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研究生: 闕妤安
Chueh, Yu-An
論文名稱: 以眼球追蹤法分析國中數學幾何試題的解題歷程
Using Eye Tracking Method to Explore How Undergraduate Students Solve Junior-Level Geometric Problem
指導教授: 楊芳瑩
Yang, Fang-Ying
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 科學教育研究所
Graduate Institute of Science Education
論文出版年: 2018
畢業學年度: 106
語文別: 中文
論文頁數: 108
中文關鍵詞: van Hiele幾何思考層次眼球追蹤問題解決閱讀歷程
英文關鍵詞: van Hiele geometric thinking, eye tracking, problem solving, reading process
DOI URL: http://doi.org/10.6345/THE.NTNU.GSE.005.2018.F02
論文種類: 學術論文
相關次數: 點閱:201下載:21
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  • 為能瞭解不同數學幾何學習經驗的學生如何解題,本研究以Usiskin在1982年發展的Van Hiele幾何思考層次測驗做為前測問卷,以得知學生之先備幾何能力與經驗,透過眼球追蹤技術可以瞭解各區閱讀比重情況,以探究不同幾何能力學生的解題歷程。本研究以28位非理工科大學生為受試者,蒐集其解決數學幾何問題時的眼動資料,隨後進行晤談。結果發現,(1)區域內閱讀時間百分比(PTSZ)而言,「幾何圖形與尺規作圖」中,幾何思考層次較高的學生因對於幾何性質更為清楚明確,相對分配較少時間處理選項區域內的訊息,在「三角形的基本性質」單元中,幾何思考層次較高的者,分配較多時間在求解標的與附圖中所提供的線索,「相似形」、「圓」和「幾何與證明」,幾何思考達第三層次的學生通常花時間在問題及題幹區域百分比較高。高思考層次組較能在解題過程中,分配較多時間在解題資訊所在之處。(2)區域內首次閱讀凝視時間(FPFDZ)而言,幾何思考層次較高的學生,會花較多時間在關鍵資訊上建構問題表徵。(3)區域內總凝視時間(TFDZ)而言,整體而論,高幾何思考的學生,會花較多時間在處理附圖區域的資訊。(4)圖文交互閱讀次數和回視而言,在「圓」單元中,低思考層次者嘗試在問題和正解返回題幹區域間搜尋相關線索的交互閱讀次數較高思考層次者多,且從正解回視問題區域的次數明顯多於高思考層次者,表低思考層次者可能因對於圓的幾何性質不熟悉,需反覆確認及搜尋題目所提供的線索,此過程中亦可能對於題幹中的資訊仍有部分尚未理解。(5)此結果部分與過去研究相符,論文最後提供此研究對於數學教學上的建議。

    In order to understand how students with different mathematical geometry learning experiences solve problems, this study use the Van Hiele Geometry Test developed by Usiskin in 1982 as pretest questionnaire to preliminarily know students’ geometry ability and experience. In this study, we used eye tracking method to collect 28 non-science undergraduate students’ eye movement patterns when they were solving national standardized examination on the topic of geometry. Having interview immediately afterwards. After data processing, the following conclusions were drawn from this study: (1) With regard to PTSZ, in Geometry and Ruler Charting chapter, students with higher levels of geometric thinking spent relatively less time on processing of the option area; In Triangle chapter, those with higher levels of geometric thinking spent more time on processing the clues from figures. In Similarity chapter, students who reached the third level of geometric thinking often spent more time on question and statement area. (2) In terms of FPFDZ, high geometric thinking students spent more time constructing problem representation on key information. (3) In terms of TFDZ, high geometric thinking students generally spent more time dealing with the information from figure area. (4) With regard to ISC and regression, in Circle chapter, those with low thinking level tried to search more often for relevant clues between statement and problem as well as correct answer area. Moreover, the number of regression from correct answer to question is higher than high thinking level. (5) The result is consistent with the previous researches. In the end of this study provides some suggestions for mathematics teaching.

    目錄 致謝 I 摘要 II ABTRACT III 目錄 IV 圖目錄 VIII 表目錄 IX 第一章 緒論 1 第一節 研究背景與動機 1 第二節 研究目的與待答問題 3 第三節 研究限制 4 一、 研究對象 4 二、 研究內容 4 第四節 研究的重要性 4 第五節 名詞解釋 5 一、 van Hiele幾何思考理論 5 二、 Van Hiele幾何思考層次測驗 5 三、 數學幾何試題 6 四、 解題歷程模式 6 五、 眼球追蹤技術 6 第二章 文獻探討 7 第一節 問題解決歷程 7 一、 問題解決的定義 7 二、 問題解決與數學解題歷程 7 第二節 VAN HIELE幾何思考發展理論 9 一、 Van Hiele幾何思考層次理論 9 二、 Van Hiele幾何思考層次測驗 12 第三節 眼球追蹤技術的相關應用之研究 13 一、 眼球追蹤技術 13 二、 眼球追蹤技術應用在數學問題解決之相關研究 13 第三章 研究方法 16 第一節 研究對象 16 第二節 研究工具 17 一、 硬體部分:眼動儀 17 二、 前測試題 18 三、 眼動實驗材料 19 第三節 研究設計與施測流程 21 第四節 資料分析 22 一、 前測與研究試題測驗 23 二、 閱讀歷程分析 23 三、 閱讀歷程與試題測驗交叉分析 27 第五節 研究流程 27 一、 工具準備與確認主題階段 28 二、 正式施測 29 三、 資料分析與統整結果 31 第四章 研究結果 32 第一節 試題測驗表現 32 第二節 閱讀歷程分析 36 一、 全頁眼動資訊 37 二、 各區域眼動資料統計結果 39 第三節 前測表現與閱讀歷程交叉分析 47 一、 依幾何思考層次分組之整體眼動資料分析 48 二、 比較幾何思考層次高低分組在各單元興趣區間(AOI)之眼動模式 50 第五章 綜合討論與展望 67 第一節 研究結果與討論 67 一、 前測測驗與研究試題表現 67 二、 讀題歷程分析 68 (一) 各單元全頁讀題歷程 68 (二) 各區域讀題歷程 69 三、 待答問題之回應 72 (一) 前測試題和標準化數幾何測驗的答題表現是否存在關聯性? 72 (二) 不同幾何思考層次的學習者在幾何試題圖文注意力分佈上的是否有所差異? 72 (三) 不同幾何思考層次的學習者在幾何試題的注意力分配是否有所差異,進而影響其答題成功與否? 73 第二節 教育上的意涵 74 一、 對於不同思考層次學習者應提供合適的教學安排 74 二、 依各單元的注意力分布情況,在教學時評估學生可能的解題困難 74 第三節 未來展望 75 一、 研究對象 75 二、 施測方式 75 三、 未來研究方向 76 參考文獻 77 附件一 VAN HIELE 幾何能力測驗題本 86 附件二 國中數學幾何研究試題 99

    一、中文摘要
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