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 探討高中生於探究導向的社會性科學議題學習中（SSIBL）之探究能力表現—以「減碳」議題為例(2023) 吳建源; Wu, Jian-Yuan基於相關研究的缺乏與研究者自身教學的反思，鮮少有完整探究歷程的教學活動與訓練。因此，本研究以「減碳」議題為主軸設計SSI課程，透過探究導向的社會性科學議題學習（SSIBL）的訓練後，探討高中生的探究能力（發現問題、規劃與研究、論證與建模）改變情形，以及於課程期間的探究能力表現情形。本研究採單一組前測、後測設計，以便利取樣的方式選取臺北市某高中高二學生共49名為研究對象，並進行五週十節課的教學實施（課程名稱：減碳產電小大師）。研究過程中蒐集學生於探究能力測驗與SSI課程學習單的作答內容，並透過描述性統計、無母數檢定法之魏氏考驗，以及U考驗進行研究結果分析。研究結果發現：（一）SSI課程對於整體學生的探究能力皆有顯著幫助，進步幅度最大的為「發現問題」，其次是「規劃與研究」，而「論證與建模」進步幅度最小。（二）在SSI課程中，整體學生的作答表現結果顯示最佳的為「發現問題」，接著依序是「規劃與研究」以及「論證與建模」。（三）先備探究能力較高的學生在SSI課程學習單中的探究表現優於先備探究能力較低的學生，但進一步分析只有「論證與建模」的探究子能力有顯著差異。（四）先備探究能力較低的學生，其探究能力進步幅度明顯優於先備探究能力較高的學生。本研究期許發展的SSI課程能幫助教師於教學現場中提供學生完整的探究歷程與提升其探究能力，亦建議未來如有相關研究，可融入學生「表達與分享」的內容並蒐集其資料進行研究分析。Item 社會性科學議題桌遊的設計與實踐(2020) 蔡仁哲; Tsai, Jen-Che社會性科學議題與桌上遊戲是21世紀培養學生科學素養能力的良好潛力教材之ㄧ。本研究結合科學桌遊與社會性科學議題，設計天佑臺灣科學桌遊其主題為探討臺灣經濟發展與生物保育的兩難議題，讓學生透過小組團隊合作的形式能實際的操作、做抉擇、溝通交流，培養學生能進行不同立場的反思與科學素養能力。 本研究除了設計社會性科學議題桌遊外，亦提出科學桌遊學習模式(scientific board game learning mode, SBGLM)，幫助教師能了解桌遊教學的過程與步驟。SBGLM可區分為四部分:前置、促發、過程、精緻，使學校教師在使用科學桌遊教學有參考的教學架構；其次，本研究對於學生的桌遊過程錄影資料進行編碼整理分析，進一步提出學生桌遊遊玩過程中具有六種狀態，放棄、失望、探索、投入、互動、目標；另外，也具有六種行為表現，無聊、分心、提問/聆聽、對話、思辨/抉擇、主張。研究對象涉及國小、國中、高中、大學等的不同學習階段的學生，共有73位國小學生、59位國中學生、34位高中學生、25位大學生。桌遊的教學過程持續時間各不相同，國小學習階段的課程進行120~180分鐘；高中學習階段的課程進行300~400分鐘；大學學習階段的課程進行300分鐘。本研究共收集學生的生物相關的科學概念認知前、後測量表、開放式題目學習單、課室錄影資料編碼分析、桌遊遊玩過程結果、團體訪談資料等等。 研究結果顯示，學生在生物概念認知具有良好的成效。國小學生在開放式題目學習單顯示，56%的國小學生認為消滅外來種對於生物保育是重要的；41%的國小學生在桌遊過程中感受到外來種繁殖力強的現象。經過前後測成對樣本t檢定，國中、高中、大學學生在生物相關認知成效皆具有顯著的進步，並達到中等程度的效果量。課室錄影編碼資料分析結果顯示，1.桌遊過程階段會影響學生的桌遊參與狀態與行為表現，相同的桌遊過程階段具有相近的趨勢；2.學生達到目標狀態是困難的，需要授課教師的引導鼓勵；3.在桌遊過程結果中，學生有發生行為的改變並且嘗試對任務目標進行問題解決；4.不同的教師進行桌遊教學，確實會影響學生在桌遊過程中產生不同的參與狀態與行為表現。Item 從認知歷程角度探討學生線上學習以及論證表現(2020) 鄭嘉惠; Cheng, Chia-Hui本論文的主要目標為探討在社會性科學議題的網路課程中，學生的學習歷程與論證表現。本論文根據研究架構分為四個不同的研究議題，第一個研究為模型建立的理論研究，以Mplus7檢驗三種不同科學認識觀的結構模型，了解三種科學認識觀所包含各面向之間的關連性及預測結構。第二個研究為研究方法的回顧性研究，探討當前眼球追蹤技術應用於科學教育研究的趨勢，然後根據文獻回顧的結果，提出未來運用眼球追蹤技術於科學教育中的研究架構，並根據所提出的建議設計後續的研究內容。第三個研究為實徵研究，探討大學生科學認識觀與論證結構的學習歷程與理解之關係。研究結果指出，當大學生持有越高程度的「確定性」信念時，會對於論證結構付出較少的認知注意力，導致較差的學習表現。第四個研究亦為實徵研究，欲了解融入社會性科學議題的生物醫學網路課程中，大學生的認知學習歷程、論證表現以及個人因素(例如：先備知識、科學認識觀、網路搜尋行為等)對於學習的影響。研究結果發現，學生的認知學習歷程以及論證表現和個人因素皆有其相關性存在。各研究結果皆支持此論文的研究架構，且根據研究結果提出教育上的意涵以及未來研究建議。Item 社會性科學議題教學與科學素養之探討－以太陽能電池為主題(2011) 謝憶芳本研究旨在探討我國國小六年級學生在「太陽能電池知多少？」之社會性科學議題教學前後，其在能源、電池、太陽能、節能減碳的科學認知變化和3C素養：科學能力素養、合作素養、自信素養的差異情形。研究對象採目的取樣方式，對象為宜蘭市某國小六年級學生，有效樣本數65人。研究採用問卷調查和個別訪談資料，利用SPSS12.0套裝軟體進行建檔，並以獨立樣本t檢定、成對樣本t檢定以及皮爾森積差相關進行資料分析。研究結果發現：在社會性科學議題教學前後，學生之能源、電池和太陽能認知有顯著提升，節能減碳部分則無顯著提升；學生的3C素養項度，科學能力素養、合作素養在教學前後均無顯著差異，僅有自信素養有顯著差異。此外，自然科學成績與科學能力素養、合作素養與自信素養均達顯著相關，顯示教學前即存在自然科學成績較高者較高的3C素養；經過議題教學後，高分組學生在自信素養達顯著差異，低分組學生則在科學能力素養、自信素養皆達顯著差異。最後，依據研究結果，對未來社會性科學議題相關研究提出具體之建議。Item 議題式行動導向科學教學之設計與實踐(2019) 陳仕燁; Shih-Yeh Chen本研究旨在設計議題式與行動導向之科學課程，並評估學生於論證活動與後續行動中，科學知識對論證品質與實際行動之關係與角色。 在民主社會中，為使學生在面對問題時能與他人進行溝通與互動並理解他人觀點，在社會性科學議題的脈絡下，學生將可於課程與生活脈絡中整合不同來源之訊息，在合理之理由與證據支持下做出立場的表述。對於人類所面臨之問題，身為未來公民之學生，除了理解並考量問題之複雜性外，還必須能貢獻問題的解決，以實際行動改善人類社會所面臨的問題，進而建構理性社會與永續環境，以達共好的理念。因此，本研究以美國國家科學委員會、新世代科學標準與我國108課綱中所強調與尚未闡明之論證與行動能力為基礎，選擇作為課程設計之依據。 此課程參與者為臺灣中部地區一所完全中學的66位九年級學生，為發展學生的論證能力，以貼近學生生活的社會性科學議題為脈絡，將太陽能電池製程做為教學介入，並以兩人一組的論證模式，在溝通過程中達成共識與做出決定。除了分析教學前、後學生的論證品質、推理模式與科學知識的變化外，並探討三者間之相關性與論證品質的預測變項。再者，以節能減碳為主題，引導學生提出行動方案，使學生能夠在覺知問題的情況下，為改善人類社會與環境的問題而採取行動，並於三年後經由內容分析之方式呈現學生所採取之行動類型，理解行動背後的理由與科學知識對行動之影響。 研究結果顯示，第一個主題中，學生的論證品質、推理模式與科學知識在教學後均有明顯之改變，三者間之相關性在教學也能獲得不同程度的提升，且經由迴歸分析，可得到科學知識與多元推理模式可顯著預測學生於教學後的論證品質。第二個主題中，學生於三年間所採取行動之類型可分為個人化行動、參與式行動、轉型式行動與為未來而準備之行動，其中個人化行動與參與式行動在數量上較具優勢，而科學知識於行動中則作為學生理解問題的方式與解決問題的憧憬與方法，此外，論證與行動間之關係亦可納入教師教學之考量。 經由上述主題的探討，若欲提升學生的論證品質，則需強化學生科學知識的學習與培養多元推理模式的思維，並將社會性科學議題的論證活動與科學課程做結合，此外，如何將學生所習得之科學知識連結人類社會所面臨之問題，以及如何將日新月異之科學與科技發展應用至問題的解決中，都將是學生在採取行動時所需具備之能力。最後，本研究提出議題式行動導向課程之架構，以作為未來教育政策制定者、研究人員與現場教師之教學藍圖。Item 探討高中生在社會性科學議題決策課程中非形式推理能力、小組協作調整行為與決策方法的關係(2018) 張文馨; Zhang, Wen-Xin本研究欲探討融入論證活動的社會性科學議題（SSI）決策課程對學生非形式推理、決策方法的使用及小組協作學習中的調整行為之間的關連。研究使用混合性研究，以質性資料為主，輔以單組前後測設計。研究對象以便利取樣，來自新北與高雄2所學校共3班多元選修課的學生，參與研究的學生有共38人。學生以2人一組，小組協作的形式進行SSI決策課程。研究收集的資料有學生的非形式推理能力測驗前、後測，小組學習單、小組討論與操作電腦之側錄影片。結果顯示，本研究發展的SSI決策課程能有效提升學生非形式推理能力（t = 3.73，p< .001），課程中，學習單的分析結果顯示小組在SSI決策課程中，大多能夠考量至少2-3個與議題相關的證據，並指出SSI中的兩難之處，也多能利用這些證據為自己的決策提出至少2個具辯護性的理由，但在提出反論點上通常缺乏辯護性理由、也未能思考本身決策的限制條件或重申反論點的負面證據；在決策方法的使用上，課程前、後學生使用的決策方法沒有顯著改變，大多數學生傾向於使用非補償性方法（前測：25人、後測：23人），課程中小組使用的決策方法與前後測中的決策方法都沒有顯著相關，顯示學生在SSI中的由個人進行決策或集體決策進行決策時的決策方法可能不同；此外，比較高（HIRG）、低非形式（LIRG）推理能力小組在協作學習過程中的決策方法與調整行為差異，其結果顯示，HIRG，只使用補償性（4組）與非補償性方法（3組），LIRG則只使用非補償性（2組）與無策略（3組）；另外，在小組協作調整的比較上， LIRG大多時候是在單純執行認知任務（49%），HIRG則有較多的監控與評鑑行為40%。HIRG展現較多比例的社會共享調整行為（73.19%），LIRG僅有55.06%的社會性共享調整行為。依據遲滯序列分析的結果顯示，相較於LIRG，HIRG重視對任務需求的辨識，且在辨識任務需求之後能訂定較具體的任務目標與計畫，並較能主動在監控與評鑑後調整小組內的認知行為。上述結果顯示，融入論證活動的SSI決策課程能有效提升學生的非形式推理能力，若學生在小組學習過程中正確釐清任務需求，能協助小組訂定較具體的目標與策略，應該能促使其主動監控與調整組內的認知表現，並展現較高的非形式推理能力且使用具體的方法進行決策。 關鍵字：社會性科學議題、決策、非形式推理、調整行為、小組協作調整行為