心智模式的類型與演變」。研究目的主要是以VCD綜合理論探討學生概念運作的機制及其心智模式的一致性，並從分析結果中針對VCD的爭議，提出另一個思考的面向。此外，為了刺激學生們對力學概念的活化，研究者採用近十多年來科教界極力提倡的建模教學，分析不同建模教學對學生力學概念與建模能力之影響。在研究工具方面，本研究使用Ioannides & Vosniadou (2001)的「力學概念晤談測驗」，配合建模能力分析指標(邱美虹，2008；張志康與邱美虹，2009)所設計的「力學建模教學」與「力學建模能力測驗」，探究前述之研究目的。 本研究共分四個階段進行：第一階段，研究者分析學齡前、國小、國中與高中學生的力學心智模式架構，在各分層架構內的運作情況與連繫關係。研究結果顯示，(一)跨年級學生心智模式的來源源自「特定領域(Domain-specific)」的人數比例有隨年級的增加而逐漸增長的趨勢。(二)持有迷思預設的人數比例，有隨年級的增加而逐漸減少的趨勢。(三)概念使用的情況，有隨年級的增加而逐漸傾向過程屬性的趨勢。(四)心智模式的類別，有隨年級的增加而逐漸傾向科學模式的趨勢。(五)以全體學生來看，各分層架構間的連繫關係，其Φ相關值達顯著。 第二階段，研究者分析學生力學心智模式的穩定一致性。研究結果顯示，48名學生在未接受力學相關教學前後，其力學心智模式的穩定一致性為83%；此外，48名學生在力學概念晤談測驗各類試題中所使用的力學概念類別一致性為85%。因此，學生的心智模式具有一定程度的一致性，與Vosniadou的觀點相符。 第三階段，研究者分析學齡前、國小、國中與高中學生在經過電腦建模、類比建模與思考建模教學前後，其力學概念改變與建模能力提升的情形。研究結果顯示，(一)三種建模教學對於學生力學概念改變與建模能力的提升，都有顯著的效果(t力學概念=6.424, p力學概念<.01; t建模能力=11.795, p建模能力<.01)。(二)在力學概念改變方面，三種建模教學的效果無顯著差異，而跨年級學生的表現有顯著差異(p<.05)，年級越高的學生，其後測表現越佳。(三)在建模能力提昇方面，以思考建模教學最差，而電腦與類比建模教學的效果與思考建模教學間達顯著差異(p<.05)；而在跨年級學生的表現上，國中與高中學生其後測表現顯著優於國小與學齡前學生。因此，建模教學可促進學生的力學概念獲得更多的過程屬性，亦可提升學生的建模能力；唯不同年級與不同教學法間，仍有差異存在。 第四階段，研究者分析不同建模教學對跨年級學生力學概念與建模能力的影響。研究結果顯示，(一)電腦建模教學對於國小與國中學生力學概念改變的幫助較大，而對國中與高中學生建模能力的提升較佳。(二)類比建模教學對國小與高中學生力學概念改變的幫助較大，而對國中與高中學生建模能力的提升較佳。(三)思考建模教學對國中與高中學生力學概念改變的幫助較大，而對國中與高中學生建模能力的提升較佳。(四)三種建模教學對於學生力學概念的改變無顯著的差異，但對建模能力的提升有顯著的差異；其中，電腦與類比建模教學對跨年級學生均合適，而思考建模教學較適合於國中、高中學生。 綜上所述，以「新-心智模式架構」解釋概念運作的機制，不僅顧及多面向的研究結果，在實徵研究上亦可重新審視VCD等人的理論觀點，針對跨年級學生力學心智模式架構的差異情形進行多元的探討。此外，研究者基於建模能力分析指標，分析跨年級學生的各項建模能力，藉以探討不同年級學生經建模教學後的學習成效；結果發現，國中與高中學生建模能力的學習成效較佳，若能在中學課室中融入建模教學，將有助於學生們對力學概念的學習。

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探討多重表徵教學對聽覺障礙高職生學習血液循環概念之影響

本研究以多重表徵教學為基礎，發展循環系統概念改變教學。探討多重表徵教學與傳統講述教學在循環系統概念診斷式紙筆測驗答題正確率之差異，同時進行半結構式晤談並結合概念改變教學歷程事件分析，以深入瞭解學生循環系統概念的建構與改變情形。研究採用準實驗研究法，研究對象為四班聽障高職學生，分別為兩組，一組為實驗組20 人，以多重表徵教學；一組為控制組20 人，施以傳統講述教學。 由比較循環系統概念診斷測驗結果以及血液循環研究相關論文，可以得知聽障高職生與聽人學生的迷思概念差異不大。由循環系統概念紙筆測驗答題結果也顯示出，實驗組的答題正確性式明顯優於控制組，無論是在心臟、血管、血液、循環途徑題目；在結構、功能、行為、機制題目或是在過程與物質本體概念題目，其概念改變成效皆優於控制組，且於學習後仍持續進步。 在心智模式演變歷程與分佈方面，本研究經由血液循環紙筆測驗及晤談七位學生，得到聽障學生的心智模式可分為七類:未形成模式、發散式、單循環、雙循環、多循環、類科學、科學等模式。實驗組在教學後，其心智模式傾向於正確化，且種類趨於收斂；反之，控制組在教學後，其心智模式總類反而趨於發散和多樣化。研究也發現，學生最後會形成之心智模式除了會受到教學影響之外，也會受到學生所持有的初始心智模式的影響。 本研究從多元面向探討聽覺障礙高職生其血液學還概念之心智模式類型及概念改變情形，研究成果可作為課程設計者、科學教師們、科學教育學者之參考。

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國三學生對分佈特徵與分佈概念了解情形之研究

在資訊發達的現代社會，統計是必須具備的知能，分佈是統計中的重要概念，具分佈概念可掌握整體資料。本研究的目的為探討國三學生統計分佈特徵與分佈概念了解情形，並以此探討「九年一貫數學學習領域課程綱要」中統計分佈的編排。 本研究採調查研究法，研究對象為台北地區國三學生276名，以自編之經過效化的「統計分佈概念試題」為研究工具，得到下列發現： 1. 學生在「中心量數的概念」較「求取中心量數」表現差。 2. 學生在「變異量數的概念」較「求取變異量數」表現差。 3. 學生缺乏「形狀」概念。 4. 學生不擅描述資料分佈，多數學生僅使用一個分佈特徵描述一個資料分佈。 5. 若未給學生所有的資料點，多數學生無法畫出適當的統計圖形呈現分佈。 從本研究得知：在目前課程綱要下，國三學生較擅長計算量數，但分佈概念不足，探討「九年一貫課程綱要」後，提出兩點建議： 1. 課程內容宜加入統計分佈概念，包括分佈特徵。 2. 課程內容應重視分佈特徵的概念，尤其是「形狀」概念。

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探討國中三年級學生透過摺紙活動進行尺規作圖補救教學之成效

學生在尺規作圖的學習上常遇到不少困難，本研究希望設計創新的教學法，利用直觀的摺紙經驗幫助學生學習尺規作圖。本研究有二個研究目的，第一為了解國三學生尺規作圖學習表現，第二為探討國三低學習成就學生透過摺紙活動進行尺規作圖補救教學之成效。 本研究設計分成二部分，第一部分採取調查研究法，自編經效化的「尺規作圖試題」工具，挑選台北地區三所國中，共150位學生進行施測；第二部分採用教學實驗法，研究者根據摺紙作圖的數學理論，發展6個摺紙動作，以作為學習尺規作圖的過渡性工具，此6個動作為「摺出通過兩點的直線」、「從直線上一點作垂線」、「從直線外一點作垂線」、「在直線上取等線段長」、「將兩點重合」與「將兩直線重合」，教學對象為台北市某國中3位國三學生，挑選的判準為該生的「尺規作圖試題」總得分為全體受測學生的後四分之一，此3位學生接受4天共計6小時的教學。 本研究的主要研究結果如下： （一）關於國三學生的尺規作圖學習表現： 1. 學生不清楚尺規作圖的工具使用規定。 2. 學生不熟練基本尺規作圖步驟，不清楚該等作圖步驟與幾何性質之間的關係。 3. 學生在應用尺規作圖解決作圖問題方面有困難。 （二）關於透過摺紙學習尺規作圖的成效： 1. 摺紙能幫助學生熟練基本尺規作圖步驟，理解作圖步驟所應用的對稱性質。 2. 摺紙能幫助學生分析作圖問題，檢驗想法的正確性，找出正確的作圖步驟。 3. 摺紙能提升學生尺規作圖學習興趣。 根據研究結果，本研究建議教師教學時應強調尺規作圖的工具使用方式，可讓學生先利用摺紙解決作圖問題，再將摺紙動作一一轉換成尺規作圖作法。未來研究建議擴大樣本數，進一步探討摺紙對中、高程度學生學習尺規作圖的成效。

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低識讀能力學生對科學文本「血糖的恆定」之閱讀困難研究

科學文本為了將科學知識更有系統的組織起來，通常會藉由很多的技術性詞彙來介紹科學概念，而這些訊息再經過語法隱喻、名物化的轉變，更容易讓學生在理解科學文本時遇到閱讀困難。本研究的研究對象為低識讀能力的學生，他們在閱讀科學文本時，可能會對這種語言的特徵產生許多的理解困難，而本研究的目的即是在探討低識讀能力學生在閱讀科學文本時，會遭遇到什麼閱讀困難。 本研究以系統功能語言學的理論為基礎，從小句的語言單位，來探討學生對小句內每個成分的理解情形和可能的閱讀困難。研究的標的文本為康軒版國中自然與生活科技第一冊的「血糖的恆定」，在研究中，經由念課文、訪談等活動，來探討學生的閱讀理解情形。研究的發現有四點，首先，低識讀能力學生對過程詞，無論是動詞或動詞組都有閱讀困難，且在有動詞組形式的兼語句內對辨認各成分間的關係有困難；其次，低識讀能力學生理解參與者時，對深度越深的名詞組會產生越多的閱讀困難；接下來，低識讀能力學生對不同意義的環境成分都有閱讀困難的存在；最後，零代詞的現象會影響學生對其他成分的理解。 研究發現低識讀能力的學生對科學文本會產生很多的閱讀困難，且在小句內的理解就出現問題，更不用說對整個語篇的理解。而藉由系統功能語法的理論，我們可以分析文本，也可以分析學生對科學文本的識讀能力，並進而為不同能力的學生挑選適當的文本。研究發現也提供教師一個從語言的觀點來思考學生學習成就低落的原因，並建議教師將科學內容教學和科學語言教學並重，使學生能夠練習閱讀科學文本的技能，如此一來，他們就能夠從文本中直接得到科學知識。