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 由概念改變探討科學史建模教學對學生熱傳播概念與建模能力之影響(2012) 陳婉(女勻)本研究選取教科書在『熱傳播』單元所呈現的概念為課程內容與教材設計的準則，以『傳統教學』、『建模教學』和『科學史建模教學』為教學方式，探討不同教學法對學生學習熱傳播概念成效的影響。再者，基於『建模能力分析指標』(張志康與邱美虹，2009)，探討不同的教學方式對於學生建模能力的影響，更進一步探討不同的教學方式對學生建模能力和概念改變之間的交互作用關係的影響。最後，探討不同教學方式對學生科學模型本質的影響。 本研究對象為國小五年級學生共84位，所使用的研究工具包含熱傳播概念二階層診斷式紙筆測驗前測、後測和延宕測驗，熱傳播建模能力試卷前測、後測和延宕測驗以及科學模型本質測驗前測和後測。本研究的結果如下： 一、『科學史建模教學』和『建模教學』在整體教學成效和3週後科學概念保留的情形都明顯優於對照組。更進一步針對熱傳播各概念的學習成效分析，發現『科學史建模教學』只在延宕測的微觀向度明顯優於『建模教學』。 二、熱傳播的科學模型是由熱傳導科學模型、熱對流科學模型以及熱輻射科學模型所組成。熱傳導科學模型在範圍和成分兩個面向較易學習，其次是結構面向，接下來是巨觀行為面向；熱對流是在成分和巨觀行為兩個面向較易學習，其次是結構面向，接下來是範圍面向；熱輻射則是在巨觀行為面向較易學習，其次是成分面向，接下來是範圍面向，三個子概念中最難的都是微觀行為面向，學生不易改變迷思概念，概念回歸的情形也容易發生。 三、『科學史建模教學』和『建模教學』在熱傳播建模能力和3周後建模能力保留的情形都明顯優於對照組。更進一步針對各建模步驟的建模能力進行分析，發現在模型效化和模型應用中，『科學史建模組』明顯優於『建模教學』。 四、科學史建模組和建模組在後測以及延宕測的熱傳播概念和熱傳播建模能力都達顯著正相關，但對照組僅在後測有相關性。更進一步進行分析，發現唯有『模型建立』的建模能力在後測以及延宕測都與熱傳播概念有顯著相關。 五、『科學史建模教學』和『建模教學』對科學模型本質的表現都明顯優於對照組。更進一步針對科學模型本質的三面向進行分析，發現『科學史建模組』只有在科學模型方法論的『情境』主題中明顯優於『建模教學』。 綜上所述，建模教學可以幫助學生理解科學概念、建立科學模型，也可以提升建模能力和增進對科學模型本質的認識；若在建模教學中加入科學史的教材，更可幫助學生保留在概念的微觀行為向度了解、增進模型效化和模型應用的能力以及科學模型本質的方法論中『情境』主題的認識，本研究旨在探討國民小學實施建模教學及科學史建模教學之可行性，以供其他地區或學校未來在建構相關課程時之參考。Item 探究七年級在「光學」建模教學的心智模式改變與建模能力表現(2009) 楊宜雯; I-Wen Yang本研究採用Treagust (1988) 所提出的雙層診斷測驗探究七年級學生有關於「光與視覺」、「光的行進」、「光的反射與平面鏡成像」、「光的折射」四部分在教學前後的概念理解情形以及心智模式類型的演變。本研究對象共分為兩組，分別為建模教學實驗組與一般教學控制組，兩組各為37人。本研究的實驗組教材是針對國中階段的光學概念，以Halloun (1996) 提出的科學建模歷程重新設計適合的建模教學方案，並發展光學建模能力晤談問卷，透過晤談與測驗收集資料，整理比較兩組學生在教學前後對於光學的另有概念分布、學習成效、正確性與一致性、各子概念的心智模式，以及兩組在教學後的建模能力，並藉由情意問卷了解兩組對於不同教學的觀感。研究結果摘述如下： (1)本研究學生在教學前後所具有的光學另有概念，與國內外的相關研究相似。在「光與視覺」與「光的本質」部分教學前就已具有正確的概念；在「光的反射」部分經由學習後仍持有許多錯誤的概念，對於學生是難以學習；在「光的折射」部分經由學習後就能夠從錯誤的概念轉變成科學概念，對於學生是易經由學習而獲得的概念。 (2)從學習成效結果顯示建模教學較有助於學生在「光的反射」與「光的折射」部分的學習，而傳統教學較有助於學生在「光與視覺」部分的學習。 (3)從正確性與一致性的分布圖，發現兩組學生在教學前後，不斷地經由精緻化與修正對光學的概念，學生的心智模式會趨向一致且正確的科學模式發展。 (4)學生在前測、後測以及延宕測驗的主要心智模式結果如下：「光與視覺」為科學模式/科學模式/科學模式；「光的本質」為科學有瑕疵模式/科學有瑕疵模式/科學有瑕疵模式；「光的反射」為混合模式/科學＋傳送模式/科學＋傳送模式；「光的折射」為科學有瑕疵模式/科學有瑕疵模式/科學有瑕疵模式。 (5)從晤談結果分析，不論在實驗組獲控制組，高學習成就群的建模能力表現＞中學習成就群的建模能力表現＞低學習成就組的建模能力表現，顯示學習成就與建模能力是有相關的，呼應Grosslight (1991) 提到想要學好科學，必須先提升建模能力。 (6)實驗組學生對於建模教學都保持正向的態度，喜歡教師以多元的方式教學，尤其是實驗的操作最能讓學生印象深刻且幫助理解。 本研究嘗試以科學建模歷程為基礎，再依照每個歷程的目標設計教學活動，並加入許多實驗與體驗活動，建構一個學生主動建構知識的學習環境，以雙層診斷測驗、建模能力晤談問卷以及學習情意問卷了解學生在認知、情意以及技能三方面的表現，整體而言，以建模為基礎的教學有效地幫助學生學習光學概念。