高中物理教学论文 发展高中物理教学模式之初探性研究

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1、1发展高中物理教学模式之初探性研究发展高中物理教学模式之初探性研究摘要 由历届大学入学考试，物理科成绩总是不尽理想可知：高中自然组学生在学习物理方面， 仍有许多待突破的瓶颈。因此本研究以改善物理学习状况为目的，采质性研究的方式，分 三阶段进行，第一阶段为探查自然组学生之物理学习问题；第二阶段为提出解决物理学习 问题的6E 教学模式 ；第三阶段则运用6E 教学模式实际教学，并以光的干涉单 元为例呈现教学情形。初步研究结果显示透过6E 教学模式的确能引导学生逐渐成为自 我导向的学习者。关键词：高中物理、6E 教学模式、自我导向 壹. 前言 由历年大学入学考试，物理科成绩总是不尽理想来看，对大部份高

2、中生而言，物理是一门 令人颇费心力的科目，虽然很想学好物理，往往因为不知要如何学习，而事倍功半。 学习 如何学习是一种很重要的基本学术能力（张世忠，2003） ，在教学中要如何引导学生主动 学习呢？国内学者洪振方（1996）认为启迪学生心智的最好方法，就是让他重新走过一次 心智发展的足迹。但碍于上课时间和升学制度，不可能让学生漫无目标地摸索，因此教师 对教学活动的设计和执行便显得很重要。 如何让学生既学会基本知识和思维方法，又能学会如何学习呢？本研究从反思教学与 学习的角度着手，探查研究者任教之高中生的物理学习问题，进而为学生搭建解决学习问 题的鹰架，帮助学生成为自我导向的学习者。 根据上述目

3、的，本研究欲探讨的问题为： 1. 高中自然组学生的物理学习问题为何？ 2. 解决物理学习问题的教学模式为何？ 3. 运用模式实施教学的情形为何？ 貳. 文献探讨 一、物理概念学习之相关研究 如何获得高分是学生们最关切的问题，许多研究指出专家比生手们具备较多的概念性知识， 也有更深入的概念阶层，生手们所呈现的问题表征大部分是表面层次，而专家则不然，例 如生手对题目的分类是以图形上的相似性为依据，专家则以相同的解题原则做为分类。 Larkin（1981）的研究发现，专家和生手在面对属于概念层次的物理学相关问题时，物理 学解题专家的表现，如同一般人在面对熟悉问题似地使用顺向运作 （working f

4、orward）的路径；而物理学解题生手，则如同一般人在面对新问题般，使用反向运作 （working backward）的策略去搜寻所需的定理，所以生手使用的第一个定理，常是专家 所使用的最后一个定理。 例如：想要找出斜面上的木块，滑到底部的速度（v）为何？Larkin, McDermott, Simon & Simon（1980b）的研究结果发现：专家所实行的每一个步骤，对提供解决问题所需的信息 都有所帮助；生手则是先由订定目标（v）开始，接着找出一个含（v）的公式，再试图以 反向运作的方式来尝试求解，即生手应用那些原理的次序几乎与专家所用的次序相反（引 自岳修平译，1998） 。 此与 Ch

5、i、Feltovich and Glaser（1981）等人的研究一致，专家们对于相似的问题，可 能会具有属于该类问题的问题基模（Problem schemas） ，而生手对于类似的问题则缺乏可 应用的相关概念基模。所以在教学中引导学生将知识组织成概念性基模，并建构概念层次2和问题基模，将有助于概念的提取。二、5E 教学模式 美国 BSCS（Biological Sciences Curriculum Study）课程研究计划提出含有建构取向的 5E 教学模式（Bybee & Landesi,1988；Boddy, Watson & Aubusson,2003） ，其教学阶段依 序为参与（En

6、gagement） 、探究（Exploration） 、解释（Explanation） 、精致化 （Elaboration） 、评鉴（Evaluation） 。5E 教学模式改编自生物学的科学研究课程，并且 编入探求学生迷思概念的研究方法（引自张世忠，2003） 。特别是 Posner, Stride, Hewsonc and Gertzog（1982）借着此模式详细地说明需要改变的概念，且透过学习环 （Learning cycle）实践概念学习的基本步骤，学习者经由直接与观念目标的交互作用， 建构自己的心智模式。 在教学中教师则可以依照教材的性质，运用诘问法 ，透过问问题的方式，让学生在思考

7、 中学习，也在操作中学习，培养学生解决问题的能力。 參. 研究方法 本研究采质性研究的方式，先探讨高中自然组学生有哪些学习物理的问题，再从理论上寻 求改善学习状况的教学方法，并将此教学方法运用于教学中。共分三阶段进行，研究流程 如图一所示，并分别叙述如下：【第一阶段：归纳学习问题的类别】 本阶段根据陈章正（2004）的研究，持续以访谈和书写的方式，搜集有关高中生物理学习3状况的相关资料，包括：以半结构式问卷访谈物理教师（GT） 、专家教师（EX）和校友 （GS）的记录；学生以书写的方式反省自己物理学习状况的记录；研究者与学生在课余时 的对话札记和研究者的教学日志。 编码的型式均是用访谈对象的英

8、文代号，后面加上姓氏、日期和姓别，例如：GTL920912M 代表于 92 年 9 月 12 日访谈本校林姓男老师；在校学生则以类别、班级、座号、性别 表示，例如：221102M 代表访谈第二类组二年十一班二号男同学。 搜集到的资料采扎根理论（Strauss & Corbin，1998）进行分析，先归纳为认知、情意和 学习方法三部分，再用持续性比较与对照的方法，将类似观点放在一起，并用晤谈数据做 辅助，以确认分类的可靠性，甚至可以发现学生在书写问卷时没有表达的观点，这样可以 更加了解学生的学习问题。 【第二阶段：发展解决学习问题的教学模式】 由上述实征研究所得的学习问题，其实彼此都是相关的，但

9、归根究柢，如果学生愿意学习， 自然能产生克服困难的动力。所以再请学生写出我喜欢的物理课上课方式为何？ ，归纳 此问卷所得的资料及待解决的学习问题，依据建构主义的理念，参考相关文献，发展解决 物理学习问题的教学模式，并在教学中不断运用诘问法引导学生思考，透过一学期的 教学反省与修正，而得6E 教学模式 。 【第三阶段：应用教学模式实际教学】 本阶段呈现运用6E 教学模式于本校高三第三类组（学生共 31 人，以下简称为 A 班， 每周四节物理课） 光的干涉单元的教学，A 班从高二就由研究者担任物理教学，每次月 考及格人数总不多，所以学生对物理普遍缺乏信心，即使程度不错的学生，也是停在某个 水平无法

10、突破。 有鉴于此，研究者于 A 班高二下学期时，开始进行解决物理学习问题的研究，A 班除了月 考成绩明显进步外，研究者还想知道运用此模式教学，学生的感受为何，因此以半结构式 问卷且不计名的方式，请学生写下自己比较喜欢高二或高三的物理课？为什么？ 肆. 研究结果 针对本研究欲探讨的问题，根据研究流程三个阶段的分析结果如下： 一、高中自然组学生的物理学习问题为何？ 整合具同构型的问卷和访谈数据，归纳出高中自然组学生物理学习问题的种类（陈章正， 2004） ，简述如下： (一) 认知方面 传统的物理考试，通常以解题为主，能否成功解题与概念的理解情形相关，由研究中发现 概念理解部分的问题包括：对探究历

11、程的困惑、概念太抽象不易想象、符号和公式太多； 解题部分的问题包括：不懂题意、不清楚概念和题型的关系、数学运算技巧不熟练。(二) 学习方法方面 学生常会问要怎样才能学好物理？如果能有好的学习方法，对于改善认知方面的学习问题， 将有很大的帮助。然而观察学生的学习情形，发现仍有许多待改善的空间，例如：没有养 成良好的学习习惯、缺乏练习、问题没有及时解决。 (三) 情意方面 对高中生而言，自我价值的肯定和对学科的学习憧憬，往往比物质奖赏更具吸引力，但是 屡次考试的失败，则令学生缺乏学习动力和自信心甚至产生反感。例如学生表示：我们现 在都是为了准备升学，可是我觉得学习科学，应该是要学科学家的创意，像马

12、盖先就很厉 害，但他不一定会算题目，为什么我们都要不断解题（221102M）？4(四) 讨论 在研究中发现成绩好的学生比较具有想突破的企图心，能明确地表达自己的学习问题，会 在意学习过程，而不是只关心分数的高低；但大部分学生则与上述特质相反，也缺乏可以 将新旧概念做有效联结的模式，当然谈不上学习成效，连带影响了学习兴趣。所以老师在 教学中运用能增加师生互动机会的教学策略，鼓励学生发展和精炼个人建构的理论，才能 确实了解学生的学习需求，进而帮助学生学习如何学习。二、解决物理学习问题的教学模式为何？ 从学习理论可知：成功的学习必须是学生愿意参与学习。但是如何让学生愿意敞开心胸参 与学习呢？归纳学生

13、对我喜欢的物理课上课方式为何？所表达的意见，包括：希望学 习内容能和生活经验相关、上课时能多做实验、能详细说明公式的来源和功能、不要赶课、 能多一些师生互动、考试前能统整重点、能多讲解一些题目和即使没有时间也一定要考公 式。 针对学生们的物理学习问题，以及对物理课的期望，觉察到必须要有能引导探究的教学模 式，从文献中发现5E 教学模式 （张世忠，2003；Bybee & Landesi,1988；Boddy,Watson & Aubusson,2003） ，颇符合教学上解决学习问题的需求，但 是 5E 教学模式并未强调如何让陌生的学习概念与生活经验相连结，因此本研究主张：将生 活中与学习主题相

14、关的事件 （Event） ，加上原有的 5E 成为 6E，教学时以此 6E 做为 教学阶段 ，又因为学生的注意力通常无法维持很久，也不见得会主动发问，为了避免沦 为盲目的学习行动，所以根据认知心理学和学习理论，订出每个阶段的学习过程和期 望达到的学习成效 ，建构成6E 教学模式 （图二） 。每个教学阶段再根据事实性知识、陈述性知识、程序性知识和后设性知识（李坤崇， 2004）设计问题，做为引导学习的鹰架（表一） ，因此模式中的横向双箭头，代表每个阶段 师生间为达到学习成效的交互作用；纵向双箭头，则代表透过问问题的方式，引导学生迈 向较高阶的学习。教学时用小组竞赛的方式，鼓励大家勇于表达意见参与学习活动。