科學教育研究所
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本所於民國75年秋奉教育部核准設立，經當時理學院吳院長京一、與數學系、物理系、化學系、生物系、地球科學系等系主任，以及本校科學教育學者之籌備和規劃，分別於75年成立博士班，於76學年度招收第1屆博士班學生，83年成立碩士班，於84學年度起正式招收第1屆碩士班學生，87年成立教學碩士班，於88學年度招收第1屆教學碩士班學生。
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Item 一所公立華德福實驗中學科學課程教學之個案研究(2022) 游小旻; Yu, Hsiao-Min十二年國民基本教育課程綱要不僅提升學習內容的彈性，下放課程發展主體至教師，更呼籲應提供量化數據與質性描述的學習評量。近年來，體制外教育在臺灣愈來愈受到重視，實驗教育三法的通過更為體制外教育提供了法規依據。其中，華德福教育在少子化趨勢下仍逆勢成長，不僅是備受矚目的教育體制之一，更是臺灣另類教育的大宗。華德福教育因為以人智學為依歸，作為改造學校的方法與組織：在課程上並沒有特定的教材或內容，而是配合學生的發展給予不同主題與型態的素材；甚至在原則上，每一次的學習過程都應有獨屬於該次共同工作的教師與學生之一次性課本。為使教師能自行研發課程與教材，教師需參與教學會議、共同備課、教學觀察與回饋，甚至主動參加工作坊、專題講座等。而這正是108課綱所看重、甚至強調的。因此，本研究以一所臺灣的公立華德福實驗中學為研究對象，利用教師訪談、參與觀察及文件分析等方法進行資料蒐集，再以開放編碼技術與行動者網路理論進行資料分析。結果發現華德福學校的科學課程教學特色有：（一）發展在地化、與生活連結的課程，（二）依教師自身興趣發展課程，（三）以科學史架構課程，（四）採現象為本的教學，以及（五）用工作本具體化學習成果並與學生對話。這些教學特色均可作為主流教育之教師因應108課綱的參考。高等教育學者除了於前述面向協助教師之外，更可進一步（一）促進教師間交流，實踐共備、觀課與議課，（二）發展整合式科學史教材，或（三）開設科學史教學相關課程，俾使學校教師以科學史提升學生對科學本質的認識和對科學的態度。Item Instructional Designs for Teaching Scientific Practices Based on Literature Review and Textbook Analysis(2022) 何書安; Suarman HalawanoneItem 利用Go-Lab線上探究式平台探討小學生自我調節、自我效能、表情符和領域知識之間的關係(2022) 林美君; Lin, Mei-Chun全球許多國家的課程標準中都提到探究式學習的重要性，探究式學習強調讓學生主動參與；然而，根據之前的研究，學生必須在具有充分支持的情況下進行有效的探究式學習，如果沒有適當的支持結構，學生在探究式學習上將面臨挑戰。因此，探究式學習應該要為學習者建立合適的鷹架，以提高學習效率、達成有效學習。過去的研究顯示，具有較高自我調節能力學生，更可能有較高的探究能力；另外，學生的自我效能信念亦會影響他們的學業成績，對自己的能力有高度自信的學生，會願意完成具有挑戰性的任務，流露出較低的焦慮感，也能更準確地自我評估自己的表現。本研究旨在探討國小生利用Go-Lab平臺進行探究式學習，對於自我調節、自我效能、表情符，與領域知識之關係。研究者利用Go-Lab平臺的優勢，在探究學習空間中設計「自然與生活科技領域-水溶液的酸鹼度」課程單元活動，其中包含兩個不同版本（結構化、引導式）的學習環境讓學生自行操作，並利用表情符瞭解學生的心情，以探討探究式學習對於自我調節、自我效能、表情符與領域知識之關係。研究方法採用準實驗設計法及問卷調查法，施測對象為小學五年級的學生，研究參與者預計有四個班級，共101位學童。其中兩個班級的學生體驗結構化探究式學習版本，另外兩個班級的學生體驗引導式探究式學習版本，學生須在課程前、後完成領域知識測驗；此外，研究者設計問卷內容，包括：教師對學生自我調節能力的評估、學生對自我調節以及自我效能的自評。學生在完成三項探究任務後及結論部分，都必須分別勾選表情符。研究結果用以瞭解體驗不同版本的學生學習進步情形，以及不同自我調節、自我效能與心情的學生之學習成效。 研究結果顯示，本研究設計的探究模組有助於學生的領域知識，尤其是低先驗知識的學生。其中，無論高、低自我效能，抑或高、低自我調節能力的學生，在體驗結構化探究學習後皆有顯著進步。引導式探究學習，則適合用在高自我調節能力的學生，但對於探究活動前自我效能較低的學生則沒有明顯的學習助益。此外，本研究亦發現，學生的心情好壞，會影響其領域知識。心情好的學生，領域知識也較佳。相較於引導式探究學習，心情差以及高先驗知識的學生在結構化探究學習中會有較大的進步幅度。結構化的探究式學習亦有助於提高學生的自我效能，進而使學生有較佳的心情。研究結果可作為未來探究教學設計上與實施的參考依據。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 探討建模歷程在國小新舊課綱自然教科書之運用(2023) 鄭喬芹; Cheng, Chiao-Chin隨著新108課綱的實施，素養導向的科學教學內容強調教室教學應培養學生探究之能力，其中新增加的兩項素養分別是建立模型與論證。本研究藉由內容分析法以達成兩個研究目的，一個為探討新舊課綱在國小自然教科書中使用建模歷程的頻率，另一個為探討新舊課綱在國小自然教科書建模歷程課程設計的排序。本研究選定現行國小三年級所使用的三個版本，九年一貫課綱（出版年份2020年）及108新課綱（出版年份2021年及2022年）教科書為研究對象，共十二冊。本研究建立建模歷程（以下簡稱建模）在教科書中使用之詞彙編碼表，對新舊教科書進行詞彙及語意分析，以探討在舊課綱及新課綱實施後，其建模融入教科書之情形。本研究結果顯示：1. 同一版本教科書整體及不同單元於新課綱使用建模的頻率皆明顯較舊課綱多，顯示課綱轉變後，教材也隨之進行編修使其著重在探究能力之培養。2. 同一版本教科書在不同單元運用建模的頻率，其中以奇妙的水最多，動物概念最少，顯示在奇妙的水概念需更多建模之輔助以幫助學生建構知識。3. 三個版本教科書大多數著重在模型發展、模型精緻化及模型遷移階段，使用模型重建階段比例極低，顯示在國小教科書仍有運用到較高層次之建模，但相較低層次建模的比例來說還是較為少見。4. 三個版本教科書於不同單元中僅模型遷移在奇妙的水單元運用最多，模型發展、模型精緻化及模型重建階段皆無較常運用之單元，顯示在不同單元在使用建模上較無固定模式。5. 同一版本教科書整體課程排序並非按照建模順序做內容設計，顯示教科書在運用建模上較為不熟悉，使得各版本在新舊課綱中多數單元並非由模型選擇步驟開始到模型轉換結束。6. 三個版本教科書整體及不同單元在舊課綱皆為單一模型，新課綱為多個模型但建模順序較不完整及不同模型穿插在其中，並新增循環建模步驟，顯示課程排序在課綱調整後，教科書利用循環以強調建模的使用並提供學生建模的機會。以上研究結果將提供給教師、出版商及未來研究者在建模融入教科書時進行參考。Item STEM Teaching Beliefs Analyses at Secondary Level: A Comparative Study between Indonesia and Taiwan(2023) Mubarokah, Nadia; Mubarokah, NadiaNoneItem 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 計畫行為理論應用於桌遊遊戲設計及其成效(2022) 林茂達; Lin, Mao-Da隨著時代進步與外來文化傳入，國人的飲食日漸多元且豐富。但根據國名健康署的調查，國人整體肥胖率偏高，且某些特定營養素攝取不足，這無異於國人對於健康飲食並無認真執行之意圖，抑或不願執行健康飲食之行為。有研究表示健康飲食知識與行為並無正向關係，亦即知識並非影響行為之要素。因此，本研究將重點放在計畫行為理論上，藉由將計畫行為理論融入在桌遊設計中，探討桌遊是否能增進遊玩者知識的同時，是否能增進遊玩者對於健康飲食的覺察，並體會計畫行為理論中各向度對於我們行為的影響，以及願意增進自身健康飲食的意圖與行為，進而改善自身健康。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。