學位論文

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以孔恩的常態科學探究高中師生科學社群中科學探索活動的歷程—參與科學展覽活動之得獎個案分析
(2002) 周金城; Chin-Cheng Chou
本研究試圖由高中師生製作得獎科展的研究歷程與經驗，來探討科學研究能夠完成的重要方法與因素，並分析研究個案中概念改變的機制與特質。科展的科學研究是一種孔恩所說的「常態科學」（normal science），而孔恩對其所謂常態科學也分成三類：1.決定重要事實；2.使典範與事實相符合；3.精鍊典範。而本研究以孔恩的常態科學的意涵為基礎，來加以分析科展中科學研究的動態歷程，並且在這三類的常態科學活動中，分析師生所面臨的困難與解決歷程。本研究並根據實踐認識論所強調的理論與實作之間來回辯證的過程，作為本研究探討學生在實作中發生概念改變的動態歷程。本研究是以高中全國科展前三名得獎的師生為研究對象，在研究方法上採用質性化的半結構式訪談為主，每一組約有一至二名教師與一至四名學生，共晤談十一組，所有的受訪者皆是自願的。經資料分析後，本研究得到以下的結論：一、科展的研究問題除了孔恩的三類常態科學研究問題，還包含前典範時期與異例現象的研究。在本研究中，有七組的研究問題是屬於常態科學的研究問題。對於科展研究中最大的困難處是找出解釋現象的理論，也是學生花最多的時間。二、一個好的研究問題最重要的是找出一個有典範指導解題的問題，由本研究中發現有六個研究問題是由教師所提出，而教師大多是根據科學理論來找出研究問題；反之，學生則大多是由現象來提出所欲研究的問題。本研究同時也發現他們的科學研究，其實就是提出問題、設法修改問題與提出不同解釋的理論，使能在有限的證據中尋找適當的理論來與研究結果相互的吻合。三、由分析個案中發現，科學探索歷程的核心是一連串的概念改變，且改變是逐步發生而非孔恩所謂瞬間轉換的。當理論與證據間發生矛盾時，師生常將此矛盾認為是證據上有問題，而非是理論有問題，直到證據重複出現，才會試圖去修正理論。而理論與證據間產生矛盾，是提供研究持續進行的動力。四、良好的外在環境，如家長的支持、團隊的小組合作等，能提供研究者情意方面的支持，有助於研究者去面對解題困境而不放棄。五、師生認為目前實驗課能提供練習實驗操作技能的機會，但對科展研究能力的培養，則需要先引發學生的內在動機，需要有較長的實驗時間讓學生進行思考。
「創造性問題解決模式」融入課程對國一學生生物科學習之影響
(2002) 莊焙琪
創性問題解決模式（Creative Problem Solving，CPS）在1960年代發展至今，普遍受到重視及應用，但是早期的應用只侷限於商業及設計、美術等能力的發展。直到近年來才有科教學者將之應用於科學教育的領域，特別是，在培養科學創造力的研究。在國內科學創造力培養的研究中，CPS研究目前仍在發展階段，大部分的研究都受限於教學時間太短，以至於受測學生的創造力進步表現並不顯著。本研究以融入課程的方式，進行CPS創造力培養，教學過程長達一個學期，以其對學生有較顯著的幫助，並且測驗其科學概念的學習情形，除了與對照組作比對之外，也探討實驗組學生在科學概念學習上是否有長期的學習效果。本研究的結果主要有下列幾項：（1）實驗組學生在威廉斯創造思考測驗獨創性及開放性兩個向度的後測表現顯著優於對照組學生。（2）實驗組學生的相關科學概念學習效果不因CPS教學而比對照組學生表現差，反而在認知測驗及學期成績的成績表現對照組學生好，但是未達顯著差異。（3）大部分學生顯示能應用CPS技巧在其他的作業、報告或問題解決上。（4）學生對於CPS技巧對本身的助益均持正面看法。（5）學生在此訓練過程期間能適應獨立思考的時間，以培養獨立思考的能力。綜合以上所述，本研究證實CPS融入教學的確可實際應用於國中生物課程上，使學生於學習科學概念的同時也能提昇創造力以及問題解決的能力。研究者並建議教師需在教學態度上允許並鼓勵學生發揮創造力；在編寫CPS分階段訓練教材時，應同時注重教材中的科學概念及概念應用的情形，以引起學生興趣與動機；在進行CPS訓練教學時，能從科學概念較簡易的單元著手，以減低學生的挫折感。
探討國中三年級學生對於重力概念之瞭解及心智模式
(2003) 余秀麗; Yu Hsiu-Li
本研究的主要目的是以重力為例，以三角交叉檢視（triangulation）的方式，使用二階段式設計及臨床晤談等方法，以不同面向探討學生對於力的初始概念、對非接觸力概念的瞭解，並診斷學生對重力另有概念的種類和認知架構，以及學生對詮釋重力概念的心智模式。研究的樣本為國中三年級學生共337人，其中男生181人，女生157人，受測學校分佈的地區為台北縣市共七所公立國中。發現學生對於重力有一些另有概念的看法，例如：「蘋果和地面之間有空氣存在，蘋果才能掉下來」、「月球和地球之間有一排斥力，此力和地球引力平衡」、「月球在地球的大氣層外，不受地球引力的影響」、「月球因為沒有空氣，所以在月球上的物體或太空人均不會掉落或跌落至月球表面」、「地球會繞著太陽運行，是因為其他星球對地球的拉力達到平衡」等。本研究分析之國三學生對於重力現象詮釋的心智模式歸納後有四種類別：（一）經驗論模式：他們認為非接觸力作用需要靠介質的傳遞，地球引力僅能存在大氣層內，在月球上因缺少空氣，所以沒有引力，因而月球表面上的物體會任意的飄浮。天體的運行乃是宇宙形成時，具有的自然現象。（二）大氣壓力論模式：學生認為非接觸力是要靠介質傳遞的，但是如果有大氣壓力，則物體不但會受到地球引力的作用，也會因為大氣壓力的作用而具有重量。（三）引力製造論模式：認為引力是星球本身製造出來的，若是製造出來的引力大，則物體所受的引力較大。物體在月球所受的引力較小，是因為月球本身所儲存的能量不足，製造的引力較小的緣故。（四）準科學平衡論模式：學生對於非接觸力的作用具備有較完整的基本科學概念，對於地球環境及月球環境下的事例亦能用基本的科學概念來詮釋現象，延伸至天體運動時，學生會在認知架構中試圖利用靜力平衡的概念來詮釋。
探討量化素養的意涵與評量中學生量化素工具之開發
(2003) 郭慧玲; Hui-Ling Kuo
本研究的主要目的是透過國外量化素養的文獻探討後，試著發展出一套適合評量我國中學生量化素養的工具，在工具效化的階段，初步以410位台北地區的高一學生為施測對象。本研究進行的方式是，先採用內容分析法對國外量化素養之相關文獻作探討，再透過一份自編的評量量化素養工具與一份學生背景相關問卷蒐集資料，並進行量的分析，以下是本研究主要的發現：一、透過文獻探討得知量化素養的意涵為個人能合理地應用量化技能，去處理或解決日常生活中與量有關的問題，而大多數學者認為所應包含的量化技能有解釋資料、估算、測量和解決日常生活中不確定性的問題。二、本研究透過量化素養的相關文獻探討後，以四個面向來設計評量中學生的量化素養的工具(分別為量化素養中量化技能、量化素養中能力指標、量化素養中實踐情境和以不同方式呈現量化素養的題目)。本研究樣本的中學生，在量化技能中的解釋資料方面表現最好，而在估算方面表現較差；在能力指標中的量化資料詮釋上表現最好，表現較差是在量化資料的產生；在衣食住行育樂五個實踐量化素養的情境中，學生在衣方面表現最優，在行方面則表現較不理想；最後，在以文字、圖形和表格三種方式呈現量化素養的題目時，中學生在表格和圖形方面都表現不錯，而在文字方面表現較差一點。三、在進行量化素養工具的施測過程中有些特別的發現。首先，是在施測時間方面，由於量化素養的評量並非測驗學生的作答速度，所以試題之數量要配合作答的時間，才不會使學生的答題表現受到影響；再者，是在設計量化素養的題目時，一定要留意編寫題目的情境是否是中學生在日常生活中常遇到的情形，需讓學生在答題時有身歷其境的感覺，這才符合量化素養的基本精神；最後，還有一點發現就是，若要更進一步瞭解中學生的量化素養，除了紙筆測驗外，還可再加上一些實作評量的試題，或將題目設計成兩階段式評量，可瞭解學生選擇該選項的原因。四、由學生的背景相關問卷與量化素養的答題表現發現，愈認為學習數學是很容易的學生，他們在量化素養題本中的表現反而偏低，與部分國外學者的觀點一致，數學不好並不代表就不具有量化素養。五、本研究除了探討整體中學生在量化素養四個面向的答題表現外，亦從學生的性別深入分析，結果發現男女生在量化素養各方面的表現上，大多沒有顯著差異，除了量化素養的能力指標「能透過估算的方法產生量化資料」外，程度相當的男女生在該量化素養的能力指標之表現有顯著差異。此結果與國外的量化素養文獻有些不同，因為量化素養是一般大眾都應具備的基本能力之一，理論上來說，不會因性別不同而有能力上的差別，就像閱讀和書寫的能力，並不會因為男女而有所不同。
探討國三學生的工作記憶容量與讀、解計算題與圖文題表現之關連性
(2004) 陳亭君
本研究的主要目的在於瞭解國三學生解數學計算題與圖文題時，其讀題方式與解題表現之間的關係，並瞭解學生的工作記憶容量、學業成就、性別等變因與讀題方式之間的關連性。本研究首先收集國三學生的工作記憶容量資料，以建立常模與信效度；繼而以質性研究的方式，針對36位不同背景的國三學生進行個別施測與訪談。施測時使用電腦軟體The Restricted Focus Viewer（以下簡稱RFV）作為收集讀題資料的工具，此軟體能在電腦螢幕呈現數學題目，只有滑鼠附近區域為清晰，學生藉由操作滑鼠以控制閱讀區域，軟體則記錄下學生解題時的讀題過程。學生解題活動結束後，立即進行深入訪談，以瞭解學生解題錯誤的原因。本研究所獲得的工作記憶容量資料，主要以量的方式分析建立常模，而學生的讀解題與訪談資料則以質的分析為主，描述性統計為輔，對於學生的讀題方式與解題表現進行分析，以探討讀題方式與解題表現之間的關聯性，並了解與讀題相關的變因為何。本研究的結果顯示：（一）學生的讀題方式與學生的解題方式有關連性，讀題的時間與次數較少，會造成讀錯或忽略題目關鍵句等情形，使得解題錯誤；（二）工作記憶容量高低與學生的讀題方式有關，工作記憶容量高者傾向於花較少的次數與時間讀題；（三）數學學業成就與學生的讀題方式有關，成就高者傾向於花較少的次數與時間讀計算題，但在圖文題部分會花較多次數與時間讀題；（四）性別與學生的讀題方式有關，男性傾向於花較少的次數與時間讀題。根據本研究的結果，可提出下列建議：（一）學校教師在教授數學知識之餘，應強調「讀題」的重要性；（二）在教「讀題」時，可強調完整瀏覽、反覆閱讀與放慢閱讀的速度。在未來的研究方向，可考慮不同的研究對象、題目型態與領域以及加入「閱讀理解能力」等因素，以更進一步探討讀題與解題之間的關連性。
從「第三次國際科學與數學教育成就研究後續調查（TIMSS 1999）」結果探討國中學生學習成就與學生特質的關係：七個國家之比較
(2004) 羅珮華; Pei-Hua Lo
本研究利用TIMSS 1999資料探討台灣、新加坡、日本、韓國、美國、義大利和智利等七個國家的國中學生特質與學習成就的關係，以逐步回歸分析，從27項學生特質中找出對科學成就的強預測因素，並比較各國學生科學成就的強預測因素之異同。本研究的主要發現如下：（一）台灣和智利、義大利、日本、韓國、新加坡、美國等七個國家的學生有九個共同特質，包括：（1）在上學前或放學後通常沒有花時間參加科學或數學的社團；（2）家中有電算器；（3）家中有個人專用的書桌；（4）家中有字典；（5）母親認為在學校學好自然科學是重要的；（6）自認在學校學好自然科學是重要的；（7）自認有休閒輕鬆的時間是重要的；（8）自認要學好自然科學必需在家努力多學習；和（9）當年度在學校有上自然科學的課程；（二）27個學生特質變數從因素分析可得到八個共同因素，七個國家學生特質所有共同因素解釋的總變異量為54％；（三）亞洲四國學生科學成就與特質相關性中，日本和韓國前五個高相關的變數相同，相似性最高；新加坡和美國前四個高相關的變數相同，與美國相似，與亞洲其他國家不同；（四）以R平方改變量 .01以上之變數作為各國的回歸模式時，對各國學生科學成就具有預測力之特質變數分別為六至十個，這些特質變數的預測力達35%～48%；（五）台灣學生特質的預測力與其他國家都不相似，四個亞洲國家科學成就都在前五名，建議進行跨國合作研究計畫，從評量制度、學生的價值觀和文化特質來探討其對學生科學成就的影響。
我國小學四年級學生在「2003年國際數學與科學教育成就趨勢調查」中科學低分題之分析
(2004) 顏秀玫
本研究以我國學生參與「2003年國際數學與科學教育成就趨勢調查」之試測與實測的結果，分析重複試題中通過率低於50％之因素。研究對象為參加TIMSS 2003試測和實測的國小四年級學生，分別為1601人及4661人，並訪談24位實測學生以及1位教學經驗豐富的國小教師。研究過程為先分析44題低分題所考的概念及在課程標準內的分布情形，次從課程、題型、題意理解與迷思概念等方向分析低分題的成因，並探討男女學生在不同題型中的表現差異。研究結果如下：1.低分題中有79.5％的試題概念未涵蓋在規劃的課程內，為造成低分的原因；2.因語文能力不足而影響學生在非選擇題（佔低分題68.2％）的閱讀與書寫，且容易誤解題意（佔低分題11.4％），顯示語文能力不足為造成低分的原因；3.有61.4％的低分題概念與文獻上已發現的迷思概念相符，顯示迷思概念亦為造成低分的原因；4.男女學生在不同測驗題型中的表現並無差異。本研究建議如下：1.加強國小學生的語文閱讀及書寫表達能力；2.分析我國課程未涵蓋的試題概念在其他參加國的課程分布情形；3.探討試測與實測通過率相差20％的11題之原因；4.探討是否有其他試題出現題意理解問題。
探討動態類比對於化學平衡概念學習之研究　-八年級學生概念本體及心智模式之變化-
(2004) 陳婉茹; Chen, Wan-Ju
　　動態平衡是許多自然學科的基礎，但是，由於巨觀與微觀世界的差異，造成學習上的困難（van Driel, 2002）。而以Chi等人的觀點而言，動態平衡的困難點在於其本體屬性為突現本體，而非直接過程本體。於是許多研究開始設計各種教學策略，以幫助學生進行學習，而最常被提及的兩種教學方式，分別為類比（e.g. Johnstone, MacDonald,& Webb, 1977; Olney, 1988）與電腦動畫（e.g. Hameed , Hackling, & Garnett, 1993）。本研究結合這兩種方式發展出「動態類比」，以動畫的方式展現類比物與目標物的對應，冀望能夠為學生的學習帶來更多的助益。　　依據上述的目的，本研究主要的研究問題為：一、經由類比及動態類比的教學方式，是否可以幫助學生於動態平衡單元的學習？二、經過教學之後，心智模式與概念本體的改變情形為何？三、心智模式、概念本體、學習態度對於概念學習的可能影響情形？因而本研究選擇溶解平衡、化學平衡、相平衡三個教學主題，選取三個八年級的班級，並隨機分派至對照組、類比組、以及動態類比組，以進行教學研究，並由每班中選出六位標目學生，進行晤談以瞭解學生心智模式的變動情形。　　本研研究的結果如下：　　1. 就概念整體的表現而言，動態類比組的表現是優於類比組的，而類比組的表現優於對照組。　　2. 就概念本體得分而言，動態類比組與類比組於本體屬性的得分皆優於對照組，然而動態類比組與類比組有著相近的表現，兩組中產生概念跨越的學生其維持的情形也較佳。　　3. 就心智模式而言，學生於動態平衡單元中的四種主要心智模式分別為：雙向心智模式、單向-雙向心智模式、單向心智模式、靜止模式。動態類比組後測晤談中，83%的學生其主要心智模式為雙向心智模式，而類比組為66%，對照組為50%。且關於心智模式的融貫性與一致性皆是動態類比組優於類比組，類比組優於類比組的情形。　　4. 就情意面向而言，動態類比組認為此次教學可以幫助理解、較為有趣、而且並未造成學習上的負擔，對於本次教學所持的態度是最為正向的，而類比組次之，對照組則趨向於中性的看法。　　5. 學生若具備較科學心智模式（R平方為0.67）、對於粒子運動的本體屬性有較好的認識（R平方為0.25）、對於本次的教學如果抱持較正向的態度（R平方0.09），那麼也就會有較佳的概念學習。研究中的發現是心智模式對於概念學習的影響最大，而本體概念次之，而情意面向的影響層面較小。　　綜上所述，由於本研究之「類比物」──「舞者」與「目標物」──「粒子」的對應，因而在概念本體上的表現，類比組與動態類比組兩組的成效相近；而就概念完整性而言，則動態類比組較優，因此動畫似乎可以幫助建立較佳的心智模式。動態平衡概念雖難，但是，只要選擇適當的教學方式，例如：本研究的類比「舞會」或是動態類比的方式，還是可以增進學生的學習。
探討不同版本教科書對化學式、原子及其相關概念的學習成效
(2005) 吳宏達; Wu HungTa
化學式、原子及其相關念概念在國中理化課程中是相當重要的部分，不但與我們的生活息息相關，也影響後續相關概念的學習。本研究以宜蘭縣某國中之70名國二學生為研究樣本，探討不同版本的教科書設計（九年一貫課程、傳統課程）對學生學習「化學式、原子及其相關概念」的影響，依研究設計分為實驗組和對照組，並以問卷調查瞭解學生對不同版本的教科書設計之觀感，測驗工具的預試的信度α＝.87，正式施測α＝.91，本研究結果擇要如下：（一）後測部分：（1）實驗組平均答對率高於對照組，且達到顯著差異者為：「化學式」子概念、「理解」認知層次（p＜.05）。（2）實驗組在「化學式、原子及其相關概念」整體概念上、「元素的性質與分類」、「原子結構」、「物質變化及粒子觀」、「質量守恆與原子不滅」、「平衡方程式及反應類別」、「化學計量」子概念、「知識」、「分析」、「應用」以及「綜合」等認知層次的表現均都無法達到統計上的顯著差異（p＞.05）。（3）高學習成就實驗組與對照組在「化學式、原子及其相關概念」整體概念上、「元素的性質與分類」、「原子結構」、「化學式」、「物質變化及粒子觀」、「質量守恆與原子不滅」、「平衡方程式及反應類別」、「化學計量」、「知識」、「理解」、「分析」、「應用」「綜合」均未達顯著差異（p＞.05）。（4）中學習成就實驗組在「化學式、原子及其相關概念」整體概念上、「元素的性質與分類」、「原子結構」、「知識」、「理解」表現顯著優於對照組（p＜.05）；其餘皆未達顯著差異（p＞.05）。（5）低學習成就實驗組在「化學式、原子及其相關概念」整體概念上、「化學式」、「平衡方程式及反應類別」表現顯著優於對照組（p＜.05）；其餘皆未達顯著差異（p＞.05）。（二）延宕測驗（1）實驗組平均答對率高於傳統組，且達到顯著差異者為：「化學式」子概念、「分析」認知層次（p＜.05）；其餘皆未達顯著差異（p＞.05）。（2）高學習成就實驗組與對照組在「化學式、原子及其相關概念」整體概念上、「元素的性質與分類」、「原子結構」、「化學式」、「物質變化及粒子觀」、「質量守恆與原子不滅」、「平衡方程式及反應類別」、「化學計量」、「知識」、「理解」、「分析」、「應用」「綜合」均未達顯著差異（p＞.05）。（3）中學習成就實驗組在「化學式、原子及其相關概念」「元素的性質與分類」、「原子結構」、「化學式」表現顯著優於對照組（p＜.05）；其餘皆未達顯著差異（p＞.05）。（4）低學習成就實驗組在「化學式、原子及其相關概念」整體概念上表現顯著優於對照組（p＜.05）；其餘皆未達顯著差異（p＞.05）。而問卷研究結果如下說明：（1）學習態度實驗組的學習態度比對照組有正向的態度，也就是「南一版」課程組的學習態度較好。（2）課程架構的喜好程度實驗組對課程架構的喜好程度是比對照組有較多的人數，也就是學生對「南一版」教科書課程架構較喜好。
從Kearney世界觀理論與Vosniadou架構理論探討科學概念的學習與發展—不同尺度地球科學主題之個案研究
(2005) 林秀蓁; Show-Jane Lin
本研究目的在於探究不同年齡層個體對於晝夜變化、季節變化、地震與颱風四個不同尺度特性的地球科學現象所形成之預設、信念與心智模式，以及此三者之間的關係。利用修正後的Kearney世界觀理論中之「主體」、「客體」、「分類」、「關係」、「因果」、「空間」與「時間」七個共相組將Vosniadou架構理論中的本體論與認識論兩個向度擴展而成十四個預設向度，形成新的架構理論作為本研究的理論基礎。基於立意取樣與便利取樣，挑選台北市中心學校學習成就良好的學生作為研究對象，並根據現行學校地球科學相關課程的安排為基準，以尚未深入接觸地球科學的國小二年級、已接受完整自然科學之國中一年級、剛完成國三與高一地球科學課程的高一、接受完整國高中地球科學但已數年未再於學校正式課程中接受地球科學教育的物理與化學研究所四個年齡層為研究標的，每個年齡層16位學生，男女各半，合計64位受試者。本研究採取一對一半結構式晤談，晤談題目為研究者自行針對四個主題的預設、信念與心智模式而設計並經專家效度檢驗，每位受試者的晤談時間約為一小時，並提供模型（如積木、球等）及紙筆，全程錄音錄影。根據受試者的口語、繪圖及肢體表達資料，進行分析。研究結果顯示，心智模式類型、信念與預設內容之分佈情形，皆存在主題與年齡上的差異。首先，在心智模式部分，前兩個「晝夜變化」與「季節變化」主題，受試者所持有的心智模種類較多，且屬於科學的心智模式比例較高；後兩個「地震」與「颱風」主題，則心智模式種類較少，且屬於科學的心智模式比例較低。隨著年齡增長，心智模式類型愈趨一致，且愈往科學的心智模式類型集中。其次，在信念部分，受到預設以及生活經驗豐厚度不同的影響，不同年齡所形成的信念也有所不同，其信任的出處也由權威人事物轉向證據。最後，在預設部分，隨著年齡的增長，受試者趨向於從主觀的角度轉為客觀的立場，對於外在事物的想法，不僅受知覺經驗的影響，科學定理也在個體的思維判斷上扮演著極為重要的角色。對於不同尺度特性的科學主題，影響其心智模式的預設向度也有所不同；然而，對於本研究的四個地球科學主題而言，「分類」、「因果」與「空間」三個預設共相組內涵皆具關鍵角色。未來科學教育應重視預設對於科學概念學習之影響，並針對不同特性的科學主題設計合宜的教學，而大眾傳播媒體更是潛移默化的教學管道；此外，在教科書的編撰上，也應考量圖表與專有名詞引介的方式，以利學生之科學學習。
國小三年級學童角概念之探究
(2005) 王慈莉
本研究以九年一貫暫行綱要三年級之數學教材為背景，主要目的有二：（一）探究國小三年級學童在學習角概念相關課程後，對於角概念的認知情形。（二）探究國小三年級學童在使用工具測量角度時的表現。本研究設計是兼採質與量的調查研究法，筆試樣本取自高雄市某國小5個班級三年級學童共159人，再從筆試結果中挑選出15人進行深入訪談。本研究發現：（一）約有87％的國小三年級學童都能夠辨識單獨出現的角形是角或非角，只有在角度接近於平角時，學生在辨識上會產生較大的困難。（二）多個邊在同一頂點上的數角問題，對國小三年級學童而言相當不容易，約有54％的學童只能看到個別的小角，學童無法明白數角時標示的弧線有何意義。（三）國小三年級學童的直角概念是模糊不清的，約有24％的學童認為直角要有水平邊，約有20％的學童認為所有的角都可稱為直角，也有學童認為直角記號和標示角的弧線沒有差別。（四）約有42％的國小三年級學童在辨識圖形中的角時，不會依據角的定義和條件來辨別圖形中的角，與單獨出現角形時的判別標準相互矛盾。（五）國小三年級學童在進行角的大小比較時，即使具有角的保留概念，還是容易受直覺法則more A - more B以及same A - same B的影響，尤其以弧線的大小影響最鉅。（六）約有86％的國小三年級學童能夠正確測量給定的張開角。（七）約有10％的國小三年級學童在使用量角器測量角度時，邊長較短的角會判讀內圈刻度，邊長較長的角會判讀外圈刻度。（八）測量角度時，邊長較長的張開角較有利於學童測量，但是對擅長使用量角器的學童而言則沒有影響。整體而言，本研究之國小三年級學童對角的概念較薄弱，在操弄使用工具測量的能力較強。
探討「圖卡操作」對化學式相關概念的學習成效
(2005) 陳淑華
　本研究為探討「圖卡操作」學習方式對學習「化學式相關概念」教學單元的影響，因此採準實驗研究法與問卷調查。研究樣本為九十三學年度宜蘭縣某國中學生，共2班60名，並分成二組，實驗組接受「圖卡操作」學習；而對照組則接受「傳統教學」學習，二組都接受前測、後測與延宕測驗，並填寫學習態度問卷以了解學生真正的感受。前測、後測與延宕測驗都用同一份題目（「化學式相關概念成就測驗」），是經研究者自行開發，預試的信度α＝.89，正式施測α＝.93，其準實驗研究結果如下說明：（一）全體受試者（1）實驗組的「化學式相關概念成就測驗」在「整份試卷」、「化學式」、「質量守恆與原子不滅」、「化學反應式」、概念與「知識」、「理解」認知層面上之學習成效，顯著高於對照組。（2）實驗組的「化學式相關概念成就測驗」在「元素的特性與分類」、「莫耳」等概念與「分析」、「應用」、「綜合」等認知層面上之學習成效，與對照組無顯著差異。（二）不同學習成就群的學生（1）高學習成就群實驗組的「化學式相關概念成就測驗」在「整份試卷」、「化學式」、「化學反應式」、「理解」、「分析」的概念獲得上之學習成效，顯著高於對照組。（2）高學習成就群實驗組的「化學式相關概念成就測驗」在「元素的特性與分類」、「質量守恆與原子不滅」、「莫耳」等概念與「知識」、「應用」、「綜合」認知層面上之學習成效，與對照組無顯著差異。（3）中學習成就群實驗組的「化學式相關概念成就測驗」在「整份試卷」、「化學式」、「質量守恆與原子不滅」、「化學反應式」、「知識」、「理解」的概念獲得上之學習成效，顯著高於對照組。（4）中學習成就群實驗組的「化學式相關概念成就測驗」在「元素的特性與分類」、「莫耳」等概念與「分析」、「應用」以及「綜合」認知層面上的學習成效，與對照組無顯著差異。（5）低學習成就群實驗組的「化學式相關概念成就測驗」在「整份試卷」、「元素的特性與分類」、「化學式」、「質量守恆與原子不滅」、「化學反應式」以及「莫耳」等概念與「知識」、「理解」、「分析」、「應用」以及「綜合」認知層面的學習成效，與對照組無顯著差異。而問卷研究結果發現，受試者對「圖卡操作」學習的學習方式之喜好比「傳統教學」學習的人數多；不喜好則是對照組較多。覺得這樣的學習方式是有幫助的，是「實作」學習的人數較多；而持反對意見則是「傳統教學」學習較多，因此若能配合需要，以圖卡操作來學習，將能使學生在化學式相關概念的學習獲得更大的助益。實驗組大多數的學生覺得製作化學帝國身分證的過程，能夠讓自己更快進入學習活動中，即幫助學習。半數的學生覺得「圖卡操作」學習的活動方式有助學習，尤其是在元素分類與特性、化學式、平衡方程式。半數以上的學生覺得使用「圖卡操作」學習的活動方式比較有興趣，且希望多使用實際操作來學習其他概念。 上所述，「圖卡操作」學習在對「化學式相關概念」的學習是有幫助的，尤其對中學習成就群的幫助最大，因「圖卡操作」學習剛好能提供一個較相似的學習經驗，使新、舊知識產生關聯，所使用的圖卡除了具有圖像的功效，更有具體實際操作的部份，實際操作讓學生親自動手作，與真實情境最相似，可以提升學生的學習興趣與動機，可見「圖卡操作」學習會提升學生的學習興趣與學習成效。
探究電腦多媒體教學對於國三學生學習酸鹼概念與概念改變之歷程
(2005) 楊鵬耀; Peng-Yao Yang
在科學的課程中，酸鹼概念是相當重要的科學概念，本研究的主要目的在於探討我國國三學生在使用有關酸鹼鹽概念的電腦多媒體教材教學後，其對於酸鹼鹽概念之理解程度、迷思概念及心智模式的類型之改變情形。本研究中，採取了FLASH軟體製作動畫教材，呈現酸鹼鹽單元中抽象的概念，例如：酸性溶液與鹼性溶液的解離情形及中和情形，及酸鹼中和後的水及鹽類的水解情形，並維持教學內容的一致性。研究對象是以台北縣某高中之國中部國三學生，隨機抽取出二個常態編班之班級共74人。研究重點以國中理化教材為主，統整其中的酸鹼鹽概念，建立重要的教學目標，據此完成電腦教學動畫及教學投影片，將教材分成A、B兩組實施，並採用二階段診斷測驗進行前測、後測、延宕測驗，亦在此兩組各抽取六人，於後測及延宕測驗時進行半結構性晤談，並根據所得的資料，找出學生的迷思概念及心智模式類型的轉變取向。研究的結果發現：在後測與前測答對率的比較中，A組的學生答對率達顯著差異(p=0.012)；B組的學生答對率亦達顯著差異(p=0.000)，因此實驗教材的實驗可有效地提昇學生在酸鹼鹽單元中概念的學習。但在不同教材上的實施後，A組及B組之組間比較中，兩次測驗答對率的差異並未達顯著水準，也就是說，這兩份教材的不同並不影響學生學習的結果。在延宕測驗與後測答對率的比較中，A組的學生答對率未達顯著差異；B組的學生答對率亦未達顯著差異，因此概念變化的現象並不明顯。在後測六週後進行的延宕測驗，A組及B組之組間之答對率的差異並未達顯著水準，即表示教材的不同，不影響學生在教材實施後，其概念改變的情形。在兩次晤談的結果比較分析，我們可以看到在不同的題型中，學生在後測訪談與延宕測驗之間的表現相當不一致，在中低成就的學生中，具有迷思概念維持或是迷思概念的型態發生改變的情形較明顯；在高成就的同學中，於弱酸及弱鹼之解離度變化概念、酸鹼中和概念、氣體溶解之酸鹼概念等相關題型中，亦具有迷思概念維持或是迷思概念的型態發生改變的情形。但無論同學們的成就如何，皆會發生迷思概念改變的情形。在各項迷思概念類型中，其主要的心智模式如下：在溶液酸鹼性質單元有：現象模式、名稱-符號模式。在酸鹼混合單元有：強度模式、量的模式、電中性模式、名稱模式。在氣體溶解溶液酸鹼性單元有：溶液模式、壓力模式。在電解質解離單元有：解離度錯置模式、濃度模式及通電模式。在酸鹼強度與氫離子濃度的有：強度模式、量的模式、溫度錯置模式。在弱酸弱鹼稀釋單元有：恆定模式、體積改變模式、濃度模式、平衡方向錯置模式。
探究九年級學生在電腦模擬的不同環境中，概念學習與投入行為之研究─以力與運動為例
(2005) 黃雅鈴
摘要本研究探討透過資訊科技的不同使用方式─教師引導學習與學生自控學習─學生概念的發展以及投入行為的差異。本研究以九年級學生54人為研究對象，共分兩組教學。教師引導學習班級29人，教師以單槍將電腦模擬投射於大螢幕，透過討論及提問引導學生觀看模擬內容，完成學習單上的問題；學生自控班級25人，依高中低成就同質分組，兩人共同使用一部電腦，學生必須輪流操控電腦，自行完成學習單上的任務，教師為協助者。本研究的量化分析結果，包括成就與電腦態度測驗。兩個班級(組間)分別在前、後、延宕測驗皆未達顯著差異，但兩班(組內)的後測與延宕測驗皆有顯著的進步( t(57)= - 9.234，p＜.05，t(49) = - 7.634，p＜.05)。後測部分，教師引導班級以低成就學生進步最多，學生自控班級以中、高成就學生進步分數較多。延宕分數，兩個班級的高、中、低成就學生彼此進步幅度皆相當，且以高成就進步最多，中成就其次，低成就進步最少，顯示高成就學生經過教學後長期記憶的保留程度最佳。電腦態度測驗中，兩個班級學生其電腦態度與後測分數皆屬低度相關，此部分結果顯示學生可能對電腦有高度興趣，但是不保證對學習科學概念有高度的理解。本研究的質性資料是紀錄學生在使用電腦模擬過程的對話，加以分析後發現兩個班級的學生認知投入的比例最高，其次是行為投入；教師引導班級以問答形式互動最多，學生自控班級多以陳述方式互動；教師引導班級中學生提問多是非學習單的概念問題，學生自控班級中教師的提問多是任務性的問題。由學生自控班級的高中低成就學生的對話可知，低成就學生非投入的比例較高，高成就學生出現較多評估正確性的對話步驟，低成就學生較多覆誦。綜合量化與質化分析結果顯示，電腦模擬的不同使用方式皆能促進學生的概念發展，但高中低成就的學生，在不同情境獲益程度也就不同。本研究詳細紀錄學生使用電腦模擬概念學習的過程，可供未來相關研究之參考。
科學寫作在自然科學教學與評量的應用－以電影中酸鹼現象之觀察與解釋為例
(2005) 李美惠; Mei-Huei Li
科學寫作在自然科學教學與評量的應用－以電影中酸鹼現象之觀察與解釋為例摘要本研究旨在從系統功能語法的觀點，探討學生在觀看影片後之科學寫作對其學習的影響，進而討論科學寫作在自然科學教學與評量的應用。研究的進行採用準實驗研究法，對象係台北市某市立國中八年級66位學生，隨機分配實驗組與對照組；所有學生在閱讀某版本教科書之酸鹼單元科學文本後，實驗組學生在觀看電影影片的同時進行科學寫作，而對照組學生僅觀賞電影影片。收集兩組學生酸鹼單元前後測成績及其學科學習成就作為學生背景資料。科學寫作內容以及物性分析為主，並將量化後資料以敘述性統計、t檢定、Pearson相關等進行分析。研究發現如下：一、看電影寫科學，學生寫出的觀察小句數多於推論小句數，物質過程的使用次數最高；詞彙密度平均值為3.14，其中29%為科學內容詞數比例。二、雖然科學寫作內容的精緻度與國文科學習成就顯著相關，但科學寫作中的小句數、內容詞數以及科學內容詞數等，與自然科學習成就的相關值高於與國文科的相關。三、科學寫作對學生學習有幫助。實驗組學生在酸鹼單元的後、前測差異顯著高於對照組學生。儘閱讀科學文本即可提升高分組學生在酸鹼單元的學習成就，但閱讀科學文本加上科學寫作則使高、低分組學生的學習成就皆呈顯著進步。四、評量科學寫作可採計寫作的內容詞數、小句數以及級轉移頻率，或以合併「觀察」與「推論」小句之「小句級分」來建立評量規準。最後，根據上述的研究結果對科學教學與研究提出討論與建議。
輔以科學寫作之資訊融入教學對學生學習光學單元成效研究
(2005) 鄭能哥; Cheng,Neng-Ke
本研究主要探討在「光學」單元中，輔以科學寫作之資訊融入教學對學生學習成效造成的影響，並藉問卷了解學生對於資訊融入教學的學習態度。八十八位桃園縣立國民中學國三學生參與本研究，選取其中44人為實驗組，施以資訊融入教學，並實施科學寫作。其他44人為對照組，施以資訊融入教學，並讓學生在課堂中互相討論。研究工具為光學學習成就測驗卷、學習態度問卷以及科學寫作學習單，收集學生在資訊融入教學時輔以科學寫作的學習成效及科學學習情形。所得資料以系統功能語法進行及物性分析，以Pearson 相關、t檢定等統計方法分析量化資料。研究結果顯示：一、輔以科學寫作之實驗組對於光學的學習效果比沒有輔以科學寫作之對照組效果佳，達顯著差異。二、學生對於問卷中之「學習的幫助性」、「學習到課本以外的東西」以及「學習動機」等三向度上，持正面態度。三、在科學寫作的分析中，學生的國文背景、自然背景、光學成績與科學寫作的內容、深度及廣度上都有相關，代表科學寫作也可以作為一種評量的工具，及幫助了解學生的想法和概念。
圖像組織架構教學策略對國中生學習神經系統概念的影響
(2005) 葉季昀; YEH, JIH-YUN
本研究旨在發展有效的圖像組織架構教學策略，以幫助學生釐清神經系統概念之間的關係，並探討圖像組織架構教學策略對國中學生學習相關概念的影響。本研究以臺北市某公立國中七年級六個班級154位學生為對象，採準實驗研究法，隨機將三個班級（N=85）做為實驗組，實施圖像組織架構教學策略（graphic organizer teaching strategy，簡稱GO教學策略）；另三個班級（N=69）做為對照組，進行傳統教學策略（traditional teaching strategy，簡稱TD教學策略）。研究流程包括前測、教學處置、後測、結構式晤談及延後測四個部分，所使用的研究工具包括神經系統單元自編教材、教學媒體教材、學習活動單及評量測驗試題。主要研究結果如下： 1.「教學策略」與「生物科學業成就」兩種因素在學生選擇題平均分數及各類型試題平均成績的表現沒有顯著交互作用。進一步分析「生物科學業成就」對學生學習的影響，結果顯示無論是GO教學策略或TD教學策略，兩組學生在神經系統單元選擇題測驗平均成績的表現與其生物科學習能力一致；分析「教學策略」的影響發現，GO組學生在選擇題後測總平均成績及知識類型試題平均成績皆顯著優於TD組學生，顯示GO教學策略對於學生知識層次的學習表現能夠產生立即的影響效果。 2.人體圖測驗結果發現，GO組學生在名詞回憶正確性的表現顯著優於TD組學生，且在「中樞神經、周圍神經、腦、脊髓、腦神經、脊神經」這六個名詞的正確作答平均數也顯著優於TD組，顯示GO教學策略有助於學生對構造名稱進行正確記憶，並能幫助學生回憶抽象性較高的名詞。 3.樹狀圖測驗結果發現，GO組學生在「腦神經與脊神經的定義」、「脊神經、腦神經與中樞的關係」、「感覺神經與運動神經的定義」、「運動神經、感覺神經與腦神經、脊神經的關係」概念的理解都顯著優於TD組學生的表現。 4.情境推論題測驗結果發現，GO組學生應用相關概念進行積極性正確推論的平均人數顯著優於TD組學生，而TD組學生在進行問題推論時，較GO組學生容易產生錯誤的判斷。此外，GO組學生在進行問題推論題時能精確地表達概念之間的關係，顯示接受GO教學策略的學生能夠產生較為精緻的概念架構，且在概念的理解與應用的品質上有較佳的表現。
九年級學生科學寫作與學習成就之探討－以「溫度與熱」為例
(2005) 王金泉; Chin-Chuan Wang
本研究旨在以「系統功能語言」（Systemic Functional Linguistics）為分析工具，分析學生觀看「溫度與熱」影片（約三分鐘）後所寫的科學寫作成品，藉以了解學生在科學寫作的表現上與學生學習成就的相關性，研究結果可提供科學教師作為科學教學活動之參考。本研究以35位台北市立某公立國中九年級學生為研究對象，研究的工具包括「溫度與熱」的影片、科學寫作學習單。以描述性統計及Pearson積差相關，分析學生科學寫作作品中各個向度及其與國文科、自然科學習成就之間的相關性。研究結果顯示：一、自然科與國文科學習成就越高的學生，在字數、內容詞數、小句數、一般詞數、科學詞數、物質過程詞數等寫作「量」方面的表現皆會越多。二、自然科與國文科學習成就越高的學生，在科學解釋句數寫作「量」方面的表現會越多。三、小句最高等級不論在與自然科學習成就相關方面或與國文科學習成就相關方面，皆達顯著相關，顯示成就越高的學生，在進行科學寫作時，會使用越多的小句來描述觀察或解釋。四、自然科與國文科學習成就越高的學生，在進行科學寫作時，正確科學解釋句數方面的表現會越多。五、學生在進行對現象做解釋的科學寫作時，除了句子深度外，各個向度與自然科以及國文科學習成就皆達顯著正相關。顯示自然科或國文科學習成就較高的學生在對現象做解釋時，各方面的表現也都會比較好。
資訊科技融入教學之探討分析－以臺北市國中自然科教師為例
(2005) 簡炳輝; Jian bing-hui
資訊科技融入教學之探討分析－－以臺北市國中自然科教師為例摘要本研究的主要目的在探討，臺北市國中自然科教師資訊科技融入教學的現況，並進一步瞭解自然科教師的「資訊能力」、「行政資源」、「專業成長」、「教師態度」、「預期效能」及「整合行為」間的關係。首先，依據文獻探討上述變項各階層的理論架構、基本概念及學者專家、相關論文研究，以作為本研究的理論基礎。為了能達到研究目的，本研究以SPSS 10.0 統計軟體在153 份有效問卷中，整理及統計分析，將研究結果歸納成以下結論，列述如下：一、資訊科技融入教學的成效得到多數自然科教師的肯定。二、自然科教師資訊能力雖高，但仍有提升空間。三、資訊科技融入教學的研習雖多，但內容應以實例及現場觀摩為主。四、「資訊科技」的行政資源豐富，但融入時的效能不彰。五、自然科教師「資訊科技融入教學」的態度雖高，但教學的「整合行為」未能多元化。六、個人背景變項中的「任教科目」、「不同年資」、「是否曾經融入教學」及「不同學校類型」和資訊科技融入教學的「教師態度」有顯著性差異存在。七、自然科教師資訊科技融入教學的「資訊能力」越高者，將資訊科技融入教學的「教師態度」、「教學的預期效能」及「教學整合行為」越佳。八、自然科教師將資訊科技融入教學的「教師態度」越高者，其「教學的預期效能」及「教學整合行為」越佳。九、自然科教師將資訊科技融入教學的「整合行為」以融入教學時的「預期效能」影響最大。 II 最後，依據結論提出本研究的建議，以供相關單位作為推動資訊科技融入教學的參考。關鍵字：資訊能力、專業成長、教師態度、教學的預期效能、教學整合行為。
以TUG-K測驗探討國三學生讀運動學圖形的表現
(2005) 陳秋萍
本研究的主要目的在於效化中譯TUG-K測驗工具，以及瞭解國三學生在運動學圖形的詮釋能力與知識背景和讀圖能力之間的關係，並探討學生詮釋運動學圖形常見的錯誤類型。研究採二階段設計，第一階段為效化中譯工具，研究對象為大台北區三所學校223名國中三年級學生。第二階段討論學生在運動學圖形的詮釋能力與知識背景和基本讀圖能力之間的關係，研究對象為台北市某國中兩班共81名學生，學生接受「TUG-K中文版測驗」、「直線運動概念測驗」和「讀科學圖形能力測驗」三個問卷。及後根據分組成績選出12位學生，進行事後晤談，以深入瞭解學生詮釋運動學圖形的各種想法。歸納資料分析的結果，本研究發現：(一) 國三學生所建立TUG-K中文版測驗信、效度在合理範圍，題目鑑別度高；(二) 國三學生在TUG-K測驗的表現良好；(三) 學生運動學圖形的詮釋能力與其在運動學的知識背景相關性較高；(四) 運動學圖形表現較差的學生，詮釋運動學圖形易受文字及線段方向的干擾；(五) 運動學圖形表現較差的學生，不管是解那一類些的圖形，其解題方式常直接將Y軸的數值或Y軸與X軸數值相除視為答案；(六) 對一般學生而言，運動學圖形難度順序為加速度圖、速度圖、位置圖；(七) 學生在運動學圖形詮釋的過程常見的錯誤類型時為文字說明混淆、將圖形視為物體運動的軌跡圖、斜率與高度混淆、變數混淆、非原點/直線斜率錯誤、關係圖混淆；(八) 影響學生讀圖瞭解運動學圖形的情形包括：對運動學的背景知識、文字敘述、讀圖方式、學生個人解題經驗、學生自我預期、圖形的複雜度等因素。根據本研究的結果，可提出下列建議：(一) 學生詮釋運動學圖形的表現與知識背景的相關性較高，因此教師在提供運動學圖形，應先考量學生是否已理解相關概念；(二) 在教學中，對圖形呈現方式應較多元，避免學生有直接代入公式或是過度練習的情形。在未來的研究方向，可考慮不同的研究對象、題目型態與領域以及討論影響詮釋運動學圖形能力其它因素。