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 以教育科技和自我評量促進自我調節科學學習的師生研究(2024) 隋奇融; Sui, Chi-Jung本論文探討自我評量在自我調節科學學習框架中的作用，強調學習者自我評量的能力對於提高學習成果的重要性，並將自我評量作為實現科學自我調節學習的關鍵機制。本論文採漏斗方法，由相互關聯的研究開展，每項研究對於整合自我評估策略對自我調節學習的影響提供了獨特的視角。第一個研究以主題分析探索教師將自我調節學習策略納入科學教育的看法，並且透過路徑分析建立教師自我調整學習與科技教學內容知識的結構模型，凸顯對於科技輔助自我調節學習價值的共識。第二項研究進一步的探討科技輔助學習環境對學習社會科學議題論證的學生自我調節學習的影響，證明自我評量工具在自我調節成果上的關鍵預測作用。第三項研究評估自我評量設計對學生在社會科學議題論證中的學習和自我調節的影響，發現調適任務在促進認知和後設認知發展上的重要性。第四項研究提供一個全面的文獻綜述，橫跨十年（2013-2023年），以綜合洞察自我評量方法如何增強學生的自我調節科學學習，識別出在促進高層次思考技能方面應用這些策略的研究缺口。綜合這些發現，倡議將自我評量作為一種策略性的學習方法，特別是結合得分預測、以標準進行自我評量和調適任務，以促進科學教育中的自我調節學習。本論文發現其在增強認知和後設認知方面的實際可行性和有效性。此外，本論文也強調在科技輔助學習環境中納入明確的監控和調節策略的必要性，以支持自我調節學習過程。Item 教師遊戲融入科學教學意圖量表之開發、效化與啟示(2024) 陳佩琪; Chen, Pei-Chi近年來臺灣教育界興起遊戲學習與科學教育結合潮流。相關研究多探討學生使用遊戲的學習效益，對教師運用遊戲教學研究尚不多見。但教師在實施遊戲教學中扮演重要角色。研究目的是了解現今教師運用遊戲於科學教學的意圖因素，開發與效化「教師遊戲融入科學教學意圖量表」且驗證量表的信度及效度。本研究先參考計畫行為分解理論 (Decomposed Theory of Planned Behavior, DTPB) 相關的視角，初步建構量表的各向度及題項對應。邀請7位專家修正建議量表。以200位教師為樣本進行項目分析與探索式因素分析。最後取308位教師為研究樣本進行驗證性因素分析，完成建構效度。研究結果顯示，遊戲融入科學教學意圖量表包含遊戲有用性、遊戲易用性、自我效能、同儕和長官的期待等四個構面，合計20題，信度與效度良好。20-30歲教師族群在自我效能表現較於其他年齡組別有顯著較高現象。教學年資0-5年的教師族群於遊戲有用性表現較於其他組別有顯著較高現象。國小教師在量表中的四個構面上表現最佳。另外，亦使用潛在剖面分析（LPA）來識別不同教師風格子群組。根據教師於遊戲有用性、遊戲易用性、自我效能、同儕和長官期待方面，識別出三種類型的風格教師，其分別為中接受度/高主觀規範、低接受度/低主觀規範、高接受度/高主觀規範。這些子群組教師在測量遊戲意圖的四個構面上表現存在顯著差異。本研究對遊戲式教學有一定的啟示，可給予現今面臨多元化教學之 108 課綱的教師們，且益於之後其他非制式科學教育教學、教師科普遊戲活動使用，對後續研究有相當的助益。Item 社會中的科學衝突：知識研究方法與爭議案例(2024) 廖英凱; Liao, Ying-Kai當代社會的科學議題，涉及龐大且跨領域的知識範圍，包含知識本質的科學不確定性，以及專家利害關係人作為知識代言者的論述與立場偏誤，最終使科技政策論辯過程並非以學術研究成果作為基礎。雖近期社會脈絡中的科學研究趨勢，已逐漸涵容公眾參與及提升決策品質的方向。基於實證以提升決策品質漸成顯學，然而實務上作為實證決策的科學證據常僅片面與間接地出現在公眾決策的場合中。本研究實踐以知識為主體的科學參與為目標，回顧其背景理論與研究方法，並以人機協作的混合文獻研究法為主要工具，以萊克多巴胺肉品進口爭議、大崙尾山碳中和複層林營造案兩個背景知識本質相異，但都具爭議且被社會關注之議題為研究案例。分析結果顯示，此類爭議議題均始於上位政策，均有大量專家參與論辯，但專家間存在領域學理或學術社群的對立，致使社會衝突無法透過常態的專業知識機制得到解決。本研究亦確認文獻回顧技術的混合運用，可有效處理爭議性科學議題的關鍵問題，並識別爭議之本質，該方法具有公眾協作的良善效益，因此提出民主治理機制的調整方向，以實踐低成本的科技民主參與。Item 以學習進程發展認識實踐取向的建模本位教學：八年級化學反應學習主題為例(2024) 曾茂仁; Zeng, Mao-RenItem 師範院校自然科學教育學系演變之探討(2024) 洪瑋; Hung, Wei自然科學教育學系是我國培育小學科學教育師資的高等教育機構，九所師範院校之自然科學教育學系自成立發展至今近二十年已有許多變化。本研究旨在了解自然科學教育學演變歷程，並探討自然科學教育學系在社會中的角色定位。研究使用 文獻分析與深度訪談五位曾任教於自然科學教育學系之教師，與三位於師院數理教 育學系自然組、大學自科系畢業之教師，以瞭解了解(1) 改變的內容、(2) 產生變遷的因素，與(3)改變後的成效。利用 Parsons 的 AGIL 模型進一步探究自科系適應環境的動態過程。研究結果發現:自然科學教育學系面臨社會中少子化、教育開放趨勢，在制度面上師資培育制度的變革，學校發展方向以及考量系上師資專長結構進行轉型。因應諸多挑戰，多數自科系選擇轉型為純科學科系。轉型為應用科學科系利於科系生存，將師資培育目標託給教育學程忽略科學師資的學科教學知識，也受限於自科系本身條件。選擇維持科學教師培育之科系多結合科學專業人才培育雙軌目標。自然科學教育學系在師院改制期間與其他科系相比變化更大，與科學教育之領域特質相關。自然科學涵括內容範圍廣大，與社會環境高度相關、易於與其他領域結合。現存教育制度不利自科系生存，被定位為科任科目、自然科邊緣化，使得自科系逐漸消逝。最後研究根據研究結果對自然科學教育學系之演變歷程提出綜合性的結論與建議。Item 初探量子資訊Edu-LARP對學生學習成效的影響(2024) 王柏凱; Wang, Po-Kai量子資訊與其相關物理概念是近代物理的重要內容之一，其中包含對疊加態、穿隧、糾纏等特性的理解，以及量子在科技的應用發展。然而，這些特性抽象難以理解，科技的應用也缺乏與學生生活的連結，致使學習動機低落，將使得量子資訊的學習成效有限。本研究將量子資訊融入LARP(Live Action Role Playing)，發展出教育型LARP (Edu-LARP)：「量子計畫」，期望透過LARP賦予參與者特定角色、情境，讓參與者暫時脫離現實環境的限制，在與其他角色互動、完成任務的過程中，逐步精熟量子資訊的概念，並在情境體驗的過程中，提高參與者對量子資訊三個不同層面的態度：認知、情意、行為。本研究以高中生為對象，使用「前測-後測-延宕後測」之實驗設計，探討量子資訊融入LARP對學習成效的影響，分別於遊戲前後實施「量子資訊相關概念知識測驗」與「量子概念態度量表」，遊戲時長為5小時，並於全部活動結束後一個月統一進行延宕測驗，共回收有效問卷50份。量子資訊相關概念的知識層面的前-後測成對樣本t檢定、前-延宕測成對樣本t檢定皆呈現顯著差異，表示學生在完成活動後對量子資訊相關概念的理解有顯著成長，且能持續。態度的前-後測也呈現顯著差異，學生在完成活動後對量子資訊的態度三層面（認知、情意、行為）皆顯著提高，表示學生可以在有效學習量子資訊的前提下，增進學生對量子資訊的態度。另外，知識、態度與學生背景無一達到高度相關，由此可知本研究所調查之背景資料不足以對學生使用Edu-LARP進行學習產生限制。Item 分析高中生閱讀社會性科學議題時的視覺注意力、情緒變化、知識認識信念與論證推理之關係(2024) 邱昀; Chiu, Yun本研究之目的為剖析高中生在閱讀社會性科學議題文本時，其知識認識信念、視覺注意力、即時情緒變化與科學閱讀之論證推理表現之關聯性。研究設計以 51位高中二年級的學生作為受試對象，並以性別與學科背景作為學習者特性差異的依據，藉「第三天然氣接收站的興建與藻礁爭議」主題文本的閱讀與後續開放式論證推理問卷的填答，測量受試者論證推理表現，並於過程中以眼球追蹤技術與皮膚電阻感應器分別量測受試者的訊息處理注意力變化與即時情緒變化，結合後續獨立收集之知識認識信念問卷，進行比較。結果發現，在視覺注意力上，總凝視時間與掃視時間與論證推理子項中「提出理由」呈正相關。而知識認識信念中較相信知識獲取合理性源自於學校或研究權威，其論證推理的結果也較為精煉。另外針對知識認識信念與視覺注意力之關係，越相信知識是確定、不變的，會與總凝視時間呈現正相關，而知識獲取來源相信是個人看法或多元觀點，則反之。最後，在注意力與情緒兩者關係之探討中，注意力時間越長，其情緒變化的趨勢則較緩。近一步，針對學習者的特性進行差異分析結果發現，男學生對於知識的合理性來源，相較於女學生更傾向於相信個人的看法或需要透過不同觀點進行比較。而女學生在論證推理表現上較男學生來得精煉，整體而言，知識獲取合理性來源傾向於個人看法者，相對論證推理表現也較低。在另一分組向度上，理組學生花費較長的注意力在文本上，也代表運用較多整合訊息的認知能力。Item 探討以同儕互評支持評分規準對科學筆記寫作、科學閱讀理解能力、生物科學習成就之影響(2024) 郭柏宇; Kuo, Po-Yu閱讀理解能力自2000年起就被列為PISA重要的評量項目，語文閱讀理解能力更是108課綱中重要的素養能力之一。如何提升閱讀素養能力也成為學校教學的重點之一。本研究欲探討在同儕互評支持評分規準下進行科學閱讀筆記寫作對閱讀理解能力的影響。藉以評分規準為鷹架，同儕互評為引導，促使學生在進行科學筆記寫作的過程中提升科學閱讀理解能力。本研究以新北市某完全高中11年級三類組97名學生為研究對象，但在實施過程中未硬性要求學生完成科學閱讀筆記寫作，故最終以31名學生為研究對象進行數據結果分析。31名學生依便利分組分為無互評組12人，互評組19人。研究過程中學生須閱讀科學文章並參照評分規準撰寫科學筆記寫作，互評組學生交換科學筆記寫作進行同儕互評；完成科學筆記寫作後交由教師統一評閱回饋後發還給學生。本研究共進行13次科學閱讀筆記寫作，過程中收集學生之科學筆記成果、評分規準、閱讀理解能力測驗與生物科學習成就表現。 研究結果顯示，閱讀理解能力隨著科學筆記寫作次數增加有所提升，且同儕互評組的閱讀理解能力增加幅度大於無互評組；然而，閱讀理解能力仍受到學生的先備知識、生物科學習成就表現等因素的影響。同儕互評支持科學筆記寫作能顯著提升學生的筆記寫作品質，但是生物科學習成就未見顯著影響。根據研究結果，研究者對於提升閱讀理解能力有以下結論:（一）、以同儕互評支持評分規準進行科學筆記寫作能有效提升科學筆記寫作表現；（二）、閱讀理解能力可藉由多次科學閱讀筆記寫作提升但不受到同儕互評影響；（三）、評分規準能作為良好的評分依據，亦可以做為良好教學鷹架，能有效引導學生達到預期的學習表現；（四）、科學閱讀理解能力與生物科學習成就高度相關，學生閱讀理解能力的提升能提高生物科學習成就表現。Item 探討差異化建模教學對高中學生的演化概念學習與建模能力之影響(2024) 簡薇珊; Chien, Wei-Shan本研究針對高中一年級學生設計一個差異化建模課程，欲探討差異化建模課程是否能夠讓建模能力及學科成就程度不同的學生皆能有符合自身準備度的教材與教學，因而在建模能力及學科成就上皆有顯著的提升 ， 藉此也發展一個可以提供教學現場教師更加適性的科學課程架構 。 由於《十二年國民基本教育課程綱要－自然科學領域》 強調應於每個教育階段貫徹探究與實作 ，又在探究實作中的探究能力也關注建立模型的歷程， 因此可知臺灣科學教育也關注建模教學，除此之外，適性教育也是現今教育更加重視的理念，希望教學能夠更有彈性 、包容性且符合學生的需求，因此本研究欲開發一個能夠有效的在相同的課室中 ， 達到針對不同學生需求的差異化建模教學。本研究包含四個研究問題：1.不同教學對於學生的學科成就之影響 2.不同教學對於學生的模型本質知識之影響 3.不同教學對於學生的建模實踐能力之影響 4.學生的建模學習進程為何？本研究結果顯示透過差異化建模教學，不同程度 (模型知識與科學概念) 的學生在模型本質知識皆能有顯著的提升，而差異化建模教學對於低成就的學生也有助於其在科學概念的學習上有顯著的成效；此外，在學生的建模發展的歷程也發現透過建模架構設計的學習任務可以促使學生從頭建構模型，且不同特質的學生在差異化的教學下，最終皆能建立一具有完整系統的模型。Item 量子資訊桌遊對學生學習成效影響(2024) 黃奕誠; Huang, Yi-Cheng