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一所公立華德福實驗中學科學課程教學之個案研究

十二年國民基本教育課程綱要不僅提升學習內容的彈性，下放課程發展主體至教師，更呼籲應提供量化數據與質性描述的學習評量。近年來，體制外教育在臺灣愈來愈受到重視，實驗教育三法的通過更為體制外教育提供了法規依據。其中，華德福教育在少子化趨勢下仍逆勢成長，不僅是備受矚目的教育體制之一，更是臺灣另類教育的大宗。華德福教育因為以人智學為依歸，作為改造學校的方法與組織：在課程上並沒有特定的教材或內容，而是配合學生的發展給予不同主題與型態的素材；甚至在原則上，每一次的學習過程都應有獨屬於該次共同工作的教師與學生之一次性課本。為使教師能自行研發課程與教材，教師需參與教學會議、共同備課、教學觀察與回饋，甚至主動參加工作坊、專題講座等。而這正是108課綱所看重、甚至強調的。因此，本研究以一所臺灣的公立華德福實驗中學為研究對象，利用教師訪談、參與觀察及文件分析等方法進行資料蒐集，再以開放編碼技術與行動者網路理論進行資料分析。結果發現華德福學校的科學課程教學特色有：（一）發展在地化、與生活連結的課程，（二）依教師自身興趣發展課程，（三）以科學史架構課程，（四）採現象為本的教學，以及（五）用工作本具體化學習成果並與學生對話。這些教學特色均可作為主流教育之教師因應108課綱的參考。高等教育學者除了於前述面向協助教師之外，更可進一步（一）促進教師間交流，實踐共備、觀課與議課，（二）發展整合式科學史教材，或（三）開設科學史教學相關課程，俾使學校教師以科學史提升學生對科學本質的認識和對科學的態度。

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運用眼球追蹤法分析論證架構的閱讀及元素區辨與科學認識信念之關係

現今科學教育的目標多強調培養具有「科學素養」的公民，能了解科學的貢 獻與限制、能善用科學知識與方法、能以理性積極的態度與創新的思維，面對日 常生活中各種與科學有關的問題，能做出評論、判斷及行動。本研究的設計主要 是利用眼球追蹤技術探討台灣北區大學以上學生的科學論證元素區辨表現、閱讀 科學論證教材的閱讀歷程與科學辨證信念的關係。基於研究動機與目的，本研究 有四個研究主軸與相關問題:一、探討台灣北部地區大學以上學生的科學論證元 素區辨表現;二、探討閱讀科論論證元素教材時的閱讀歷程;三、探討台灣北部 地區大學以上學生的科學辯證信念;四、分析科學論證元素區辨表現、閱讀歷程 與科學辯證信念的交互關係。此外，研究中亦分析了學科背景與性別的差異。因 此本研究之三個主要研究變項為大學以上學生「對科學論證結構的理解」、「閱讀 科學論證元素介紹教材時的閱讀歷程」與「學生的科學辯證信念」，以及上述三 者的交互關係。研究中的閱讀材料擷取自科學人雜誌，於閱讀過程中以眼球追蹤 技術紀錄受試者的閱讀過程資料，並運用研究者發展之「科學論證元素區辨測驗」 以了解受試者是否理解科學論證的結構，最後以「科學辯證信念問卷」偵測學生 的科學認識信念。本研究使用的研究工具主要分為 Tobii X3-120 眼動儀、科學論 證元素閱讀教材、論證元素辯證前後測，以及辯證信念問卷。 結果顯示，大學生對論證架構元素的區辨表現在前測時，非理組比理組佳、女生比男生佳;但經閱讀論證架構教材後則是理組比非理組佳、而女生依然比男生佳。大學生閱讀論證架構時注意力主要放在論證定義、論證架構、證據定義;閱讀論證實例時，注意力則放在資料、標準、反駁、主張。無論是理組、非理組、男生或女生經由閱讀科學論證介紹教材可以提昇科學論證架構元素的區辨表現。而論證元素區辨前測與主張、資料、論證等區域的眼動指標相關達顯著; 論證元素區辨後測與主張、資料、論證等區域的眼動指標相關達顯著;前後測之 差距(進步幅度)則與標準、主張、反駁、論證、問題等區域的眼動指標相關達顯著。在科學辯證信念方面，對女生來說，越不相信權威辯證信念，後測平均準確率越高;對理組來說，越相信多方資料辯證信念，後測平均準確率越高。

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初探「科學新聞製播情境」課程的實施與成效

@_@本研究目的在開發科學新聞製播情境教學課程。研究者將「科學不一樣」科學育傳新聞的製播過程，轉化成科學新聞製播情境課程。實際用於高職專題製作課程口頭發表階段課程中。透過科學新聞製播流程的引導下，學生扮演科學新聞製播中三個主要角色(總編輯記者、責任記者及主播)，完成各角色不同的專家任務，協助學生製作出專題的口頭發表。製作一個好的口頭發表，學生首先需要充分理解製作主題相關的內容，並且在有組織架構的規劃下，考量報告的內容和呈現方式是否能夠讓觀眾理解，撰寫報告內容。負責進行口頭報告同學，須將這些內容轉化成為符合日常溝通口語的講述方式，並且運用口語表達的技巧(適當說話速度、與觀眾眼神交流..等)，進行口頭發表。 科學新聞以能夠清楚傳遞一項正確科學新知給觀眾為主要目標。以科學不一樣新聞為例，其製播過程中，記者需要理解其中的科學內容，並在總編輯記者的架構規劃下，撰寫新聞稿。而主播則將內容轉換為口語化的描述，而這個過程與培養學生能夠製作出專題口頭報告的目標相符。且由於科學新聞製播過程順序及各角色分工明確，因此，本研究課程使用科學新聞製播情境，並且以學生能理解專題製作科學內容、能夠製作可理解的內容以及提升口頭報告技巧作為本次的課程目標。 本研究課程開發，依循ADDIE模式進行。課程分析階段，藉由訪談十位教學經驗均在十年以上，且開設專題製作課程達五次以上的高職在職教師，了解目前在高職專題製作發表階段，教師指導學生製作口頭發表時所遭遇的問題， 並以協助教師解決遭遇問題，做為研發科學新聞製播情境課程的參考依據。另外，研究者訪談兩位媒體專家，參考其建議，確認課程中的角色設定，以求課程中的科學新聞製播情境，能夠更為貼近真實情況。本次課程參與學生，為十位台灣北部高職二年級學生，分為兩組。實施課程名稱為”專題製作 ”課程，持續四周(合計共八堂課)，頻率為一周一次，每周時間為二節課(100分鐘) 。在課程結束後，訪談八位教師，針對課程進行評鑑。 資料蒐集分為量化及質性資料，量化資料有學生課前課後的專題科學內容成就測驗、學生口頭發表得分以及採用改編自Germann（1988）「對科學的態度量表」的「對於科學新聞製播情境課程的情意」問卷，作為學生對於課程滿意程度的調查，以了解學生對於課程的喜好程度。質性資料蒐集，研究者以訪談方式，抽樣訪談參與課程的學生，以及課程結束，訪談八位高職教師，藉由觀看學生發表影片、課程錄影紀錄以及課程教案評鑑課程。為課程提出修改建議。 由本研究蒐集的資料，進行分析後，可得到以下結果。1.科學新聞製播的課程有助於提升學生對於科學專題內容的理解。 2.學生在科學新聞製播的課程中的發表影片成果，可以幫助八年級生理解科學。3.情意量表呈現出學生不一定會喜愛科學新聞媒體製播課程。4.跨科協同教學可以輔助教師進行科學新聞媒體製播的教學策略。5.角色分配會影響學生對科學新聞媒體製播課程的愛好程度。6 受訪教師大多肯定這樣的教學方式。7.口語發表技巧需要長時間訓練。

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利用Go-Lab線上探究式平台探討小學生自我調節、自我效能、表情符和領域知識之間的關係

全球許多國家的課程標準中都提到探究式學習的重要性，探究式學習強調讓學生主動參與；然而，根據之前的研究，學生必須在具有充分支持的情況下進行有效的探究式學習，如果沒有適當的支持結構，學生在探究式學習上將面臨挑戰。因此，探究式學習應該要為學習者建立合適的鷹架，以提高學習效率、達成有效學習。過去的研究顯示，具有較高自我調節能力學生，更可能有較高的探究能力；另外，學生的自我效能信念亦會影響他們的學業成績，對自己的能力有高度自信的學生，會願意完成具有挑戰性的任務，流露出較低的焦慮感，也能更準確地自我評估自己的表現。 本研究旨在探討國小生利用Go-Lab平臺進行探究式學習，對於自我調節、自我效能、表情符，與領域知識之關係。研究者利用Go-Lab平臺的優勢，在探究學習空間中設計「自然與生活科技領域-水溶液的酸鹼度」課程單元活動，其中包含兩個不同版本（結構化、引導式）的學習環境讓學生自行操作，並利用表情符瞭解學生的心情，以探討探究式學習對於自我調節、自我效能、表情符與領域知識之關係。研究方法採用準實驗設計法及問卷調查法，施測對象為小學五年級的學生，研究參與者預計有四個班級，共101位學童。其中兩個班級的學生體驗結構化探究式學習版本，另外兩個班級的學生體驗引導式探究式學習版本，學生須在課程前、後完成領域知識測驗；此外，研究者設計問卷內容，包括：教師對學生自我調節能力的評估、學生對自我調節以及自我效能的自評。學生在完成三項探究任務後及結論部分，都必須分別勾選表情符。研究結果用以瞭解體驗不同版本的學生學習進步情形，以及不同自我調節、自我效能與心情的學生之學習成效。 　　研究結果顯示，本研究設計的探究模組有助於學生的領域知識，尤其是低先驗知識的學生。其中，無論高、低自我效能，抑或高、低自我調節能力的學生，在體驗結構化探究學習後皆有顯著進步。引導式探究學習，則適合用在高自我調節能力的學生，但對於探究活動前自我效能較低的學生則沒有明顯的學習助益。此外，本研究亦發現，學生的心情好壞，會影響其領域知識。心情好的學生，領域知識也較佳。相較於引導式探究學習，心情差以及高先驗知識的學生在結構化探究學習中會有較大的進步幅度。結構化的探究式學習亦有助於提高學生的自我效能，進而使學生有較佳的心情。研究結果可作為未來探究教學設計上與實施的參考依據。

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透過科學解釋架構輔助自我解釋對科學文本理解的影響-以靜電學為例

自然現象發生的原因可透過科學解釋架構加以解釋，主要包括參與此現象的實體、其特性與所造成的活動等三要素。本研究想探討大學生閱讀靜電學科學文本並進行自我解釋時，透過科學解釋架構輔助，對靜電學科學文本的學習情況之影響以及受試者使用科學解釋架構中實體、特性與活動的情況。本研究的自變項為「科學解釋架構」，實驗分成兩個組別，兩組皆閱讀相同的科學文本「生活中的靜電現象」，並且透過自我解釋任務來進行學習活動，差異在於其中一組受試者的文本中有標示科學解釋架構中的實體、特性與活動（簡稱科學解釋組），另一組受試者的文本中則未標示（簡稱對照組）。受試者透過科學解釋架構的輔助，將會影響到受試者對科學解釋架構掌握程度，進而影響其自我解釋任務表現。最後，也會對科學解釋能力產生影響。因此本研究的應變項為「科學解釋架構掌握程度」、「自我解釋任務表現」以及「科學解釋能力」。本研究透過網路招募40位非理工科系的大學生做為研究對象，在實驗前先依照學測自然科成績，平均分配到科學解釋組與對照組，以利進行後續的實驗。 研究結果顯示，大部分後測解釋表現，科學解釋組與對照組未達顯著，僅在應用題有達顯著差異，並且是對照組表現比科學解釋組好。實體、特性與活動的完整辨識比例上，可以看出辨識實體、特性與活動間的難易程度，實體最容易被辨識，活動次之，最後是特性，對學生而言特性是最難辨識的。 自我解釋任務表現中，科學解釋組的表現較不理想，較難將文本內容的因果關係連結，由後續訪談得知，部分科學解釋組的學生對科學解釋架構感到疑惑，學生在進行任務的過程中，發現自己主觀判斷與文本內容標示不符時，會造成學生缺乏信心，顯示科學解釋架構是有一定的門檻，學生沒辦法短時間內理解或接受此架構的拆解。對於科學解釋架構的掌握程度，受試者間也存有一定的落差，將近一半的受試者能夠掌握三要素以及要素間的連結，但也有約四分之一的受試者面臨到障礙。 本研究建議在進行科學解釋架構的教學時，透過一系列的課程來發展，經過長時間的教學與適應，使學生熟悉科學解釋架構並產生認同，期望學生能自主使用科學解釋架構並應用到日常生活中。

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探討生態系環境因素與生物特徵連結策略對學生生態系概念學習之影響

本研究探討連結生態系環境因素與生物特徵對大學以上學生學習生態系相 關內容之影響。研究過程中，受試者需進行先備知識檢測、連結任務、引導教學與分類任務，並在過程中不斷思考生物特徵與生態系環境因素之間的連結。30 位受試者在先備知識檢測與特徵紀錄筆記中推理生物特徵與生態系環境因素之間的連結並發想沙漠、雨林、凍原生態系的生物特徵;在分類任務中，提供受試 者一對生物的特徵，希望受試者以特徵與生態系環境因素連結作為分類依據，將生物分類至適合生存的生態系。資料分析中以受試者「對生物特徵與生態系環境 因素連結的掌握程度」作為主軸，對先備知識檢測、分類任務與特徵紀錄筆記進行評分，將受試者的回答先依照有無推理做區分，再依照推理是否合理給予 3 分或 2 分;若受試者僅能依照印象或先備知識說出生物特徵而無推理則得 1 分; 無回答或回答錯誤則得 0 分。 研究結果顯示，整體受試者在先備知識檢測時的回答多集中於無推理的 1 分，而經過連結任務與引導教學後，分類任務回答與統整筆記得分分佈則集中於 3 分。顯示經過本研究設計的教學後，多數受試者都能從只能說出生物特徵無法 推理連結，進步到不僅能說出特徵也能成功推理出特徵與生態系環境因素間的連 結。另外分析分類任務中，錯誤分類生態系的受試者，這些受試者雖然能夠推理出合理的特徵與生態系環境因素連結，但因為生物相關知識不足以及無法考慮整 體生態系對同一生物不同特徵的影響，因此造成受試者即使推理出合理連結，依舊錯誤分類生態系。

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電腦模擬教學和後設認知鷹架對高中生光學學習表現的影響

光學在學習和教學中都是一個具有挑戰性的主題，其抽象的概念和對科學模型的錯誤理解是造成學生光學學習困難的重要因素。科學教育學者建議電腦模擬可以促進學生的學習表現，因此我們進行兩項研究來了解電腦模擬的學習環境如何影響學生的概念理解、後設認知監控準確性及改善探究能力。研究一的目的在調查發光射線模型和電腦模擬對學生概念理解和後設認知監控準確性的影響效果。三個高一班級的學生參加了研究一的實驗，其中一個班級(n = 34)參與傳統射線模型的講授課程，另一個班級(n = 33)參與發光射線模型的講授課程，第三個班級(n = 37)則參與電腦模擬結合發光射線模型的課程。透過使用選擇題的前測與後測來比較三個班級學生的概念理解及對概念理解的後設認知監控準確性。研究一的結果顯示發光射線模型改善學生的概念理解，而電腦模擬則有助於提高學生在概念理解的後設認知監控準確性。此外，電腦模擬透過提供3D結構的成像之獨特性促進學生光學概念的理解。研究二的目的是調查引入後設認知鷹架對學生在電腦模擬的環境中進行探究任務之影響。兩個高三班級的學生參加了這項研究，其中一個班級 (n = 33) 參與後設認知鷹架融入電腦模擬的探究課程，另一個班級 (n = 34) 則參與僅有電腦模擬支持的探究課程。透過使用選擇題的前測與後測及學習過程中的學習單來比較兩個班級學生的概念理解、探究思考技能(控制變因策略、數據解釋和圖形理解)、後設認知監控準確性和探究活動的表現。研究二的結果顯示使用不同學習方法之兩個班級的學生，其概念理解和對概念理解的後設認知監控準確性，後測均較前測顯著改善，而將後設認知鷹架融入電腦模擬的探究學習活動則可以改善探究思考技能及對此技能的後設認知監控；特別是在較複雜的探究任務中，引入後設認知鷹架對學習效果的改善更是顯著。這些發現將有助於科學教師發展最佳教學模組來促進學生的光學學習。

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模組化科學博物館推廣教育與實踐

108課綱已正式實行，不管學校或是師生，都將面臨新一波的挑戰，新課綱強調素養導向教學，期望培養學生核心素養，達到全人教育。以成就每位孩子達到「適性揚才，終身學習」的願景，並以「自發」、「互動」及「共好」為理念，讓學生成為一個自發主動的學習者(教育部，2014)。學校為提升學生的學習動機與熱誠，需要積極的營造更多元的學習環境，以達到新課綱要求。 本研究將透過不同行動方案，並應用「重理解的模組化課程設計」模式（Understanding by Modular Design ,UbMD），規劃科學博物館推廣教育內涵，目的為建置一套符合理論依據的「模組化科學博物館推廣教育方案」，協助橋接正規教育(Formal Education)與非正規教育(Non-formal Education)的管道，並探究不同模組化推廣教育(主題導覽、行動天文館及天文營隊)，所面臨的問題與解決策略；及探討「模組化科學博物館推廣教育」實施成果與影響。本研究整合科學博物館多元的教育資源，建立館校合作的學習模式，發現藉由寓教於樂的教育活動，可以培養學生科學探究與實作能力，提升學校師生對學習天文科學的興趣及學習成效。最後建議，本研究發展的模組化科學博物館推廣教育方案設計表單，可提供正規教育與非正規教育機構參考。

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5E模式融入桌遊自主學習：以數位學習平台為例

本研究旨在克服科學桌遊教學運用之限制，並使學生可以在非一般教學場域處，也可進行桌遊自主學習。為達到研究目的，本研究將5E學習環教學模式分別對應自主學習歷程四階段及桌遊教學設計，通過整合以上概念，最後以數位學習平台—CWISE為例，配合飲食相關議題之科學桌遊進行教學設計。本研究選擇60位國中生和2位教師作為研究對象，並收集其填寫之「自主學習量表」和「飲食議題相關知識、行為與態度問卷」，並且探討教師使用桌遊5E課程的教學意願。分析結果顯示，學生之自主學習成效李克特五點量表結果偏高，故本研究中的課程有利於桌遊自主學習，且根據前、後測比較，整體學生對於飲食相關議題的知識、行為與態度皆有提升。此外，研究結果亦顯示自主學習與學生的飲食行為與態度提升具有高度相關。建議未來若教師想使用科學桌遊來幫助學生進行自主學習，則可以使用本研究中的教學設計來整合不同類型的桌上遊戲。