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 擴增實境融入戶外學習系統思考的設計與運用(2020) 李文獻; Lee, Wen-Shian從過去科學教育相關的實證研究中發現，科學教育經常與學生的生活情境脫節及學習興趣低落，面對生活在一個日益受複雜系統（complex systems）支配的學習環境中，如何讓科學教育能處理複雜系統及活用學校所教授的知識已是當務之急，新時代科學教育應重視將知識與生活真實情境相結合。本研究結合戶外環境場域資源，依其地理區域特色及學科知識來發展系統思考學習地圖，地圖中所呈現的系統思考概念對應五大主題科學教育課程來實施，除了在戶外可以進行學習地圖所安排的科學課程外，課程內容為促進學生在學習上的理解及提高學習興趣，融入數位科技擴增實境（Augmented Reality, AR）技術來幫助學生更視覺化的學習，解決戶外學習場域的事物受空間與時間的限制，無法進行觀察及了解科學原理中的交互作用的困境，此設計稱為「擴增實境融入戶外學習系統思考」（Augment Reality-enriched Outdoor Learning System Thinking, AREOLEST）。本研究目的為發展AREOLEST，以社區公園周遭學校之國小六年級學生為研究對象，以準實驗法進行實驗教學，並了解學生學習成效及其是否受學習風格、認知負荷之影響，最後再調查學習後滿意度情形。研究結果發現，學生之學習成效有顯著成果，此設計適合不同學習風格的學生使用，同時學習內容及方式也不會造成學生過多的認知負荷，課程結束後所得到的整體滿意度及延後測驗皆有相當良好的成效，故AREOLEST的課程設計方式適合國小學生在戶外進行科學教育進行學習，值得教育單位利用及參考。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 科學桌遊與它們的X(2019) 鄭秉漢; Cheng, Ping-Han許多文章顯示桌上遊戲運用在科學知識的學習有成效，科學桌遊若能被更廣泛地開發與運用，相信能為科學教育的多元化提供更多的幫助。本研究基於科學系統知識、科學模型與桌遊特性，系統化科學桌遊並發展以學習科學知識為目的的桌遊的設計程序，開發基於此程序的科學桌遊以及實際將設計程序運用在實務中，結果顯示桌遊成效與設計運用皆有成效。此外，本研究也將科學桌遊的效用擴展至科學知識外的素養培養，例如態度、探究與技能等，建立能擴展科學桌遊學習成效的設計模式。透過實徵研究，顯示依循設計模式所開發的X科學桌遊擴展了科學知識外的知能學習，且設計模式也能運用至實務設計中。最後，本研究釐清設計項目的屬性及設計模式的運作脈絡，以供科學桌遊設計者參考。Item 科學教育在大學通識課程的實踐──以台大張文亮教授課程為例(2017) 李詩慧; Li, Shi-hui本研究以台大張文亮教授的「生態工程導論」通識課程為研究個案，研究場域為大學課室，聚焦在科學教育與通識教育互相疊合的部分，針對一位科學通識課程的優良教師進行深入的研究，歸納其通識教育理念、科學教育理念，以及教學行動。研究問題包含：1）個案教師的通識教育理念為何？2）個案教師如何教授科學通識課程？研究方法為質性研究，依循詮釋現象學的概念架構，採用主題式分析法（thematic analysis），運用開放性編碼（open coding）縮減原始資料，系統性分析資料後，歸納出與研究問題相關的「意義單元」。最後，透過夾敘夾議的方式，呈現對「主題單元」的論述與詮釋。研究結果顯示，大學優良教師的科學通識教育理念涵括整合的大學教育理念，重視不同專業科目之間的連結，善用歷史的貫穿性，融合科學、人文與社會。其課程設計運用科學史作為跨科整合的媒材，連結研究及生活案例，鼓勵學生跨域合作，將所學實踐在生活場域，教學設計以多元教學方式強調科學過程，藉由師生互動啟發思考，在課堂上創造體驗機會，讓學生親赴現場或動手做。Item 科學教師教學信念與教學實踐關係的研究(行政院國家科學委員會, 2013-07-31) 張月霞; 張俊彥; 葉庭光教師的教學行動與教師對教學與學習所持的信念息息相關。教師的教學活動如何設計施 行及學生如何進行其學習活動，教師的信念都扮演著關鍵性的角色。本研究計畫的目的即在 探索高中科學教師對教學與學習本質的信念為何，以及此教學信念如何影響其教學活動的實 施。本研究分三年進行，主要研究主軸為（1）探究科學教師對教學與學習所持的信念；（2） 檢視教學信念與教學實踐之間的關係及交互影響；（3）探索影響教師信念形塑及改變的因素 為何。本研究將採用量表評量的量化調查方法及訪談與教室觀察的質性研究進行資料蒐集及 分析。將開發的研究工具包括調查用的「教學與學習信念問卷」及「教學實施方式問卷」以 及質性個案研究使用的「教學信念訪談問卷」。本研究計畫的重要性在於，除了以多數學者皆 已採用的以量化調查方法探索教師的自述式的教學信念外，本研究的主軸將進一步進入教學 現場以觀察及訪談的方式釐清影響教師信念發展及改變的因素以及這些發展及改變如何影響 教師教學的實踐及對其專業自我的認識。研究結果除了將有助於以實證研究說明教學信念的 研究對推動建構式教學的教育改革的成效至為重要外，研究結果亦將提出有助於調整改革方 向的建言及教師專業成長活動設計與實施的參考架構。Item 科學教育研究發展白皮書與國家科教素養規劃計畫(行政院國家科學委員會, 2011-10-31) 張國恩; 蔡今中; 宋曜廷; 周倩; 張俊彥; 楊鎮華; 侯惠澤; 張惠博; 游光昭科學教育研究發展白皮書與國家科教素養規劃計畫 全民的科學素養為國家科學技術卓越發展之碁石。各國均於本世紀初便著手擬訂二十一世紀之國家科教政策方針。近年來，全球面臨日益嚴重且複雜的能源安全、氣候變遷與糧食危機。如何更有效率培養能有效因應、研究與解決這些跨領域議題的科學人才，並同時提升全民對於科技政策與天然災害的正確認知與應變能力，實有賴符應時局，審視評估並修訂既往政策，提升國民更多元且跨領域之全民科學素養，以提升國家競爭力。本計畫擬組成工作小組，重新嚴謹審視既有政策的限制。本計畫希望突破既有研究學門領域藩籬、整合多元資源，擘劃符合未來國家需求的國家級全民科學素養(National Science Literacy)內涵與架構。此外，經由資料蒐集與分析、意見激盪、專家共識凝聚以及一系列公聽說明會，撰擬未來用以培育該素養的國家科學教育研究發展白皮書。此白皮書可供國家未來科學教育之教學、研究與提升全民素養的施政重要參考依據。Item 「高」聲遠播「瞻」向未來 成果推廣與評估計畫-子計畫一---鑒往知來---高瞻計畫執行成效之後設分析(行政院國家科學委員會, 2011-08-31) 張俊彥自95年度始經二梯次的計畫案徵選，第一期高瞻計畫共有28個高中職參與進行計 畫案的推動，其中22個計畫案已結案，6個計畫案亦將執行至2011年7月31日止。 鑑於高瞻計畫為國科會首次直接補助高中職進行研究性質的多年期計畫案，其執 行成效的評估分析將有助於提供後續高瞻計畫推動的規畫依據。本高瞻計畫執行 成效評估子計畫旨在評估第一期高瞻計畫創新科學課程發展模式對學生學習成 效、教師專業發展及學校組織變革的影響及其相關因素的探討。透過後設分析、 教室觀察、訪談、座談會及文件分析，評估第一期高瞻計畫執行成效，並分區舉 辦座談會調查分析第一階段高瞻計畫需求。此評估計畫的研究發現將提供高瞻計 畫後續推動或推廣方向的參考依據並對我國在發展新興科技融入校本位課程發 展的課程政策提出改革建議。除此之外，本計畫將依據第一期高瞻計畫優秀成果， 並參酌目前尖端科技與學術研究，初步設計、規畫未來值得發展的新興科技融入 教學。我們期許藉由將上述成果分享於分區定期舉辦之高中職教師行動研究工作 坊以及計畫撰寫工作坊，能提供教師嶄新的觀念，並做為各校發展第二期高瞻計 畫之新興取向。Item 2011非制式科學教育國際研討會-搭起制式與非制式科學教育的橋(行政院國家科學委員會, 2011-06-30) 張俊彥我國之厚實力量，主要依賴人才之系統化培育、經濟與科技產業計畫之周延務實發展，面對二十一世紀知識經濟時代的挑戰，科學教育所扮演的角色更為重要。本研討會特邀現今國內外重要科學教育中心及博物館之學者專家，包含：美國Dr. James P. Barufaldi、Dr. Carole Neves、新加坡Dr. Lim Tit Meng、德國Dr. Johannes-Geert Hagmann、韓國Dr. Eun Ah Lee、我國清華大學生命科學系李家維教授、科教館朱楠賢館長、科博館孫維新館長、工博館陳訓祥館長、臺師大科教中心張俊彥主任、彰師大科教中心林忠毅教授、高師大科教中心劉嘉茹主任、臺灣大學科學教育發展中心陳竹亭主任及國立台中教育大學靳知勤教授等，暢談目前國內外對於推動非制式科學教育的研究成果及我國辦理之現況與展望，促進研究者(學者)與教學者(教師)及學習者（民眾）的相互交流互動與啟發，從中亦能學習國內外制式及非制式科學教育連結之成功經驗，以期能有更多回饋至課室教學及自我學習成長的機會。Item 國際數學與科學教育成就趨勢調查2003(3/4)B(行政院國家科學委員會, 2003-12-31) 張秋男; 張永達; 蔡文煥; 謝豐瑞; 洪有情; 羅珮華; 楊文金; 張俊彥; 曹博盛; 洪志明繼TIMSS 1995與TIMSS 1999 (TIMSS-R)之後，IEA計畫再辦理國際數學與科學教育成就趨勢調查(Trends in international mathematics and science study 2003，簡稱TIMSS 2003)。我國在國科會和教育部共同支持補助參與TIMSS 2003調查，希望經由積極參與國際性研究計畫，可以進一步了解我國學生數學及科學學習成就與國際間之比較情形，其結果可作為我國科學教育研究與實施參考之使用。目前已知有27個國家/地區參加國小四年級實測調查，50個國家/地區參加國中二年級實測調查，總計有51個國家/地區參加此一國際性計畫。我國參加國小四年級和國中二年級的調查，國二於92年5月19-30日完成實測(Main survey)，小四於92年5月26日-6月6日完成。分別各抽測150班，國二共有5380位學生和小四共有4661位學生完成測驗(不含被排除學生)，每位學生必須填寫一份問卷和試題，受測班級之數學與科學課程教師需分別填寫一份問卷，校長或由校長指定專人填寫一份學校問卷。Item 國際數學與科學教育成就趨勢調查2003A(II)(行政院國家科學委員會, 2002-12-31) 張秋男; 李田英; 楊文金; 謝豐瑞; 張俊彥; 洪志明; 蔡文煥; 邱美虹; 林陳涌; 張殷榮