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中學生月相盈虧相關迷思概念類型與概念改變過程之探討
(2008) 呂志峰; Chih-Feng Lu
學生在進行學習之前，具有的前備知識(prior knowledge)，因受限於本身經驗與個別推論，有別於專家所持有的科學概念 (Osborne& Gilbert, 1980)。學生所發展出來的概念是不完整，甚至是不正確的，此稱為迷思概念(Driver & Easley, 1978; Clark & Peterson, 1986)。這些概念很難藉由學習加以改變，往往形成學習的絆腳石，阻礙學習的進行(Vosniadou &Brewer, 1992)。為了有效改變學生所具有的迷思概念，許多的教學策略被提出來以促進學生進行概念改變(何玉婷, 2005)。諸多促進概念改變的教學策略裡，常見的認知衝突策略是使用異例(anomaly)、類比(Duit, 1991; Gentner, 1998)、電腦模擬教學以及TEL model課程設計模式(Hsu, Ying-Shao, Wu, Hsin-Kai & Hwang, Fu-Kwun, 2008)。本研究以彰化縣某國中二年級兩個常態班級的學生為研究對象，試圖探討國中二年級學生在進行「月相盈虧成因課程」前後概念改變情形，並了解不同空間能力的學生概念改變的差異情形。首先，研究者以「月相盈虧成因診斷測驗」分析國中二年級學生在進行課程前所具有的月相盈虧成因迷思概念，並在課程後測探討「月相盈虧成因課程」對學生學習月相盈虧成因概念改變的情形。研究獲得以下結果： 1. 學習前學生的概念模式有七種。科學模式解釋月相盈虧成因的學習者有5位；在迷思概念類型中有9位以月食的模式來解釋月相盈虧成因，而有10位同學以位置模式解釋月相盈虧成因，最後有4位以混合模式解釋月相盈虧成因。 2. 學生在教學後較多人呈現出部份或完整的科學概念。 3. 學生在經過課程之後仍持有迷思概念，其中月食模式的學生最多(3位)。 4. 高、低空間能力學生在經過月相盈虧課程之後概念有顯著改變，顯示課程教材對高、低空間能力學生獲得較顯著的成效。
取得中學教職的關鍵因素：運用決策樹探勘師資培育歷程
(國立臺灣師範大學, 2017-06-??) 黃嘉莉; 葉怡芬; 許瑛玿; 曾元顯; Jia-Li Huang; Yi-Fen Yeh; Ying-Shao Hsu; Yuen-Hsien Tseng
本研究旨在透過大量的教育數據，運用資料探勘技術中的決策樹演算法，分析師資生於現行的師資培育歷程中，取得中學教師資格與取得正式教職的關鍵因素，以作為改進師資培育的參考。本研究以一所傳統師範體系的綜合大學2003~2010 年入學的師資生為對象，運用開源碼軟體Weka分類演算法中的決策樹，針對每位師資生經歷5 年培育歷程中修課與培訓的數據，進行資料探勘，用以瞭解取得教師證書與正式教職的關鍵因素。本研究主要結果為：一、三個主要學院（文、理、教育學院）的師資生取得教職所需年限有別（特別是理學院差異較大）；二、取得教師證書的關鍵因素是教育專業知識，而取得正式教職的關鍵因素則為專門知識與學科教學知識。此外，師資生拓展多元經驗亦有機會取得教職，且目前結果顯示教育實習成績並非是取得教師證書與教師工作的關鍵因素。本研究再以各類文獻驗證上述部分結果，提供師資培育較佳作法的參考建議。
多媒體教學對國中七年級學生細胞單元學習成就之影響
(2011) 劉馨惠; Hsin-Hui Liu
本研究針對國中七年級自然與生活科技領域之「細胞單元」進行多媒體教學，藉以探討多媒體教學對國中學生學習細胞單元的學習成效之影響。本研究採取準實驗法之前後測設計，研究對象為台北市信義區一所公立學校的七年級學生，此學校採取常態編班，其中採用多媒體教學的學生有兩班共45人。診斷學習成效的研究工具為依據Bloom的認知層次研發的試題且通過效度及信度檢驗的「細胞生理學習成就測驗」。研究結果顯示採用多媒體教學後，學生學習細胞單元的學習成就具有顯著進步(t=7.218，p<0.05)，且在延宕測驗中也具有顯著進步(t=8.389，p<0.04)。此外，此多媒體教材教學對達到Bloom的認知領域教學目標中「知識」(t=7.352，p<0.012)、「理解」(t=5.677，p<0.012)、「應用」(t=3.944，p<0.0125)三個層次也具有顯著效果。在延宕測驗中進一步至「分析」層次也達到顯著差異(t=4.735，p<0.012)。雖然學生對此多媒體教材的使用意見多持正向的看法，但此多媒體教材對學生學習生物科的態度並無顯著影響，此方面值得再進一步探討。未來研究可進一步探討能提升學習成效的多媒體教材如何同時提升學生的學習態度。
應用多媒體網路資源輔助教學對國三生地球科學學習成就影響之評估
(2007) 曾明隆; Ming-Lung Tseng
本研究主旨在探討應用多媒體「網路資源」輔助國三生學習地球科學的教學法，相對於國中自然科常採用的「講述教學」和「小組合作」等教學方式，對學生在地球科學學習成就之表現的差異所在。研究工具則包含「學習單」、「地球科學學習成就評量題本」、「電腦網路態度問卷」和「地球科學學習態度問卷」。研究設計採準實驗研究法之獨立樣本前後測設計，透過便利取樣方式，選取台北縣都會區之某公立國中100名國三生為研究對象，其中男學生 57 名、女學生 43 名；而分別隸屬於三種不同教學法之班級：網路資源組 32 名、小組合作組 36 名、講述教學組 32 名。由研究資料分析可知，應用「多媒體網路資源」和「異質性小組合作」等教學，相對於「板書式講述教學」，對學生學習國三地球科學，具有顯著的地球科學學習成就影響 ( F=3.371 , p<.038 ) 。雖然採用不同教學法對不同性別學生的分析，在地球科學學習成就的影響未達顯著 ( F=3.871, p<.052 ) ，但存在差異，小組合作組之環境的教學策略似乎有利於男學生學習，可是網路資源組之環境所採用的教學策略，反而有利於女學生的學習。因此建議教師若能彈性運用多媒體網路資源，並配合適宜的教學策略，應能有效促進學生學習。而且偏遠地區軟體教育資源不足的學校，若透過網路運用多媒體資源，應能改進學生在地球科學的學習表現，是為未來可研究方向。
應用決策樹探索大學以上畢業生薪資之影響因素
(國立臺灣師範大學, 2017-06-??) 鄭永福; 許瑛玿; Yung-Fu Cheng; Ying-Shao Hsu
近年由於高等教育的快速擴充，導致教育市場的競爭壓力激增，大學以上畢業生在勞動市場上的供需失衡，其薪資的變化逐漸成為社會大眾關注的議題。近20 年，已有諸多文獻探討大學畢業生薪資的影響因素，也建立相當完整的薪資理論架構。本研究目的在探究大學畢業生薪資的影響因素，研究以台灣教育長期追蹤資料庫（TEPS）以及台灣教育長期追蹤資料來源後續調查：教育與勞動市場的連結（TEPS-B）為資料，採用資料庫的變項共1,303 個，設定研究三種薪資模型，分別是畢業初薪資、入職場後薪資以及薪資變動等模型，研究採用大數據資料探勘作法，分別對三個模型進行決策樹資料探勘，因薪資為連續變項，故採用決策樹中的迴歸樹方法，研究結果顯示：一、畢業初薪資模型篩選出教育程度、公司組織規模以及高中職二年級時的綜合分析能力。二、入職場後薪資模型篩選出公司組織規模、工作職務、工作時數以及高中職二年級時的綜合分析能力。三、薪資變動模型篩選出工作職務。本研究結果亦顯示，決策樹分析能夠有效地發掘出既有薪資理論之外的薪資影響因素，即高中職二年級時的綜合分析能力及答對題數。
探究應用不同「教學法」於WISE課程對國三學生地球科學學習的影響
(2007) 周源本; Chu Yan Pen
本研究目的在於利用美國柏克萊大學研發之 WISE網路輔助教學平台上的「岩石循環」與「全球氣候變遷」兩個單元內容來比較三種不同「教學法」(合作學習、個人單機與教師主導)對國三學生地球科學學習的影響。研究對象為台北縣某國中三年級學生，共三個班級106位學生。本研究比較三種不同教學法教學前後的各項成就評量，並未達統計學上的顯著差異，但針對不同學生的特性做比較，發現(1)教師主導教學法對高分組學生幫助較大；(2)合作學習教學法對中分組學生幫助較大；(3)個人單機教學法則對低分組學生幫助較大。因此，在未來的網際網路輔助教學上，可依照學生程度的不同施以不同的教學法來進行教學。
探討不同探究式教學法對高一學生科學探究能力成長之影響
(2009) 白佩宜; Pei-I Pai
本研究主要探討不同的探究式教學法對於高一學生科學探究能力成長的影響，包含「提出問題與假說」、「計畫」、「實驗與資料蒐集分析」與「詮釋與結論」四個向度。本研究採準實驗研究法，對象為台北縣某國立高級中學高一學生，在現行的基礎地球科學課程中，以「校園氣象觀測」為主題，進行結構式、引導式及開放式三種不同類型的探究教學。分析學生於探究課程前後科學探究能力及地球科學教室學習環境偏好的變化情形，結果顯示：(1)平均而言，學生在探究課程前後的整體科學探究能力沒有明顯成長，但在「提出問題與假說」向度有明顯成長，且不同探究能力的學生接受不同探究式教學法後的效果稍有不同。(2)起始科學探究能力低分組的學生在課程前後探究能力的成長情形優於中、高分組。(3)結構式探究對於「提出問題與假說」能力的增長最有幫助，也能幫助低分組學生增長其「實驗與資料蒐集分析」能力。(4)引導式探究可幫助中、低分組增長其「提出問題與假說」能力，也對中分組學生在「計畫」向度、低分組學生在「詮釋與結論」向度有所助益。(5)開放式探究能幫助高分組增長其「計畫」能力。本研究證明為期兩週的探究課程，可以提升起始科學探究低能力學生各向度的能力，並受到大部分學生的喜愛，且多數學生認為探究課程所營造的學習環境較符合他們的理想。然而，在現實環境中，學生較少機會從事以學生為中心的探究活動，需要教師適時指導。教師可以考量學生的探究能力，採行合適的探究式教學法，以呈現最佳效果。
探討導入科學探究教學於科展培訓對學生科學探究能力之影響
(2013) 郭泓男; Hung-Nan Kuo
本研究以美國奧勒岡州教育部門提出科學探究(Science Inquiry)四個面向、三層次評分準則形成的十二個科學探究能力分項(Oregon Department of Education, 2002)作為研究設計之科展培訓教學模組的主要參考依據，教學設計內容包含一學期16節的課程，課程教學目標涵蓋上述十二項科學探究能力分項。本研究採用混合方法設計研究法(mixed-methodology design)，使用便利取樣，研究對象包含接受本研究設計之科展培訓教學模組並參與研究者任教學校校內科學展覽者11位學生，作為實驗組；另外選取沒有接受科展培訓教學模組但有參與校內科學展覽者11位學生，作為對照組。研究問題有二：(1)實驗組學生接受科展培訓教學模組前後，科學探究能力的改變及面對實驗誤差的控制與處理方式為何？(2)探討接受科展培訓教學模組學生與沒有接受科展培訓教學模組學生，在參與科展活動前後科學探究能力的改變及面對實驗誤差的控制與處理方式為何?研究採用一開放式真實操作的斜面滑車實驗作為診斷學生探究能力的科學探究能力實作評量，並藉由學生實驗日誌、實驗組科展活動追蹤紀錄、晤談等質性資料的分析來探討上述兩個研究問題。針對第一個研究問題，研究結果發現實驗組學生在科展培訓教學模組前後，在科學探究能力實作評量的「實驗設計」、「實驗操作」、「數據處理」、「分析詮釋」四個面向的得分皆達到顯著差異(p<0.05)，且在總得分上達到高效果量(E.S.=2.27，p<0.05)，並在實作評量子面向得分的分析與質性資料的對照，歸納出學生在科學探究能力實作評量操作過程中明顯進步的行為特徵包括：(1)正確地操弄操作變因；(2)操作變因的控制改變具有規律性；(3)刪除誤差過大的數據；(4)將實驗圖表做正確的詮釋。沒有明顯進步的行為特徵則包括：(1)圖表的紀錄與組織完整；(2)面對實驗結果與預期或理論差異做正確推論。而針對第二個研究問題，探討科學展覽活動對學生科學探究能力影響方面，實驗組與對照組的學生在科學探究能力實作評量表現皆有顯著進步 (實驗組E.S.=1.51，p<0.005；對照組E.S.=0.85，p<0.05)，在實驗組與對照組科展作品評分的比較上，發現實驗組在「分析詮釋」的表現明顯優於對照組(p<0.05)。本研究針對質性資料進行內容分析，歸納出學生獲得實驗誤差相關概念來源、學生在面對科展實驗研究中誤差控制的處理策略、學生對於誤差在科學實驗造成影響的詮釋分別有哪些類型。研究者最後依據研究結論提出未來修改科展培訓相關教學模組設計與科學探究能力實作評量實施之具體建議。
探討氣象探究網路競賽中學生科學探究能力的表現
(2010) 彭天音; Tian-Yin Peng
本研究探討氣象探究網路競賽中學生科學探究能力表現的情形，先分析2006-2008年學生科學探究能力表現情形，再探討2009年修改學習單之後，學生科學探究能力的改變情形，以及學生對科學探究的信心和學習態度對探究能力表現的影響、教師對科學探究教學的看法對學習科學探究能力表現的影響。並透過焦點組的錄影觀察和晤談，分析個案教師在氣象探究網路競賽的指導策略。本研究採相關研究法，對象為台北市四到九年級學生，2006-2009年有效組數分別為23、40、55、51組。研究工具為對科學探究的信心量表、對自然科學的態度量表、教師對科學探究看法問卷、學生科學探究能力晤談單、教師科展指導晤談單。主要的研究結果如下：（一）從「形成問題假說」、「設計研究」、「收集呈現數據」及「分析闡述結果」四個向度進行獨立樣本單因子變異數分析，顯示「收集呈現數據」（F=3.79, p＜.01）與「分析闡述結果」（F=13.30 , p＜.01）兩個向度在2006-2009四年中達顯著差異，且2009年修改學習單後都有較好的表現。（二）學生在活動前後，對科學探究的信心量表總分達顯著差異(t=3.62, p＜.01)，顯示在經過本次活動後學生對科學探究學習更有信心。而對科學探究信心量表前後測與該量表四向度的交互作用達顯著水準(F=4.15, p＜.01)，顯示活動後學生對「收集呈現數據」上的表現更具信心。（三）學生在活動後，對自然科學的態度量表總分顯著高於活動前。而對自然科學態度與科學探究能力表現的相關分析，顯示學生對自然科學態度與探究表現呈線性關係，且對自然科學態度高的學生，其科學探究能力表現也較好。（四）教師對科學探究教學看法進行三因子獨立樣本變異數分析，顯示年齡分布在46-50歲與26-30歲且有使用過探究教學進行教學的教練，其對科學探究教學較有正向看法。(五)「形成問題與假說」共由四個事件所組成，個案教師引導學生在「形成問題」形成一個可以研究的問題；並在「問題的可測試性」將問題聚焦成一個可以進行科學調查的問題；在「釐清變因」引導學生釐清研究問題變項間的邏輯關係，並在「問題的可推論性」藉由推論來開拓問題的發展空間。「設計研究」共由三個事件所組成，在「設計可調查的研究」事件，個案教師引導學生設計科學調查，並引導學生對變因定出操作型定義以及適用的條件；並在「計畫的準確性」檢視所收集資料的適用性，作為調整科學調查方法和流程的依據，並反覆測試；在「變因的操弄」考慮較多的變項，將與研究問題相關較高的變項設計於研究調查中。「收集呈現數據」共由三個事件所組成，在「避免誤差」事件提醒學生蒐集資料過程應避免誤差和偏見；並在「數據的呈現與轉換」事件，引導學生選取較清楚且具意義的方式，呈現和轉換數據；在「數據的邏輯性」事件，教師引導學生以合乎邏輯的方式收集和分析資料。「分析闡述結果」共由三個事件所組成，在「解釋資料」事件，個案教師引導學生依據數據或資料的特徵、規律或趨勢作科學解釋；並在「資料的客觀性」事件，提出可支持論點的有力證據，及說明成為證據的依據；最後，教師在「下結論」事件引導學生綜合證據和適用範圍，對研究問題提出結論。
流水學習法融入環境解說教案設計以陽明山國家公園步道解說為例
(2011) 洪銘陽; Ming-Yang Hung
　　本研究以流水學習法( Flow Learning)作為教材研發的理論基礎，以陽明山國家公園內步道、人文、生態等自然景觀與資源為主題，研發一套環境解說教材。以實驗研究法中的「單組前後測設計」( The one-group pretest-posttest design)進行資料收集，旨在探討國中生於環境解說教材前後對環境保護態度、環境保護行為與環境保護知識的改變情形。研究對象為新北市某公立國中七年級童軍團的學生，採自願參加，有效樣本共45人。研究工具包括以流水學習法設計之環境保護解說教材、環境保護態度量表、環境保護行為量表與環境保護知識量表等。經採用成對t考驗(Paired t-test)、皮爾遜積差相關(Pearson product-moment correlation)分析與逐步多元迴歸(Stepwise Multiple Regression)等統計分析技術，進行量化資料分析。研究結果顯示環境保護解說教材前後學生在環境保護態度上的改變(t=5.42 , p<0.001)、環境保護行為上的改變(t=6.52 , p<0.001)、以及環境保護知識上的改變(t=3.61 , p<0.001) 達顯著，亦即環境保護解說教材能有效增進國中生的環境保護態度、環境保護行為及環境保護知識。再以逐步多元迴歸分析，發現環境保護行為的改變(Y)與環境保護態度的改變(X1) 的迴歸方程式為Y = 0.643X1 + 4.563，表示學生在環境保護行為的改變上可由環境保護態度的改變來預測。也就是若想達到改變學生環境保護的行為，可經由改變學生環境保護態度來達成。此研究發現可以做為未來發展環境解說相關課程的參考。
解析設計研究法的架構與實施：以科學教育研究為例
(國立臺灣師範大學, 2012-03-??) 許瑛玿; 莊福泰; 林祖強; Ying-Shao Hsu; Fu-Tai Chuang; Tzu-Chiang Lin
近年來，教育研究者著力於發展出可以應用在實務現場的理論，並倡議研究時系統性分析實務現場的研究資料，藉以建立教學設計和教育理論間的關聯，進而改進教學。因應上述的風潮，學者提出了設計研究法，此新興研究法的優點是能針對有理論基礎的設計進行深入研究，透過多次的循環歷程精緻化設計，進而修改原來的理論或發展原形理論。本文詳細介紹設計研究法的四大特性：一、經落實有理論基礎的設計於實務來檢視理論的適用性或提出原形理論；二、詳實紀錄研究歷程與系統中的互動情形；三、具有循環修正的歷程並彰顯修正過程的價值；四、運用系統性分析探討不同層次間的交互作用。再分析30 篇發表於SSCI期刊科學教育相關的實徵論文來探索設計研究法的實施步驟，並輔以實例說明如何實施設計研究法。最後，進一步指出設計研究法與其他研究法的異同，以及應用設計研究法於教育研究上所面臨的一些限制，試圖釐清設計研究法的架構和具體的實施步驟，以作為未來檢視創新教學成效的另一種可以考慮採行的研究法。
鷹架式探究課程對高中生探究能力之影響
(2010) 許瑋琇; Wei-Hsiu Hsu
本研究採混合設計研究法(mixed method)，透過測驗、半結構式晤談、文件分析、影帶分析等質性與量化資料的交叉分析，期能了解高中生在明示鷹架、隱喻鷹架、漸褪鷹架三種鷹架式探究課程中其科學概念的進步情形、科學探究能力的成長、對科學探究認識的改變等表現。研究對象為台北縣某國立高中一年級三班學生，有效樣本共93人。研究結果顯示全體學生在經過鷹架式探究課程教學後，其科學概念、科學探究能力、對科學探究的認識均具有顯著進步(科學概念:t= 12.26*** , p<0.001; 對科學探究認識: Z=2.17*,p<0.05; 科學探究能力: t=10.76***, p<0.001)。而不同版本課程設計間的教學，對於促進學生在科學概念上的學習成效與在開放式科學探究能力試題中的表現並無顯著差異。但在拆鷹架(水庫單元)的實作評量中，發現漸褪鷹架的課程教學下的學生，其科學探究能力的表現優於其他兩種版本設計的學生。且當以區辨科學探究階段測驗與半結構式晤談診斷學生對科學探究認識的改變情形，結果發現在漸褪鷹架教學下的學生較其他兩種版本呈現較高層次對科學探究的認識。