研究生: |
李宜諺 Lee, Yi-Yen |
---|---|
論文名稱: |
以臉部微表情辨識系統探討不同地區學生進行POEVC策略之教學成效—雙球競走認知衝突實驗 Investigation of the Effectiveness of POEVC on Different Regions of Students' Learning of Kinematics via the Facial Micro-Expression Recognition System-Taking Racing Balls Cognitive Conflict Experiment as an Example |
指導教授: |
邱美虹
Chiu, Mei-Hung 周金城 Chou, Chin-Cheng |
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: | 98 |
中文關鍵詞: | 臉部微表情 、概念改變 、先備知識 、POEVC 、認知衝突 、多重表徵 |
英文關鍵詞: | facial micro-expression, multiple representation, cognitive conflicts, prior knowledge, POEVC, concept changes |
DOI URL: | http://doi.org/10.6345/THE.NTNU.GSE.007.2018.F02 |
論文種類: | 學術論文 |
相關次數: | 點閱:191 下載:17 |
分享至: |
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報 |
本研究是以臉部微表情分析來探討學生在進行POEVC教學策略之學習成效,其研究內容有三個研究目的,分別為:(1)探討臺灣與大陸學生在「雙球競走」實驗中是否具備認知衝突與概念改變的教學效果。(2) 探討臺灣與大陸學生在「雙球競走」實驗中在概念改變與臉部表情變化之關聯性。(3) 探討「雙球競走」教學實驗在不同地區(臺灣和大陸)學生學習之差異性。本研究利用物理中的反直覺實驗「雙球競走」進行POEVC教學,教材設計包含實驗影片、視覺化表徵的動畫教學影片與文字表徵的文字教學影片。本研究的研究對象為大學生,以基礎力學及運動定律為概念的試題施以前後測,施測過程中收集受測者臉部微表情變化生理資訊,透過臉部表情分析技術來分析認知衝突實驗與教學對於受測者的成效性,並比對不同地區學生之間的差異性。
研究工具以量化為主,包含大陸地區與臺灣地區科學概念試題、臉部錄影資料與臉部表情辨識系統資料,科學概念試題分為前測與後測,播放投影片前先對受測學生以科學概念試題進行前測,資料的蒐集方法是在投影片播放中透過攝影鏡頭全程錄下學生臉部表情以及桌面錄影,播放結束後再進行科學概念試題後測,再請學生接受訪談,解釋實驗過程與想法,並對這些資料進行分析。臺灣地區概念試題之Cronbach’sα值為0.8; 大陸地區概念試題之Cronbach’sα值為0.75。
本研究之結果發現:(1)使用認知衝突情境的認知衝突實驗影片教學具有成效性;(2)雙球競走實驗一個良好的認知衝突實驗;(3) 實驗影片中慢速撥放較能產生認知衝突情境;(4) 加入視覺化教學步驟對於教學具有效性(5)不同地區學生在文字教學影片中出現臉部表情變化人數比例有差異性,對於有概念衝突之學生對於文字表徵所產生的臉部表情變化之情緒也有差異。(6) 兩地區學生皆在動畫教學影片中出現臉部表情變化人數比例較多於文字教學影片。(7) 產生概念改變之學生對於不同表徵所呈現的教學方式產生較多情緒而造成臉部表情變化,可以說明產生較多臉部表情變化可成為概念改變的指標。
壹、中文部分
左台益、蔡志仁(2001)。動態視窗之橢圓教學實驗。師大學報:科學教育類, 46(1,2),21–42。
朱慶琪(2008)。從一個簡單的物理演示-[雙珠競走] 看大一學生的力學概念。物理教育學刊,9(1), 137-150.
李美螢(2011)。多重表徵理論在理化科教學成效之研究-以波動與聲音
的世界單元為例。國立臺灣師範大學碩士論文,未出版,台北市。
呂昕潔(2016)。多重表徵教學之行動研究-以國中九年級自然與生活科技領域為例。中原大學教育研究所學位論文。2016。1-113。
邱美虹(2000)。概念改變研究的省思與啟示。科學教育學刊,8(1),1-34。
邱智仁(2007)。運用自我解釋策略結合多重表徵對於氣體動力論概念學習的影響。國立臺灣師範大學碩士論文,未出版,台北市。
林士峰、黃萬居(2006)。POE 教學策略對國小六年級學生鐵生鏽的物質性質概念改變之研究。中華民國第 22 屆科學教育學術研討會, 國立師範教育大學。
林淑敏(2011)。國小高年級學童數位學習的學習效益之研究。國立臺灣藝術大學碩士論文,未出版,新北市。
林俊豪(2016)。以臉部微表情分析技術與眼球追蹤技術探討認知衝突實驗之成效。國立臺灣師範大學科學教育所碩士論文,未出版,臺北。
范進偉、周秀珠(2010)。多媒體動畫融入小學數學教學之探究。教育曙光, 58(3), 133-148。
郭重吉(1988)。從認知觀點探討自然科學的學習。教育學院學報,13,351-371。
陳婉茹(2004)。探討動態類別對於化學平衡概念學習之研究-八年級學生概念本體及心智模式之變化。國立台灣師範大學碩士論文,未出版,台北市。
陳尚義(2014)。臺灣與中國大陸國中自然教科書之內容比較。暨南大學比較教育學系學位論文, 1-127。
張春興(1989)。張氏心理學辭典。台北市:東華。
張容君、張惠博、鄭子善(2010)。[燃燒] 微觀粒子概念之科學史電腦動畫輔助教材促進中學生科學本質觀之研究。理工研究學報, 44(1), 1-34.
國立政治大學 ( 2011)。經歷臺灣與大陸不同體制及教育環境成長的臺灣之子社會、家庭、學校生活適應、困難、需求及政府因應策略之研究。內政部外籍配偶照顧輔導基金補助研究報告。臺北市:內政部。
梁静、颜文靖、吴奇、申寻兵、王甦菁、傅小兰.(2013)。微表情研究的进展与展望。中国科学基金, 27(2), 75-78。
黃贊樺、裘性天、王嘉瑜(2011)。探討科學解釋文字鷹架融合 POE 策略對概念改變與科學解釋能力影響之研究-以光學單元為例。交通大學理學院科技與數位學習學程學位論文,未出版,新竹市。
黃敏雄 (2015)。學生數學表現的城鄉差異。教育研究集刊,61(4), 33-61.
覃湘晴(2005)。探討自我解釋對四年級學生閱讀不同表徵之學習教材的影響- 以國小「繁殖」概念為例。國立臺灣師範大學碩士論文,未出版,台北市。
楊愷悌、邱美虹、王子華(2009)。應用數位影音融入POE教學改善國小高年級學童脊椎動物分類另有概念之效益研究。科學教育學刊,17(5),387-407。
萬淑宜(2011)。海峽兩岸國中自然教科書之內容分析比較-以牛頓力學為例。臺灣師範大學科學教育研究所學位論文, 1-207。
蔡碩穎(2009)。[認知衝突] 在資優班教學的應用。 資優教育季刊,110(3),8-19。
盧詩韻、林鼎文(2013)。摺紙動畫融入教學之學習成效研究。臺中教育大學學報: 人文藝術類, 27(1), 111-130.
蔣治邦(1994)。由表徵的觀點探討新教材數與計算活動的設計。載於教育部台灣省國民教育學校研習會(編),國民小學數學科新課程概說(低年級),60-76。台北:台灣省國民學校教師研習會。
錢昭萍、梁麗珍(2017)。多元教學對不同學院與性別的學生學習態度與學習成效之影響—以科技大學大一國文課為例。 國立臺灣科技大學人文社會學報, 13(3), 219-249。
謝青龍 (1995)。從 [迷思概念] 到 [另有架構] 的概念改變。科學教育月刊, 180, 23-29。
謝秉桓(2014)。以新興臉部微表情分析技術探討電腦互動POEC 與師生共構教學之成效-奈米級鐵粉燃燒認知衝突實驗。國立臺灣師範大學科學教育所碩士論文,未出版,臺北。
鍾曉蘭 (2006)。以多重表徵的模型教學探究高二學生理想氣體心智模式的類型及演變的途徑。國立臺灣師範大學科學教育研究所碩士論文,未出版,台北市。
鍾曉蘭、邱美虹(2012)。高二學生在理想氣體多重表徵教學前後心智模式的改變。教育科學研究期刊,57(4),73-10
貳、英文部分
Ainsworth, S. E., (1999). A functional taxonomy of multiple representations. Computers and Education, 33(2/3), 131-152. ISSN 0360-1315
Ainsworth, S.E (2006) DeFT: A conceptual framework for learning with multiple representations Learning and Instruction, 16(3), 183-198.(journal home page)
Ainsworth, S. (2008). The educational value of multiple representations when learning complex scientific concepts. In J. K. Gilbert & M. Reiner & M. Nakhlel (Eds.), Visualization: Theory and Practice in Science Education ,191-208.New York: Springer.
Bruner, J. S. (1966). Toward a theory of instruction. Cambridge , MA Harvard University Press
Baek, Y. K., & Layne, B. H. (1988).Color, graphics, and animation in a computer-assisted learning tutorial lesson. Journal of computer-based instruction.
Buckley, B. C.&Boulter, C. J.(2000).Investigating the Role of Representations and Expressed in Building Mental Models. In J. K. Gilbert & C. J. Boulter (eds.).Developing models in science education(pp.119-135) Netherlands: Kluwer academic Publisher.
Chi, M. T. H., Slotta, J. D., &deLeeuw, N. (1994). From things to processes: A theory of conceptual change for learning science concepts, Learning and instruction, 4, 27-43.
Chi, M. T. H. (2005). Common sense conceptions of emergent processes: Why some misconceptions are robust. Journal of the Learning Sciences, 14, 161-199.
Chiu, M. H., Chou, C. C., Wu, W. L., &Liaw, H. (2014).The role of facial microexpression state (FMES) change in the process of conceptual conflict, British Journal of Educational Technology. doi:10.1111/bjet.12126
Chiu, M. H., Chou, C. C., Tang, W. C., Liaw, H. L., & Hsu, C. W. (2015, Sep). A Participatory Evaluation Project on the Use of Mobil Technology and Augmented Reality for Scientific Inquiry and Curriculum Development. European Science Education Research Association(ESERA) International Conference, Helsinki, Finland.
Chiu, M. H., Liaw, H. L., Yu, Y. R., & Chou, C. C. (2017). Facial micro-expression states as an indicator for conceptual change in students’ understanding of air pressure and boiling points. British Journal of Educational Technology. doi:10.1111/bjet.12597.
Ekman, P. (1999). Facial expressions.In T. Dalgleish& M. Power (Eds.), Handbook of cognition and Emotion.New York, NY: John Wiley & Sons, Ltd.
Ekman, P., Friesen, W. V., & Hager, J. C. (2002).The facial action coding system. Salt Lake City, UT: Research Nexus eBook.
Hammal, Z., Couovreur, L., Caplier, A., & Rombaut, M. (2007). Facial expression classification: An approach based on the fusion of facial deformations using the transferable belief model. International Journal of Approximate Reasoning, 46, 542-567.
Kearney, M., Treagust, D. F., Yeo, S., & Zadnik, M. G. (2001). Student and teacher perceptions of the use of multimedia supported predict-observe-explain tasks to probe understanding. Research in Science Education, 31(4), 589-615.
Limón, M., & Carretero, M. (1997). Conceptual change and anomalous data: A case study in the domain of natural sciences. Eur. J. Psychol. Educ., 12(2), 213-230.
Mauss, I.B., & Robinson, M.D. (2009). Measures of emotion: a review. Cognition and Emotion 23, 209–237.
Merenluoto, K., & Lehtinen, E. (2004). Number concept and conceptual change: Towards a systematic model of the processes of change. Learning and Instruction, 14, 519-534.
Palmer, D. (1995). The POE in the primary school: An evaluation. Research in Science Education, 25(3), 323– 332.
Paivio, A. (1971). Imagery and verbal process. New York: Holt, Rinehart & Winston.
Piaget, J. (1970). Genetic epistemology. E. Duckworth, Trans. New York: Columbia University Press.
Posner, G. J., Strike, K. A., Hewson, P. W., & Gertzog, W. A. (1982). Accommodation of a scientific conception: toward a theory of conceptual change. Science Education, 66(2), 211-227.
Park, O. C., & Gittelman, S. S. (1992).Selective use of animation and feedback in computer-based instruction. Educational Technology Research and Development, 40(4), 27-38.
Russell, T. A., Elvina, C., & Mary, L.P. (2006). A pilot study to investigate the effectiveness of emotion recognition remediation in schizophrenia using the micro-expression training tool. British Journal of Clinical Psychology, 45, 579–583.
Schnotz, W, & Bannert, M. (2003). Construction and interference in learning from multiple representation. Learning and Instruction, 13(2), 141-156.
Tao, P. K., & Gunstone, R. F. (1999). Conceptual change in science through collaborative learning at the computer. International Journal of Science Education, 21(1), 39-57.
White, R., & Gunstone,R.F. (1992).Prediction-observation-explanation. In R. White & R. F. Gunstone, Probing Understanding,44-64. London: The Falmer Press.