學位論文
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Item 從眼動與手寫角度來探討幾何問題解決時圖形轉換的性別差異(2023) 周瑞仁; Chou, Jui-Jen數學教學的主要目標就是培養學生擁有解決各種複雜問題的能力(Wilson, Fernandez,& Hadaway, 1993)。數學問題的解題策略有好多種，但學生總是能在意想不到的地方被困惑著，可能受到先備知識、幾何變換、策略規劃等影響，沒有適當的修正輔導，學生很難建立正確的問題解決能力。傳統診斷方式只能透過學生的動作表現、作答狀況來推斷學生的可能問題點，這十分考驗教學經驗、時間成本以及專注度。本研究希望能在不影響學生的生態校度下，能夠有效率地找出學生問題解決的困難點，以便教師能對症下藥。 為瞭解學生在幾何圖形變換(如平移、旋轉、鏡射等性質)時的認知歷程，以及幾何變換對學生造成的認知負荷。從過去認知心理學的研究中發現，分析眼動儀與數位手寫板的指標能有效地觀察學生問題解決的歷程，尤其是專注於閱讀題目時在特定的AOI的表現以及在為了特定書寫目的下的書寫情況。本研究在解題歷程觀察訊息讀取(輸入)的過程，透過分析閱讀題目時的凝視時間(DT)、凝視次數(FC)、掃視路徑(SL)都能顯著反應認知負荷(吳昭容, 2019; 陳學志, 賴惠德, & 邱發忠, 2010; 黎佩芬 & 賴建都, 2011)。在數學解題中會需要大量的手寫來幫助思考與作答，紀錄並分析問題解決時的過程與結果(輸出)資訊，研究發現手寫筆跡中最大壓力(MaxP)、平均壓力(MeanP)、筆尖停頓次數(SPC)、停頓時間比例(RAT)、平均書寫速度(MeanV) 、平均X軸書寫速度(MeanVx) 、平均Y軸書寫速度(MeanVy)與認知負荷有相關(T. Lin, Xie, Chen,& Tang, 2013; G. Luria & Rosenblum, 2010)。 本研究選取110學年度臺灣北部某國中八年級學生，男性39名、女性22名，設計幾何試題讓學生解題，同時以眼動儀紀錄視覺關注的位置以及數位手寫板紀錄手寫作答時的書寫歷程，觀察幾何問題解決的歷程並探討解題表現以及性別造成的影響。為深入了解幾何變換試題的作答狀況，透過數學學習目標分段給分並標注學生手寫書寫的區域，運用二因子混合設計變異數分析及斯皮爾曼等級相關係數，討論解題表現學生以及性別對於不同幾何問題解決策略上的異同與相關性，提供教師在輔導學生問題解決困難時能有所依據，並期望透過本實驗進一步探索問題解決時眼動數據及手寫數據在輸入與輸出間的相關性。Item 運用Go-Lab不同的探究教學方式對學習成效與認知負荷之影響：以遺傳學中心法則的概念為例(2021) 陳必豪; Chen, Bi-Hao本研究以建構主義取向觀點切入，探討以電腦模擬結合探究式學習的教學情境中，主動處理對學習成效與認知負荷感受之影響。綜觀過去研究，電腦模擬與探究式學習都是奠定於學習者主動處理的前提之上，而主動處理的過程能給予學習者更多的主控權，進而引發學習者更深層的認知思考過程。然而，主動處理的過程可能在各種嘗試的探索當中產生較高的認知負荷，未必有利於學習。因此，不同的教學設計應納入學習者先備知識程度來進行考量。本研究以生物學遺傳中心法則概念為例，結合電腦模擬與探究式學習情境（Go-Lab），探討學習者是否主動操作電腦模擬（模擬組、影片組）對學習成效與認知負荷感受之影響，並進一步探討此影響是否因學習者先備知識程度而具有調節效果。本研究採準實驗研究法，以108學年度就讀桃園市的高中一年級學生為研究對象，並自編「學習成效測驗」與「認知負荷量表」為研究工具，共回收108份有效問卷。將資料以描述性統計、雙因子變異數分析與共變數分析進行統計分析。本研究結果摘要如下：一、 在電腦模擬結合探究式學習的教學情境中，「影片組」與「模擬組」在學習內容學習成效上，沒有顯著差異。且與學習者先備知識程度無顯著交互作用（無調節效果）。二、 在電腦模擬結合探究式學習的教學情境中，「影片組」與「模擬組」在過程技能的學習成效上有顯著差異，且模擬組優於影片組。但是，此影響與學習者先備知識程度無顯著交互作用（無調節效果）。三、 在電腦模擬結合探究式學習的教學情境中，「影片組」與「模擬組」在實作學習階段之認知負荷感受有顯著差異，且影片組高於模擬組。但是，此差異與學習者先備知識程度無顯著交互作用（無調節效果）。四、 在電腦模擬結合探究式學習的教學情境中，「影片組」與「模擬組」在整體課程之認知負荷感受沒有顯著差異；且與學習者先備知識程度無顯著交互作用（無調節效果）。Item 探討建模教學對於密度及水溶液概念的學習成效(2019) 胡琇惠; Hu, Siou-Huei科學家利用模型思考，解決問題。在科學課程中，教師利用模型，幫助孩童認識世界。學生透過模型了解理論，教師可運用不同的表徵與模型，幫助學生探索與認識自然。本研究依課程內容可分為密度及水溶液兩單元，課程設計以邱美虹（2016）提出的建模歷程為架構，其過程包含八個步驟：分別為模型選擇、模型建立、模型效化、模型分析、模型應用、模型調度、模型修正、模型重建。 本研究主要探討在進行建模教學後，對於學生在密度與水溶液的學習成效上是否有幫助。本研究分為兩個研究主題：研究一：探討建模教學對於「密度概念」；研究二：探討建模教學對於「水溶液概念」學習成效。研究對象為台北市某國中八年級四班學生進行研究，將四班隨機分成建模教學組與一般教學組，建模教學組學生有55位，一般教學組學生有54位，共109位。研究工具分為量化與質性工具，量化工具包含密度及水溶液概念之前測、後測與延宕測驗、認知負荷問卷，質性工具包含學生晤談資料。概念測驗工具由兩位具有化學背景的大學教授，與一位資深國中教師建立專家效度，且密度與水溶液試卷信度為0.81及0.79。針對學生測驗結果，將以SPSS進行t-test及共變數分析（ANCOVA） 整體研究結果顯示：（1）建模教學可以幫助學生科學概念的學習與問題解決，其中在密度概念（F=25.1，p<0.001）及水溶液概念（F=13.83，p<0.001）中均達顯著差異。（2）建模教學最能幫助中能力學生學習科學概念，而在較複雜的科學概念上，對低能力學生幫助較低，但對於高能力學生則幫助較大。（3）建模教學運用模型思考，幫助學生學習與解決問題。但由於過程中學生要學習科學概念與建模歷程框架，相較於一般傳統教學，建模教學更容易造成個體的認知負荷，其中在密度概念整體認知負荷（t=2.66，p=0.009，df=89）及水溶液概念整體認知負荷（t=2.58，p=0.01，df=84）中均達顯著差異。