概念图学习策略.docx

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概念图学习策略

概念构图促进国中学生「密度」概念学习之研究

喻鸿钧

高雄县立大社国民中学

TEL:

（07）3530100

E-mail:

gine0123@

周进洋

国立高雄师范大学科学教育研究所

TEL:

（07）7172930

E-mail:

t1270@nknucc.nknu.edu.tw

摘要

本研究的主旨是在运用以概念构图，协助、加强学生密度概念的改变做探讨。

本研究是透过高雄县30位国二学生，经由开放式诊断工具和晤谈收集学生的迷思概念，经密度单元教学后，让学生运用概念图对本身的学习做一监控，厘清并统整密度概念，促进新的分化，达成有意义的学习。

本研究主要发现是，学生密度迷思概念的主要来源有下列四种:

日常生活经验、日常生活用语、质朴的比例观念和错误的模拟。

其次，产生迷思概念的原因是由于学生以重量代替密度、以质量代替密度、以形状代替密度和没有建立质量/体积的比例概念。

在密度单元教授后，学生透过概念构图去表征对密度的认知，从而促使学生对密度概念做组织、统整，对于学生密度概念的建立和厘清有明显的帮助。

关键词：

　后设认知学习　概念构图

1、研究动机

『密度』，D=M/V，对许多国中生而言，是一个困难的单元。

一方面是它牵涉到比例概念（Gennaro,1996）的问题。

另一方面则是，学生将本身的迷思概念带到课堂，造成对密度概念学习的严重干扰（郭重吉,1989；Hewson,1986）

。

　　密度也是一个重要的单元，对往后的学习会造成影响，可从三方面来说：

（1）、比例的概念的建立

密度是物体的质量除以体积，D=M/V。

这种比例的观念，在往后的学习要运用类似的「思考技能」还有压力（P=F/A）和奥姆定律（R=V/I）等。

（2）、对流的概念的阐述

在理化课本「热的传播」单元和在地球科学中，「滞留锋」所造成的阴雨现象，如果没密度概念说明，难以向学生解释清础。

（3）、浮力原理

密度是学好浮力单元的先备知识（priorknowledge）。

密度的观念是牵涉到物体的两个性质：

质量和体积。

两者之间有一个比例的连结关系。

而概念图的优点正是可以将概念间做有意义的连结。

（Novak&Gowin1984）。

如果将概念构图应用在密度概念的教学上，概念构图究竟能对学生的密度概念学习产生何种影响？

有何帮助？

是否值得向其它教师推荐？

研究者以密度单元，运用概念图做了一连串的研究、探讨。

2、研究目的和研究方法

　　本研究的目的是要了解学生用概念构图去呈现其密度认知结构，经过构图的历程，对学生的密度概念有何帮助？

学生要有好的密度概念构图，正本清源，要从学生的迷思概念着手。

教师在了解学生的迷思概念后，才能发展有效的教学，改变学生的认知，学生也才能有正确的密度概念构图呈现。

研究者拟定了以下四项研究问题，做为研究探讨的主题：

1.学生对「密度」的主要迷思概念为何？

如何产生的？

2.学生所画的概念图的类型和所代表的意义为何?

3.概念构图促进学生密度概念变化情形如何?

4.学生对概念构图感受如何？

（一）研究样本和工具

　　本研究样本是位于高雄县某国中二年级某班的全体同学，共三十名，其中男生14名、女生16名。

为配合研究目的，研究者应用了以下四项的研究工具:

一、「密度概念」开放式诊断性纸笔前测工具。

二、概念图。

三、「密度概念」开放式诊断性纸笔后测工具。

四、晤谈。

（二）研究步骤

密度教学前测（1hr）晤谈

教会画概念图（2hrs）

密度教学后测（1hr）晤谈

课文授课（1-2hrs）、实验（1hr）、学生画概念图

密度教学

图一、研究步骤示意图

3、研究结果与发现

经由研究流程，研究者有如下的结果和发现：

（一）「密度」的迷思概念类型和迷思概念的来源

学生密度的主要迷思概念有以下四类：

1.以重量代替密度：

学生认为，重量大的物体会沉，重量轻的物体会浮。

将重量替代密度，造成了学生对沉浮的误判。

超过一半学生有此迷思概念（53%，N=30）。

2.以质量代替密度：

学生认为质量相等的两种物体，沉浮的状况就会相同，形成以质量代替密度的迷思概念。

近一半的学生有此迷思概念（47%，N=30）。

3.以形状代替密度：

学生认为细长状或者扁平状的物体就会浮，像竹竿、浮板会浮。

有两成的学生有此迷思概念（20%，N=30）。

4.没有建立质量/体积的比例概念：

学生认为增加同一物质的质量（或体积），则该物质的密度增加；反之，减少同一物质的质量（或体积），密度则会减少。

缺乏质量/体积的比例概念，形成学生对密度的误判。

超过两成的学生有此一迷思概念（23%，N=30）。

这结果和王龙锡（1991）、Biddulph&Osborne（1984）的研究，归纳出儿童主要是以物体的「重量」、「大小」和「外观」做为判别浮沈之考虑类似。

研究者发现，学生密度迷思概念的主要来源有以下的四项：

1.日常生活经验：

石头、铁块很重，在水中会沉；保利龙、塑料袋很轻，在水中会浮。

造成学生认为重的物体会沉，轻的物体会浮的迷思概念。

2.日常生用语：

「沉重」、「轻浮」和「轻飘」等中文语词，所造成学生误用「轻」、「重」做为沉、浮判断的依据。

3.质朴的比例观念：

学生认为同一物体：

如果质量增加，（或体积增加）密度也跟着增加；质量减少，（或体积减少）密度也跟着减少。

这种质朴的线性比例关系，造成迷思概念。

4.错误的模拟：

学生会抓住物体间某些特质（如质量）相同，依此模拟物体彼此浮沉的情形也会相同。

错误的模拟，造成迷思概念。

这结果和Head（1986）指出迷思概念主要来自于日常的经验和生活中的观察、模拟错误产生混淆及Treagust（2000）指出的其中一项，迷思概主要来自于个体的语言经验，结果相似。

（二）学生所画的概念图的类型和所代表的意义　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　概念图所表征的是学生经过教学后，将其脑海中的概念以图形的方式呈现。

学生在主动的构图时，会检视他的知识架构或学习历程，让概念产生厘清和精炼，使得概念分化，让原有的知识架构更形完备，促成学生运用高层次的后设认知学习（Wallace&Mintzes,1990）。

研究者将收集到的学生密度概念图，依学生呈现的风格不同加以分类，分别为标准型、辐射型、不知所云型和肢解型等四种类型。

1.标准型：

有明显的纵向、横向连结，常见于高分群和中分群的学生。

学生在构图前，会将教师的讲授、教科书和实验等相关内容先做一回想统整，检视概念间有无新的连结，然后再画概念图。

是属于后设认知型的画法，涵盖较多的命题陈述，对密度概念有较完整的架构呈现。

2.辐射型：

是以密度为中心，概念呈辐射状的直线呈现。

.直观型的画法：

学生在构图时，依教师提供的主概念，想到相关线索就立刻画上去，没有做进一步的检视，所以概念图主要呈现纵向的连结。

缺乏概念图强调重视的概念间横向连结。

3.不知所云型：

这类型的概念图常出现于低分群的学生，所呈现的概念图，虽然有质量、体积等相关概念名词，但无法了解名词所代表的含意或概念间的关连性，只是将密度的相关名词套上概念图的型式呈现，而呈现的概念关系则一团混乱。

4.肢解型：

这类型学生将概念像零件一般肢解成一段段，欠缺纵向的阶层性和横向的连结，甚至连大标题都不明显。

呈现的是点状或片段的学习，缺乏概念的统整，无法显示出密度的整体架构。

也表现出「名词－解释」的特有型式。

图2标准型的学生密度概念图

图2辐射型的学生密度概念图

图3辐射型的学生密度概念图

（三）概念构图促进学生密度概念学习

学生可以经由密度概念构图，提升自己的学习能力，并达成有意义的学习；概念构图主要的优点兹叙述如下，并佐以学生的晤谈内容：

1.促进发展后设认知能力

概念构图可促进学生发展后设认知能力，自我监控。

可将概念间的关系厘清，使认知结构发生渐进分化，概念和命题的意义会逐渐精致化和类别化。

「知道自己知道多少？

」「（在画时）那你会（去）想」是显示出自我监控，后设认知的表征。

「分析清楚」，关系比较清析是因为概念逐渐精致化和类别化产生。

师：

画概念图后对妳对密度的了解有帮助吗？

S2:

有呀！

就等于复习一次。

课本看过去，你再写一次，可以知道自己知道多少，概念排一排，密度概念间的关系可以分析清础。

师：

密度的概念图对妳的学习有帮忙吗?

　　　　　　S4:

关系会比没写前清础。

（在画时）那你会想，有问题会问。

2.发现新关系，促进概念再分化

在学生自我监控下，藉助概念构图可协助学生发现原本自己疏忽的关系，促使概念的再分化，如「会有新的发现」「发现新的关连」。

换言之，概念构图可使认知结构再重组、成长。

师:

你是怎么画概念图的?

　　　　　　　S3：

我想到什么就画什么。

全部画完后再检查一遍，看到一样的概念，就画一个箭头（连结）。

S5:

课本字太多，（将老师说的）重点记在课本，一页页去想，再写起来，画出草图。

看到图，可发现新连结，会有新的发现。

3.促进学生主动学习

学生在构图时，监控出自己不甚了解的地方，可自行去寻找答案，促进学生自我主动的学习。

师：

画概念图后对你对密度的了解有帮助吗？

　　　　　　　　s3:

你（我）不会的地方，会去查过课本，你（我）画上去之后，你（我）就不会忘。

4.教师的订正，可协助促进学生概念厘清。

学生画的概念图，呈现出迷思概念时，教师可加以订正，在课堂上加以阐述或课后说明，帮助学生厘清观念，加深印象，达成学习目标。

师：

画概念图后对你对密度观念的了解有帮助吗？

　　　　　　　s6:

老师会帮我（将错误的地方）订正，让我加深印象。

此外，研究者以底下迷思概念为例，列出在学生完概念图后，学生在前测工具、后测工具所表现出的差异。

迷思概念一：

　同一物质，越重越会下沉

原来有一半的学生有此迷思概念，只有四人答对。

在学生完概念图后，能正确答对，「密度不变，仍是上浮」的学生，大幅攀升到十九人，有很大的进步。

4.有许多同大小，同质量的物体，将其中一块放入水中，结果会浮在水上，若将许多此物体黏在一起，放入水中，会如何？

为什么？

图4　小块积木和多块积木的沉浮比较图

前测

后测

差值

答对百分比

15%

63%

48%

答对人数

4

19

15

表1迷思概念一、前后测比较表N=30

（四）学生对概念构图的感受

以下为研究者整理出学生对运用概念图感受的晤谈资料。

1.感受到有意义的学习：

学生在构图时，是自己去整理完成，符合建构精神，经概念统整调和、渐进分化及含摄学习后，感觉到整个认知结构，发生有意义的学习改变。

S2：

（概念构图）都是自己画，代表自己有把那个东西吸收进去。

记忆上比较好，因为画的都是自己觉得是重点才会画。

2.对概念图的喜好：

学生在了解概念构图的优点后，对概念构图十分喜好。

经由这样的学习工具，确实可以帮助自己概念厘清，统整学习，完成有意义的学习。

H1：

（概念构图将）重点写下来，也比较好记。

不会像其它科目一直死记，（概念构图）比较活。

3.概念构图的学习牵移:

学生在密度的概念构图的经验发现，概念构图确实对其学习的概念厘清、架构的建立很好大的帮助，学生对这个学习工具十分喜好，受到学生相当的肯定。

所以有学生将概念构图，主动运用到诸如历史、地理其它科目的学习，是一有效值得肯定的学习工具。

师：

有没有（将概念图）应用在其它科目？

S2:

我在历史和地理都有用概念图。

S4:

历史，（历代）改革很多，可以抄出来，画成概念图，蛮好的，比较清础。

四、结论与建议

研究者对概念构图促进学生概念学习的研究作一总结，并对未来的相关研究提出建议。

（一）结论

　　虽然国二学生理论上应已进入或正进入形式运思期，在密度的学习上．仍有不少的迷思概念和盲点，而学生的密度迷思概念，会妨碍学生密度的科学概念建立。

了解学生先备知识中的迷思概念，正可以协助教师对症下药，教师可用多样的教学策略来帮助学生建立密度的科学概念。

经教师丰富、多样的教学后，概念构图可促进学生发展后设认知能力，自我监控。

可将概念间的关系厘清，使认知结构发生渐进分化，概念和命题的意义会逐渐精致化和类别化；也会协助学生发现原本自己疏忽的关系，使认知结构再重组、成长。

换言之，概念构图会促进学生自我检测、监控，达成后设认知学习（metacognitivelearning），使得认知结构的改变，促成有意义的学习。

经由学生概念构图的整理，确实可使学生的密度概念，有明显的改变。

（二）建议

概念构图是一可运用的学习工具。

它的运用，仍有底下几点需要注意，包含：

1.适用性的评估：

除了密度概念适用外，那些单元较适用或者较不适用，其结果报告，仍有待来者进一步研究。

2.鹰架的需求：

良好的教学成效除了教学策略外，教师的期望，学生本身的动机、成熟度、同侪互动、师生互动的关系，都会有影响。

低分群的学生，可看出混乱的概念图，让教师了解到其概念的理解仍是一团混乱，有待更多的『鹰架』助其成长。

3.弹性的运用：

教师除了融入常态教学外，可将概念构图配合建构取向的教学，如合作学习、学习环、POE、V-map、CAL和STS等教学策略，做进一步的开发运用，让概念图的运用更加的有弹性，发挥后设认知学习工具的重要角色，协助学生进一步的学习，达成教学目标。

参考文献

中文部分

王龙锡（1991）：

我国学生自然科概念发展与诊断教学之研究：

（一）小学生浮力概念发展之结构图研究。

国科会专题研究成果报告（NSC79-0111-S-153-02-D）台北：

行政院国家科学委员会。

郭重吉（1989）:

利用晤谈方式探查国中学生对重要物理概念的另有架构。

发表于第五届科学教育学术研讨会。

Treagust（2000）：

八十九年度（南区）科学概念学术研究会会议手册。

台北：

国科会科教处。

英文部分

Biddulph,F.,&Osborne,R.（1984）.Children'squestionsandscienceteaching:

Analternativeapproach.Floatingandsinking:

Someteachingsuggestions.Learninginscienceproject（Primary）.WorkingPaperNo.117[February1984andNovember1983versions].

Gennaro,E.D.（1996）.Teachingdensity-Arealproblem.SchoolscienceandMathematics,66,559-560.

Head,J.（1986）.MisconceptionsinphysicsamongSouthAfricanstudents.PhysicsEducations,15

（2）,92-105.

Hewson,M.G.（1986）.Theacquisitionofscientificknowledge:

Analysisandrepresentationofstudentconceptionsconcerningdensity.ScienceEducation,70,159-170.

Novak,J.D.&Gowin,D.B.（1984）.LearningHowtoLearn.Cambridge,England:

CambridgeUniversityPress.

Wallace,J.D.&Mintzes,J.J.（1990）.Theconceptasaresearchtool:

Exploringconceptualchangeinbiology.JournalofResearchinScienceTeaching,27,1033-1052.