概念构图融入国小二年级自然科教学之个案研究

1、概念構圖融入國小二年級自然科教學之個案研究 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 本研究探討概念構圖融入國小二年級自然科教學之個案研究。本個案研究是以高雄市某國小二年級一班為研究對象，探討教學教師將概念構圖融入自然科教學歷程與內涵及學生學習結果。研究結果為：在教學教師的部分：教師將概念構圖融入自然科教學，是採用循序漸進的方式，由課程直接帶入概念構圖的繪製，節省許多時間；將概念構圖當作前導組體及課後歸納之教學策略，使得學習更統整、更有脈絡；並將概念構圖當作另一種評量，提供學生另一選擇的可能；在學生表現上，個案班級

2、學生的性別因素並不影響概念構圖能力、自然科理解能力及概念構圖態度；概念構圖能力表現較佳的學生在自然科學業成就、自然科理解能力及概念構圖態度的表現同樣也較好。關鍵字：概念構圖、自然科理解能力、測量模式一、 研究背景與動機學習心理學家Ausubel(1968) 認為，概念與概念學習者先備知識(prior knowledge)，在有意義的學習(meaningful learning)上有關鍵因素。依此學習理論康乃爾大學學者Novak及其同事經過多年研究，提出概念構圖(concept mapping) ，不僅可作為教學，更可用於評量。其最大優點在於不像傳統機械式學習只記住原理原則而已，更是要求學習者針

3、對學習內容做概念分類及聯結。且評量過程中可看出學習者概念建構的歷程，藉此可評量學生知識的結構，了解其迷失概念所在，以作為補救教學之用。另一方面,概念構圖為一種學習如何學的後設學習策略,正是心理學家及教育學者所重視的後設認知技能的訓練,具有促進學習遷移與增加學習保留的效果,有助於學生成為一個有效而主動的學習者。綜觀上述，以融入概念構圖為基礎的教學與學習目前在國內有待開拓，而且有關科學學習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圖為基礎的教與學應用於國小二年級自然科教學，來探討這種教與學對教師教學法成長及學生學習成就的影響，提供未來設

4、計以概念構圖融入國小自然科教學的參考。二、研究目的1、教學教師將概念構圖融入國小二年級自然科之教學歷程。2、國小二年級學生在接受概念構圖融入自然科教學之態度及其認知結果。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、自編概念構圖測、自編自然科理解測驗、自編概念構圖態度問卷等，這些自編工具均有良好之信度及效度； 如圖1呈現概念構圖測驗、自然科理解測驗、概念構圖態度問卷與自然科段考成績之間關係，四種測驗之間相關為.40-.83之間，這些測驗之間具有中高度相關，各測驗之因素負荷量在.61-.99之間。圖1 概念構圖測驗、自然科理解測驗、概念構圖態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係數，單箭號是徑路係數也是標準化迴歸係數。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（二）資料處理資料處理的方式分成質的部份與量的部份，在質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、平均數差異、相關分析。四、研究結果與討論（一）、教學教師將概念構圖融入自然科教學歷程與內涵1.教學教師以循序漸進的方式，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更緊密、讓整個學習趨向有意義，節省許多的時間。2.教學教師將概念構圖當作前導組體，先提供小朋友清新的概念

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

7、男女生在概念構圖測驗的得分並沒有差異，本研究性別並不是影響概念構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科能力尚未明顯分化，在概念構圖學習結果，男女生是差不多，在傳統觀念中認為男生在數理表現優於女生，在本研究中其實並沒有性別上的因素。（2）概念構圖低中高能力三組在自然科學業成就結果的比較：概念構圖低中高能力三組在自然科學業成績是有差異的，而且是高分組高於中分組高於低分組，表示學生因概念構圖測驗得分不同其自然科學業成就有所不同的，而高分組自然科學業成就成績高，低分組自然科學業成績也較低。概念構圖能力的表現影響學生在自然科學業成就的表現，就如文獻探討中所提概念構圖可說是近代教育理論中

8、一個新的教育工具，可以幫助學生學習並協助教師教學，文獻中提及學業成就與概念構圖的關係是密切的，高成就者表現愈好,低成就者表現愈差,顯示低成就生無法真正地透過概念構圖學習材料，與研究結果一致，在中高分組的確呈現較好的自然科學業成績，至於低分組的表現是較不理想的，顯示概念構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圖是一個呈現自然科理解的學習策略或評量方法，適合中高程度的孩子。其可能原因為，低分組的孩子學習動機及意願並不強，可能低分組的孩子對於學習新的事物或新的教學法，接受度較低，需要一再的反覆練習，但時間是有限的，教學教師並沒有針對低學習結果的孩子進一步的補

9、強或是訓練，孩子遇到挫折學習意願與動機下降，影響概念構圖的學習；低分組的孩子概念構圖策略尚未熟練，無法妥善應用，採用概念構圖融入自然科教學的方式，其實時間是有限的，原本的教學時間有限的分配，低分組孩子可能尚未完全理解與應用概念構圖策略，造成其混淆。2、個案班級接受概念構圖融入自然科教學後，學生自然科理解測驗結果的部分（1）男、女生在自然科理解測驗結果的比較男女生在自然科理解測驗結果是沒有差異，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科能力尚未明顯分化，在自然科理解能力男女生的表現是相同的，表示性別因素並不影響自然科理解測驗的結果。（2）概念構圖低中高能力

10、三組在自然科理解測驗結果的比較 概念構圖低中高能力三組在自然科理解測驗之表現是有顯著差異，顯示概念構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。可見中高程度的學生並不容易受評量型態的改變而有所改變，對於低分組的學生在開放式題型表現是不佳的。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習效果較佳，但在自然科理解題目以開放式題型，脈絡較少，低分組的孩子不容易理解與回憶，當考題需要較多,思考時,學生會用概念構圖。明顯的,學生選擇學習與否,視其所預期的考題類型而定。當孩子概念構圖能力不佳，在自然科理解當

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

12、的學習，而概念構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，採用概念構圖的教學策略，有些學生對此部份出現排斥的態度；大部分學生認為概念構圖可以幫助自然科學習，學生反映概念構圖可以幫 助他們變聰明，也可以學習更多的新事物，使得學習變簡單了。謝真華（1999）等研究也有相同反映，小二的學生對於概念構圖教學已經可以知道如何去運用。（2）男、女生在概念構圖態度問卷結果的比較男女生對概念構圖教學的感受並無差異，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習方法的改變並不影響。（3）概念構圖低中高能力三組在概念構圖態度問卷結果的比較： 概

13、念構圖低中高能力三組概念構圖態度問卷結果達顯著差異，學生自然科成績不同對概念構圖之態度也有所不同。低分組與中高分組達顯著差異，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低分組可能與個體的動機會有較大的關係性，導致學習意願與學習態度上皆不同。4、相關性之研究概念構圖測驗與自然科理解測驗、概念構圖態度問卷、及段考成績是有關的。呈現多元評量的觀念，自然科理解測驗與段考成績相關係數為中度相關，顯現教材之間是有一定的關連，但卻因評量方式不同表現也有不同。可見使用概念構圖測驗應是可行工具，除了提供脈絡化及相關性外，在現今多元評量觀念之下，是種

14、不錯之選擇；概念構圖與段考成績可以交互使用，學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，而採用概念構圖評量交替使用除了增加孩子對內容的整合，也是幫助孩子在學習。5、學生的概念遷移留與概念構圖學習策略遷移：（1）.在概念保留部分：個案班級接受概念構圖融入自然科教學，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，只是以主題呈現為-養蝌蚪與種蔬菜，並沒有提供任何訊息與支持，孩子概念保留結果如下：在概念構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圖學習策略遷移效果，對整個單元重點的掌握都是十分清晰，內容相當豐富且完整，這有

15、比較應用的概念，高分組小朋友也發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使用概念構圖的方式應是可行的；概念構圖中分組的小朋友：.概念構圖中分組的小朋友概念保留效果是不錯的，但是都是單向進行，可能與教學教師的教學方式有關，並沒有孩子呈現橫向關係的圖，且部分的孩子知道課程內大部分的內容，但對於分屬的主題並不是那麼的了解；.在概念構圖低分組的孩子部分：擁有的概念少是混淆不清的，在統合能力缺乏，可能是孩子對於教材熟悉度不夠，加上對概念構圖技巧不純熟，在展現能力上有困難。有些研究以形成的概念構圖為工具可幫助低學習潛能的學生學習。與本研究低自然成就學生較不佳的原因，可能是大班教學中，教

16、學教師忽略了孩子的個別需要。（2）概念構圖學習策略遷移：個案班級接受概念構圖融入自然科教學，在概念構圖學習策略遷移的類化效果的評量。結果如下：概念構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圖，在階層、分類的部分都有不錯的想法，表示孩子也能展現他的遷移能力；概念構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。概念構圖低分組的小朋友的概念構圖只有相關屬性的概念，且是不完整而零碎，甚至與主題並不是相呼應的。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所面臨的教學問題，自己進行行動研究，謀求解決之道，與他人分享自

17、己豐厚的教學經驗與研究成果，也進一步培養了自己的研究能力，讓教學生涯更多采多姿。（二）、多元評量觀之運用：概念構圖是一種好的選擇，除了是形成性評量作為提綱挈領的運用外，更可當作事後整理筆記之用，以統合整體之脈絡性，增進學生後設分析之能力。除此之外，不同人有不同的學習風格，尊重不同人的思考方式，而概念構圖評量是否適合哪種特定學習風格的學生呢？值得教師嘗試。（三）、將概念構圖教學運用到不同的科目上：不限於將概念構圖融入自然科，教學是藝術。將新的教學策略融入各科目中，讓教學內容可以活化，也可讓學生清楚脈絡性，應是教師該具備的能力，下一學期九月份上路的九年一貫課程使用概念構圖為新的教學策略，應該是不錯

18、的選擇。（四）、針對低學習組群的孩子進一步做個案的探討，收集個案的學習資料，了解學習概念構圖學習策略在低自然學習成就學生所造的問題，才能對概念構圖教學能更進一步的了解。（五）、探討不同學習風格與學習策略的適宜度，適性教學是教育界的共識，不同學習風格的學生需要不同的教學。至於怎樣的組群在概念構圖教學可以獲得最大效益，在這方面的文獻不夠豐富詳盡，仍待未來研究繼續探討。參考文獻江新合（1992）：建構式教學策略在國小自然科教學的應用模式。載於國立屏東師範學院（編），小自然科學教育學術研討會（頁3-200）。屏東：屏東師範學院。余民寧(1997)：有意義的學習-概念構圖之研究。臺北市：商鼎文化出版社。

19、吳裕益（出版中）：測驗理論。台北：五南。林純年(1997)：概念圖對國小學童自我學習科學說明資料之影響。國立臺南師範學院國民教育研究所碩士論文。邱上真(1989)：知識結構的評量：概念構圖技巧的發展與試用。特殊教育學報，第四期，國立臺灣教育學院編印，215-224頁。洪振方（1996）：科學知識重建的認知取向分析。高雄師大學報，第七期， 頁293-328。郭重吉(1990)：學生科學知識認知結構的評估與描述。彰化師範大學學報，第一期，280-319頁。謝真華(1998): 概念構圖教學對國小四年級學童在自然科學習成效之研究 。國立臺南師範學院國民教育研究所碩士論文。Arbuckle，J.L.（1997）.Amos users guide(Version 3.6).Chicago：Small Water. Ausubel, D. P. (1968).Education Psychology: A Co