1、.,1,高中生大氣科學(xué)表徵素養(yǎng)能力初探,江火明、陳斐卿* 、王宏仁 中央大學(xué)教學(xué)與學(xué)習(xí)研究所,.,2,報告大綱,緣起 表徵素養(yǎng)調(diào)查工具之發(fā)展 施測 訪談 結(jié)果 社會實踐觀點(diǎn)的解釋 應(yīng)用與建議,.,3,研究表徵(inscriptions)之動機(jī),網(wǎng)路科展的經(jīng)驗 使用原始數(shù)據(jù)資料活動，涉及constructing inscriptions能力的培養(yǎng) 建模學(xué)習(xí)(learning by modeling)遊戲的設(shè)計 涉及reasoning inscriptions 但，學(xué)校正規(guī)教育裡地科課本的圖表，涉及培養(yǎng)interpreting inscriptions能力如何？,.,4,研究目的,瞭解高中大氣科學(xué)

2、的表徵解讀素養(yǎng) 盤點(diǎn)學(xué)生學(xué)習(xí)大氣科學(xué)的障礙 做為建模學(xué)習(xí)的設(shè)計參考,.,5,研究方法,發(fā)展高中生大氣表徵素養(yǎng)調(diào)查工具 開放題表徵解釋策略之文本分析 複選題統(tǒng)計分析 深度訪談 學(xué)生：開放題回答詳細(xì)或複選答對率高的 高二11名、高一9名 五次焦點(diǎn)團(tuán)體 教師：兩次,.,6,高中生大氣表徵素養(yǎng)工具之發(fā)展,大氣科學(xué)表徵能力圖表來源 高中地球科學(xué)課本大氣單元圖表(52幅）分類 示意圖 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化圖 天氣圖,.,7,問卷結(jié)構(gòu),每個版本各測驗兩個圖表 1開放題型，檢驗學(xué)生對這兩張圖所能讀出的訊息量、正確性，解讀策略 2複選題型，將這些圖予以局部標(biāo)示，設(shè)計為選擇題型，以探究其對圖中細(xì)部訊息的正確性 A.B卷(考量

3、三種圖的問卷作答時間將太長) 2題開放問答題(詮釋） 17題複選題(綜合分析判斷) A卷:示意圖+數(shù)據(jù)圖（複選題信度Alpha =.7768） B卷:數(shù)據(jù)圖+天氣圖（複選題信度Alpha =.4083）,.,8,所選取之四圖表,輻合輻散示意圖（僅受氣壓梯度力影響之氣流方向與氣壓分佈關(guān)係圖） 水氣含量的飽和曲線圖（不同溫度下、空氣達(dá)飽和時的水氣含量變化圖） 大氣分層結(jié)構(gòu)圖（大氣氣溫隨高度變化圖） 地面天氣圖（1996年5月5日早上八點(diǎn)地面天氣圖、東亞地區(qū)夏季平均氣流與氣壓(百帕)分佈圖、及東亞地區(qū)冬季平均氣流與氣壓(百帕)分佈圖）。,.,9,示意圖:高低氣壓氣流方向圖（A）,.,10,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化圖

4、：飽和曲線圖（A）,.,11,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化圖：大氣溫度與高度變化（B）,.,12,天氣圖：地面天氣圖（B）,.,13,特定學(xué)科表徵素養(yǎng)分析的複雜性,純氣象概念（如：科氏力效應(yīng)） 純數(shù)學(xué)概念（如：內(nèi)插） 兼有數(shù)學(xué)與大氣概念（如：等壓線、座標(biāo)、方位）,.,14,問卷施測,施測對象:N=189 上過基礎(chǔ)地科的高中學(xué)生 高一3個班(普通*2,數(shù)理*1) 高二2個班(武陵地科選修,屏女?dāng)?shù)理) 施測時間：下學(xué)期開學(xué)第一週 班內(nèi)隨機(jī)分配作答 A卷有效問卷數(shù)92人 B卷有效問卷數(shù)97人,.,15,開放題結(jié)果：讀圖解釋策略,26種解釋圖表的特徵 粗分 正向特徵 負(fù)向特徵,.,16,開放題：正向策略(1),.,17,

5、正向舉例,A12_整體_指出圖像的理論前提此圖是在無摩擦力的狀況下上圖無法分辨出此氣壓位於南半球或北半球 E2_推論式的從圖中既有的資訊開始外推露點(diǎn): 即選擇一溫度,配合水氣含量,再往左和飽和曲線對應(yīng),其對應(yīng)時的那個點(diǎn),往下對照,即是該溫度的露點(diǎn).(如+30時,水氣含量為20,該露點(diǎn)應(yīng)約為+20)同一水氣壓下,如水氣未達(dá)飽和,氣溫不論為何數(shù),露點(diǎn)皆相同,.,18,開放題 ：負(fù)向策略(2),.,19,負(fù)向舉例,E5e_標(biāo)題式的解釋_對整張圖作用的說明 可以大約知道在各種溫度下,要達(dá)到飽和,水氣含量至少要達(dá)到什麼標(biāo)準(zhǔn) E1e_看到黑影就開槍_只解釋符號象徵看到圖上的概念，不斷說明這個概念的意義，而

6、不從圖上的特徵來解釋.也不是從圖所呈現(xiàn)的關(guān)係來推論，而是類似把自己對這個概念的知識講出來,.,20,複選題結(jié)果（1）,A卷複選題答對率平均47% B卷複選題答對率平均46% 高二答對率(52%)大於高一(44%),.,21,複選題結(jié)果（2）：B卷難度高,.,22,複選題結(jié)果（3）：答錯率超過50%,天氣圖6項 （eg. B5-6） 數(shù)據(jù)圖5項 （eg. B3-2） 示意圖1項 （eg. A3-4） 氣象+數(shù)學(xué)8項 氣象4項,.,23,小結(jié)：不同類別之素養(yǎng)能力差異,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化圖的素養(yǎng)上最為不足 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化圖的解讀困難比較單純受氣象知識的影響 天氣圖的困難多半與數(shù)學(xué)的讀圖素養(yǎng)相伴,.,24,開放題 v

7、s 複選題 vs 在校地科成績,開放題 vs 地科成績 呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)（-.23） 開放題 vs 複選題 呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)（-0.27） 複選題 vs 地科成績 呈現(xiàn)正相關(guān)（.311） 大氣表徵素養(yǎng)問卷的開放題使學(xué)生真正讀圖能力裸露，這項能力並不與學(xué)生在在校考試能力，或與具有猜題機(jī)會的複選題所呈現(xiàn)的表現(xiàn)一致，甚至呈現(xiàn)負(fù)相關(guān) 這些發(fā)現(xiàn)以A卷為主，B卷的結(jié)果大致上都未呈現(xiàn)相關(guān)，可能與B卷難度較A卷高有關(guān)。 複選題vs入學(xué)基測數(shù)學(xué)成績顯著弱相關(guān)(0.18) 複選題vs高一學(xué)期數(shù)學(xué)成績沒有相關(guān) 訊息量與正確性達(dá)高度相關(guān)，以正確性（得分）為主要變項,.,25,形成讀圖障礙的可能原因1,不同科目之間的交互影響與干擾

8、 地理：長期氣候尺度的平均現(xiàn)象 大氣科學(xué)：瞬間、依據(jù)所在位置之條件來判定之天氣現(xiàn)象 例如：學(xué)生被要求根據(jù)一張?zhí)鞖鈭D的線索推斷某個區(qū)域應(yīng)該吹什麼風(fēng)？學(xué)生的回應(yīng)則是說：西風(fēng)，因為地理學(xué)過那裡是西風(fēng)帶。,.,26,這樣兩種科目的學(xué)習(xí)產(chǎn)生頓時的矛盾處境時，學(xué)生也有自己的回應(yīng)策略：比如說跟地理有衝突的時候，我說我知道這時候瞬間同學(xué)們下了決定，考地理的時候就寫這一個，考地科就寫這個，她們眼睛就睜得大大的，我就說，到底是誰對呢，我說其實，地理也沒有錯，地科也沒有錯，因為那個前提錯。那個叫氣流，這個叫風(fēng)向。他們不知道前提不一樣,.,27,兩種在尺度（中尺度vs小尺度）上的不同，造成學(xué)生用地理的基礎(chǔ)理解地科的迷

9、思。 例子：飛彈 vs 投籃 什麼情況下大尺度或小尺度的判斷問題 學(xué)生記得大尺度才要討論科氏力，但是他們不知道哪種狀況是大尺度。,.,28,科目之間的交互影響與干擾2,數(shù)學(xué) 比例尺概念中，有一個標(biāo)準(zhǔn)答案，即所謂的精確值；高中生帶著這樣的精確值來理解本質(zhì)上具有擾動性，沒有精準(zhǔn)分類邊界的大氣科學(xué)而言，精確與大概就成為兩相干擾的概念,.,29,科目之間的交互影響與干擾3,化學(xué) 等到她們化學(xué)這兩年都有考三相圖，化學(xué)真的有懂，然後她們很自然而然的在地科裡面不會跟三相想在一起，如果這是化學(xué)，她就知道這是三相。 告訴她們這一題呢是第幾章的題目，她就會算。你告訴她這一題範(fàn)圍沒有限制的，同樣題目不會算。你說這一

10、題是地科的題目，她就會從地科裡面亂想一些名詞去繞，如果你說這一題是化學(xué)，她就會從化學(xué)裡面去繞,.,30,形成讀圖障礙的可能原因2,國中的精熟學(xué)習(xí)策略之影響 他們沒有讀圖表的習(xí)慣，就是說他們從小到大背文字，不覺得圖表是在告訴他什麼訊息反正圖表的訊息，這邊都有寫，他就背文字，至於文字的敘述是圖表哪裡呢？他們不會去想什麼樣是什麼意思 科學(xué)社群中，圖表為主，文字成為配角。,.,31,小結(jié)：兩階段題目的設(shè)計效果,開放題： 發(fā)散式的跳躍串連 典型說法（課本說法） 複選題： 科學(xué)條件的忽略而不能正確作答 例子：高氣壓上升、 低氣壓下降。少寫兩個字地面，因為他們不認(rèn)為前提重要 例子：等壓線之間的是同一種壓力（

11、簡化）,.,32,例子： 無法僅用圖上資訊判斷,又如量表B版有兩題複選題設(shè)計以東亞地區(qū)夏季平均氣流與氣壓（百帕）分佈圖、及東亞地區(qū)冬季平均氣流與氣壓（百帕）分佈圖）為對比 測試學(xué)生是否能夠因為冬夏（時間）這一向度的差別，對不同方位之間，氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速等要素的改變，讀出該圖所透露的資訊。 這樣的測試，清楚的看到許多學(xué)生展露無法僅用圖上資訊判斷的答題困窘特徵。,.,33,社會實踐觀點(diǎn),涉及社會文化面的學(xué)習(xí)動機(jī)（Lave & Wenger, 1991；Hickey, 2004） 在教學(xué)講解中，學(xué)生偏向記得第一句與最後結(jié)論 她們用她們生存的那一套方式，考地科就寫這個，考地理就寫那個，可是基本上她們認(rèn)

12、為這兩個是不一樣的。她們的樂趣不是去找出真正的知識，她們的樂趣是放在分?jǐn)?shù)跟考試上。,.,34,建議與應(yīng)用,從社會實踐論的角度分析，並非是本地高中學(xué)生的讀圖素養(yǎng)高低如何，而是深掘出一種學(xué)校實踐（school practice）濃濃凌駕在學(xué)生的表徵學(xué)習(xí)之上 如何考高分、如何區(qū)辨哪些東西考與不考，以便能盡量用最不花心力的情況下，去得到最高的分?jǐn)?shù) 這種學(xué)習(xí)的交換價值遠(yuǎn)遠(yuǎn)凌駕於使用價值之上，使得表徵資料在學(xué)生的學(xué)習(xí)目光之外，無法獲得發(fā)展 他們不能展現(xiàn)成熟的讀圖素養(yǎng)，是來自少有參與表徵實踐的機(jī)會,.,35,敬請指教 期末報告順利！ 寒假快樂！,.,36,.,37,建議與應(yīng)用1,國中的學(xué)習(xí)策略對高中地科學(xué)習(xí)

13、之影響 國中課程的簡化，使得學(xué)生對許多概念只消記得結(jié)果，而可以忽略前提、略過推理過程，仍然得到好成績 不同科目之間的交互影響與干擾 物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、地理 大氣科學(xué)學(xué)門需要的讀圖能力基礎(chǔ) 誤差觀念 尺度概念,.,38,熟悉 vs 複雜 兩階段的表徵學(xué)習(xí) 學(xué)科影響：國中地科、地理 解題策略：不懂但可答對 標(biāo)準(zhǔn)說法 發(fā)散式聯(lián)想/從圖表中的概念開始延伸 表達(dá)能力不足 學(xué)科影響：物理、其他學(xué)科的讀圖經(jīng)驗 對邊界條件的敏感性 從數(shù)學(xué)/幾何特徵區(qū)分解釋步驟,.,39,高中教師(1),國中課程簡化/簡化產(chǎn)生迷思概念 精熟學(xué)習(xí)的習(xí)慣影響 忽略前提/忽略推論過程 缺乏長的邏輯推理/關(guān)連能力弱 氣候vs氣流：地理影響 考試取向/挑重點(diǎn) 標(biāo)準(zhǔn)答案 vs Local Context 數(shù)學(xué)困難：比例觀念、誤差觀念 學(xué)科困難：尺度變化、抽象,.,40,高中教師(1),數(shù)學(xué)訓(xùn)練/表達(dá)能力訓(xùn)練/科展訓(xùn)練 讀圖經(jīng)驗的累積 生活化的舉例 實