亞太科學教育論壇,第十八期,第一冊,文章十一(二零一七年六月) 陳正治、劉嘉茹 同儕團討對科學概念改變之探討
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本準實驗研究中,經由實驗結果,可以歸納出下列數項結論:
- 藉由幾個空氣流體的實驗設計,前測平均得分(Group-A至Group-C)僅0.58分來看,非理工科背景學生對空氣流體的特性與認知(如柏努力原理)仍很缺乏。
- 無科學演示前,經由小組第1次討論後,學生的前測平均得分(Group-B及Group-C)增為0.72分,顯示透過課前討論,對教學策略有正向的幫助。
- 有科學演示後,小組第2次討論,對科學現象的解釋,前測平均得分為1.06分,顯示有一半以上的學生能在觀察科學演示後能精準地說出其中可能原因。
- 無論是雷同實驗或類似的科學原理應用,即使是非理工科學生,也可以大部份進行推理與應用。
- 比較高層次且複雜的思考題,如中空管「V型」搖擺方式與紙摺橋樑狀的空氣流體實驗,學生比較無法理解與解惑,表示影響其結果的原因並非單一作用力,此部份就不是一般非理工科學生可以想像與理解。由此也可以觀察到,一般非理工科學學對空氣流體的特性,僅能片面地認為是流動空氣與不流動空氣的壓力差異,當導引至深層思考與探究時,即無法更精準地說明其因果關係。
- 藉由科學演示與小組課前討論,學生的後測平均得分達1.37分,可以有效提升學生學習成效。
- 理工科背景學生對於相同的原理、不同的應用,比一般文學、管理學及設計學的學習者較強一些。在一個綜合領域的日常生活動,同儕討論與團隊合作始能彌補彼此之不足。
- 一般大學生對科學的探究能力不足,如在PT5將紙摺成橋樑狀實驗中,誤認為所有的空氣流動總會產生壓力差,原因在於無法探究力的作用方式與作用點。
本研究結果呼應Louis Pasture的理論,學習者前置討論(Pre-discussion),使學生具有備妥心智(Prepared mind),對學生學習有所助益。亦顯示小組同儕前置討論某一主題,可以培養其對該學習主題的興趣與熱情,特別對初次學習的學生而言,效果有正向作用。
此外,實驗中對於不同搖擺中空管方式,對紙片運動,小組間差異顯著的可能原因,是影響紙條運動因素之一是流體因流速度同,產生壓差,另一原因是當中空管上端擺動幅度較大時,其運動方式類似物體圓周運動(Circular Motion),產生的離心力(Centrifugal force)也影響紙條的運動。
過去數十年,雖然概念改變的研究日益增加,但是通常只用單一觀點研究,而後發現使用單一觀點似乎沒有辦法完全解釋複雜的情境,建議採用多面向的觀點,才能增加複雜度,以便解釋複雜的情境。利用多面向觀點才能提供足夠的架構,讓研究者可以進行教與學的研究。