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5E學習環教學對國一學生恆定單元學習成效及學習環境知覺之研究
(2011) 張維倫; Wei-Lun Chang
本研究採準實驗研究法，發展「恆定性」單元之5E學習環教學模式教材進行教學，探討學生概念改變的成效及學習成果。研究對象為臺中市某國中一年級學生，實驗組與對照組各一個班級共72人。實驗組以研究者發展之教材進行恆定性單元的5E學習環教學，對照組則是以現行教科書為主的傳統講述式教學。實驗組與對照組於教學前皆進行生物恆定性二段式概念診斷測驗 (TTDTH) 前測；並於教學後一週內進行TTDTH後測及恆定性概念測驗、科學教室環境量表 (WIHIC) 施測，教學後六週進行TTDTH延宕測。資料分析方式以前測、後測及延宕測驗得分進行描述性統計之次數與百分比分析，另以以前測成績為共變量，組別為自變項，後測成績為依變項進行共變數分析，探討兩組學童學習成效之差異，再將實驗組與對照組恆定性概念測驗成績進行獨立樣本t檢定，及分析科學環境量表之作答結果，輔以質性資料之分析。研究結果為：（一）實驗組學生在TTDTH的得分顯著高於對照組；（二）實驗組學生在恆定性概念測驗的得分與對照組未有顯著差異；（三）由量性與質性資料的分析，歸納出兩組學生的恆定性單元另有概念有5類39項；（四）WIHIC實驗組在七個向度之平均得分皆顯著高於對照組。
5E模式融入桌遊自主學習：以數位學習平台為例
(2022) 顏慈瑤; Yen, Tzu-Yao
本研究旨在克服科學桌遊教學運用之限制，並使學生可以在非一般教學場域處，也可進行桌遊自主學習。為達到研究目的，本研究將5E學習環教學模式分別對應自主學習歷程四階段及桌遊教學設計，通過整合以上概念，最後以數位學習平台—CWISE為例，配合飲食相關議題之科學桌遊進行教學設計。本研究選擇60位國中生和2位教師作為研究對象，並收集其填寫之「自主學習量表」和「飲食議題相關知識、行為與態度問卷」，並且探討教師使用桌遊5E課程的教學意願。分析結果顯示，學生之自主學習成效李克特五點量表結果偏高，故本研究中的課程有利於桌遊自主學習，且根據前、後測比較，整體學生對於飲食相關議題的知識、行為與態度皆有提升。此外，研究結果亦顯示自主學習與學生的飲食行為與態度提升具有高度相關。建議未來若教師想使用科學桌遊來幫助學生進行自主學習，則可以使用本研究中的教學設計來整合不同類型的桌上遊戲。
國中生傳播科技學習的迷思概念之研究
(2007-06-06) 楊宗翰; 游光昭; 林坤誼
本研究以運用Trowbridge和Bybee(1990)所提出的5E學習環，採用概念改變為主的教學方式，並以自行發展的「傳播科技概念診斷量表」測量工具，來測量國中學生的概念改變情形。實驗的教學內容為Hendricks與Sterry(1989)兩位學者所提出的六大傳播科技概念為主軸，研究對象則為台北市某國中三年級三個班級共計107位學生。實驗結果分析後發現：（1）在傳播科技的概念學習中，「編碼」、「接收」和「讀取」是學生較難理解的部份；（2）當概念教學的內容涉及兩個概念同時存在時，學生較難以理解與學習；（3）學生能夠分辨試題問題中的相關概念，但卻無法選擇出正確的答案。
國二學生在線對稱動態幾何學習環境中學習成效之研究
(2014) 顏詩穎
線對稱概念是中學幾何課程中的核心概念，但過往研究仍指出國中學生在學習線對稱仍有學習困難。van Hiele幾何思維發展層次理論提出學生學習幾何產生困難的主要原因是教學教材未能符合學生思維層次。而動態幾何軟體能夠提供動態視覺化的經驗來幫助學生學習幾何概念，因此研究者根據線對稱的課程內容與5E教學模式，設計線對稱概念的動態幾何學習活動，形成線對稱學習的動態幾何環境，來幫助學生學習。並且分析線對稱動態幾何學習對學生在學習成效上的影響，更進一步探討在動態幾何學習環境之下，學生可以自行操作動態幾何軟體對於學生學習的成效影響，以及在動態幾何學習環境之下，無方格圖對於學生學習的成效影響。因此本研究有下列目的：(1)設計線對稱學習的動態幾何環境，及其配合的教學活動；(2)分析線對稱動態幾何學習環境對學生在學習成效上的影響；(3)探討線對稱動態幾何學習環境下，學生可自行操作動態幾何軟體對學生在學習成效上的影響；(4)探討線對稱動態幾何學習環境下，無方格圖對學生在學習成效上的影響。本研究結果顯示(1)本研究設計線對稱之動態幾何學習環境，可以提供中學實務教學使用；(2)在線對稱動態幾何教學環境之教學實驗中，實驗組與對照組的結果顯示無論是動態幾何教學環境或靜態媒體環境中皆能幫助學生學習，達到層次提升的學習效果，但實驗組與對照組之間未達到顯著差異；(3)在探討線對稱動態幾何學習環境下，學生可否自行操作動態幾何軟體對學生在學習成效實驗中，實驗組與對照組的結果顯示無論有無讓學生自行操作的動態幾何環境皆能幫助學生學習，達到層次提升的學習效果。其中實驗組與對照組在非形式推理層次的學習成效達到顯著差異；(4)在探討線對稱動態幾何學習環境下，無方格圖對學生在學習成效實驗中，實驗組與對照組的結果顯示無論圖形有無方格圖的動態幾何環境皆能幫助學生學習，達到層次提升的學習效果，但實驗組與對照組之間未達到顯著差異。
學習順序與鷹架策略對高低先備知識國中生以擴增實境輔助電流磁效應學習成效、動機及態度之影響
(2021) 張嘉心; Chang, Chia-Hsin
本研究旨在探討學習順序(先探索後學習、先學習後探索)及鷹架策略(策略鷹架、程序鷹架)對不同先備知識(高先備知識、低先備知識)的國中七年級學習者，在電流磁效應單元擴增實境數位遊戲學習活動的成效、動機與態度之影響。研究對象為新北市某國中七年級學習者，有效樣本為104人。本研究採因子設計之準實驗研究法，自變項為學習順序、鷹架策略及先備知識，學習順序依據實驗過程中探索與學習的先後順序差異分為「先探索後學習」與「先學習後探索」；鷹架策略依據輔助學習的方法差異分為「策略鷹架」與「程序鷹架」；先備知識依據學習成效測驗前測分數分為「高先備知識」與「低先備知識」。依變項為電流磁效應學習成效(知識記憶、知識理解、知識應用)、科學學習動機(價值成份、期望成份、科技接受度)及科學學習態度(學習自信心、學習喜好、學習焦慮、學習過程、學習方法、有用性)。研究結果發現：(1)就學習成效而言，在「知識記憶」與「知識理解」面向，接受程序鷹架時，高先備知識學習者的表現優於低先備知識學習者；對於低先備知識學習者而言，接受策略鷹架的表現優於程序鷹架；(2)在「知識應用」面向，先學習後探索的條件下，高先備知識學習者的表現優於低先備知識學習者；對於低先備知識學習者而言，先探索後學習的表現優於先學習後探索。(3)就學習動機而言，各實驗組學習者對於科學學習皆保持正向動機，其中接受程序鷹架之學習者有較高的參與動機表現。(4)就學習態度而言，各實驗組學習者對於科學學習皆抱持正向態度，其中程序鷹架組的態度表現顯著優於策略鷹架組；而在「學習自信心」面向，先探索後學習的條件下，高先備知識學習者有較正向的態度表現。
嵌入數位遊戲於5E學習環教學法對八年級學生學習光學概念之成效評估
(2013) 歐建榮
面對十二年國教的教育改革，讓學生自主的參與課堂上的學習是老師教學的重要目標，透過嵌入數位遊戲於5E學習環教學法，讓學生在遊戲中探索進而學習到老師所要教授的科學概念。本研究選取光學概念進行嵌入數位遊戲於5E學習環的教學設計。31位八年級學生實驗組接受嵌入數位遊戲於5E學習環教學法，34位八年級學生接受傳統講述式教學法。本研究採準實驗研究法，以光的反射與折射概念測驗為學習成就評量來瞭解學生教學前後概念轉變情形，並輔以學生學習單的質性資料分析來深入探討造成學生概念轉變的可能理由。並比較傳統講述式教學法與數位遊戲融入教學後對學習成效之影響差異，以及針對不同的學生面向（性別、學習成就）、題目題型（文字題、圖形題）等進行共變數分析（ANCOVA）來探討學生經歷嵌入數位遊戲於5E學習環教學法的學習成就差異。研究結果顯示，實驗組（t=-4.995；p<.001）學生在嵌入數位遊戲於5E學習環教學法後的學習成就顯著提升，而對照組（t=-2.239；p<.05）學生在傳統教學後的學習成就顯著提升。但在效果量（Effect Size, E.S.）上，實驗組達中度效果量（E.S.＝0.791）而對照組為低度效果量（E.S.＝0.403），顯示實驗組之效果量較高。進一步以單因子共變數分析結果顯示，兩種教學法均未達顯著差異（F =3.718；p>.05），表示本研究所設計之嵌入數位遊戲於5E學習環教學法與傳統教學法間在學生光學概念理解上並無明顯差異。不同性別之學生以傳統教學法（F=0.006；p>.05）或嵌入數位遊戲於5E學習環教學法學習光學概念（F=0.156；p>.05），對於其概念學習成就並無明顯差異。不同學習成就之學生以嵌入數位遊戲於5E學習環教學法學習光學概念，對於其概念學習成就有明顯差異（F=15.182；p<.01)。針對不同教學法對文字題型的影響未達顯著水準（F=1.267；p>.05）；然而，圖形題型的影響達顯著水準（F=4.655；p<.05），表示學生在圖形題的得分上實驗組與對照組有明顯差異，而且實驗組學生的得分顯著高於對照組。實驗組在光學概念學習上的改變情形，平面鏡部分：（1）經過教學後，學生可注意物距與像距相等之關係。（2）較少學生說出物體大小與成像大小的相等關係。（3）多數學生認為物體距離鏡子愈遠，鏡中的成像會愈小。凹面鏡部分：（1）學生受到平面鏡成像性質的影響，認為物距等於像距。（2）部分學生認為只要是凹面鏡，不論物體所在位置為何，成像都是放大的。凸面鏡部分：（1）經教學後學生可繪製出物體成像之光徑圖，並得出成像性質及位置。（2）部分學生具有光線會會聚於虛焦點的迷思。凸透鏡部分：（1）部分學生受到面鏡成像的影響，認為物體經凸透鏡成像是經由反射造成。（2）部分學生受物體經凸面鏡成像性質的影響，認為物體經凸透鏡成像後會變小。（3）有學生認為雙凸透鏡兩邊的形狀相同，所以透鏡兩邊物體與像的性質會相同。（4）部分學生可說出光線經由凸透鏡折射後，光線會往透鏡較厚的一邊偏折，而平行光經透鏡折射後，可會聚於透鏡另一側的焦點上。（5）大部分學生經教學後，可繪出正確光徑圖及成像之性質。凹透鏡部分：（1）部分學生受凹面鏡成像性質影響，認為物體經凹透鏡折射後像會變大。（2）部分學生由3張相同大小物體在凹透鏡不同位置的成像學習單，可以說出物體離凹透鏡愈近，經凹透鏡所形成的像愈大。未來研究可設計數位遊戲融入應用電子白板的教學，並讓學生以小組學習的方式進行學習，以探討合作學習對學生在光學概念學習的影響。
應用5E學習環於水資源教學之研究-以虎山國小為例
(2015) 莊曜勵; Chuang, Yao-Lee
本研究欲探討國小學生利用「5E學習環」教學模式，在水資源課程教學中，觀察學生的水資源知識與態度的學習成效、改變歷程。研究對象為虎山國小四年級學生，共25人。以質性為主，量性資料為輔，本研究工具包含了學習單、學習成就評量問卷，利用學習成就評量問卷來檢測驗水資源知識、態度的學習成效，並以學習單、課堂觀察來分析學生「5E學習環」各階段的表現，藉此說明在國小階段的水資源教育利用「5E學習環」教學模式來授課效果良好的，或許有更多的國小學校能以「5E學習環」教學模式來規畫課程，提升水資源的知識，逐步培養出對環境負責任的態度，在未來的學習上，能夠有所幫助，以培育出能符合環境教育目標的公民，本研究結論如下：一、應用「5E學習環」教學模式的水資源教學活動，有助於提升學生在水資源知識的學習成效。二、應用「5E學習環」教學模式的水資源教學活動，有助於提升學生在水資源態度的學習成效。三、學生於「5E學習環」的參與、探索、解釋、精緻化、評量階段中的表現，皆能達成階段性目標，有助於增強學生的學習效果。依據本研究結論，分別提出以下建議：一、建議更多研究者針對不同的班級學生或水資源教學活動運用「5E學習環」教學模式，進行更深入的探討。二、運用學習環教學模式須花費較多的時間準備，不然可能不易進行。三、教師須對學生有所了解，並能掌控班級秩序的技巧，避免學生因為在遊戲中學習，而本末倒置的降低學習成效。
應用5E學習環觀點輔以資訊科技融入音樂創作教學之探討
(2009) 曾如詩; Ju-Shih Tseng
本研究旨在藉由實驗教學驗證建構式5E學習環教學步驟與電腦音樂編輯軟體Hyperscore實施於音樂創作教學的可行性，探討不同教學方式(範例式教學與探索式教學)及不同學習階段(國小三年級與國小五年級)，對國民小學學生的音樂學習動機、音樂學習自我評估、音樂創作表現之影響。本研究採因子設計之準實驗研究法，研究對象為國民小學之三年級與五年級學生。研究結果顯示：(1) 5E學習環之探索式教學有助於提升國小五年級學生的音樂學習態度及音樂創作表現；(2) 5E學習環之範例式教學有助於提升國小三年級學生的音樂學習態度及音樂創作表現；(3)國小三年級與五年級學生接受不同5E學習環教學方式，對於透過電腦音樂編輯軟體Hyperscore進行音樂創作持有正向的態度；(4)國小五年級學生的音樂創作表現明顯優於國小三年級學生；(5)國小三年級與五年級學生的音樂創作美學表現低落。整體而言，5E學習環教學步驟與電腦音樂編輯軟體Hyperscore實施於音樂創作教學中為可行，其中探索式教學較適於國小五年級學生，範例式教學則較適於國小三年級學生。
應用5E探索式擴增實境實驗遊戲對不同學習風格國中生化學反應單元學習成效之影響
(2013) 張偵益; Chen-Yi Chang
本研究旨在探討不同探索式策略(引導式探索、結構式探索)的擴增實境實驗遊戲對不同學習風格(感官型、直覺型)的國中學習者化學反應課程的學習成效及化學學習動機之影響。研究之對象為國中八年級學習者，有效樣本為103人，研究設計採因子設計之準實驗研究，自變項包含「探索式策略」及「學習風格」，探索式策略分為「引導式探索」與「結構式探索」兩種探索式策略，學習風格依據學習風格量表分為「感官型」與「直覺型」兩種學習風格；依變項則包含化學反應課程學習成效、化學學習動機。研究結果發現：(1)使用引導式探索策略學習化學反應課程在知識理解向度之學習成效高於使用結構式探索策略；(2)使用不同探索式策略的擴增實境實驗遊戲進行化學學習，皆持正向的動機表現；特別是使用結構式探索策略的學習者有較高的參與動機表現。
探索學習模式與提示策略對國中生英語生字與閱讀擴增實境學習成效與動機之影響
(2017) 張書豪; Chang, Shu-Hao
本研究旨在探討探索學習模式(循環式個別探索、階段式整合探索)及提示策略(文字提示、雙碼提示)對於學習者在擴增實境學習環境中，英語單字及閱讀的學習成效與學習動機之影響。本研究的對象為八年級學生，採因子設計之準實驗研究法，自變項為「探索學習模式」及「提示策略」，有效樣本107人。探索學習模式依照探索方式區分為「循環式個別探索」及「階段式整合探索」；提示策略則依照提示資訊的差異分為「文字提示」及「雙碼提示」。依變項為英語閱讀之學習成效(生字理解、閱讀應用)及學習動機(價值面向、期望面向)。研究發現：在學習成效方面，(1)就生字理解而言，雙碼提示組的生字理解表現優於文字提示組、探索學習二組在生字理解則無顯著差異；(2)就閱讀應用而言，循環式個別探索組的閱讀應用表現優於階段式整合探索組、提示策略二組在閱讀應用則無顯著差異。在學習動機方面，(3)各實驗組對學習活動皆抱持正向的學習動機，其中文字提示組的學習者有較高的參與動機表現。
數位虛擬實境學習環境及學習順序對國中生英語情境學習成效、態度及動機之影響
(2023) 陳閔琳; Chen, Min-Lin
本研究旨在探討數位虛擬實境學習環境及學習順序，對國中學習者在英語情境式學習成效、態度與動機之影響。研究對象為國中七年級學習者，有效樣本共140人。本研究採因子設計之準實驗研究法，自變項為「數位虛擬實境學習環境」及「學習順序」，「數位虛擬實境學習環境」依據數位虛擬資訊與實境之混和程度不同，分為「擴增實境」及「虛擬實境」兩組；「學習順序」依據實驗教學過程中探索與學習的順序差異，分為「先探索後學習」及「先學習後探索」兩組。依變項為英語情境學習成效(知識記憶、知識理解)、英語學習態度(情意成分、認知成分、行為成分、科技接受度)及英語學習動機(價值成分、期望成分)。研究結果發現：在英語情境學習成效面向，(1)就知識記憶而言，「虛擬實境」學習者表現優於「擴增實境」學習者；(2)就知識理解而言，「先探索後學習」的條件下，「虛擬實境」學習者表現優於「擴增實境」學習者；而學習者採用「虛擬實境」時，接受「先探索後學習」的表現優於「先學習後探索」。在學習態度面向，各實驗組學習者對於學習活動皆抱持正向態度，其中「擴增實境」學習者相較「虛擬實境」學習者，有較高的喜好感、科技易用性及科技有效性等表現。在學習動機面向，各實驗組學習者對於學習活動皆抱持正向動機，其中在內在目標導向、外在目標導向、工作價值、自我效能及期望成功面向，「先探索後學習」學習者相較於「先學習後探索」學習者有較高的學習動機表現。
於WISE平臺上進行以5E學習環設計之演化單元教材對學生學習成就與學習動機的影響
(2015) 薛閎仁; Hsueh, Horng-Ren
本研究主要使用Web-based Inquiry Science Environment (WISE)網路輔助科學探究環境作為平臺，以5E學習環教學模式設計之演化單元教材進行教學，並討論學生在「個人線上學習」與「教師引導教學」兩種不同的教學方式下，對於七年級學生學習之學習動機、學習歷程與學習成就的影響。七年級29位學生進行學生「個人線上學習」，30位學生進行「教師引導教學」，兩組間於教學前、後進行「演化單元成就測驗」及「國中生物科學習動機問卷」，並利用WISE平臺記錄學生的學習歷程，探討實驗處理是否會在學生動機與演化學習成就上達顯著差異。研究發現(1)WISE平臺上進行5E學習環設計之教學有助提升學生學習成就。(2)低分組學生於「教師引導教學」組中，學習成就顯著優於「個人線上學習」組。(3)WISE平臺上進行5E學習環設計之教學有助提升學生學習動機。(4)不同教學法於WISE平臺進行教學時，「學習歷程」表現越好則其「學習成就」表現越高。
結合5E學習環策略之國小自然科數位教材的設計與發展
(2007-07-01) 邱瓊慧; Chiu, Chiung-Hui
本研究的目的在依據5E學習環教學策略，探討國小自然科數位教材的設計及發展。5E 學習環是一種建構式的教法，在科學教育領域普遍被運用，對於自然科數位教材的發展，應具有參照、應用的價值。本計畫將採用「參與式設計」來達成研究目標，透過研究者、設計者、使用者的共同解釋、共同分析、共同設計來瞭解並解決設計、產出此等教材的相關問題，探討議題將至少涉及教學設計、數位技術或標準、學習物件、 meta-data、產出的工具或程序等層面。預期本計畫的執行將對如何設計及發展國小自然科領域、具5E學習環策略或支持5E 學習環教學之數位教材，提供具體的建議及方向。本研究探討基於5E 學習環教學策略之國小自然科數位教材的設計及發展，共歸納出如下五項主要步驟：1. 以結構圖描繪5E學習環教學活動。2. 決定需要的教材內容物件。3. 開發教材內容物件及著錄metadta。4. 編輯內容物件的順序。
角色扮演遊戲融入5E學習環對國中化學式相關概念學習之影響
(2011) 翁韻婷; Yun-Ting Wong
本研究旨在藉由實驗教學驗證建構式5E學習環教學模式與沉浸式角色扮演遊戲實施於化學式相關概念教學的可行性，探討不同5E學習環教學模式(演練範例式教學、探索式教學)對不同先備知識程度(高先備知識、低先備知識)的八年級學習者學習化學式相關概念的學習成效與理化學習動機之影響。研究對象為八年級學生，有效樣本為105人，研究設計採因子設計之準實驗研究法，自變項包含「教學模式」及「先備知識」，教學模式分為「演練範例式」與「探索式」兩種教學模式，先備知識依據學習者自然科前次的定期評量成績分為「高先備知識」與「低先備知識」；依變項則包括化學式相關概念學習成效、理化學習動機。研究結果發現：(1) 5E學習環之演練範例式教學策略有助於學習者化學式相關概念學習成效表現；(2)高先備知識學習者有較佳的化學式相關概念學習表現與理化學習動機表現；(3)不同高低先備知識程度的學習者，對於透過3D角色扮演沉浸式遊戲環境，融入不同5E學習環教學模式進行理化學習，皆持正向的動機表現；特別是低先備知識學習者有較高的參與動機表現。