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 漢英語教科書科學理論及科學本質論述的語言分析與比較(2023) 盧宥良; Lu, You-Liang本研究旨在探討漢語教科書與英語教科書科學理論與科學本質論述的語言分析與比較。選取臺灣高中與IBDP物理教科書的運動學單元內文作為研究的標的文本，並以系統功能語言學之角度進行及物性、主述位、語態、時態、技術性建構、連接關係、蘊含序列與體裁分析，進一步得到漢語文本與英語文本傳達了怎麼樣的科學理論與科學本質。研究發現，漢語文本與英語文本在語言論述上存在差異。漢語文本的小句通常使用較多零代詞。此外，漢語文本出現了贅字、詞性轉換以及物理問題；而英語文本則有作者與閱讀者產生人稱關係混淆的情形。在科學本質的傳達上，漢語文本與英語文本多數具有相同的特徵，例如化繁為簡、解決問題、理性與客觀等，並分別能與臺灣以及IB教育體制所提到之科學本質特徵相互對應，且其所傳達之科學本質特徵亦與科學教育、科學哲學領域所討論之內容相關。Item 多元的科學史融入課程對國中生科學本質學習的影響(2021) 洪俊介; Hung, Chun-Chieh如何提升學生科學本質已是目前科學教育中重要的一環，本研究目的為瞭解多元的科學史融入課程(以下稱研究課程)對學生科學本質觀的影響以及學生如何利用課程詮釋其科學本質觀。研究課程於一公立國中八年級六個班級中實施。採用量性與質性混合的研究方式來分析課程對於學生科學本質觀的影響。量性資料採用林陳涌(1996)提出的「了解科學本質量表(UNOS)」瞭解學生在課程進行前、後的科學本質觀及其差異。質性資料為藉由訪談深入瞭解學生對於結合科學史影片課程的想法及課程內容對於學生科學本質觀的影響。UNOS結果顯示經過研究課程後，學生在UNOS量表中科學知識的本質面向中具有顯著提升。分析學生訪談後發現，藉由教師在教學中提問引導可協助學生瞭解科學史中呈現的近代科學本質概念，也顯示科學史融入的課程能夠引起學生對於科學學習的興趣。Item 科學本質桌上遊戲之設計與成效(2021) 郭信嘉; Guo, Xin-Jia研究旨在探討科學本質桌上遊戲設計與成效，結合自製的手機程式以及自製科學本質桌上遊戲，進行為期一週兩堂課的科學本質桌上遊戲課程，讓學生擔任科學家，體驗從西元前5世紀至西元16世紀的科學發展，探討學生科學本質觀變化之研究。研究對象為臺北市某高級中學學生，共計149人進行科學本質桌上遊戲課程學習，於課程前及課程後分別進行前測、桌上遊戲教學實施以及後測，學生為同所高級中學，進行教學實驗的班級來自相同條後件下母群體之研究對象。研究對象接受科學本質桌上遊戲課程，進行前後側分析，發現其科學本質觀中「創造性」面向的學習呈現正向顯著差異，其餘「暫時性」、「經驗性」、「理論負載性」及「社會文化影響」四個面向均無顯著差異。由此可知藉由科學本質桌上遊戲課程可以增加學生科學本質觀中「創造性」面向的學習。Item 大學生科學本質觀之評析(2021) 陳政修; Chen, Zheng-Xiu本研究旨在利用科學本質問卷研究不同學院的大學生經過九年一貫國民義務教育以及高中科學課程後，其科學本質觀在七大面向的表現，包含「經驗性」、「暫時性」、「理論負載性」、「創造性」、「社會文化影響」、「推論性」以及「科學理論與科學定律的關係」。本研究工具是由Lederman、Abd-El-Khalick、Bell與Schwartz (2002) 所設計的VNOS-C量表的中譯版本 (Liu& Lederman，2007) 共八題開放式問卷。透過分析歸納法（analytic induction）將75位修習科學本質課程大學生的作答，利用科學本質觀點分類表進行編碼，將其作答歸類成三種想法：樸質型想法（naïve）、過渡型想法（transitional）以及知識型想法（informed）。而後分析不同的學院間的差異，並進一步與他國（中國、加拿大、美國）相關研究相比較。研究結果歸納如下： 一、超過一半的受試者「經驗性」、「理論負載性」與「科學理論與科學定律的關係」三面向呈現質樸型想法。 二、課綱中著重的面向與受試者的科學本質觀層次無明顯相關，反而課綱著重的「經驗性」面向，受試者呈現較高比例的樸質型觀點。 三、理學院在「經驗性」面向上明顯優於工程學院；文學院在「暫時性」與「社會文化影響」面向上知識型觀點的比例高於其它學院；教育學院在「推論性」面向上過渡型與知識型觀點的比例高於其它學院。 四、「科學理論與科學定律的關係」為各國整體大學生中知識型觀點比例最低的面向；並且我國理學院學生在「社會文化影響」面向得分較高，反之「理論負載性」面向得分較低。 綜合以上結果，分別對科學本質觀分類表及未來研究者提出相關建議。Item 科學史及社會性科學議題融入基礎化學課程對學生科學本質理解的影響(2021) 簡佑庭; Jian, You-Ting本研究旨在探討教學者在高一基礎化學（一）課程中融入科學史及社會性科學議題後對學生科學本質理解的影響。配合課本單元順序先進行八週的科學史教學融入，採講述式教學，內容以課本提及的為主再進行額外補充；接著進行為期四週的社會性科學議題融入課程，以時事「無核家園」為題探討太陽能取代核能的可能性，以修正式學習環教學，搭配小組討論、角色扮演、辯論和發表。研究對象為新北市某公立高中一年級學生，共三個班，有效樣本共97位。研究工具使用VOSTS9問卷，依序在學期初、科學史教學介入後及社會性科學議題教學介入後進行三次施測，並以McNemar卡方分析處理數據；社會性科學議題教學介入後會另請學生填寫關於主觀性、經驗性及暫時性的學習單，依其內容評定科學本質理解之觀點。研究結果顯示高中生的科學本質在「科學知識的特性」項目多數持有理性觀點，「假說、理論與定律」項目持有理性觀點的人數最少。科學史教學後，學生在「科學方法」與「發明假設」這兩項科學本質理解有顯著提升。社會性科學議題教學後，學生在「領域間的調和性」及「分類系統」這兩項科學本質理解有顯著下降；「主觀性」及「經驗性」僅不到三成的人具有理性觀點。研究最後對科學史及社會性科學議題融入教學和評量方法提出建議與改善，期許對未來科學本質理解提升的相關研究有所貢獻。Item 科學史與科學概念教學順序對學生科學認識觀與學習動機之影響(2015) 邱奕華本研究針對高中一年級基礎物理「光電效應」單元，設計三組教學方式：「科學史─科學概念教學」(後稱歷史概念組)、「科學概念─科學史教學」(後稱概念歷史組)以及「傳統教學」(後稱對照組)，探討科學史教學對學生學習的影響以及科學史教學和概念學習的順序關係。本研究共270人，每組90人。利用研究工具「科學認識觀問卷」、「科學學習動機問卷」、「隨堂學習單」並分析學生小考和段考成績，「科學認識觀問卷」和「科學學習動機問卷」以相依樣本t考驗和MANCOVA分析，「科學概念問卷」以ANOVA分析。 結果發現，在科學概念問卷中，三組學生無顯著差異，顯示相較於傳統教學，科學史教學並未對學生產生不利影響；在科學認識觀問卷中，概念歷史組有最佳成效，對照組則顯著退步；科學學習動機問卷中，各組均有退步趨勢，顯示學生學習動機下降；在學生對光電效應單元的看法中，概念歷史組和對照組均顯著優於歷史概念組，顯示不恰當的教學順序可能造成學生學習受挫。實驗結果顯示出概念歷史組的教學成效最好，歷史概念組對光電效應課堂看法觀感最差，對照組科學認識觀顯著下降，顯示恰當的教學順序能促進學生學習，不恰當的順序則導致學生學習認知負荷增加，建議進行科學史融入教學前學生可先行學習科學概念。Item 以科學史歷程短文教材設計之家庭聯絡本對八年級學生科學本質的影響(2013) 陳琼輝本研究的目的，在將科學史歷程短文融入學生家庭聯絡簿，藉由學生每日閱讀科學聯絡簿內的文章，與針對科學歷程短文提出的科學本質反思問題提問，進行科學寫作的回答，期盼能提升學生的科學本質觀。並提出研究者自行編寫之科學歷程短文教材及其寫作設計背景與寫作手法，盼能對後續科學史教材設計提出新的看法。 本研究選取台北市某兩國中各一班共61名學生參與本研究的聯絡本閱讀介入的研究。採用質量並重的方式收集資料，利用林陳涌（1996）「了解科學本質量表」(UNOS），在一百零一學年度下學期的學期前後進行測驗，並依據學生在科學聯絡簿上進行科學寫作的回答情形，輔助前後測t考驗的差異結果分析。 研究結果顯示，學生在接受科學聯絡簿融入每日科學閱讀與寫作之後，科學本質的提升效果非常顯著（t=-6.75）。而女生在UNOS的分數提升程度大於男生，但是未達顯著水準(P=0.126 > 0.05）。高成就組學生的科學本質觀點的提升程度，是明顯大於低成就組學生（P=0.041< 0.05）。 本研究最後提出有別於科學本質明示教學的方法，利用聯絡本這一種類似課外讀物的閱讀材料，建立學生每日的閱讀與寫作的習慣，透過科學歷程短文與科學本質反思問題寫作，能夠有效提升學生的科學本質觀。並列出本科學聯絡簿的各種使用方法與建議，期許能對學生科學本質的提升有所貢獻。Item 科學史融入高中物理熱學與光學之教學研究(2013) 張永昌面對十二年國教即將實施，培養學生具備足夠的科學素養，成為高中物理教學的重要目標。本研究針對高三物理熱學與光學兩個章節，透過準實驗研究的方式，將研究者任教的兩個班級分別採用科學史教學(43人)與一般教學(38人)的形式，探討不同教學模式對於學生在科學本質觀點及學習成就的影響。 透過研究工具「了解科學本質量表」進行相依樣本t考驗分析得知，相較於一般教學，學生的科學本質觀點在科學史教學後，有顯著的提升(t = 3.081，p< .05)，且原持有科學本質觀點較接近傳統觀的學生，提升的程度最為明顯；透過ANCOVA分析學生在傳統期中考試題的表現得知，成績原本較差的科學史教學組學生在科學史教學後與一般教學組學生的成績差距逐漸拉近，因此，長時間的科學史教學對於學生學習是有助益的；經科學史教學後，學生在PISA類型試題的表現優於傳統期中考試題，此結果可做為後續相關研究選擇學習評量工具的參考。 雖然大多數(92.3%)學生對於將科學史融入高中物理教學抱持正面與肯定的態度，但是，部分(20.5%)學生認為回答科學史教學活動所安排的科學本質問題是有困難的，此外，超過一半 (61.5%)的學生，在即將面對升學考試的壓力下，認為科學史教學比較適合安排在高一課程，上述學生對科學史教學的反應，以及研究者最後依據研究結論提出幾項建議，可做為後續教學與相關研究參考。Item 學生學習科學本質之初探─閱讀素食與暖化議題(2014) 吳建興本研究旨在探討素食與暖化的議題融入科學本質教學的成效，研究採 單組前後測的前實驗研究法的設計，設計兩份科學文本，分別採取支持與反對素食有助於減緩全球暖化不同的立場，根據科學本質指標設計問卷，針對桃園縣某國中九年級的學生施測，檢測學生閱讀過前測與後測文本後，在素食與暖化相關知識與科學本質內涵是否有所改變。研究結果發現，受測者在前測與後測的表現在科學知識與科學本質兩大向度都有明顯的差異，其下的幾個次向度也有明顯的改變，在閱讀過後測文本後，受測者對於科學知識與科學本質的了解相較於前測時，有進步的跡象。本研究以科學議題設計成教材，為科學本質的教學設計提供一個方向與建議，未來可以多多將熱門科學議題設計成教案，以概念衝突的方式去刺激學生，促進它們對於科學本質認知的改變。Item 建構國小科學本質學習要項與教學研究(2017) 謝州恩; Hsieh, Chou-En有鑑於目前在我國12年國教課程綱要正在進行編修的時期，本研究參考實證哲學、科學史、科學心理、科學社會學領域的文獻及若干國家科學本質課程要項，先歸納出重要的科學本質項目23項，依其科哲觀點區分成實證、調和與後實證觀點。再請國內專家學者與學專門教師，進行大慧法（Delphi technique）問卷調查，以尋求適合國小學生學習的科學本質要項的共識。從分析Kendall和諧係數可知，科學本質在國小課程的重要性與科學本質的哲學觀點，各群內兩回問卷皆達顯著的一致性，且專家學者與專門教師在兩回合大慧法問卷，也達成顯著的一致性。大慧法歸納出的科學本質學習項目共十項，如：科學家需要創造力與想像力、科學由科學社群建構而成、科學目的之一在解決問題，以及科學知識帶給人們啟示等，適合納入國小自然科學課程與教學。本研究另一個目的在尋找能達成目的的教學，使學生能達成前述科學本質要項的學習。以作者任教學校的六年級班級分成：一般教學、論證教學、論證省思教學三種策略進行準實驗研究，來瞭解學生經六個活動後，是否達成專家學者的科學本質認識。透過質性（五題）與量化前、後測（30題）、教室錄影音、訪談（七題）與學生學習單等資料來源分析，發現一般教學班與高成就學生科學本質觀點未改變，而論證教學與論證省思教學班的學生科學本質有部分項目觀點改變，論證省思班與高成就學生的科學本質觀點經教學後較能接近前述的科學本質要項的學習目標。論證與論證省思班的中、低學習成就學生在若干科學本質觀點上也有轉變。論證與論證省思班學生的論證皆有進步，其中論證省思班以主張和理由進步較多。論證省思班的學習活動設計較強調後設認知策略，使學生對科學本質認識的轉變較明顯。研究結果建議，論證省思教學模式可提升國小學生建立科學本質的認識。