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1生物圖形表徵的辦識與意義建構之初探~原住民與一般學生之差異林玉雯1劉嘉茹2黃台珠3摘要本研究目的是討論生物圖形表徵的辨識與意義建構之特質,瞭解原住民學生與一般學生在學習生物課程之實際的情形及遭遇的困難,並從鉅觀多元的觀點分析,釐清過程當中原住民與一般生的異同,增進推論其背後運作歷程的客觀性。研究採立意抽樣,經由晤談某醫專五專一年級原住民學生與一般學生各三位,採用質性半結構訪談的方式,內容是關於心臟循環系統之重要圖形表徵,進行實地訪談與分析,再進行跨個案分析。歸納重要發現如下:關於辨識生物圖形表徵的敘述句判斷工具部分,高學業成就之原住民學生與一般學生一致傾向使用圖形內物件的相對位置來幫助學習,但中、低學業成就之原住民學生與一般學生則慣用顏色或圖形內物件感覺像什麼來幫助學習、並發現低學業成就之原住民與一般學生均不能應用生物圖形表徵進行學習,以及無法理解圖形表徵的內容,在建立圖形表徵整體性概念時,常因不理解而以強迫記憶文字敘述的方式應付考試,易造成認知上的負荷過重、當原住民學生學習遇到困難時,多數不會尋求老師而習慣於尋求同為原住民的學長姐或同儕解惑。關鍵詞:生物圖形、辨識、原住民1樹人醫護管理專科學校;07-6979333轉1117yuweng.lin@msa.hinet.net2國立高雄師範大學科學教育研究所;07-7172930轉7016chiajuju@ms26.hinet.net3國立高雄師範大學科學教育研究所;07-7172930轉7012t1488@nknucc.nknu.edu.tw2007年原住民學生數理科教/學理論與實務學術研討會2壹、研究背景與研究目的以生物課程的教學為例,諸多重要且相互關聯的概念,必需借助圖形的功能來促進理解聯想,並與生活經驗連結,所以本研究的重點在於探討比較原住民與一般學生如何看懂生物圖形內容,將研究分析所得到的結果,提供教學現場的生物教師們在進行圖形解說時的參照指引,儘量滿足教室內各類學生學習特性及學習上的需求。茲將研究目的陳述如下:探討並比較原住民與一般學生圖形表徵的意義建構與辨識之歷程。因教學首要協助學生找出並發揮〝優勢〞智力,藉〝優勢〞來發展〝弱勢〞,以實踐Gardner(1983)所強調之多元智力可教育性的全人教育。貳、文獻探討學生視覺辨識與表徵的發展,可謂是學生生物概念發展最基礎的要素,也是學習的認知之鑰。故本章內容主要分二部分予以論述。一、探討學生圖形辨識理論與相關研究;二、討論圖形辨識之相關內在心智運作的機制與認知負荷之量測。一、圖形辨識理論與相關研究SaulSternberg(1969)由實驗室情境中得出項目識別(itemrecognition)過程的五個階段,依序包括編碼(encodingstage)、比較(comparisonstage)、作決定(decisionstage)、轉譯與組織(translationandresponseorganizationstage)、反應(response)。他認為項目的清晰程度會影響到編碼、複雜程度與記憶組的大小有關,會影響到比較的過程、比較的過程是五個階段中最核心的部份。此外,項目出現的相對頻率會影響到轉譯與組織的階段。簡言之,當視覺訊息經大腦重組,就可進行分析辨識。陳世輝(民84)對國小原住民學童自然科生物概念的研究,發現原住民學童的生物分類架構與教材設計的生物分類架構不同,對於生物諸多概念之理解不同,以致在生物概念的發展較為遲緩,未能跟上教材的進度,故該研究顯示語言文化與學習經驗可能成為重要的影響因素。二、圖形辨識之相關內在心智運作的機制與認知負荷之量測本節探討圖形辨識之思維、注意力、記憶存取等相關內在心智運作的機制。視覺訊息經大腦重組,就可進行分析辨識,影像特徵層級(低階視覺)在形成面的表徵(高階視覺)之後,訊息處理的路徑是有差異的,分為Where和What兩種路徑:where路徑是從主要視覺區V1-V2-V3-往上往背測傳遞至頂葉,功能是處理空間相關訊息(又稱Howpathway:靠視覺導引的功能);what路徑則由主要視覺區V1-V2-V3-V4往下傳遞到inferiortemporallobe,具辨識物體、人臉、位置的功能。辨識能力與注意力亦不可分,Luck&Vecera(2002)提出注意力並非單一的,近半世紀(1950~2006)研究證實注意力具有多樣的性質。注意力出現是多樣性的,知覺的歷程、分類的歷程、記憶的歷程、語言的歷程等等都算是認知的歷程,在很多層次都可以發現注意力的效果,非單純存在低階或高階的歷程,在很多層次都可以看到注意力的效果(James,1890)。關於圖形表徵的辨識與意義建構之認知負荷的量測,本研究採用Brunken,Plass和Leutner(2003)從兩個向度來評估認知負荷,一為「客觀性」(objectivity),包括主觀的或客觀的(subjectiveorobjective)兩個層面;另一為「因果關係」(causalrelationship),包括直接的或間接的(directorindirect)兩個層面(表一)。生物圖形表徵的辦識與意義建構之初探~原住民與一般學生之差異3表一、認知負荷測量方法分類表(引自Brunken等人,2003,p.55)客觀性因果關係間接的直接的主觀的自陳投入的心智努力(問卷調查)自陳壓力的程度自陳材料的困難度(評定量表)客觀的生理測量法行為測量法學習結果測量(最普通的方法)腦部活動測量(例如,fMRI)雙任務(工作)績效(神經影像測量法)參、研究方法本研究設計以心臟循環系統之生物圖形表徵為研究內容,讓學生看圖形並針對圖形內容進行說明與解釋。研究者根據錄音與現場筆記的內容進行口語資料的編碼與分析工作,接著再以資料來源的「三角檢證法」(triangulation)檢測資料的適切性。一、研究對象本研究的對象包括某醫專物理治療科五專部一年級原住民與一般學生共六位(表一),各包括學業成就普通、優良、欠佳三種表現。採用質性研究半結構訪談的方式,設計訪談大綱,進行實地訪談,期望從學生理解圖形表徵的歷程,找到增進理解的變項。表二、研究對象學生基本資料參與者ABCDEF性別女女女女女女族別原住民原住民原住民一般生一般生一般生學業成就普通優良欠佳普通優良欠佳二、研究題材的選擇「心臟循環系統」普遍存在的問題是學生沒有真的看過,缺乏實際的感官經驗,使學生在學習上感到吃力與困惑,因此選擇該主題重要概念進行研究,掌握個案的學習狀況。三、研究流程研究個案為研究者授課的學生,與其他同學們一起上課,結束本章節課程的次日,個案與研究者(一對一)進入一間安靜的研究室,研究內容以A4紙張呈現,每一步驟均不限時間,由受試學生決定是否可以進行下一題或下一步驟。步驟一、設計7個有關辨識生物圖形表徵的敘述句,由個案指出關於理解圖形表徵比較贊同的敘述句,將這七個敘述句兩兩配對,共得7(7-1)/2=21對,然後每個人做21個比較判斷,在21個配對中分別指出比較贊同的敘述句,填寫評定量表的方式為當受試者認為橫列敘述比直行敘述重要時,在空格打勾。為考量適切性,乃邀請兩位科學教育學者進行專家效度審查之工作,並事先以兩個班級共計100位學生進行初稿的施測,再依照學生的反應與需求進行修正,建立表面效度。敘述句內容如下:(1).圖形內物件都有其各自外觀形狀,要辨識就是要先分析它們的形狀特徵(2).圖形內容會依分割成幾個局部與整體兩個層面來辨識(3).和圖形相關的過去知識與經驗將有助於辨識(4).圖形內物件的相對位置記清楚後,有助於辨識2007年原住民學生數理科教/學理論與實務學術研討會4(5).注意到圖形內物件的相對大小比例,才能有效辨識(6).我會想像圖形內的物件像什麼,來幫助我辨識(7).圖形內物件顏色的不同或深淺的差異,有助於辨識步驟二、進行關於理解圖形表徵之半結構問卷晤談步驟三、進行關於上課專注力與學習情形之半結構問卷晤談步驟四、請個案說明下列兩張圖形的意義步驟五、綜合分析肆、研究結果與討論本研究主要是以六位醫專學生為主要參與者接受訪談,將訪談資料加以分析後,歸納出共通的主題,分別加以說明。步驟一的結果如下(評定量表:橫列敘述比直行敘述重要時,在空格打勾):受試者認為最重要的敘述以網底標記。A生(原住民)12345671OVVV2VOVVVV3VOVVV4VOVV5VVOVV6VOV7OB生(原住民)12345671OVVV2VOV3VVOV4O5VVVOV6VVVO7VVVVVVOC生(原住民)12345671OVVVVV2OVV3VOVV4VVOVVV5VVVOVV6O7VOD生(一般生)12345671OVVV2OV3VVOVVVV4VVOVV5VVVOVV6O7VVOE生(一般生)12345671OVVV2OV3VVOVV4O5VVVVOV6VVO7VVVVVVOF生(一般生)12345671OVVV2O3VOVV4VVOV5VVVVOV6VVVVVOV7VO生物圖形表徵的辦識與意義建構之初探~原住民與一般學生之差異5小結:關於辨識生物圖形表徵的敘述句判斷工具部分,高學業成就之原住民學生與一般學生一致傾向使用圖形內物件的相對位置來幫助學習,但中、低學業成就之原住民學生與一般學生則慣用顏色或圖形內物件像什麼來幫助學習。步驟二、三(半結構問卷)的結果如下:表三晤談分析—部分節錄類別概念關聯意義單元群聚平常如何理解生物圖形表徵理解方式A:一邊看圖一邊看解釋,再把解釋寫在圖的旁邊,這樣子就很好背B:自己安安靜靜的唸書,會依照上課所畫的文字重點找圖來看,老師若沒有畫重點,就不知道要看哪裡了,現在的科目都教得很細,以前只有教一些些,現在一些些的裡面也教C:我平常只看文字,都不看圖,所以老師講圖的時候就算很認真聽,還是聽不懂,村子原住民鄰居姐姐會教,考試前幾天開始背F:很多專有名詞都很像,但差一個字意義就差很多,我都是死背,又記不起來,有些老師會說這麼簡單還不會,若一對一我還敢問,但在班上我就不會問了生物圖形表徵理解程度大部分都懂A:因為書本上面有解釋B:還蠻清楚的(自陳材料的困難度)有些懂,有些不懂C:有時教過還是會有不懂的地方F:像心臟就有好幾張圖,很亂根本看不出什麼,我就算認真聽,回去還是看不懂生物圖形表徵的重要性很重要A:可以幫助我了解課文內容、加深印象、考試會考B:可以幫助我了解課文內容、可以幫助我記憶、老師上課常用圖形講解C:可以幫助我了解課文內容、加深印象、可以幫助我記憶、可以讓我看到實際的東西、考試會考上課專注狀況專注的時間A:大約十多分鐘吧!沒聽到的就沒聽到B:大概一半吧!如果班上安靜就還好吧,其他時間會發呆,好像塞不進去了,老師如果講圖,這樣子比較看得懂,回去看的時候會想起來,幫助記憶C:二十分鐘吧!只要同學聊天,就開始不想上課了,只要同學不要跟我講話,我會認真聽F:我從小就很容易分心,想睡就會睡著,聽課很容易發呆,聽不下去時,就乾脆不要上了,上課如果專心一點,會比較好記些準備考試(自陳投入的心智努力)讀書方式A:有些我根本不知道在哪裏呀!就很難想像,很深噢!考前我會看個十遍,寫一遍,考試時靠印象,不懂就不懂,偶而才會問室友,也沒有問老師問題的習慣,我都是死背,曾想過要弄懂,可是弄不懂呀!應付考試就好了B:我會去看一下圖,要知道在哪裡C:從比較知道的開始看,就是上課有聽到的部份,再看有顏色的部份F:我都是死背,又記不起來,圖很亂根本看不出什麼,就不看了小結:(一)、低學業成就之原住民學生與一般學生均不能應用生物圖形表徵進行學習,以及無法理解圖形表徵的內容,圖形表徵反而造成學習上的困擾個案原住民學生最贊同的兩種敘述句個案一般學生最贊同的兩種敘述句A生(7).圖形內物件顏色的不同或深淺的差異,有助於辨識(6).我會想像圖形內的物件像什麼,來幫助我辨識D生(6).我會想像圖形內的物件像什麼,來幫助我辨識(2).圖形內容會依分割成幾個局部與整體兩個層面來辨識B生(4).圖形內物件的相對位置記清楚後,有助於辨識(2).圖形內容會依分割成幾個局部與整體兩個層面來辨識E生(4).圖形內物件的相對
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