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 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 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 鷹架式建模數位學習環境對學生科學學習影響 之研究-子計畫三：表徵式鷹架對學生科學建模的影響之研究 (3/3)(行政院國家科學委員會, 2008-07-31) 吳心楷; 許瑛玿; 黃福坤科學建模已被科教社群視為重要的學習及教學活動，但是科學建模是個複雜的過 程，學生必須分析系統中各變數，建立變數間的關係，監控建模過程，並透過模擬結果 來修正原模式。由於在教室環境中，個別教師能提供的支援有限，在此複雜而學生可能 無法獨力完成的學習過程中，科技工具能提供的鷹架更顯重要。子計畫三即在深入瞭解 建模工具中的功能，尤其是以表徵方式呈現的鷹架 （representational scaffold），如何扮 演輔助建模的角色，以幫助學生在近側發展區內，完成原本無法獨力完成的複雜學習任 務。計畫第一年將進行專家生手研究，以仔細比較科學家（或是博士班研究生）與高中 生建模過程的差異並探討生手建模的困難，將針對生困難設計建模工具中的鷹架功能。 計畫第二年將進行前導性研究，透過學生建模及鷹架使用行為的分析，改進學習模組內 容及鷹架設計。計畫第三年將進一步以比較性研究（有無表徵式鷹架存在的兩種狀況） 瞭解鷹架對學生建模過程的影響。研究結果將深入釐清工具設計、科學學習與表徵鷹架 間的關係，並豐富鷹架理論在學習科技方面的應用。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（Ⅰ）(行政院國家科學委員會, 2011-07-31) 吳心楷; 許瑛玿; 黃福坤本整合型計劃採行長期追蹤研究方法(Panel study)，擬於3年(8年級到10年級)研究期間，多次針對相同樣本(1班學生)進行4個課程（光學、四季、My World GIS融入環境議題和空氣品質）探究教學實驗，並收集數種量的（電腦紀錄、量表與測驗）和質的（晤談與教室觀察）資料，探討探究課程對學生探究能力的影響。並且選取同校另外一班學生作為空白組，同時接受研究工具的施測，以協助研究者區別出”隨時間遞移學生可能在認知能力增長”與”實際因為探究課程實施帶給學生的認知成長”。第一年完成網站平台建置、教師探究教學訓練、探究能力診斷紙筆與實作測驗、以及光學和四季兩個課程的設計和教學實驗。第二年整合型計劃的總計劃完成的課程為: My World GIS融入水庫單元和校園替代能源單元等教材設計。於學生完成環境議題課程後，針對空白組和實驗組施行探究能力診斷紙筆與實作測驗。經分析課程前後兩組學生的探究能力表現，發現實驗組在計畫分項的平均得分顯著高於空白組的學生，且在計畫分項的平均得分顯著高於空白組的學生，顯示此課程能顯著提昇學生計畫科學探究過程的能力。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（Ⅱ）(行政院國家科學委員會, 2010-09-30) 吳心楷; 許瑛玿; 黃福坤本整合型計劃採行長期追蹤研究方法(Panel study)，擬於3年(8年級到10年級)研究期間，多次針對相同樣本(1班學生)進行4個課程（光學、四季、My World GIS融入環境議題和空氣品質）探究教學實驗，並收集數種量的（電腦紀錄、量表與測驗）和質的（晤談與教室觀察）資料，探討探究課程對學生探究能力的影響。並且選取同校另外一班學生作為空白組，同時接受研究工具的施測，以協助研究者區別出”隨時間遞移學生可能在認知能力增長”與”實際因為探究課程實施帶給學生的認知成長”。第一年完成網站平台建置、教師探究教學訓練、探究能力診斷紙筆與實作測驗、以及光學和四季兩個課程的設計和教學實驗。第二年整合型計劃的總計劃完成的課程為: My World GIS融入水庫單元和校園替代能源單元等教材設計。於學生完成環境議題課程後，針對空白組和實驗組施行探究能力診斷紙筆與實作測驗。經分析課程前後兩組學生的探究能力表現，發現實驗組在計畫分項的平均得分顯著高於空白組的學生，且在計畫分項的平均得分顯著高於空白組的學生，顯示此課程能顯著提昇學生計畫科學探究過程的能力。Item 鷹架式建模數位學習環境對學生科學學習影響之研究-子計畫三：表徵式鷹架對學生科學建模的影響之研究 (2/3)(行政院國家科學委員會, 2007-07-31) 吳心楷; 許瑛玿; 黃福坤科學建模已被科教社群視為重要的學習及教學活動，但是科學建模是個複雜的過 程，學生必須分析系統中各變數，建立變數間的關係，監控建模過程，並透過模擬結果 來修正原模式。由於在教室環境中，個別教師能提供的支援有限，在此複雜而學生可能 無法獨力完成的學習過程中，科技工具能提供的鷹架更顯重要。子計畫三即在深入瞭解 建模工具中的功能，尤其是以表徵方式呈現的鷹架 （representational scaffold），如何扮 演輔助建模的角色，以幫助學生在近側發展區內，完成原本無法獨力完成的複雜學習任 務。計畫第一年將進行專家生手研究，以仔細比較科學家（或是博士班研究生）與高中 生建模過程的差異並探討生手建模的困難，將針對生困難設計建模工具中的鷹架功能。 計畫第二年將進行前導性研究，透過學生建模及鷹架使用行為的分析，改進學習模組內 容及鷹架設計。計畫第三年將進一步以比較性研究（有無表徵式鷹架存在的兩種狀況） 瞭解鷹架對學生建模過程的影響。研究結果將深入釐清工具設計、科學學習與表徵鷹架 間的關係，並豐富鷹架理論在學習科技方面的應用。Item 鷹架式建模數位學習環境對學生科學學習影響 之研究-子計畫三：表徵式鷹架對學生科學建模的影響之研究 (1/3)(行政院國家科學委員會, 2006-07-31) 吳心楷; 許瑛玿; 黃福坤科學建模已被科教社群視為重要的學習及教學活動，但是科學建模是個複雜的過 程，學生必須分析系統中各變數，建立變數間的關係，監控建模過程，並透過模擬結果 來修正原模式。由於在教室環境中，個別教師能提供的支援有限，在此複雜而學生可能 無法獨力完成的學習過程中，科技工具能提供的鷹架更顯重要。子計畫三即在深入瞭解 建模工具中的功能，尤其是以表徵方式呈現的鷹架 （representational scaffold），如何扮 演輔助建模的角色，以幫助學生在近側發展區內，完成原本無法獨力完成的複雜學習任 務。計畫第一年將進行專家生手研究，以仔細比較科學家（或是博士班研究生）與高中 生建模過程的差異並探討生手建模的困難，將針對生困難設計建模工具中的鷹架功能。 計畫第二年將進行前導性研究，透過學生建模及鷹架使用行為的分析，改進學習模組內 容及鷹架設計。計畫第三年將進一步以比較性研究（有無表徵式鷹架存在的兩種狀況） 瞭解鷹架對學生建模過程的影響。研究結果將深入釐清工具設計、科學學習與表徵鷹架 間的關係，並豐富鷹架理論在學習科技方面的應用。Item 新科技時代數位科學教師學習之研究-子計畫五：學習科技融入化學教學的教師專業成長之研究 (1/2)(行政院國家科學委員會, 2004-07-31) 吳心楷; 左台益; 楊壬孝; 張永達; 黃福坤; 許瑛玿本計畫為整合計畫「新科技時代數理科學教師學習之研究」的子計畫之一，目的在 於了解化學教師將資訊融入教學的專業成長歷程以及發展教師所需的師資培育課程。教 育文獻指出教師專業與學生學習成效有非常高的相關性，培養教師專業知識為教育改革 中非常重要的一環。而在多種創新教學方法的研究中，已證實將學習科技融入教學能夠 提高學生科學學習成就，並促使教師使用較以學生為中心的教學模式。然而有多種因素 影響教師決定是否在教室中使用科技，而且教師需要相關的師資培育課程以有效利用學 習科技，因此本計畫的研究內容包括此過程中教師所需要的教學資源和社群合作，其專 業知識與教學策略的培養，以及其教學理念可能的轉變。研究流程包括背景評鑑、輸入 評鑑、過程評鑑、及成果評鑑，所應用的研究方法有問卷調查、言談分析、教學檔案分 析及教室互動分析。本研究的重要性在於從教師的觀點了解資訊融入教學的挑戰與價 值，以做為重要的教學及政策建議做為參考，延伸目前對於教師知識的理論，並由教室 互動的觀點提出使用科技所造成的教學實務與學習實務上的改變。Item 教育部為推動研究型大學整合計畫—數位內容產業核心技術發產計畫案：子計畫四— 行動學習之數位內容建置及用技術研究(教育部, 2004-11-30) 張國恩; 宋曜廷; 方瓊瑤; 陳浩然; 黃福坤; 許瑛玿; 吳心楷; 蕭顯勝