概念構(gòu)圖融入國小二年級自然科教學(xué)之個案研究

1、概念構(gòu)圖融入國小二年級自然科教學(xué)之個案研究 葉豐榮 高雄市明義國中 陳韻純 高雄市瑞祥國小 TEL：07-3338620 E-mail：titis.tw.tw摘 要 本研究探討概念構(gòu)圖融入國小二年級自然科教學(xué)之個案研究。本個案研究是以高雄市某國小二年級一班為研究對象，探討教學(xué)教師將概念構(gòu)圖融入自然科教學(xué)歷程與內(nèi)涵及學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果。研究結(jié)果為：在教學(xué)教師的部分：教師將概念構(gòu)圖融入自然科教學(xué)，是採用循序漸進(jìn)的方式，由課程直接帶入概念構(gòu)圖的繪製，節(jié)省許多時間；將概念構(gòu)圖當(dāng)作前導(dǎo)組體及課後歸納之教學(xué)策略，使得學(xué)習(xí)更統(tǒng)整、更有脈絡(luò)；並將概念構(gòu)圖當(dāng)作另一種評量，提供學(xué)生另一選擇的可能；在學(xué)生表現(xiàn)上，個案班級

2、學(xué)生的性別因素並不影響概念構(gòu)圖能力、自然科理解能力及概念構(gòu)圖態(tài)度；概念構(gòu)圖能力表現(xiàn)較佳的學(xué)生在自然科學(xué)業(yè)成就、自然科理解能力及概念構(gòu)圖態(tài)度的表現(xiàn)同樣也較好。關(guān)鍵字：概念構(gòu)圖、自然科理解能力、測量模式一、 研究背景與動機學(xué)習(xí)心理學(xué)家Ausubel(1968) 認(rèn)為，概念與概念學(xué)習(xí)者先備知識(prior knowledge)，在有意義的學(xué)習(xí)(meaningful learning)上有關(guān)鍵因素。依此學(xué)習(xí)理論康乃爾大學(xué)學(xué)者Novak及其同事經(jīng)過多年研究，提出概念構(gòu)圖(concept mapping) ，不僅可作為教學(xué)，更可用於評量。其最大優(yōu)點在於不像傳統(tǒng)機械式學(xué)習(xí)只記住原理原則而已，更是要求學(xué)習(xí)者針

3、對學(xué)習(xí)內(nèi)容做概念分類及聯(lián)結(jié)。且評量過程中可看出學(xué)習(xí)者概念建構(gòu)的歷程，藉此可評量學(xué)生知識的結(jié)構(gòu)，了解其迷失概念所在，以作為補救教學(xué)之用。另一方面,概念構(gòu)圖為一種學(xué)習(xí)如何學(xué)的後設(shè)學(xué)習(xí)策略,正是心理學(xué)家及教育學(xué)者所重視的後設(shè)認(rèn)知技能的訓(xùn)練,具有促進(jìn)學(xué)習(xí)遷移與增加學(xué)習(xí)保留的效果,有助於學(xué)生成為一個有效而主動的學(xué)習(xí)者。綜觀上述，以融入概念構(gòu)圖為基礎(chǔ)的教學(xué)與學(xué)習(xí)目前在國內(nèi)有待開拓，而且有關(guān)科學(xué)學(xué)習(xí)過程中知識的表徵方式及過程對知識的保留與自然科理解的影響，也是值得探討的主題。因此，本研究將以融入概念構(gòu)圖為基礎(chǔ)的教與學(xué)應(yīng)用於國小二年級自然科教學(xué)，來探討這種教與學(xué)對教師教學(xué)法成長及學(xué)生學(xué)習(xí)成就的影響，提供未來設(shè)

4、計以概念構(gòu)圖融入國小自然科教學(xué)的參考。二、研究目的1、教學(xué)教師將概念構(gòu)圖融入國小二年級自然科之教學(xué)歷程。2、國小二年級學(xué)生在接受概念構(gòu)圖融入自然科教學(xué)之態(tài)度及其認(rèn)知結(jié)果。三、研究方法 （一） 研究工具在研究工具的部分包括國小二年級自然科教材、自編概念構(gòu)圖測、自編自然科理解測驗、自編概念構(gòu)圖態(tài)度問卷等，這些自編工具均有良好之信度及效度； 如圖1呈現(xiàn)概念構(gòu)圖測驗、自然科理解測驗、概念構(gòu)圖態(tài)度問卷與自然科段考成績之間關(guān)係，四種測驗之間相關(guān)為.40-.83之間，這些測驗之間具有中高度相關(guān)，各測驗之因素負(fù)荷量在.61-.99之間。圖1 概念構(gòu)圖測驗、自然科理解測驗、概念構(gòu)圖態(tài)度問卷與自然科段考成績之初階

5、驗證性因素分析註：1.雙箭號的曲線是相關(guān)係數(shù)，單箭號是徑路係數(shù)也是標(biāo)準(zhǔn)化迴歸係數(shù)。2. 表示觀察變項， 表示潛在變項3.右下角為R2 所代表的係數(shù)（二）資料處理資料處理的方式分成質(zhì)的部份與量的部份，在質(zhì)的部分以個案研究法方式處理。分為初步分析、歸納分析及撰寫報告；在量的部分包括題目信度分析、平均數(shù)差異、相關(guān)分析。四、研究結(jié)果與討論（一）、教學(xué)教師將概念構(gòu)圖融入自然科教學(xué)歷程與內(nèi)涵1.教學(xué)教師以循序漸進(jìn)的方式，由課程直接帶入概念圖的繪製，讓孩子由課程中直接帶入繪製概念圖，使概念圖與課程間的連結(jié)更緊密、讓整個學(xué)習(xí)趨向有意義，節(jié)省許多的時間。2.教學(xué)教師將概念構(gòu)圖當(dāng)作前導(dǎo)組體，先提供小朋友清新的概念

6、；最後使用概念構(gòu)圖作為課後統(tǒng)整、歸納，這樣的教學(xué)策略使的學(xué)生能清晰單元的相關(guān)脈絡(luò)，有助於舊經(jīng)驗活化並與新的經(jīng)驗作連結(jié)。促使學(xué)習(xí)有加成效果。3.教學(xué)教師具有多元評量的觀點，將概念構(gòu)圖當(dāng)作另一種評量，提供學(xué)生另一選擇的可能。 由概念圖評量中教師了解學(xué)生概念結(jié)構(gòu)及其認(rèn)知過程，並了解其迷失概念所在。（二）、學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果：個案班級學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果如圖2，概念構(gòu)圖能力會影響學(xué)生在自然科成就、自然科理解力及概念構(gòu)圖態(tài)度的表現(xiàn)。 圖3 概念圖能力低中高三組在自然科學(xué)業(yè)成就、自然科理解力及概念構(gòu)圖態(tài)度問卷之表現(xiàn)1、個案班級概念構(gòu)圖融入自然科教學(xué)後學(xué)生概念構(gòu)圖測驗結(jié)果的部分：（1）.男、女生在概念構(gòu)圖測驗結(jié)果的比較：

7、男女生在概念構(gòu)圖測驗的得分並沒有差異，本研究性別並不是影響概念構(gòu)圖測驗得分之重要因素，其原因可能是：國小二年級孩子對學(xué)科能力尚未明顯分化，在概念構(gòu)圖學(xué)習(xí)結(jié)果，男女生是差不多，在傳統(tǒng)觀念中認(rèn)為男生在數(shù)理表現(xiàn)優(yōu)於女生，在本研究中其實並沒有性別上的因素。（2）概念構(gòu)圖低中高能力三組在自然科學(xué)業(yè)成就結(jié)果的比較：概念構(gòu)圖低中高能力三組在自然科學(xué)業(yè)成績是有差異的，而且是高分組高於中分組高於低分組，表示學(xué)生因概念構(gòu)圖測驗得分不同其自然科學(xué)業(yè)成就有所不同的，而高分組自然科學(xué)業(yè)成就成績高，低分組自然科學(xué)業(yè)成績也較低。概念構(gòu)圖能力的表現(xiàn)影響學(xué)生在自然科學(xué)業(yè)成就的表現(xiàn)，就如文獻(xiàn)探討中所提概念構(gòu)圖可說是近代教育理論中

8、一個新的教育工具，可以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)並協(xié)助教師教學(xué)，文獻(xiàn)中提及學(xué)業(yè)成就與概念構(gòu)圖的關(guān)係是密切的，高成就者表現(xiàn)愈好,低成就者表現(xiàn)愈差,顯示低成就生無法真正地透過概念構(gòu)圖學(xué)習(xí)材料，與研究結(jié)果一致，在中高分組的確呈現(xiàn)較好的自然科學(xué)業(yè)成績，至於低分組的表現(xiàn)是較不理想的，顯示概念構(gòu)圖測驗對於低分族群可能較不利，而中高能力者則無太大之差異，由此研究中也說明概念構(gòu)圖是一個呈現(xiàn)自然科理解的學(xué)習(xí)策略或評量方法，適合中高程度的孩子。其可能原因為，低分組的孩子學(xué)習(xí)動機及意願並不強，可能低分組的孩子對於學(xué)習(xí)新的事物或新的教學(xué)法，接受度較低，需要一再的反覆練習(xí)，但時間是有限的，教學(xué)教師並沒有針對低學(xué)習(xí)結(jié)果的孩子進(jìn)一步的補

9、強或是訓(xùn)練，孩子遇到挫折學(xué)習(xí)意願與動機下降，影響概念構(gòu)圖的學(xué)習(xí)；低分組的孩子概念構(gòu)圖策略尚未熟練，無法妥善應(yīng)用，採用概念構(gòu)圖融入自然科教學(xué)的方式，其實時間是有限的，原本的教學(xué)時間有限的分配，低分組孩子可能尚未完全理解與應(yīng)用概念構(gòu)圖策略，造成其混淆。2、個案班級接受概念構(gòu)圖融入自然科教學(xué)後，學(xué)生自然科理解測驗結(jié)果的部分（1）男、女生在自然科理解測驗結(jié)果的比較男女生在自然科理解測驗結(jié)果是沒有差異，本研究性別並不是影響自然科理解測驗得分之重要因素，再一次驗證，國小二年級孩子對學(xué)科能力尚未明顯分化，在自然科理解能力男女生的表現(xiàn)是相同的，表示性別因素並不影響自然科理解測驗的結(jié)果。（2）概念構(gòu)圖低中高能力

10、三組在自然科理解測驗結(jié)果的比較 概念構(gòu)圖低中高能力三組在自然科理解測驗之表現(xiàn)是有顯著差異，顯示概念構(gòu)圖測驗得分不同在自然科理解能力也有所不同的。而且低分組與中高分組有顯著差異，但中高分組成績卻是差不多的?？梢娭懈叱潭鹊膶W(xué)生並不容易受評量型態(tài)的改變而有所改變，對於低分組的學(xué)生在開放式題型表現(xiàn)是不佳的。可能的原因是，自然科理解測驗，提供較少的線索，對於低分組而言，提供較多的支持對於其學(xué)習(xí)效果較佳，但在自然科理解題目以開放式題型，脈絡(luò)較少，低分組的孩子不容易理解與回憶，當(dāng)考題需要較多,思考時,學(xué)生會用概念構(gòu)圖。明顯的,學(xué)生選擇學(xué)習(xí)與否,視其所預(yù)期的考題類型而定。當(dāng)孩子概念構(gòu)圖能力不佳，在自然科理解當(dāng)

11、然也不理想；概念構(gòu)圖幫助連結(jié)，促進(jìn)自然科理解：概念構(gòu)圖策略有助於概念的連結(jié)、提供學(xué)習(xí)者對主題統(tǒng)整性的自然科理解,與研究結(jié)果一致，在中高分組的學(xué)生同樣的自然科理解能力也較佳，可能藉由概念構(gòu)圖策略助於內(nèi)容的保留並使學(xué)習(xí)者更主動學(xué)習(xí)。3、個案班級接受概念構(gòu)圖融入自然科教學(xué)後學(xué)生對概念構(gòu)圖態(tài)度問卷結(jié)果的部分（1）學(xué)生在概念構(gòu)圖態(tài)度問卷上反應(yīng)綜合案班級學(xué)生對概念構(gòu)圖融入自然科在態(tài)度問卷及訪談結(jié)果，可發(fā)現(xiàn)個案班級學(xué)生有幾項現(xiàn)象：大部分學(xué)生對於概念構(gòu)圖策略均持正向肯定的態(tài)度對國小二年級的學(xué)生而言是可行的教學(xué)與學(xué)習(xí)策略，許多學(xué)生願意試試看及應(yīng)用；學(xué)生對於概念構(gòu)圖較大的困擾是書寫工作，目前國小強調(diào)開放教育，快樂

12、的學(xué)習(xí)，而概念構(gòu)圖增加孩子書寫工作，一些孩子覺得十分麻煩與困難，之前自然課並不使用作筆記的方式，採用概念構(gòu)圖的教學(xué)策略，有些學(xué)生對此部份出現(xiàn)排斥的態(tài)度；大部分學(xué)生認(rèn)為概念構(gòu)圖可以幫助自然科學(xué)習(xí)，學(xué)生反映概念構(gòu)圖可以幫 助他們變聰明，也可以學(xué)習(xí)更多的新事物，使得學(xué)習(xí)變簡單了。謝真華（1999）等研究也有相同反映，小二的學(xué)生對於概念構(gòu)圖教學(xué)已經(jīng)可以知道如何去運用。（2）男、女生在概念構(gòu)圖態(tài)度問卷結(jié)果的比較男女生對概念構(gòu)圖教學(xué)的感受並無差異，由資料反映其實女生在低年級對科目的偏愛性並不是明顯之分化，性別因素對科目及學(xué)習(xí)方法的改變並不影響。（3）概念構(gòu)圖低中高能力三組在概念構(gòu)圖態(tài)度問卷結(jié)果的比較： 概

13、念構(gòu)圖低中高能力三組概念構(gòu)圖態(tài)度問卷結(jié)果達(dá)顯著差異，學(xué)生自然科成績不同對概念構(gòu)圖之態(tài)度也有所不同。低分組與中高分組達(dá)顯著差異，但中高分組成績差異是不多的。此資料說明了低分組對新事物的接受度較中高能力組差，或許從另外一方面說明這些表現(xiàn)低分組可能與個體的動機會有較大的關(guān)係性，導(dǎo)致學(xué)習(xí)意願與學(xué)習(xí)態(tài)度上皆不同。4、相關(guān)性之研究概念構(gòu)圖測驗與自然科理解測驗、概念構(gòu)圖態(tài)度問卷、及段考成績是有關(guān)的。呈現(xiàn)多元評量的觀念，自然科理解測驗與段考成績相關(guān)係數(shù)為中度相關(guān)，顯現(xiàn)教材之間是有一定的關(guān)連，但卻因評量方式不同表現(xiàn)也有不同?？梢娛褂酶拍顦?gòu)圖測驗應(yīng)是可行工具，除了提供脈絡(luò)化及相關(guān)性外，在現(xiàn)今多元評量觀念之下，是種

14、不錯之選擇；概念構(gòu)圖與段考成績可以交互使用，學(xué)校段考的題目偏重的是是非題、選擇題及配合題，偏重記憶性的題目，所提供的是較零碎的知識，而採用概念構(gòu)圖評量交替使用除了增加孩子對內(nèi)容的整合，也是幫助孩子在學(xué)習(xí)。5、學(xué)生的概念遷移留與概念構(gòu)圖學(xué)習(xí)策略遷移：（1）.在概念保留部分：個案班級接受概念構(gòu)圖融入自然科教學(xué)，在概念保留能力的評量。這次測試的題目是完全沒有提供任何訊息，只是以主題呈現(xiàn)為-養(yǎng)蝌蚪與種蔬菜，並沒有提供任何訊息與支持，孩子概念保留結(jié)果如下：在概念構(gòu)圖高分組的孩子部分：概念保留能力是不錯的，也可看出孩子具有概念構(gòu)圖學(xué)習(xí)策略遷移效果，對整個單元重點的掌握都是十分清晰，內(nèi)容相當(dāng)豐富且完整，這有

15、比較應(yīng)用的概念，高分組小朋友也發(fā)展出自己的次概念階層，所以對於高分組的小朋友探討他的知識脈絡(luò)使用概念構(gòu)圖的方式應(yīng)是可行的；概念構(gòu)圖中分組的小朋友：.概念構(gòu)圖中分組的小朋友概念保留效果是不錯的，但是都是單向進(jìn)行，可能與教學(xué)教師的教學(xué)方式有關(guān)，並沒有孩子呈現(xiàn)橫向關(guān)係的圖，且部分的孩子知道課程內(nèi)大部分的內(nèi)容，但對於分屬的主題並不是那麼的了解；.在概念構(gòu)圖低分組的孩子部分：擁有的概念少是混淆不清的，在統(tǒng)合能力缺乏，可能是孩子對於教材熟悉度不夠，加上對概念構(gòu)圖技巧不純熟，在展現(xiàn)能力上有困難。有些研究以形成的概念構(gòu)圖為工具可幫助低學(xué)習(xí)潛能的學(xué)生學(xué)習(xí)。與本研究低自然成就學(xué)生較不佳的原因，可能是大班教學(xué)中，教

16、學(xué)教師忽略了孩子的個別需要。（2）概念構(gòu)圖學(xué)習(xí)策略遷移：個案班級接受概念構(gòu)圖融入自然科教學(xué)，在概念構(gòu)圖學(xué)習(xí)策略遷移的類化效果的評量。結(jié)果如下：概念構(gòu)圖高分組的小朋友具有遷移及類化效果，也能隨心所欲去繪製自己的概念構(gòu)圖，在階層、分類的部分都有不錯的想法，表示孩子也能展現(xiàn)他的遷移能力；概念構(gòu)圖中分組的孩子而言，大部分小朋友的類化能力尚未建立，僅能對概念作一些部分概念之描述。概念構(gòu)圖低分組的小朋友的概念構(gòu)圖只有相關(guān)屬性的概念，且是不完整而零碎，甚至與主題並不是相呼應(yīng)的。五、建議（一）、讓每一個在職教師都能成為行動研究者：教師會針對自己教學(xué)所面臨的教學(xué)問題，自己進(jìn)行行動研究，謀求解決之道，與他人分享自

17、己豐厚的教學(xué)經(jīng)驗與研究成果，也進(jìn)一步培養(yǎng)了自己的研究能力，讓教學(xué)生涯更多采多姿。（二）、多元評量觀之運用：概念構(gòu)圖是一種好的選擇，除了是形成性評量作為提綱挈領(lǐng)的運用外，更可當(dāng)作事後整理筆記之用，以統(tǒng)合整體之脈絡(luò)性，增進(jìn)學(xué)生後設(shè)分析之能力。除此之外，不同人有不同的學(xué)習(xí)風(fēng)格，尊重不同人的思考方式，而概念構(gòu)圖評量是否適合哪種特定學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)生呢？值得教師嘗試。（三）、將概念構(gòu)圖教學(xué)運用到不同的科目上：不限於將概念構(gòu)圖融入自然科，教學(xué)是藝術(shù)。將新的教學(xué)策略融入各科目中，讓教學(xué)內(nèi)容可以活化，也可讓學(xué)生清楚脈絡(luò)性，應(yīng)是教師該具備的能力，下一學(xué)期九月份上路的九年一貫課程使用概念構(gòu)圖為新的教學(xué)策略，應(yīng)該是不錯

18、的選擇。（四）、針對低學(xué)習(xí)組群的孩子進(jìn)一步做個案的探討，收集個案的學(xué)習(xí)資料，了解學(xué)習(xí)概念構(gòu)圖學(xué)習(xí)策略在低自然學(xué)習(xí)成就學(xué)生所造的問題，才能對概念構(gòu)圖教學(xué)能更進(jìn)一步的了解。（五）、探討不同學(xué)習(xí)風(fēng)格與學(xué)習(xí)策略的適宜度，適性教學(xué)是教育界的共識，不同學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)生需要不同的教學(xué)。至於怎樣的組群在概念構(gòu)圖教學(xué)可以獲得最大效益，在這方面的文獻(xiàn)不夠豐富詳盡，仍待未來研究繼續(xù)探討。參考文獻(xiàn)江新合（1992）：建構(gòu)式教學(xué)策略在國小自然科教學(xué)的應(yīng)用模式。載於國立屏東師範(fàn)學(xué)院（編），小自然科學(xué)教育學(xué)術(shù)研討會（頁3-200）。屏東：屏東師範(fàn)學(xué)院。余民寧(1997)：有意義的學(xué)習(xí)-概念構(gòu)圖之研究。臺北市：商鼎文化出版社。

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