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 開發科學探究與實作評鑑工具評鑑四位高中自然探究與實作教師教學之成效(2020) 李驥; Lee, Kevin G.臺灣在民國108年正式實施十二年國民基本教育（簡稱108課綱），其中自然科領域新加開一門課程為＜自然科學探究與實作＞，希望學生能統整各科科內與跨科之間的學習內容，並培養學生探索與操作的能力。本研究藉由參考美國新世代科學標準（Next Generation Science Standards，簡稱NGSS）的相關課程與教學的評鑑指標並結合臺灣108課綱的探究與實作精神發展出評鑑＜探究與實作＞的指標，並以兩所高中四位自然科（物理、化學、生物、地球科學）教師為研究對象，探討高中教師如何面對108課綱所帶來的改變與挑戰，以及教師進行探究與實作課程的教學狀況。 主要的研究成果如下： 1. 本研究開發的探究與實作評鑑工具能適切呈現教師教學狀況。 2. 經由教師晤談後發現四位自然科探究與實作教師在設計課程時的出發點不一樣，AB與AC教師依據學科技能作為課程開發主軸，BP和BES教師則是以可實作的活動作為課程主軸。在培養學生探究能力上，B學校的教師在一個單元中讓學生經歷課綱所訂定之探究與實作歷程，A學校的教師則是在單一單元中讓學生培養一個探究能力。 3. 在課室觀察四位自然科探究與實作教師的教學時，發現教師們多半著重於學生執行實作任務，而稍忽略培養學生思考歷程。另外教師較少利用驅動問題引起學生興趣以及運用多元的評量方式檢測學生的學習成果。 藉由上述的研究成果，本文嘗試了解自然科探究與實作重要的課程與教學面向，以及目前探究與實作教師的教學情形。希冀藉此能提供其他自然科探究與實作教師在設計課程或是在教學時有更明確的方向，以達到108課綱的精神。Item 以混合研究法探討職前教師對探究與實作課程的專業需求：以臺師大理學院為例(2020) 周秉毅; Chou, Ping-Yi本研究欲探討師資生對自然科學探究與實作課程的詮釋與意象，進而分析其對於探究與實作之專業需求，俾使回饋於師資培育課程如何協助師資生獲得充分的專業訓練。本研究經過二個階段的實施，第一階段以問卷對47位大三以上的理學院師資生進行施測，並以無母數的統計方法考驗修習探究與實作課程與否對於其教學自評的影響，再從中尋找四位不同科系且曾經修過探究與實作的師資生進行晤談，以開放編碼的方式產出編碼表成為分析架構，並作為第二階段深度訪談的基礎。第二階段擴大尋找另外九位修過探究與實作的師資生，並綜合前述的晤談結果及分析架構進行資料分析，從詮釋與意象之中建構出師資生對於探究與實作的教學者、學習者與課程的圖像，並以此為基礎結合Klein與Goodlad (1978) 課程決策層次挖掘師資生對於探究與實作的專業需求。最後得出有趣的洞見並闡釋研究結論：(1)師資生對於探究與實作存有普遍且單一的定義，但在此定義之下的探究與實作之間卻存有不同的關係模型；(2)探究與實作表達豐富的內涵，不單只是課程及教學，甚至是一種研究能力、生活態度及感受的表現；(3)師資生的專業需求中除了跨領域外，更需要如何進行引導的教學與塑造探究的氛圍；(4)師資生的探究與實作旅程地圖的建立，能幫助師資培育者檢視師資生的進程及發覺其不足。Item 探討以「建模導向探究」及「專題導向探究」的教學策略融入「探究與實作｣課程設計下之學生學習成果(2020) 蔡哲銘; Tsai, Che-Ming隨著「探究與實作」課程被列為部定必修課程，大考中心規劃將重視情境脈絡且能運用科學上的方法論的素養導向試題列為大學考試的命題方向。另一個受到矚目的是學生在課程產出的實作作品，將成為未來申請大學時的重要資料。本研究將兩種教學設計－「專題導向探究」及「建模導向探究」的教學策略融入「探究與實作｣課程。兩組課程大致分成兩個階段。第一階段先由教師利用三周的教學分別協助不同組的學生搭設探究歷程或建模歷程的鷹架，第二階段學生再利用三周的時間進行開放式問題的探究。同時，本研究改編PISA試題及歷年全國科展作品，設計科學素養導向測驗。並探討學生在課程前後的科學素養變化以及在課程中產出之實作作品的情形作為學生學習的成果表現。此外，有鑑於科學教育領域對於模型與建模的日漸重視，本研究將比較學生在兩種模式下對於模型本質的了解與建模能力的培養情形。 研究結果顯示，專題導向探究組在科學素養測驗在總分、提出可驗證觀點、尋找變因或條件、分析資料和呈現證據、提出結論或解決方案及表達與溝通等項目後測優於前測，且達顯著差異。而建模導向探究組僅在總分、分析資料和呈現證據、及表達與溝通等項目後測優於前測，且達顯著差異。在運用Johnson - Neyman法比較兩組探究模式在科學素養測驗的表現時，在總分、論證與建模、表達與分享等項目，皆得到專題導向探究教學適合素養評量前測較高的學生學習，而建模導向探究教學適合素養評量前測較低的學生學習的推論。而在發現問題與規劃與研究則以共變數進行分析，兩組無顯著差異。 而在模型本質問卷的施測結果，建模導向探究組在模型本體面向、認識面向與方法面向，前後測的t-檢定顯示後測優於前測，且達顯著差異。專題導向探究組的問卷前後測t-檢定顯示僅在模型本體面向後測優於前測，且達顯著差異。進一步兩組前後測共變量的分析顯示，在模型本體、認識與方法等三個面向，建模導向探究組的表現皆優於專題導向探究組，且達顯著差異。 在建模能力測驗的表現上，使用費雪精確檢定結果顯示，兩組的學生在模型選擇、模型效化兩項度的表現有差異，而在模型建立及模型應用與調度皆未達顯著差異。其中又以建模組在高層級(Level4與Level5)的人數多於探究組，可知建模教學有助於提升模型選擇與模型效化之建模能力。 在學生實作作品方面，建模導向探究組的學生分為8組，其中2組的成果能夠利用科學理論驗證模型並應用於其他情境，有4組可以建立模型的延伸關係，有2組可以建立模型的成分關係。對於開放性探究問題，建模導向探究組的學生能夠掌握選擇正確變因、並且能透過實作找到變因之間的定性關係，但是距離科學社群能夠形成模型解釋實作成果仍有一段差距。 在專題導向探究組將學生分為8組，有7組完成作品，但有1組未完成實驗驗證。評量結果顯示，在有7組在「提出適合科學探究問題」、有6組在「提出符合研究問題的設計」、有5組在「能分析數據」、有5組在「會製作並應用圖表」、有7組在「提出結論或建立模型」方面達到3分(可)以上。對於開放性探究問題，專題導向探究組的學生能夠掌握控制變因實驗方法的設計、認為本課程在實驗設計幫助最多，但仍會體會到問題的複雜與不確定性。 整體而言，以｢專題導向探究」及「建模導向探究」的教學策略融入「探究與實作｣課程，學生有豐富的學習成效也多能產出實作作品。｢專題導向探究」設計在培養學生科學素養的成果較佳，而「建模導向探究」則在培養學生對模型本質的概念與建模能力有較好的效果。兩組學生對於開放式的真實問題探究，皆體會到問題的複雜與不確定性，必要時教師需要協助對學生的探究調查技巧以及科學背景知識搭設鷹架，才能引導學生克服真實探究問題的挑戰。