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 科學探究能力的數位評量：以模擬為導向的線上系統-總計畫之研發－總計畫(行政院國家科學委員會, 2014-07-31) 吳心楷; 許瑛玿,黃福坤,任宗浩隨著各國對於科學推理和探究的重視，包括國內的九年一貫課綱，及美國國家科學教育標準，皆強調協助學生進行科學探究的重要性，因此相關能力的評量發展更顯急迫。而電腦化評量有助於技能的評測，尤其電腦設備在學校日漸普遍，電腦與實作評量或複雜解題任務的結合，可望減低過去動手做實作評量的耗時費力，並能適當地排除設備器材、施測流程、和其他情境因素的干擾。然而過去線上評量相關研究偏重於系統建置和效能評估，少見後續較大規模的施測，而且國內大多數科學教師對於線上評量可能還很陌生，教師對於此類評量的態度和觀感為何，也值得進一步探討。因此，本計畫為一項三年期整合計畫之總計畫，將針對探究過程中的四項能力：提問、計畫、實驗、和解釋，研發以模擬為導向的線上評量系統，並應用試題反應理論（Item Response Theory）建立中學生探究能力量尺，希望藉由跨年級（八年級和高中二年級）比較了解台灣北部中學生的探究能力發展情況。第一年順利達成預期的三項目標，包括：(1)精緻化提問、計畫、分析、和解釋能力的評量架構；(2)建置以模擬為導向的探究能力評量系統；(3)以質性晤談方式，探討中學科學教師對線上評量的信念與態度。Item 科學探究能力的數位評量：以模擬為導向的線上系統之研發(行政院國家科學委員會, 2012-07-31) 吳心楷Item 科學探究能力的數位評量：以模擬為導向的線上系統之研發－多重表徵與數位評量：中學生在模擬導向的評量系統中之探究能力表現(行政院國家科學委員會, 2014-07-31) 吳心楷數位環境中多重表徵的使用之相關研究已發展了數十年，但應用於評量的研究卻相當少見。配合總計劃所研發的模擬為導向線上評量系統，本計畫目的在於探討多重表徵在評量系統中所扮演的角色，研究目的有：(1) 針對探究能力的線上評量系統，發展多重表徵的設計原則；(2) 依據設計原則，發展並效化不同多重表徵組合的測驗（如：不同表徵呈現順序和表徵型態的組合）；(3) 探討不同多重表徵組合的測驗，如何影響學生探究能力的表現；(4) 探討個別或合作的情境下，搭配不同多重表徵組合的測驗，學生探究能力的表現為何。為達到以上目的，本計畫將在第一年建立多重表徵的設計原則，並探討不同表徵呈現順序對學生的影響。由於評量系統尚在建製中，因此設計原則的發展和不同表徵呈現順序對學生的影響，暫先以教學和學習情境來做探討。Item 101-102年科學教育學門研究規劃推動計畫(行政院國家科學委員會, 2013-12-31) 吳心楷; 張世忠科學教育為國家人力品質的重要基石，台灣近二十年在科技發展的優勢多仰賴厚實的科教人力。國外各國對科學教育的重視，亦可見於國際評比研究將科學學習視為重要指標；而美國近年更積極推動 STEM programs (Science, Technology, Engineering, and Mathematics)，可見科學教育的發展和研究為其重要的政策目標。基於以上背景，本學門在今年完成的工作重點可分成五大項：一、學門研究計畫的申請及初複審二、辦理研究主題討論群（special interest group, SIG）三、學門徵求重點的諮詢及修訂 四、辦理「培育數學與科學教育新進研究人員計畫」五、辦理學門說明會及寫作工作坊六、辦理學門成果討論會Item 探討數位學習環境中學生科學探究歷程和學習策略-總計畫（Ⅲ）(行政院國家科學委員會, 2011-07-31) 吳心楷; 許瑛玿; 黃福坤本縱向研究旨在檢視科技導入學習模組對學生探究能力的影響，並在為期兩年的研究 中與對照組進行比對。我們根據5E 學習環發展了三套學習模組，主題分別為四季、環境議 題及空氣污染。每套模組課程約為10-12 堂課，並在不同的學期進行實施。探究組共有24 名七年級學生，全程參與三種科技導入學習模組；另外，對照組是27 名七年級學生在兩年 內接受傳統教學法。為了追蹤學生的探究能力表現，我們發展了一個測驗工具來評量學生的 提問、計畫、分析及建模能力。結果顯示，探究組在設計可行的實驗流程、辨別數據、使用 科學規則或概念來詮釋數據、描述變因之間的因果關係及透過綜合數種關係建構模式的等能 力顯著優於對照組的表現。經分析這些學習模組的教學設計，發現能顯著增進學生探究能力 的教學設計要素為多重表徵共同作用、漸進增加複雜性、綜合各種鷹架、透過POE 環進行 預測。Item 探討內嵌多層次評量的科技導入探究式學習環境之影 響面向(行政院國家科學委員會, 2015-07-31) 吳心楷; 許瑛玿; 陳志銘; 張文華; 張欣怡本整合型計畫為了能夠以評量來回饋教學設計和達成課程綱要的能力指標的程度，試圖內嵌多層次多面向線上評量於科技導入探究式學習環境來提昇學生科學探究能力和學科知識。將針對學習目標來形塑高品質的探究式學習環境，從課程內容、教學策略、學習活動、評量方式和科技使用等方面考慮如何輔助學生進行科學探究。總計劃乃針對研究進程與教師培訓進行規劃，協調三個子計畫的產出和相互間的合作關係。子計畫一著重於探究教學模組的設計、子計畫二著重於評量的研發、子計畫三致力於建置網路平台來管理和記錄探究式合作學習的歷程。本整合型計畫為期兩年八個月，前八個以發展教學模組、教師培訓模組、評量工具和網路平台為主，第二年以教師培訓和教學實驗為主，第三年以大規模教師培訓和推廣為主。為能探討影響教師實施內嵌多層次評量於科技導入探究式教學的因素，總計畫發展兩項問卷調查「教師科學知識論」和 「教師對探究式教學與評量研習的滿意度」，並晤談合作教師採行探究教學模組與評量的困難所在，據此提出未來教師培訓與教學模組推廣的具體建議。子計畫一針對九年一貫課綱中國中九年級地球科學的4單元：氣象觀測（4節）、板塊學說（4節）、四季（4節）和潮汐（4節）的內容，搭配實驗能力和解釋能力兩項來設計探究教學模組，將透過分析立即性評量（學習單的填答情形）來回饋教學模組的調整和修改，以及探討教學模組如何協助學生發展多面向的科學知能（知識、探究能力和科學知識觀）。子計畫二針對不同的教學模組，發展多層次多面向的評量，分析並比較學生在不同層次、不同單元的評量表現情形，以及探討影響學生在不同層次、不同單元的評量表現之可能因素。子計畫三發展「具支援多層次評量之網路探究式學習系統」平台，輔助學習者透過網路進行科學探究學習，利用基因演算法(genetic algorithm)發展基於同時考量科學探究能力、社會網路互動、學習角色互補與衝突之最佳化網路探究式合作學習分組策略，以支援提升網路探究合作學習成效，第三年將嘗試延伸發展為可支援行動網路探究學習之平台，以雲端架構實現可同時提供桌上型電腦網頁介面與行動裝置App介面之高運算效能同步學習服務。本整合型計畫成果可提供與課室教學密切連結的有效資訊，以作為評估教育改革成效的參考。Item 國立台灣師範大學「邁向頂尖大學計畫」：科學教育中心 iTeaching 計畫(教育部, 2015-12-31) 許瑛玿; 黃福坤; 吳心楷Item 國科會第二期高瞻計畫，臺北市第一女子高級中學：星‧雲‧行動－總計畫(行政院國家科學委員會, 2013-12-31) 賴詩萍; 吳心楷Item 科學探究能力的數位評量：以模擬為導向的線上系統之研發(行政院國家科學委員會, 2013-07-31) 吳心楷Item 科學教育學門研究規劃推動計畫(行政院國家科學委員會, 2014-12-31) 吳心楷
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