02-100009-生物学细胞分裂主题之资讯融入教学设计原则月刊)_校稿2.pdfVIP

- 9 - 生物學細胞分裂主題之資訊 融入教學設計原則 楊凱悌 1,3* 王子華 2 邱美虹 1 1國立臺灣師範大學 科學教育研究所 2國立新竹教育大學 教育學系 3臺中市立育英國民中學 壹、前言 細胞分裂、光合作用、呼吸作用、食 物網與食物鏈以及演化，是中學生物裡難 以教學的主題，而教師與學生也一致地認 為細胞分裂是當中最困難的主題 (Brown, 1995; Oztap, Ozay, Oztap, 2003)。從研究 中也發現各年齡與各階段的學生對於細胞 分裂的過程理解不佳 (Lewis, Leach, Wood- Robinson, 2000a, b; Lewis Wood-Robinson, 2000; Smith, 1991)。Lewis et al.(2000a, b)指 出，學生之所以對於細胞分裂的主題理解 不 佳 ， 是 源 於 其 對 基 本 結 構 (basic structure)—細胞、染色體、基因、遺傳訊 息 (genetic information) 之 間 的 關 係 不 瞭 解，以及容易對於這些遺傳學的術語感到 困惑所致。因此，若能在教學的過程中， 清楚地呈現出這些基本結構間的關係，將 有 助 於 協 助 學 生 發 展 融 貫 的 理 解 。 Brown(1995)與 Oztap et al. (2003)則指 出，如果在教學中透過各種教學輔具，例 如染色體在細胞分裂中各階段的圖片與影 片，特別是有時間呈現之相位差顯微鏡來 *為本文通訊作者 強調細胞分裂過程之動態本質，並建立染 色體的模型 (chromosome model)，將有助 於克服學生的學習困難。 然而，近年來隨著資訊科技的快速發 展，整合多媒體呈現來協助學生建立遺傳 學之基本結構與這些基本結構之間關係 的模型，或強調細胞分裂過程之動態本 質，較以往傳統課室環境來得容易。例 如：2D 或 3D 圖型與動畫、影片、模擬 (simulation)等優勢，對於輔助學生建構一 個 融 貫 的 遺 傳 學 概 念 架 構 (conceptual framework)，並釐清遺傳學之基本結構與 這 些 基 本 結 構 間 的 關 係 是 相 當 有 幫 助 的。此外，動畫、影片等多媒體動態呈現 的特質，對於理解「細胞分裂」過程之動 態 本 質 亦 相 當 有 助 益 (Brown, 1995; Browning Lehman, 1988; Oztap et al.; 2003)。因此，本文以生物學細胞分裂為 主題，提出細胞分裂之資訊融入教學的設 計原則，並提出可以達成該原則之相關多 媒體的優勢或相關軟體的範例，以作為教 學活動與軟體設計者之參考。 科學教育月刊 第 342 期 中華民國一○○年九月 - 10 - 貳、細胞分裂主題之資訊融入教學 的設計原則 細胞分裂是學生與教師公認最難以 教學的主題 (Oztap et al., 2003)，而其中尤 以減數分裂為最。從許多研究顯示，不同 年級或年齡學生對此概念普遍具有學習 困難與迷思概念 (Lewis et al., 2000a, b; Lewis Wood-Robinson, 2000; Smith, 1991)，為了應用資訊科技之潛能來輔助 學生對此主題之學習，本文先分析學生對 於細胞分裂主題之學習困難，並提出解決 學生學習困難的教學原則，再據此配合資 訊科技的特性與優勢，來提出可以輔助學 生學習該主題之資訊融入教學的設計原 則。 一、細胞分裂與學生的學習困難 細胞分裂 (cell division)是遺傳學所涵 蓋的重要概念之一，包含有絲分裂 (mitosis) 與減數分裂 (meiosis)兩種，兩者對於生物 體的意義不同。有絲分裂主要的功能在於 細胞增殖，而減數分裂的功能則在於形成 生 殖 細 胞 (Campbell, Reece, Urry, Cain, Wasserman, Minorsky, Jackson, 2008)； 其中，減數分裂又是學生學習遺傳學知識 與解決其相關問題必備的基礎 (Kindfield, 1994)。然而，細胞、染色體、基因這些遺 傳學上的專有名詞，與這些基本結構之間 的關係又是學生瞭解細胞分裂的基本概念 (Smith, 1991)。從 Lewis et al.(2000a, b)、 Lewis 和 Wood-Robinson(2000)一系列關於 中學生對於遺傳學相關概念之研究，以及 楊坤原和張賴妙理 (2004)整理 1970—2000 年學生對於遺傳學相關概念之學習困難的 研究，可以知道學生無法釐清細胞、染色 體、基因、對偶基因的物理性連結與關係，