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 國際數學與科學教育成就趨勢調查2007(3/4)乙(行政院國家科學委員會, 2008-07-31) 吳心楷; 張俊彥; 譚克平; 許瑛玿; 曹博盛; 任宗浩; 林碧珍; 張美玉; 張文華; 楊文金繼TIMSS 1995、TIMSS 1999(TIMSS -R) 及TIMSS 2003之後，IEA計劃再辦理國際數 學與科學教育成就趨勢調查(Trends in International Mathematics and Science Study 2007, 簡稱TIMSS 2007)。我國目前 是國際教育學習成就調查委員會（IEA）正 式會員，國科會和教育部共同支持補助參 與TIMSS 2007調查，希望經由積極參與國 際性研究計畫，為我國增添一個有利的管 道。可以進一步了解各國學生數學及科學 學習成就及其與各國文化背景、教育環境 等影響因子之相關性，以及我國學生數學 及科學學習成就與國際間之比較情形，其 結果可作為我國科學教育研究與實施參考 之使用。 TIMSS 2007 的主要調查對象為四年級 及八年級學生，共計有59 個國家參與並完 成調查工作，其中50 個國家參加八年級調 查，26 個國家參加四年級調查。國際上 TIMSS 2007 從2005 年2 月開始發展研究 調查架構與試題，我國自2005 年4 月開始 加入TIMSS 2007 國際調查工作，包括提供 命題架構意見、數學和科學試題命題、參 加專家問卷會議、試測（field test）資 料收集、實測（main survey）資料收集、 參加國際成果指標會議、國際資料分析會 議等各項工作。其中我國於2006 年4 月 19 日進行試測，實測部分於2007 年5 月 21 日至6 月8 日舉行，國中、小各抽測150 校，其中四年級有27 所較大型學校抽測兩 班，共抽測327 個班級。參與受測的學生 計有八年級共4046 位學生、四年級共4131 位學生分別完成測驗。每位受測學生需完 成問卷與題本的填答，而受測學校的校長 及教授受測班級數學和科學的教師則需配 合填寫學校問卷與教師問卷。 測驗結果：我國八年級學生科學學習 成就平均成績的國際排名為第二名，與第 一名的新加坡無顯著差異；數學平均成績 的國際排名為第一名，但與第二名的韓國 與第三名的新加坡無顯著差異。我國四年 級學生科學學習成就平均成績的國際排名 為第二名，與排名第一的新加坡有顯著差 異；數學平均成績的國際排名為第三名， 與排名第一的香港和排名第二的新加坡有顯著差異。各學科內容領域與認知領域平 均成績的國際排名分別如下： 【八年級科學部份】 生物第三名，化學第一名，物理 第四名，地球科學第一名；知識 領域第二名，應用領域第一名， 推理領域第五名。 【八年級數學部分】 數第三名，代數第一名，幾何第 一名，資料與機率第四名；知識 領域第三名，應用領域第二名， 推理領域第一名。 【四年級科學部份】 生命科學第四名，物質科學第三 名，地球科學第三名；知識領域 第二名，應用領域第八名，推理 領域第一名。 【四年級數學部分】 數第三名，幾何形狀與測量第四 名，資料呈現第四名；知識領域 第三名，應用領域第三名，推理 領域第三名。 在我國學生成就趨勢方面，與TIMSS 2003 比較，八年級數學有顯著的提昇，從 排名第四躍升排名第一；八年級科學雖持 平排名第二，但卻有退步的現象；四年級 數學雖然排名第三，但相較2003 年的結果， 亦有顯著的進步，不過相較於排名第一的 香港，仍有進步的空間；四年級科學，與 2003 的結果相比，有顯著的提昇。以整體 來說，這個成果顯示我國數學和科學教育 一直有不錯的水準，這是大家對科學教育 關心與努力的結果。 總的來說，在TIMSS 2007 的整體表現 上，我國四年級與八年級學生於科學方面 均名列第二；數學方面則分別名列第三和 第一。而與TIMSS 2003 的表現相較，我國 四年級學生在科學與數學方面及八年級學 生在數學方面均有顯著的進步，惟八年級 科學成就有下降的趨勢。我國學生在對數 理具有高正向態度和對數理具高度學習自 信心的人數比例上皆顯著低於國際平均。 在性別差異方面，我國兩年段學生不論在 數學或科學的成就上，男女生的表現均無 統計上的顯著差異。Item 國際數學與科學教育成就趨勢調查2007(3/4)甲(行政院國家科學委員會, 2008-03-31) 吳心楷; 張俊彥; 洪志明; 譚克平; 楊文金; 左台益; 任宗浩; 張美玉; 李源順; 呂玉琴; 張幼賢繼TIMSS 1995、TIMSS 1999(TIMSS -R) 及TIMSS 2003之後，IEA計劃再辦理國際數 學與科學教育成就趨勢調查(Trends in International Mathematics and Science Study 2007, 簡稱TIMSS 2007)。我國目前 是國際教育學習成就調查委員會（IEA）正 式會員，國科會和教育部共同支持補助參 與TIMSS 2007調查，希望經由積極參與國 際性研究計畫，為我國增添一個有利的管 道。可以進一步了解各國學生數學及科學 學習成就及其與各國文化背景、教育環境 等影響因子之相關性，以及我國學生數學 及科學學習成就與國際間之比較情形，其 結果可作為我國科學教育研究與實施參考 之使用。 TIMSS 2007 的主要調查對象為四年級 及八年級學生，共計有59 個國家參與並完 成調查工作，其中50 個國家參加八年級調 查，26 個國家參加四年級調查。國際上 TIMSS 2007 從2005 年2 月開始發展研究 調查架構與試題，我國自2005 年4 月開始 加入TIMSS 2007 國際調查工作，包括提供 命題架構意見、數學和科學試題命題、參 加專家問卷會議、試測（field test）資 料收集、實測（main survey）資料收集、 參加國際成果指標會議、國際資料分析會 議等各項工作。其中我國於2006 年4 月 19 日進行試測，實測部分於2007 年5 月 21 日至6 月8 日舉行，國中、小各抽測150 校，其中四年級有27 所較大型學校抽測兩 班，共抽測327 個班級。參與受測的學生 計有八年級共4046 位學生、四年級共4131 位學生分別完成測驗。每位受測學生需完 成問卷與題本的填答，而受測學校的校長 及教授受測班級數學和科學的教師則需配 合填寫學校問卷與教師問卷。 測驗結果：我國八年級學生科學學習 成就平均成績的國際排名為第二名，與第 一名的新加坡無顯著差異；數學平均成績 的國際排名為第一名，但與第二名的韓國 與第三名的新加坡無顯著差異。我國四年 級學生科學學習成就平均成績的國際排名 為第二名，與排名第一的新加坡有顯著差 異；數學平均成績的國際排名為第三名， 與排名第一的香港和排名第二的新加坡有顯著差異。各學科內容領域與認知領域平 均成績的國際排名分別如下： 【八年級科學部份】 生物第三名，化學第一名，物理 第四名，地球科學第一名；知識 領域第二名，應用領域第一名， 推理領域第五名。 【八年級數學部分】 數第三名，代數第一名，幾何第 一名，資料與機率第四名；知識 領域第三名，應用領域第二名， 推理領域第一名。 【四年級科學部份】 生命科學第四名，物質科學第三 名，地球科學第三名；知識領域 第二名，應用領域第八名，推理 領域第一名。 【四年級數學部分】 數第三名，幾何形狀與測量第四 名，資料呈現第四名；知識領域 第三名，應用領域第三名，推理 領域第三名。 在我國學生成就趨勢方面，與TIMSS 2003 比較，八年級數學有顯著的提昇，從 排名第四躍升排名第一；八年級科學雖持 平排名第二，但卻有退步的現象；四年級 數學雖然排名第三，但相較2003 年的結果， 亦有顯著的進步，不過相較於排名第一的 香港，仍有進步的空間；四年級科學，與 2003 的結果相比，有顯著的提昇。以整體 來說，這個成果顯示我國數學和科學教育 一直有不錯的水準，這是大家對科學教育 關心與努力的結果。 總的來說，在TIMSS 2007 的整體表現 上，我國四年級與八年級學生於科學方面 均名列第二；數學方面則分別名列第三和 第一。而與TIMSS 2003 的表現相較，我國 四年級學生在科學與數學方面及八年級學 生在數學方面均有顯著的進步，惟八年級 科學成就有下降的趨勢。我國學生在對數 理具有高正向態度和對數理具高度學習自 信心的人數比例上皆顯著低於國際平均。 在性別差異方面，我國兩年段學生不論在 數學或科學的成就上，男女生的表現均無 統計上的顯著差異。Item 大學創新數位教材研究-量身訂做的學習物件與因材施教的學習環 境(1/3)(行政院國家科學委員會, 2006-12-31) 吳心楷; 蕭顯勝; 趙美聲; 黃福坤; 許瑛玿; 張俊彥; 邱貴發; 李忠謀; 宋曜廷; 張國恩本計畫與美國喬治亞理工學院合作提出了一個創新的適性化數位學習物件資料庫以及可客製化之學習環境(內嵌了教學方法與評量)。這個學習環境包括了一個大型的學習物件導向的資料庫包括了可用於客製化各種學習環境的資訊、知識與模擬材料。這種方式允許學習者以及老師建立他們所偏好的線上學習環境以增進學生在認知與情意上的學習成就，其中包括了學生的領域知識、過程技能、高層次思考能力以及對於學科的態度與技能。Item 國際數學與科學教育成就趨勢調查2007(2/4)甲(行政院國家科學委員會, 2007-05-31) 吳心楷; 林陳涌; 張俊彥; 許瑛玿; 呂玉琴; 任宗浩; 張幼賢; 李源順; 洪志明; 林碧珍繼TIMSS 1995、TIMSS 1999(TIMSS -R) 及TIMSS 2003之後，IEA計劃再辦理國際數 學與科學教育成就趨勢調查(Trends in International Mathematics and Science Study 2007, 簡稱TIMSS 2007)。我國目前 是國際教育學習成就調查委員會（IEA）正 式會員，國科會和教育部共同支持補助參 與TIMSS 2007調查，希望經由積極參與國 際性研究計畫，為我國增添一個有利的管 道。可以進一步了解各國學生數學及科學 學習成就及其與各國文化背景、教育環境 等影響因子之相關性，以及我國學生數學 及科學學習成就與國際間之比較情形，其 結果可作為我國科學教育研究與實施參考 之使用。 TIMSS 2007 的主要調查對象為四年級 及八年級學生，共計有59 個國家參與並完 成調查工作，其中50 個國家參加八年級調 查，26 個國家參加四年級調查。國際上 TIMSS 2007 從2005 年2 月開始發展研究 調查架構與試題，我國自2005 年4 月開始 加入TIMSS 2007 國際調查工作，包括提供 命題架構意見、數學和科學試題命題、參 加專家問卷會議、試測（field test）資 料收集、實測（main survey）資料收集、 參加國際成果指標會議、國際資料分析會 議等各項工作。其中我國於2006 年4 月 19 日進行試測，實測部分於2007 年5 月 21 日至6 月8 日舉行，國中、小各抽測150 校，其中四年級有27 所較大型學校抽測兩 班，共抽測327 個班級。參與受測的學生 計有八年級共4046 位學生、四年級共4131 位學生分別完成測驗。每位受測學生需完 成問卷與題本的填答，而受測學校的校長 及教授受測班級數學和科學的教師則需配 合填寫學校問卷與教師問卷。 測驗結果：我國八年級學生科學學習 成就平均成績的國際排名為第二名，與第 一名的新加坡無顯著差異；數學平均成績 的國際排名為第一名，但與第二名的韓國 與第三名的新加坡無顯著差異。我國四年 級學生科學學習成就平均成績的國際排名 為第二名，與排名第一的新加坡有顯著差 異；數學平均成績的國際排名為第三名， 與排名第一的香港和排名第二的新加坡有顯著差異。各學科內容領域與認知領域平 均成績的國際排名分別如下： 【八年級科學部份】 生物第三名，化學第一名，物理 第四名，地球科學第一名；知識 領域第二名，應用領域第一名， 推理領域第五名。 【八年級數學部分】 數第三名，代數第一名，幾何第 一名，資料與機率第四名；知識 領域第三名，應用領域第二名， 推理領域第一名。 【四年級科學部份】 生命科學第四名，物質科學第三 名，地球科學第三名；知識領域 第二名，應用領域第八名，推理 領域第一名。 【四年級數學部分】 數第三名，幾何形狀與測量第四 名，資料呈現第四名；知識領域 第三名，應用領域第三名，推理 領域第三名。 在我國學生成就趨勢方面，與TIMSS 2003 比較，八年級數學有顯著的提昇，從 排名第四躍升排名第一；八年級科學雖持 平排名第二，但卻有退步的現象；四年級 數學雖然排名第三，但相較2003 年的結果， 亦有顯著的進步，不過相較於排名第一的 香港，仍有進步的空間；四年級科學，與 2003 的結果相比，有顯著的提昇。以整體 來說，這個成果顯示我國數學和科學教育 一直有不錯的水準，這是大家對科學教育 關心與努力的結果。 總的來說，在TIMSS 2007 的整體表現 上，我國四年級與八年級學生於科學方面 均名列第二；數學方面則分別名列第三和 第一。而與TIMSS 2003 的表現相較，我國 四年級學生在科學與數學方面及八年級學 生在數學方面均有顯著的進步，惟八年級 科學成就有下降的趨勢。我國學生在對數 理具有高正向態度和對數理具高度學習自 信心的人數比例上皆顯著低於國際平均。 在性別差異方面，我國兩年段學生不論在 數學或科學的成就上，男女生的表現均無 統計上的顯著差異。Item 臺師大與國中自然科教師攜手合作深耕九年一貫課程與教學實施計畫：國中自然科教師課程指標教學專業能力之培養(教育部, 2004-07-30) 楊文金; 吳心楷; 陳文典; 姚珩; 洪志明; 黃芳裕; 張文華; 張俊彥; 許瑛玿Item 高瞻計畫(蘭陽女中)-子計畫三---新興科技融入高中跨領域課程之多元成效評量(II)(行政院國家科學委員會, 2009-07-31) 張俊彥Item 卓越數位學習科學研究中心(I)(行政院國家科學委員會, 2009-07-31) 張俊彥; 陳伶志; 李忠謀; 李蔡彥; 曾元顯; 襲充文本卓越數位學習科學研究中心將與國際頂尖研究機構合作*，發展整合新興科技 之創新科學學習環境(運用影像處理，語音處理，視訊處理，語音辨識，行動科技，機 器翻譯，自然語言處理，資料探勘，機器學習等等技術)。其主要目的在於建立同時兼 具個人學習以及團體互動等特色的學習教材與評量工具為基礎的智慧型教室。為了達 成上述目標，本計畫將致力於整合科學教育、認知科學、資訊科學、資訊工程等多元 領域專家，並提出四個子計畫，建構下列三個密切關聯的研究取向：(1) Classroom 2.0 旨在勾勒未來教室環境之藍圖；(2) Mobile 2.0 旨在增進師生之間與同學之間的互動； (3) Testing 2.0(包含兩個子計畫)將發展創新性評量技術並協助整體計劃評鑑之實施。 本計畫發展的創新學習環境中，教師的教學方式、學生的學習策略、師生之間的互動 以及科學學習成效之認知與情意的改變，將為本計畫評估與探索的重點。這些改變包 括了學生的地球科學/資訊科學專業領域知識、高層次思考能力、動機與態度等。總計 畫的任務著重於協調各子計畫之運作、統整各子計畫間之實驗設計，以及整體計畫評 鑑之實施。除此之外，總計畫亦將負責卓越數位學習科學研究中心之組織運作、定期 實施研究團隊討論會議、建置實驗教室環境、參訪國際頂尖之研究中心及學者、舉辦 國際會議或工作坊等等。Item 初探影響科學學習的先天因子(行政院國家科學委員會, 2009-07-31) 張俊彥; 胡忠怡近年來，在神經科學與認知科學的研究中，基因體學的介入提供了許多令人興奮的突破。基因(如COMT，5HT6)缺損導致精神或神經方面的疾病，往往會造成認知功能障礙。本研究計畫基於基因(COMT、 5HT6、BDNF等)變異會影響認知能力表現的假設，將著重於探討候選基因的核點變異(SNP)與認知功能間的相關性。本計畫預計以多種認知評量工具（含地球科學問題決能力）評估受試者，以利比對候選基因SNPs與認知能力/科學問題解決能力間的相關性。除此之外，根據自願者基因分析結果，我們在第二個階段的計畫中(第三至四年)，將嘗試設計適當的課程與教學，初步探討課程內容及教學策略是否對於個別先天認知能力不佳(如記憶力)的受試者能有所助益。神經科學(或基因體學)的研究成果應用到教育層面是一個未來必然的趨勢。本研究整體目標，除了初探影響認知能力的先天因子外，亦希冀進一步瞭解不同教學策略與課程設計是否有助於不同類型學生的科學學習。最後，我們希望透過本跨領域的研究計畫，初步瞭解科學教育與神經科學(或基因體學)在學習上的相關性及其可能的相互影響，以幫助科學家共同探索心智的「黑盒子」。Item 中學數理師資培育整合型研究計畫(II)(行政院國家科學委員會, 2009-07-31) 張文華; 張俊彥; 楊芳瑩; 童麗珠; 楊文金; 謝豐瑞; 左台益; 洪志明; 張永達; 曹博盛; 羅珮華; 李田英; 黃芳裕; 黃福坤; 陸健榮; 金鈐Item 科學教育(一)學門規劃推動計畫(行政院國家科學委員會, 2009-12-31) 張俊彥