學位論文
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Item Implementing Bayes' Theorem to Analyze Interactive Web-Based Scientific Inquiry Assessments: Inquiring Time-Temperature Graph on Atmospheric Climate Change Issue(2023) Dadan Sumardani; Dadan SumardaninoneItem 初探「科學新聞製播情境」課程的實施與成效(2022) 劉湘虎; Liu, Hsiang-Hu本研究目的在開發科學新聞製播情境教學課程。研究者將「科學不一樣」科學育傳新聞的製播過程，轉化成科學新聞製播情境課程。實際用於高職專題製作課程口頭發表階段課程中。透過科學新聞製播流程的引導下，學生扮演科學新聞製播中三個主要角色(總編輯記者、責任記者及主播)，完成各角色不同的專家任務，協助學生製作出專題的口頭發表。製作一個好的口頭發表，學生首先需要充分理解製作主題相關的內容，並且在有組織架構的規劃下，考量報告的內容和呈現方式是否能夠讓觀眾理解，撰寫報告內容。負責進行口頭報告同學，須將這些內容轉化成為符合日常溝通口語的講述方式，並且運用口語表達的技巧(適當說話速度、與觀眾眼神交流..等)，進行口頭發表。科學新聞以能夠清楚傳遞一項正確科學新知給觀眾為主要目標。以科學不一樣新聞為例，其製播過程中，記者需要理解其中的科學內容，並在總編輯記者的架構規劃下，撰寫新聞稿。而主播則將內容轉換為口語化的描述，而這個過程與培養學生能夠製作出專題口頭報告的目標相符。且由於科學新聞製播過程順序及各角色分工明確，因此，本研究課程使用科學新聞製播情境，並且以學生能理解專題製作科學內容、能夠製作可理解的內容以及提升口頭報告技巧作為本次的課程目標。本研究課程開發，依循ADDIE模式進行。課程分析階段，藉由訪談十位教學經驗均在十年以上，且開設專題製作課程達五次以上的高職在職教師，了解目前在高職專題製作發表階段，教師指導學生製作口頭發表時所遭遇的問題， 並以協助教師解決遭遇問題，做為研發科學新聞製播情境課程的參考依據。另外，研究者訪談兩位媒體專家，參考其建議，確認課程中的角色設定，以求課程中的科學新聞製播情境，能夠更為貼近真實情況。本次課程參與學生，為十位台灣北部高職二年級學生，分為兩組。實施課程名稱為”專題製作 ”課程，持續四周(合計共八堂課)，頻率為一周一次，每周時間為二節課(100分鐘) 。在課程結束後，訪談八位教師，針對課程進行評鑑。資料蒐集分為量化及質性資料，量化資料有學生課前課後的專題科學內容成就測驗、學生口頭發表得分以及採用改編自Germann（1988）「對科學的態度量表」的「對於科學新聞製播情境課程的情意」問卷，作為學生對於課程滿意程度的調查，以了解學生對於課程的喜好程度。質性資料蒐集，研究者以訪談方式，抽樣訪談參與課程的學生，以及課程結束，訪談八位高職教師，藉由觀看學生發表影片、課程錄影紀錄以及課程教案評鑑課程。為課程提出修改建議。由本研究蒐集的資料，進行分析後，可得到以下結果。1.科學新聞製播的課程有助於提升學生對於科學專題內容的理解。 2.學生在科學新聞製播的課程中的發表影片成果，可以幫助八年級生理解科學。3.情意量表呈現出學生不一定會喜愛科學新聞媒體製播課程。4.跨科協同教學可以輔助教師進行科學新聞媒體製播的教學策略。5.角色分配會影響學生對科學新聞媒體製播課程的愛好程度。6 受訪教師大多肯定這樣的教學方式。7.口語發表技巧需要長時間訓練。Item 高中科學教師「探究與實作」課程的教學概念與評量素養的系列研究(2022) 洪菁穗; Hung, Ching Sui本論文旨在調查高中科學教師對於「探究與實作」課程的教學概念、評量素養，及對於科學課程的評量素養現況。本文包含三個研究，研究一探討高中科學教師對於「探究與實作」課程的教學概念，包含課程特徵、挑戰與需求、課程目標與教學活動設計，並分析課程目標與活動設計的交互作用。研究二旨在調查高中科學教師的「探究與實作」課程之評量素養，並分析評量素養元素間的交互作用。在研究一、二也分別探索不同科目、年資及專業成長經驗的教師對於「探究與實作」課程的教學概念及評量素養分布。研究三則開發了科學評量素養問卷，並調查高中科學教師的評量素養現況、評量素養元素間的關係及背景因素的影響。由於研究二、三以Abell與Siegel (2011)的科學教師評量素養模型為基礎，二個研究都包含評量目的、內容、策略與行動。但研究二的評量行動聚焦於評量計分，研究三則加入教師對於教學與學習的概念。40位主要來自於北台灣的高中科學教師參與研究一、二，每科各10人，包含資淺、資深教師各3人及種子教師(即學科中心教師及課綱委員) 4人。這二個質性研究主要以半結構訪談收集資料，並混合資料導向及文獻導向的方式產生編碼架構。研究三為量化研究，採取二階段的分層隨機抽樣，最後得到322份北北基桃公立高中科學教師的有效問卷作為後續分析的基礎。研究一的結果顯示教師對於課程特徵的概念與課綱相符，但忽略科學探查的部分面向。教師雖然肯定課程的價值，但也提出不同層面的挑戰。最常見的挑戰是微觀因素，其次是巨觀及中觀因素。此外，教師賦予探究實作課程多樣化的目標，最常見的目標是提高學習動機、連接科學與生活及了解、執行科學探究等。對於不同的探究階段及活動，教師賦予其特定的教學目標，然而不論是教學目標或活動設計，都忽略分析、詮釋數據及論證與建模。教師設計的探究活動非常多元，包含一般及特定活動。而不同科目、年資、專業成長經驗的教師在探究教學概念上各具特色。在研究二中，教師對於探究實作課程的主要評量目的為形成性目的，總結性次之；其評量內容非常多元，其中「以探究作為結果」的內容比「以探究作為方法」的內容多。教師常用書寫、口語與觀察資料來判斷學生的表現，但較少使用實作模型；其計分標準反映了評量內容及資料類型的多樣化。教師的評量目的、內容及評量策略之間有交互作用，且不同背景因素的教師在評量素養上呈現部分差異。研究三確認了高中科學教師在各評量素養元素的CFA模型。受訪教師持有較強建構概念，最重視診斷性目的，另二種次之；在評量內容及判斷學生表現的資料類型上呈現出多元性。另外，建構概念比傳統概念更能正向預測教師的評量目的、及評量內容與行動的頻率。在背景因素部分，科目與年資在評量素養上的差異分布於不同的評量素養元素。最後，本文提出對應的建議與討論。Item 探討國小自然教師對科學教學與學習之覺察(2023) 陳玟婷; Chen, Wen-Ting本研究目的為探討七位不同專業背景（數理與非數理）的國小自然教師對科學教學與學習之覺察。教師覺察 (teacher noticing) 可分為三個歷程：注意、詮釋、決策，教師在科學課堂上關注了什麼，如何詮釋這個課室事件以及後續做出什麼教學決策。希望透過教師覺察的分析，可以理解不同背景教師對科學教學與學習的覺察，以利未來營造以學生為中心的學習情境。本研究方法以質性研究方式進行資料蒐集與分析，研究設計為拍攝一位焦點國小自然教師的教學過程並蒐集該課程學生作品，並由焦點教師主動記錄覺察時刻，再經研究者篩選覺察影片後進行每周晤談，其他六位參與教師則觀看焦點教師拍攝之覺察影片後進行晤談。透過以錄音與錄影的方進行資料蒐集，形成編碼架構後，再將訪談內容編碼、分析。本研究發現參與的國小自然教師，在教師覺察的三個歷程中，皆較聚焦於「科學教學方式」和「學生學習科學概念」兩面向，而其中數理背景之教師比非數理背景之教師能描述更細膩的發現，以及進行更多元的詮釋，給予的科學教學建議會針對科學概念。Item 探討高中生於探究導向的社會性科學議題學習中（SSIBL）之探究能力表現—以「減碳」議題為例(2023) 吳建源; Wu, Jian-Yuan基於相關研究的缺乏與研究者自身教學的反思，鮮少有完整探究歷程的教學活動與訓練。因此，本研究以「減碳」議題為主軸設計SSI課程，透過探究導向的社會性科學議題學習（SSIBL）的訓練後，探討高中生的探究能力（發現問題、規劃與研究、論證與建模）改變情形，以及於課程期間的探究能力表現情形。本研究採單一組前測、後測設計，以便利取樣的方式選取臺北市某高中高二學生共49名為研究對象，並進行五週十節課的教學實施（課程名稱：減碳產電小大師）。研究過程中蒐集學生於探究能力測驗與SSI課程學習單的作答內容，並透過描述性統計、無母數檢定法之魏氏考驗，以及U考驗進行研究結果分析。研究結果發現：（一）SSI課程對於整體學生的探究能力皆有顯著幫助，進步幅度最大的為「發現問題」，其次是「規劃與研究」，而「論證與建模」進步幅度最小。（二）在SSI課程中，整體學生的作答表現結果顯示最佳的為「發現問題」，接著依序是「規劃與研究」以及「論證與建模」。（三）先備探究能力較高的學生在SSI課程學習單中的探究表現優於先備探究能力較低的學生，但進一步分析只有「論證與建模」的探究子能力有顯著差異。（四）先備探究能力較低的學生，其探究能力進步幅度明顯優於先備探究能力較高的學生。本研究期許發展的SSI課程能幫助教師於教學現場中提供學生完整的探究歷程與提升其探究能力，亦建議未來如有相關研究，可融入學生「表達與分享」的內容並蒐集其資料進行研究分析。Item 科學動畫的多模態分析及其對大學生概念理解之研究(2022) 甘曉晴; KAM, HIO-CHENG隨著二十一世紀科技與網路平台的快速發展，影像成為了網路平台上普遍的敘事媒介，影片也成為現今知識的傳遞方式之一。特別是在解釋複雜的科學知識時，概念與知識會藉以影片的方式，將科學概念中的抽象知識內容轉化成具像化的動態影像，讓大眾也可藉此以簡單、生動的影片來了解複雜、深奧的科學知識，更多複雜科學知識都能因影像化得而更有效地傳達。而在網路的科學類影片中，科學動畫更是一種平易近人的科學知識呈現方式。動畫中的動態表徵不僅可以提供豐富的資訊，有助促進概念的理解整合，更可透過當中的角色、物件的動作和出現，與多種模態的不同呈現方法，結合來體現出動畫當中的意義建構。但龐大的訊息量對於觀看者來説需要投入大量的精力來解讀和提取動畫欲表達之意義內涵，進一步而言需剖析當中表達概念時使用之元素與元素變量，才能了解科學動畫中的科學概念如何被理解。本研究以分析一部由免疫系統為主題的科學動畫，利用系統功能語言學（SFL）之架構，分析影片元素本身、元素間的關係、元素動作間的意義和場景間的關聯性，從影片的本身探討元素結合與意義體現在概念、人際與語篇三大元功能中等特徵，探討科學動畫之論述方式和特性以及其對科學動畫的意義潛勢。並透過動畫影片中多種模態間的關係，進一步分析多模態在科學動畫中的成效與效果與必要性。最後，借由大學生的觀後訪談，探討大學生對於科學動畫之概念接收、理解以及解讀情況，從而研究科學動畫元素與多模態呈現之效果、運用特色以及體現特徵。Item 從眼動與手寫角度來探討幾何問題解決時圖形轉換的性別差異(2023) 周瑞仁; Chou, Jui-Jen數學教學的主要目標就是培養學生擁有解決各種複雜問題的能力(Wilson, Fernandez,& Hadaway, 1993)。數學問題的解題策略有好多種，但學生總是能在意想不到的地方被困惑著，可能受到先備知識、幾何變換、策略規劃等影響，沒有適當的修正輔導，學生很難建立正確的問題解決能力。傳統診斷方式只能透過學生的動作表現、作答狀況來推斷學生的可能問題點，這十分考驗教學經驗、時間成本以及專注度。本研究希望能在不影響學生的生態校度下，能夠有效率地找出學生問題解決的困難點，以便教師能對症下藥。 為瞭解學生在幾何圖形變換(如平移、旋轉、鏡射等性質)時的認知歷程，以及幾何變換對學生造成的認知負荷。從過去認知心理學的研究中發現，分析眼動儀與數位手寫板的指標能有效地觀察學生問題解決的歷程，尤其是專注於閱讀題目時在特定的AOI的表現以及在為了特定書寫目的下的書寫情況。本研究在解題歷程觀察訊息讀取(輸入)的過程，透過分析閱讀題目時的凝視時間(DT)、凝視次數(FC)、掃視路徑(SL)都能顯著反應認知負荷(吳昭容, 2019; 陳學志, 賴惠德, & 邱發忠, 2010; 黎佩芬 & 賴建都, 2011)。在數學解題中會需要大量的手寫來幫助思考與作答，紀錄並分析問題解決時的過程與結果(輸出)資訊，研究發現手寫筆跡中最大壓力(MaxP)、平均壓力(MeanP)、筆尖停頓次數(SPC)、停頓時間比例(RAT)、平均書寫速度(MeanV) 、平均X軸書寫速度(MeanVx) 、平均Y軸書寫速度(MeanVy)與認知負荷有相關(T. Lin, Xie, Chen,& Tang, 2013; G. Luria & Rosenblum, 2010)。 本研究選取110學年度臺灣北部某國中八年級學生，男性39名、女性22名，設計幾何試題讓學生解題，同時以眼動儀紀錄視覺關注的位置以及數位手寫板紀錄手寫作答時的書寫歷程，觀察幾何問題解決的歷程並探討解題表現以及性別造成的影響。為深入了解幾何變換試題的作答狀況，透過數學學習目標分段給分並標注學生手寫書寫的區域，運用二因子混合設計變異數分析及斯皮爾曼等級相關係數，討論解題表現學生以及性別對於不同幾何問題解決策略上的異同與相關性，提供教師在輔導學生問題解決困難時能有所依據，並期望透過本實驗進一步探索問題解決時眼動數據及手寫數據在輸入與輸出間的相關性。Item 高中科學探究與實作課程中教師的形成性評量(2023) 楊鈞凱; Yang, Chun-Kai108課綱正式實施，首次將「探究與實作」這個具有探究本質且強調實作活動的課程訂為高中必修課程。在以探究為本的課程成為必修課之前，台灣已經有許多關於探究式教學的研究，然而較少研究聚焦在探究式教學中教與學的過程。相較於一般的傳統課堂，探究與實作課程通常以小組活動進行，強調師生互動，因此在教學過程中教師的形成性評量就顯得格外重要。本研究的目的在了解探究與實作課程的教學實踐過程，探討一位公立高中物理教師在探究與實作課程中面對小組時所採用形成性評量的策略，以及其背後考量的因素。本研究採個案研究法，資料收集包含教師課堂綠影與半結構式訪談。資料分析以Dini et al. (2020) 的形成性評量模型為分析架構對課室中教師與小組的對話進行編碼，並以教師訪談了解教師考量的面向。研究結果顯示在擬定研究計畫階段，教師偏向使用對話型的形成性評量，著重澄清學生想法並較常使用響應式方法的推進。在資料收集、數據分析與建模階段，教師則較傾向使用權威型的形成性評量，主要使用指導性的方法推進。綜合而言，除呼應探究階段、探究任務的選擇與教學目標之外，教師當下的教學目的、小組的特性、時間的壓力與學生的學習態度，都會影響教師所採取形成性評量的策略，這也顯現出探究與實作課程中教師形成性評量的複雜性。Item 運用眼球追蹤法探索高中學生之論證架構理解與論證表現及科學認識信念之關係(2023) 林昱欣; Lin, Yu-Shin臺灣十二年國民基本教育課程綱要（以下簡稱108課綱）期望培養學生「帶著走的能力」，其中自然領綱中加強了對於「科學論證」的重要性，其目的是希望學生透過在科學教育中的學習，能夠獲得「靠證據說話」的技能，強調科學中證據及證據如何支持主張的重要性。 本研究利用眼球追蹤技術探討臺灣首都臺北市某公立高中三年級學生40位，於論證架構訓練後，是否能區辨科學文本文中Toulmin（1958）所提出的TAP（Toulmin Argumentation Pattern）論證元素，並進一步探索閱讀歷程、先備知識、科學辯證信念與辨認論證架構的關係。研究中先以問卷收集受試者的科學認識信念，接著以測驗卷檢驗受試者先備知識，然後讓學生閱讀論證架構說明文，再以改寫自《科學人》的閱讀材料檢測學生的論證元素區辨表現，並進行眼球追蹤實驗，以Tobbi-4C眼動儀紀錄受試者的閱讀歷程，最後以開放式問答題觀察學生是否能針對文本內容進行論證。此外，為了釐清論證架構說明文的介入效果，本研究操弄論證架構說明文內容，一組學生單純閱讀論證元素，另一組學生則閱讀論證元素加上論證分析範例。 本研究使用共變異數分析（ANCOVA）檢驗論證架構說明文中，「有無分析範例」的表現與學生先備知識是否產生交互作用，接著使用無母數U檢定（Mann-Whitney U Test）比較兩組之間的論證元素區辨表現差異；最後將受試者進行論證的答案進行編碼並評分，然後將編碼結果以及受試者論證區辨正確率與科學認識信念、閱讀歷程進行相關性分析（Spearman Correlation）。 研究結果顯示，「有無分析範例」與學生先備知識並無交互作用，並且兩組的受試者在區辨TAP要素的表現並無顯著差異。受試者的論證要素區辨能力與先備知識的高低有關，也與持有科學認識信念中的權威辯證信念及多元來源辯證信念有關，並且在眼動指標中的總注視時間、平均注視時間、首次閱讀時間也有關。同時受試者進行論證的表現與眼動指標中的首次閱讀時間有關。Item 運用眼球追蹤法分析論證架構的閱讀及元素區辨與科學認識信念之關係(2022) 楊子潔; Yang, Tzu-Chieh現今科學教育的目標多強調培養具有「科學素養」的公民，能了解科學的貢 獻與限制、能善用科學知識與方法、能以理性積極的態度與創新的思維，面對日 常生活中各種與科學有關的問題，能做出評論、判斷及行動。本研究的設計主要 是利用眼球追蹤技術探討台灣北區大學以上學生的科學論證元素區辨表現、閱讀 科學論證教材的閱讀歷程與科學辨證信念的關係。基於研究動機與目的，本研究 有四個研究主軸與相關問題:一、探討台灣北部地區大學以上學生的科學論證元 素區辨表現;二、探討閱讀科論論證元素教材時的閱讀歷程;三、探討台灣北部 地區大學以上學生的科學辯證信念;四、分析科學論證元素區辨表現、閱讀歷程 與科學辯證信念的交互關係。此外，研究中亦分析了學科背景與性別的差異。因 此本研究之三個主要研究變項為大學以上學生「對科學論證結構的理解」、「閱讀 科學論證元素介紹教材時的閱讀歷程」與「學生的科學辯證信念」，以及上述三 者的交互關係。研究中的閱讀材料擷取自科學人雜誌，於閱讀過程中以眼球追蹤 技術紀錄受試者的閱讀過程資料，並運用研究者發展之「科學論證元素區辨測驗」 以了解受試者是否理解科學論證的結構，最後以「科學辯證信念問卷」偵測學生 的科學認識信念。本研究使用的研究工具主要分為 Tobii X3-120 眼動儀、科學論 證元素閱讀教材、論證元素辯證前後測，以及辯證信念問卷。結果顯示，大學生對論證架構元素的區辨表現在前測時，非理組比理組佳、女生比男生佳;但經閱讀論證架構教材後則是理組比非理組佳、而女生依然比男生佳。大學生閱讀論證架構時注意力主要放在論證定義、論證架構、證據定義;閱讀論證實例時，注意力則放在資料、標準、反駁、主張。無論是理組、非理組、男生或女生經由閱讀科學論證介紹教材可以提昇科學論證架構元素的區辨表現。而論證元素區辨前測與主張、資料、論證等區域的眼動指標相關達顯著; 論證元素區辨後測與主張、資料、論證等區域的眼動指標相關達顯著;前後測之 差距(進步幅度)則與標準、主張、反駁、論證、問題等區域的眼動指標相關達顯著。在科學辯證信念方面，對女生來說，越不相信權威辯證信念，後測平均準確率越高;對理組來說，越相信多方資料辯證信念，後測平均準確率越高。