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 探究光電效應動畫教學對於高二學生教學成效(2019) 楊子誼; Yang, Tzu-I本次研究主題為探究光電效應動畫教學對於高二學生教學成效。本研究將利用光電效應動畫教學進行光電效應的教學並觀察其成效，在研究方法中，首先會對施測學生進行近代物理背景知識的測驗，確認學生對於近代物理光電效應內容並沒有此先備知識，並提供學生近代物理光電效應動畫，讓學生自我探索學習，此階段為以學生為中心，探索式教學，接著進行前測，再讓學生進行以教師為中心引導式教學，接著進行後測，後續分析前測和後測之幅度，比較不同知識背景以及不同學習成就的學生，在結合STEM課程框架以及雲端教學平台CloudClassRoom(IRS即時反饋系統)光電效應的光電效應動畫教學模組教學後，對於學習光電效應概念有無顯著幫助。Item 臺灣教師使用歐盟Go-Lab系統進行線上探究式教學之推展研究(2019) 李筠茱; Lee, Yun-Chu十二年國民基本教育課程綱要將於108學年度正式實施，以核心素養為課程發展主軸，並強調應培養學生的探究能力。然而在科學探究的歷程當中，學生是否具備科學推理能力，往往會直接影響著他們的科學概念學習及科學學習成效。近年來資訊融入教學正蓬勃發展，歐盟的Go-Lab計畫更是積極推展線上科學探究學習系統，已在12個歐洲國家被廣泛使用，如今也已引進臺灣。因此本研究以科技接受模式（Technology Acceptance Model, TAM）為基礎，探討Go-Lab線上學習系統在臺灣之推展情況，包含三個研究方向：(一)中小學教師對於線上探究式學習平臺的期望、(二)針對中小學教師辦理Go-Lab工作坊之推廣情形、(三)中學實際應用Go-Lab於課程中之師生態度與接受度。本研究以問卷調查法進行資料蒐集，分別施以「臺灣中小學教師對於線上探究式學習平臺的期望問卷」、「臺灣中小學教師參與Go-Lab工作坊回饋問卷」、「中學教師使用Go-Lab系統進行線上探究式教學回饋問卷」及「中學生使用Go-Lab系統進行線上探究式學習回饋問卷」，藉此了解臺灣中小學師生對於Go-Lab系統的使用意向，也做為此系統未來在臺灣發展與改進之參考依據。研究結果顯示：(一)中小學教師對於使用數位方式進行教學及探究式教學皆持正向態度，而國中小或理工科教師對數位方式進行教學的態度顯著較高。(二)參與工作坊之教師對於Go-Lab系統之認知有用性與使用意向持正項態度，且Go-Lab平臺與教師理想的線上探究式學習平臺相符合。但對其認知易用性持保留態度。(三)中學生與中學教師對於Go-Lab系統之有用性、易用性及使用意向皆持正向態度，但中學教師對於其中部份題項之態度與學生略有差異。Item 科學文本中漢語「或」與英語“or”的邏輯語義對中學生閱讀理解的差異(2019) 謝易伸語言是溝通與傳遞訊息重要的工具，而語意的解讀對於讀者在閱讀、理解文本尤為重要。尤其在科學文本中，連接詞與邏輯推理密不可分，因此連接詞的語意分析對於是否能正確傳達作者的思想占了很重要的地位。 在漢語的科學文本中頻繁使用「或」這個連結詞，其對應於英語文本的連接詞即是“or”。漢語的「或」與英文的“or”皆可以表達科學事件與物件的關係。學者蔣佳玲(2016)分析英文科學文本Conceptual Physics 及其漢語譯本《觀念物理》一、二冊中有關運動與力的相關主題，發現漢語「或」有七種語義類型，英語“or”則具有六種語義類型，與漢語「或」相較，英語“or”缺少「兼有義」類型。 本研究旨在探討中學生讀者在閱讀中英文科學文本中，對於漢語的「或」與英文的“or”的解讀與前人研究的差異，進一步分析其差異之處與閱讀的困難為何，以及中學生在解讀英語“or”時，如何與漢語「或」配對。 研究發現，受試者認為邏輯語義的判斷受該句子的語意、前後文的語意、過去使用邏輯語義的經驗以及先前學科知識影響。雖然受試者在閱讀英語語句時，是先翻成中文在進行理解，但是受試者普遍認為辨認漢語「或」的邏輯語義比辨認英語“or”更加困難。除此之外，不論是漢語或者是英語，最容易被辨認出的邏輯語義為「排斥義」、「兼容義」、「等同義」。而「列舉義」則被受試者以「所有義」取代。其他如「所有義」、「近似義」，受試者會依藉自己解讀的意思以「排斥義」、「兼容義」取代之。由於英文“or”與中文「或」的多重語義，常造成中學生有不同程度的理解困難，因此欲促進學生的科學閱讀理解和論證思考能力，需科學文本作者和讀者共同關注科學文本中體現邏輯推理之連接詞的語義理解。Item 三位國中理化教師的建模學科教學知識之個案研究－以酸鹼單元為例(2019) 林書繪; Lin, Shu-Hui為探討教師在教學中使用模型與建模的知識與實踐，本研究以三位國中理化教師為研究對象（分別為一位科教博士與兩位科教碩士)。瞭解不同模型觀與建模教學經驗的教師在教授酸與鹼單元所呈現出的建模學科教學知識有何不同。 本研究含模型與建模的知識（Models and Modeling Knowledge；MMingK)（含教師對模型和科學建模型的觀點)與建模學科教學知識（Modeling-Pedagogical Content Knowledge；Ming-PCK)（含教師建模的教學目標與建模教學策略之知識與實踐)兩大面向。由教學前、中、後訪談、課堂觀察與問卷填答收集資料，並在教師教學後，對三位教師的某授課班級學生進行模型本質問卷與建模學習經驗問卷調查。在學生問卷填答之後由各教師推薦九位學生（高中低成就學生各三位)進行晤談，以深入瞭解學生的模型本質觀點與學習經驗感受，研究結果顯示如下： 一、建模教學經驗較豐富的教師能明確地說出模型與建模在科學教學上的應用（如：透過粒子動畫模型來讓學生瞭解酸鹼中和的過程)；在教學中能純熟溶入建模歷程且重視微觀與動態表徵模型以協助學生進行建立成分之間的聯結（如透過PhET互動軟體讓學生建構加水後的體積與莫耳濃度變化)。 二、建模教學經驗少於一年的教師在模型與建模的教學則多從巨觀與微觀的角度思考，對於動態過程的呈現（如動態模擬軟體以呈現稀釋或稀釋的過程)較少，在建模歷程的設計則較難考量到修正模型與重建模型的步驟。 三、無建模教學經驗的教師無法明確說出對模型的定義，課堂中多以文字與講述教學為主，較不重視微觀與圖像（如課程設計中很少呈現出微觀的酸鹼離子），建模步驟中則較注重應用模型（將酸鹼概念用來解題)的部分。 四、學生於兩份問卷的填答均無達到統計上的顯著差異，顯示出內隱式教學無法有效提升學生的一般化模型觀。從晤談資料可知，多數學生認為模型是實體，與問卷結果相符；五位中高能力組的學生提到模型可以用來解釋與檢驗（如耐震程度）。部分學生認為自行操作或設計實驗對學習科學理論有助益。Item 以科技為基礎之課室互動教學環境對於國中學生細胞分裂概念學習之影響(2011) 楊凱悌; Kai-Ti Yang近年來，互動式電子白板(Interactive Whiteboard, IWB)整合白板與電腦間雙向互動操作以及多媒體整合呈現之創新，讓IWB融入教學成為各國政府之支持與推動的政策，我國亦於2006年起政策性推動IWB融入各級學校之教學；因此，本研究嘗試探究IWB融入國中細胞分裂主題之教學效益。本研究由文獻分析，依據細胞分裂主題之資訊融入教學的建議與IWB之教學應用的建議，並參考Richard E. Clark、Robert B. Kozma與Richard E. Mayer之論點，發展出「科技輔助科學學習效益之三元決定論：學習科技屬性、教學方法、學習者特質」以及「質量並重的研究方法可以釐清科技輔助科學學習的全貌」兩個論點作為本研究之立論基礎，發展以IWB為基礎之課室互動教學活動，並針對IWB融入國中細胞分裂主題教學之效益進行深入評估。 本研究採準實驗研究設計，將參與研究之國中一年級學生共107人，分為「傳統資訊融入教學組」(n=57)與「IWB融入教學組」(n=50)，「傳統資訊融入教學組」於傳統課室環境中應用Microsoft PowerPoint進行教學，「IWB融入教學組」則是於傳統課室環境中應用IWB進行教學。在教學進行前，先針對研究對象實施細胞分裂主題之總結性評量前測、細胞分裂之二階層診斷式測驗(Two-tier Diagnostic Test for Cell Division, TDTCD)前測與Kolb學習風格量表，以收集量化資料；接著進行為期一週的教學，在教學過程中，進行全程課室錄影，以收集質性資料；教學結束後，再實施細胞分裂主題之總結性評量後測、TDTCD問卷後測與建構式多媒體學習環境問卷(Constructivist Multimedia Learning Environment Survey, CMLES)，以蒐集量化資料。本研究針對蒐集到的質性與量化資料進行分析，結果發現： 一、相較於傳統資訊融入教學，學生在IWB融入國中細胞分裂主題教學之環境中進行學習，有較佳之學習效益與概念改變情形。 二、相較於傳統資訊融入教學，學生認為IWB融入國中細胞分裂主題之教學環境較符合建構式學習環境。 三、相較於傳統資訊融入教學，在IWB融入國中細胞分裂主題教學之環境中進行教學，師生互動模式偏向於教師減少講述教學而學生主動參與教學活動之情形增加。 四、不同學習風格學生於不同資訊融入教學模式下學習細胞分裂主題，其學習效益與概念改變具有差異。 1. 經驗攫取偏好為「具體經驗」之學生，在IWB融入細胞分裂主題教學環境之學習效益與概念改變情形，顯著優於傳統資訊融入教學環境。 2. 經驗攫取偏好為「抽象概念」之學生，在IWB融入教學與傳統資訊融入教學環境下學習細胞分裂主題，均能獲得相等之學習效益與概念改變情形。 3. 經驗轉換偏好為「主動實驗」之學生，在IWB融入教學與傳統資訊融入教學環境下學習細胞分裂主題，均能獲得相等之學習效益；但是在概念改變情形上，則以IWB融入教學環境下之概念改變情形顯著較傳統資訊融入教學佳。 4. 經驗轉換偏好為「省思觀察」之學生在IWB融入教學與傳統資訊融入教學環境下學習細胞分裂主題，能獲得相等之整體學習效益與概念改變情形。 五、不同學習風格學生於不同資訊融入教學模式下學習細胞分裂主題，其在CMLES問卷中呈現之對於學習環境的感受情形具有差異。經驗攫取偏好為「抽象概念」之學生，對於IWB融入教學環境之感受顯著較傳統資訊融入教學環境佳，特別是在「學習探究」、「學習思考」、「相關性」、「易用性」與「挑戰性」之學習感受上，經驗轉換偏好為「主動實驗」之學生，對於「學習探究」、「學習思考」與「挑戰性」的學習感受，顯著較傳統資訊融入教學環境來得正向，經驗攫取偏好為「具體經驗」與經驗轉換偏好為「省思觀察」之學生則對於兩種資訊融入教學環境有相同正向的學習感受。 六、不同學習風格個案學生於不同資訊融入教學模式下學習細胞分裂主題，其課程參與度具有差異。經驗攫取偏好為「具體經驗」與經驗轉換偏好為「主動實驗」之學生在IWB融入教學環境下有較高之參與度，經驗攫取偏好為「抽象概念」之學生在兩種資訊融入教學環境下均有高參與度，經驗轉換偏好為「省思觀察」之學生在兩種資訊融入教學環境下多有高參與度，但在「減數分裂之意義與過程」子概念之學習，以在IWB融入教學環境下之參與度較高。Item 探討問題導向學習於健康照護專業促進臨床實務能力之成效(2013) 洪佳慧; Chia-Hui Hung近年來，問題導向學習(Problem-Based Learning, PBL)在醫學教育上的應用日漸普遍。PBL讓學生在問題情境中學習知識的使用與產出問題解決的原則。但部分研究顯示，PBL成效可能與傳統講述教學沒有差異。因此，為呼應醫學教育強調成果導向的教育，本研究主要欲深究的研究目的為發展規劃良好之PBL教案以幫助職能治療學生提升知識、技能與學習態度，同時基於健康照護專業學習模式的認識論，與學習成為實務社群一員之情境學習理論的觀點，以探究PBL的成效。本研究之參與對象為53位大學職能治療學生，在參與10週的職能治療專業課程後分別進入一般教學組及PBL組學習八週。一般教學組參與一般職能治療課程，而PBL組則參與依據職能治療核心能力所規劃之PBL模組。本研究使用於PBL評量上的研究工具，包含以認識論的觀點，由概念圖瞭解學生概念架構的改變。由情境學習理論的觀點以客觀臨床能力測驗(objective structure clinical examination, OSCE)及問題導向學習學生評估表，TutotestC，以瞭解學生在PBL中之臨床能力、內隱記憶，及學習態度之改變。結果顯示，PBL組的概念架構在「概念聯結」、「階層」、「交叉聯結」有較佳的表現，且傾向於統整型作圖；在參與PBL之態度方面，PBL能幫助發展「團隊工作的效能」與「同儕尊重」；在臨床實務能力上，PBL對於「臨床技能」與「臨床態度」上表現有很大的幫助，而且在內隱記憶的分析顯示，PBL於提升「程序性知識」與「知覺表徵系統」上較一般教學具有成效。因此，由研究結果可以推論，PBL奠基於認識論與情境學習理論的基礎，幫助學生由小組合作學習、實作學習，以及情境學習中獲得臨床實務能力，不僅幫助學生的概念架構的發展，而且更能達到同儕尊重與合作，也幫助臨床技能與態度的提升，研究結果亦發現，內隱記憶的學習亦獲得顯著提升，這些均能證明PBL可以幫助健康照護專業學生獲得良好臨床實務能力，以連結理論學習與臨床實務工作的最佳證據。最後，透過本研究所提出之理論與實務連結的PBL設計與評量規劃，期望可由多處著眼而成功地詮釋一個良好規劃之PBL的成效。Item 以概念演化探討物質三態變化之教科書內容與教學對學童心智模式發展歷程之影響(2012) 吳文龍; WEN-LUNG WU本研究綜合多重的研究資料探討學生物質三態變化之心智模式發展歷程，研究內容可分為四個不同的研究主題，據此，四個主要的研究目的分別為：(1)實施跨年級物質三態變化問卷調查，瞭解學生學習現況及檢驗物質三態變化概念演化假說樹的合適性與符合度；(2)透過相關研究文獻，建立理論的物質三態變化之心智模式及認知特徵，藉由系統發育分類學技術建構物質三態變化概念演化假說樹；(3)分析國小、國中、高中階段科學教科書之物質三態變化單元，以概念發展點探討教科書內容結構及與相關概念的銜接，建立各年級的概念教學進程表，並比較不同版本差異；(4)綜合前述三種不同的研究方法確立學生物質三態變化概念發展路徑後，在國小六年級進行「粒子本質導向之物質三態變化二階段教學」，探討不同概念內容與次序對學生學習物質三態變化的影響。 在選樣的部份，研究主題一為四到十二年級跨年級概念調查，研究者考量物質三態變化是日常生活中經常接觸到的現象，且在各年的教學活動亦會應用相關概念，因此受測者以四到十二年級逐年收集的方式收集資料(共832人)；研究主題三為教科書分析，以台灣九十九學年度現行之教科書版本為主，國小階段、國中階段及高中階段共有九種不同版本；在研究主題二實驗教學研究的部份，因研究發現五年級後即超過半數學生具有部份粒子概念，因此以國小六年級四個班級(共110人)進行教學活動。 本研究之研究工具及實驗教學包含：「粒子本質暨物質三態變化問卷」、「系統分類學統計軟體(PAUP* 4.0)」、「教科書分析編碼表」、「學習歷程記錄表」、「自然科學習動機問卷」及「粒子本質導向之物質三態變化二階段教學」。「粒子本質暨物質三態變化問卷」用於跨年級概念調查及配合實驗教學之施測，主要在瞭解學生對於物質三態變化概念的理解程度；PAUP* 4.0常用於系統分類學上，主要用來判斷物種親源遠近的統計工具，本研究用以分析物質三態變化心智模式及認知特徵，透過此軟體計算出可能的概念演化樹；「教科書分析編碼表」為分析不同版本教科書相關單元之編碼工具；「學習歷程記錄表」及「自然科學習動機問卷」為教學期間及教學後收集學生對課程內容的反應，以輔助研究結果的詮釋。 「粒子本質導向之物質三態變化二階段教學」包含微觀粒子概念與物質三態變化兩部份，此教學法根據物質三態變化概念演化樹之發展路徑做為教學的組織架構，分別安排合適教學內容與次序。二階段實驗教學階段包含第一階段粒子本質教學(角色扮演)及巨觀三態物質教學(一般講述)；第二階段物質三態變化教學(角色扮演組及一般講述組)兩個部份。第一階段為建立不同的先前概念做為後續教學的基礎，第二階段為採用兩種不同的教學法進行物質三態變化教學。本研究以角色扮演進行粒子運動的模擬包含三大特點：「眼罩」模擬粒子隨機運動的無方向性及無目的性；「帽子顏色(紅、黃、綠)」代表不同粒子運動速率；「魔鬼氈手套」代表不同吸引力。因國小階段並未安排微觀粒子相關的課程，因此研究者以學期末時間進行教學，教學時間為五至六堂課。 本研究之研究結果發現：(1)物質三態變化概念調查指出學生對於巨觀的概念發展早且已高比例的正確性，但在微觀的部份，大部份國中階段學生尚未建立完整的微觀粒子概念，要到高中階段才會出現高比例的科學概念；而物質三態變化概念的發展大致呈現逐年成長的狀況，但學生對於三態變化中凝結現象答對比例大於蒸發現象，顯示部份的學生仍無法以一致的科學概念解釋三態變化的物相轉變；(2)本研究之物質三態變化概念演化樹22可分為A、B、C、D區，各區出現不同的認知特徵，物質觀點中的混合觀與粒子觀分別在B區及D區出現，由相伴出現的認知特徵可看出各類心智模式對物質三態變化的不同解釋方式；(3)本研究之教科書分析結果認為粒子本質概念在國中階段的教學比重低，即使提到粒子概念也僅解釋物質的微觀結構，對於三態變化時粒子運動觀點要到高一時才有正式的教學活動，因此本研究下一階段實驗教學的主要目標增加粒子本質概念的內容，並瞭解粒子本質概念對學習物質三態變化時的影響；(4)在進行四組實驗組的實驗教學後，本研究之粒子本質教學能顯著地幫助學生學習第二階段的物質三態變化，並且即使第二階段的教學活動未使用角色扮演的方式進行，學生仍能理解物質三態變化概念，達到更好的學習成效。最後，本研究建議概念發展相關研究應採用不同的研究方式，同時進行整合的分析及實驗教學，才能具體對未來課程安排提供合適的建議。Item 模型本位探究策略在不同場域學習成效之研究(2013) 鐘建坪; Jong, Jing-Ping模型的建構與使用在科學實務上扮演重要的角色。然而學校科學課程卻很少介紹模型、強調模型是理論建構的重要工具以及如何協助學生發展不同模型之間的轉化能力。本研究區分為兩大主題，四個部份。主題一包括部分1與部分2，主要著重在歷經與科學家相似真實性探究之8年級科展學生(N=5)，探討教師在科展建模歷程中提供模型與建模本質觀點的有無，對於學生所建構科學模型的類型、階層以及模型與建模認識觀點的異同表現。其中部份1以事後分析法進行個案研究(N=2)，探討無提供模型與建模鷹架時，科展學生建模的表現，而部分2以歷程分析法進行的個案研究(N=3)，嘗試將真實性探究的認知過程與模型與建模本質觀點納入科展建模歷程中，形成模型本位探究教學架構，探討在真實性建模的科展活動中提供模型與建模鷹架時，學生的建模表現。主題二嘗試以模型本位的探究教學架構應用在傳統課室教學(N=102)，形成本論文之部分3與部分4。其中部分3為立意取樣選取研究者任教之9年級班級，再隨機分配實驗組(模型本位探究教學組，N=37)與對照組(簡單探究教學組，N=32；與講述教學組，N=33)，教學過程中實驗組搭配建模文本而對照組搭配傳統文本，探討經過相同教師教學之後，學生對於模型與建模認識觀點、科學過程技能、概念內容、建模能力與後設建模能力之表現異同。而部份4主要藉由學生對已建模型進行證成，探討建模歷程中模型效化的概念融貫性，若學生能夠進行數據或是相關科學知識的證成，即可確認模型內部組成變因之間的關聯性，表示學生經過證成的模型之融貫程度相較於無法證成者為高。最後總結兩大主題的研究，包括部分1、2、3以及4，探討模型本位探究教學架構在真實性探究的科展歷程以及課室學習的歷程中，關於學生建模的表徵模型之間轉換的關係，亦表示如果強調實驗研究的科學建模，學生會先從巨觀現象建立起巨觀或是動作模型，接著經由資料收集與分析獲得「中觀」(meso-)的視覺以及語彙模型，最後才根據關係座標圖建立數學表徵模型，而如果只是黑板示範實驗，會忽略從「中觀模型」所能連結巨觀現象以及符號模型。研究結果顯示，彙整如下： 1.部分1為經由事後訪談之科展學生，S1與S2學生能夠在相同的探究階段建構相似的表徵模型類型，同時隨著探究時程的增加，兩位學生建構之外顯表徵模型階層逐漸提升至延伸抽象階段；而模型與建模認識觀點部份，S1與S2學生經歷師生共構之科展探究活動之後，對於模型的看法仍是屬於具體事物而非抽象思考模型，顯示只有經歷真實性探究的師生共構無法有效提升學生模型與建模認識觀點到最高階層。 2.部分2為補事後訪談研究法之缺失，透過歷程分析法探討個案學生在提供模型與建模鷹架時科展活動之表現。結果顯示在外顯表徵模型類型與階層面向，個案學生S3、S4以及S5與未提供模型與建模鷹架S1與S2建構相似表徵模型與階層。然而在模型與建模認識觀點面向上，S3經過科展建模歷程之後皆達最高層級，而S4與S5在「模型本質」以及「評價模型」皆達最高層級，而S4與S5在「模型功能與目的」以及「建模歷程」皆為階層2，主要原因為學生仍以解釋而非預測作為模型的主要功能取向。 3.對照部份1與部分2之結果顯示，經過長期真實性師生共構的科展學生皆能夠在不同的探究階段建構出相似的外顯表徵模型並且逐漸提升層級，然而無提供模型與建模觀點鷹架之學生，無法將想法視為抽象模型並透過內隱與外顯模型交互作用進行科學建模，而提供模型與建模鷹架之科展學生能夠將模型視為系統性思考的工具，並且運用在科展探究活動之中，獲得較高的階層。結果顯示模型與建模鷹架對於國中學生進行建模學習有其必要性。 4.經過不同教學模式教學之後，模型本位探究教學組學生在長時間內之「模型本質」-模型與建模認識觀點、「概念內容」-等加速度與牛頓第二運動定律以及「能力」-科學過程技能與建模能力之整體表現皆優於簡單探究以及講述教學組。然而模型本位探究教學在後設建模能力只有部份項目顯著優於其餘兩組，顯示以模型位探究進行學習活動仍然需要加強學生自我評估之表現，以及如何在過程中誘導學生原先已有的後設認知能力以促進建模學習是一項關鍵。綜合結果顯示以模型本位探究模式進行教學有助於學生不同面向的成長。 5.經過不同教學模式教學之後，學生透過情境適切的判斷證成已建模型合理性之證成融貫性表現，模型本位探究組除了在等加速度之後測未與簡單探究組達顯著差異之外，其餘部分皆顯著優於簡單探究組與講述教學組，而簡單探究組學生在等加速度延宕以及牛頓第二運動定律後測顯著優於講述教學組。結果顯示雖然進行簡單探究教學能夠讓學生獲得證成的能力，然而提供學生模型與建模鷹架並且外顯化建模歷程之教學活動更能有效提升學生證成融貫性。 6.模型本位探究教學策略能夠提供機會協助學生進行實驗活動形成巨觀模型，接著進行針對蒐集的數據繪製表格與關係圖並進行意義解釋形成中觀模型，再以建構之中觀模型與科學符號模型以及巨觀模型做比較，連結巨觀與科學符號模型。而教學歷程中額外提供學生鷹架，透過中觀模型連結巨觀現象與科學符號模型證成已建模型作為學生個人修改模型的依據。 雖然文獻說明模型與建模在科學學習扮演重要的角色，然而並未提供實徵的研究說明模型與建模鷹架為什麼是一項重要的學習要素。本研究認為提供模型與建模探究學習活動，需要提供學生模型與建模鷹架作為系統性思考的工具，透過實驗為主、證成合理性以及理論模型遷移的建模歷程讓學生接觸巨觀現象形成巨觀模型逐漸建構中觀模型，再以中觀模型連結巨觀模型與科學符號模型，發展學生的科學本質、概念內容以及相關能力以呼應科學學習的三大目標。Item 大學生社會性科學議題小組討論及組間辯論之居位 —Toulmin論證分析取向(2013) 葉佳承; Chia-Cheng Yeh本研究之目的是以居位理論為基礎，探討大學生小組討論時，從初識到結識的歷程中，如何居位自己與居位他人；並探討持對立立場之兩組成員辯論社會科學議題時的論證歷程及辯論後的組間居位和外評。 在居位自己與居位他人方面，主要是以問卷調查的方式探得小組成員居位自己與居位他人的結果，組間的居位除了以問卷調查之外，也同時分析組間論證攻防時的話語資料。至於描述組內經由討論而慢慢形成小組的論證架構及論證的攻防呈現，則是以質性資料的分析結果為主。 研究結果發現：在組內互動的居位部份，初識時，成員間的居位結果顯示與社會基模有關，而且居位者有自謙的傾向；結識後，小組成員對自己的居位會提昇，顯示社會基模的刻板被弱化，表示結識後，組內的居位有重塑的現象。在小組論證的建構部份，小組論證架構的建立歷程中，支持宣稱的依據會先確立，待取得足夠的資料時，則進一步將資料轉換成支持理由；會設立限制條件來弱化反例的衝擊；並強調多元資料來源、重視數據及對數據解讀方式的重要性；地位的提昇與完成任務的輸出與貢獻有關，且輸出與貢獻愈大，地位提昇得愈高。在組間論證攻防與居位部份，辯士面對反例攻擊時，會提出因應的實用解決方式；呈現對比的有利數據突顯己方立場，來加強說服力；在攻防中，除了理性的論點，也會出現感性的訴求。在外評組的評價部份，除了辯士的準備度會影響外評組的支持立場之外，外評組支持立場的改變與否，和辯士如何對反例提出解決之道或反駁有關聯。顯示在科學課室虛擬現實社會的辯論場中，外評組成員展現出相對的理性。 本研究從居位的角度出發，配合Toulmin論證架構的分析，以瞭解大學生相互居位及共同建構論證的歷程。依據研究發現，對課程設計及未來研究提出建議。Item 探討模型與建模對於學生原子概念學習之影響(2011) 劉俊庚; Liu Chun-Keng模型（model）在科學理解上扮演非常重要的角色，它不僅作為科學現象的外在表徵，更是作為連結學校科學活動與真實科學之間的橋樑。本研究分為三個部分，首先，探討學生對於模型的認識與理解，以及學生如何利用模型來表徵所欲理解的現象、概念。其次，採取內容分析法對國、高中教科書「原子理論」單元進行分析，探究模型在我國教科書中所扮演的角色和功能，以及教科書是否具建模歷程的要素。最後，探討不同建模教學策略對於三組學生於原子概念學習之影響。研究結果顯示，彙整如下： 1. 8和9年級學生對於模型之定義，著重於模型是具體的事物，模型是物體的複製品。10和11年級學生對於模型之認識則已慢慢地轉變為著重於模型的功能，並且認為模型不再是實體的複製品，模型亦可如想法等抽象的形式。 2.學生對於模型認識之架構，分別是語意、本體論、認識論和方法論。語意部分為「實體關係」與「表徵形式」；本體論分為「模型呈現」、「變化關係」和「模型限制」；認識論分為「模型學習」與「模型觀點」；方法論則可分為「模型解釋與推理」和「模型檢驗與預測」。 3. 8年學生對於問題或現象所使用之模型與表徵系統主要以具體形式或示意圖為主，學生所使用之模型表徵以「形態相似性」為主；9年級學生除使用具體形式的模型外，亦開始使用如化學方程式或物理公式來描述現象。10和11年級學生則受到其化學背景知識的增加與概念理解，其使用模型表徵已經會考量模型與其目標系統之間的結構性關係，如抽象形式的化學方程式、物理公式，或關係圖等。 4.高中化學教科書完全符合良好模型特徵之比例偏低，顯示教科書內容以陳述科學事實為主，所使用模型著重於模型物件之呈現（完整性）（95.4%），實驗結果與理論運作之間的概念性解釋（概念性）（64.8%）與提供適當的圖像模型（具體性）（68.5%）則較為缺乏。 5.大部分高中化學教科書著重於描述原子理論內容介紹，「模型描述與選擇」和「模型建立」得分較高（93分，72.7%；106分，82.8%），至於「模型效化」與「模型分析與評估」得分較低（66分，51.6%；48分，37.5%）。 6.經過不同的教學活動後，類比建模組和電腦輔助建模組成績皆優於講述教學組，且原子概念問卷（II）後測亦達到統計上顯著差異（p = .027< .05），此外，原子成就測驗達統計上顯著性差異（p = .000 < .005）。此外，三組學生於建模能力測驗之「模型選擇與描述」、「模型建立」、「模型分析與評估」和「平均建模能力」達統計之顯著差異（p = .047 < .05；p = .035 < .05；p = .027 < .05），惟「模型效化」、「模型調度」和「模型重建」等建模能力則未達統計上顯著之差異（p = .062 > .05；p = .135 > .05；p = .069 > .05）。 7.分析三組學生於「原子概念問卷（II）後測」與「建模能力測驗」之Kendall’s tau相關係數，講述教學組未達顯著相關，類比建模組與電腦輔助建模組達高相關，換言之，透過類比建模教學模式除可以能提升學生的概念理解外，亦可以提升學生的建模能力。 模型與建模在教學上扮演非常重要的角色。本研究認為建模能力是豐富科學學習的重要方式，另外，本研究亦主張模型與建模的了解亦將使學生發展後設認知的知識。