摘要

運動學是物理學的入門單元，其目的在於幫助學習者了解科學家如何以數學符號記錄、描述真實世界的現象。然而，許多學生在學習之後，面對如方程式（equation）、運動圖（motion diagram）、曲線圖（kinematic graph）等符號，卻無法直接在概念上轉化為具體的影像。本研究強調方程式之定性分析，協助學習者不經計算即可從方程式各係數或曲線的概念，讀出對應之運動。教學活動設計藉用電腦之運算特性，發展微型世界（microworld），提供學生進行動態探索之學習環境；並配合活動引導，讓學習者嘗試分析、解釋、以及檢驗自己對運動方程式與曲線圖的概念。教學單元分為兩部分，第一部分利用電腦模擬，幫助學習者建立方程式、運動圖、曲線圖等符號系統與相對實體運動的關係；第二部分則是透過實體運動作為中介，幫助學習者對以上各符號系統，發展系統轉換之認知能力。本研究以大一物理系學生為對象，以ANOVA 分析學習者的先備物理、數學能力，一般解題能力，以及教材使用方式等因素，對學習者符號轉換能力之影響，同時探討大一學生的認知及相關先備能力，能否發展出將抽象符號轉換為實體運動之能力。結果顯示學生僅需了解相關基本定義，透過分析推理之引導訓練，無論物理與數學之先備能力高低，大多數學生能將相關符號轉化為概念之推理。

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