學位論文
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Item 國小學童認識信念、科學文本理解與推論能力之相關研究(2011) 林美馨; Mei-Hsin Lin本研究旨在透過讓學童閱讀具有不確定性的科學問題，探討國小學童的個人認識觀、科學探究看法、推論能力及對於科學文本的理解，並找出彼此間的關係。 本研究主要是以質的研究方法為主，結合量的研究法，透過半結構性晤談法以及開放性紙筆測驗，問卷調查法進行資料蒐集。本研究樣本是以臺北市某國小三、六年級共120人進行研究，其中三年級佔60人，男生有30人，女生有30人；六年級佔60人，男生有30人，女生有30人。研究工具有「科學探究看法問卷」 、「科學文本理解問卷」、「閱讀情意問卷」以及「爭議性科學問題的晤談工具」含恐龍晤談文章 與文章晤談稿共四種。所使用的研究方法包括描述性統計、獨立t檢定、單因數變異數分析、皮爾森積差相關、薛費事後比較法、卡方檢定以及單因數共變數分析等。 本研究重要發現如下： 1.國小學童對「知識的本質」的看法，大部分持多元論的觀點且趨近於知識為確定的立場；而對於「知的過程」的看法，則大部分持多元論的觀點。 2.學童對「科學方法」與「科學活動」的探究看法，大部分停留在前實證論階段；而學童對「科學證據」的科學探究看法，則大多能表達出實證論觀點。 3.三年級學童在「閱讀價值」、「閱讀挑戰」、「閱讀傾向」、「他人期望」及「個人閱讀興趣」的情意元素顯著高於六年級學童，且科學主題興趣與「閱讀價值」、「閱讀挑戰」、「閱讀傾向」、「他人期望」及「個人閱讀興趣」等五個情意元素，彼此間有顯著正相關。 4.學童對於透過問卷所測得的科學文本內容理解表現有高達約8成的正確率；且學童在閱讀完科學文章後，三年級學童平均能舉出文章中的一個證據或推論做為導致恐龍滅絕的理由，而六年級學童則可以舉出文章中的二個證據或推論做為導致恐龍滅絕的理由。 5.一般而言學童的論證能力(argumentation)並不強，大部分學童在「反論」與「反駁反論」的表現上，無法提出科學性理由做為論點，只能提出一般性的理由做為論點；只有在「論證」的表現(making arguments)上，六年級有超過一半的學童可以提出一個科學性的理由做為論點。 6.學童只在「他人期望」的閱讀情意部份，和透過晤談的方式所測出的科學文本理解有顯著正相關；其餘閱讀情意項目與科學主題興趣，皆和透過晤談或問卷所測出的科學文本理解間皆沒有顯著相關存在。 7.三、六年級學童在「知識的本質」與「知的過程」的認識觀、「科學方法」的探究看法、反思推論能力、與爭議性科學文本理解表現沒有顯著差異。 8.六年級學童在「科學活動」、「科學證據」的探究看法與「論證」、「反論」、「反駁反論」的思考推論表現，以及「隕石撞擊」、「火山爆發」兩篇文章的文本理解晤談表現與「火山爆發」的文本理解問卷表現，皆顯著高於三年級。 9.男、女生在「知的過程」之認識觀與「科學活動」、「科學方法」和「科學證據」的探究看法，及「論證」、「反論」的思考推論表現、「反思推論能力」、科學文本理解問卷表現以及「火山爆發」與「蟲蟲搞的鬼」的科學文本理解晤談表現，沒有顯著差異。 10.男生對「知識的本質」的認識觀比女生成熟，而在「隕石撞擊」的科學文本理解晤談表現與「反駁反論」的推論表現上，男生也顯著高於女生。 11.「知識本質」、「知的過程」之個人認識觀類型與科學文本理解晤談、問卷表現以及思考推論表現間，沒顯著差異存在。 12.「知識本質」之個人認識觀和「科學活動」與「科學方法」的探究看法有顯著差異，但和「科學證據」的探究看法沒顯著差異；「知的過程」之個人認識觀和「科學活動」、「科學方法」與「科學證據」的探究看法，沒顯著差異。 13.科學文本理解晤談表現與「科學活動」的科學探究看法、「論證」、「反論」及「反駁反論」的推論表現，有顯著正相關或差異存在；而科學文本理解問卷表現只和「論證」、「反論」的推論表現、「科學活動」的探究看法，有顯著正相關或差異存在，和「反駁反論」、「科學方法」、「科學證據」的探究看法，沒顯著相關或差異存在。 14.「論證」推論表現和「科學方法」的探究看法，有顯著差異，和「科學活動」與「科學證據」的探究看法，沒有顯著差異；「反論」推論表現和「科學活動」的探究看法，有顯著差異，而和「科學方法」與「科學證據」的探究看法，沒有顯著差異；「反駁反論」推論表現則和「科學活動」、「科學方法」以及「科學證據」的探究看法間，沒有顯著差異存在。 15.科學探究看法與科學文本理解會反應於推論表現上。Item 探討後設認知引導策略對學生探究能力與概念改變的影響(2010) 張文馨; Jhang,Wun-Sin本研究主要目的是要探討國中三年級學生在後設認知引導策略引導下，科學探究能力與四季成因概念的改變情形。研究對象為兩班共51名國三學生，一班施予有後設認知引導策略融入的四季成因課程，另一班則施予無後設認知引導策略融入的四季成因課程。於課程實施期間收集問卷、測驗以及學習單等多項資料，分析學生經歷課程後在科學探究能力、四季成因概念以及後設認知的表現情形。資料分析結果顯示，有後設認知引導策略引導的學生其科學探究能力的進步情形顯著優於無後設認知引導策略引導的學生（F=7.95，p<0.04），而探究活動學習單的內容分析也進一步證實，藉由後設認知引導策略的協助，學生較能提出於合乎研究問題的預測、較能說出引用哪些圖表的資料來進行分析，也較能具體陳述數據資料呈現的趨勢分布以及其與研究問題之間的關聯性，並能應用先前學過的知識對數據趨勢與科學模式間做出合理的解釋；而全體學生在四季成因概念的學習均有顯著進步（實驗班：t=4.44，p<0.05；對照班：t=3.67，p<0.04），分析學生另有概念類型數目的轉變顯示有後設認知引導策略引導的學生，另有概念減少的數目比無後設認知引導策略引導的學生多；全體學生經課程後，在後設認知上均沒有顯著進步（F=0.02，p>0.04）；而進一步比較不同後設認知的學生對科學探究能力學習成效的影響發現，藉由後設認知引導策略，能有效縮小學生因為後設認知的不同在學習成效所產生的差異。即是，經由後設認知引導策略的引導能協助低後設認知的學生，使他們的表現更接近高後設認知的學生。Item 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。Item 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。Item 鷹架式探究課程對學生心智模式和科學解釋之影響：以板塊構造學說為例(2009) 賴韻如本研究以準實驗研究法探討不同鷹架設計之教材對於學生心智模式和科學解釋之影響差異。研究對象為臺北市立某高級中學一年級之學生，有效樣本共81人。研究工具為鷹架式探究課程、學習單、晤談單、開放式問答測驗等。整體而言，全體學生在課程前後學生對地球內部結構的概念並無顯著差異，但對板塊運動動力來源和臺灣附近地體構造等的心智模式皆達顯著差異。此結果可能與課程中所使用地震軟體做為視覺輔助之鷹架有關，因為地震軟體可將抽象的板塊運動概念視覺化、具體化，以幫助學生理解。在科學解釋部分，學生除了說明主張並未達顯著外，在提出證據、推理解釋及綜合科學解釋上皆於課程結束後顯著進步。將學生分成兩組實驗組，分別接受本研究所設計之兩種不同鷹架的教材進行教學實驗，研究結果顯示兩組學生在地球內部結構和板塊運動動力來源的心智模式、說明主張皆無顯著差異；但是，兩組學生在臺灣附近的地體構造的心智模式、提出證據、推理解釋以及綜合科學解釋等皆達顯著差異，即接受完整鷹架教學之學生，進步幅度高於接受簡單鷹架教學之組別，主要是因為完整鷹架的教材中的學習單所提供之文字提示能將學習任務由簡單到複雜逐步引導學生完成探究，並且能夠輔助學生理解視覺軟體(地震軟體)中的表徵意義及其背後的科學意涵。Item 鷹架式科學探究課程研發與實踐的個案研究(2005) 謝莉文本研究主要目的是希望能夠了解高一學生在鷹架式科學探究環境中，科學探究能力的改變情形。本研究採取個案研究法，對象為台北市某公立女子高級中學高一數理資優班學生30人(有效樣本29人)，研究工具為科學探究能力試題、科學探究學習環境偏好問卷、學習單、晤談單等。 本研究結果顯示，雖然學生整體科學探究能力的表現在課程實施前後沒有顯著差異，但整體而言本次課程所提供的科學探究學習環境符合學生的期待。隨著課程進行，學生在提出、判斷研究問題優劣及實際修正研究問題時所應用的準則，主要是「問題必須是可實行的」、「問題的範圍」與「問題的意義」三項。另外，分析學生在「分析詮釋」的表現後發現，學生在課程結束後對於數據轉換成表格與圖形的完整度有較佳表現。本研究所提供學生學習「提出問題」能力的鷹架，確實能幫助學生注意所提出研究問題的品質，但多數學生傾向應用熟悉的準則(例如: 「問題必須是可實行的」)作為修正研究問題和對他組研究問題提出建議的依據；而提供學生學習「分析詮釋」能力的鷹架可幫助學生知道資料處理流程，但學生分析詮釋所得結果的正確性仍需加強。Item 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。Item 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。