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探討七年級學生人體體溫恆定性心智模式與其一致性之關係

我國100學年度實施的97年國民中小學課程綱要中，將人體恆定性列為必須學習的能力指標之一。美國科學促進學會在Project 2061科學素養的基準中，指出國中人體生理學教學不應僅側重在生理結構和功能介紹，更應強調生命維持的基本需求，包括各個層次生理結構的互動以維持穩定的體內環境。 本研究以二階層診斷問卷、半結構式訪談和教學錄影施測和記錄，探討56名七年級學生人體體溫恆定性心智模式類型與其一致性關係表現，以及心智模式與其一致性兩者受到教學影響的前後如何發生轉變。利用九個命題陳述和五個問題情境設計問卷試題，訪談問題則包括「體溫的改變」、「體溫改變時的反應」和「體溫來源」三類。 研究結果如下： 1、從教學前後的施測結果顯示，學生回答巨觀問題時答對率皆能超過65%，然而對於微觀的題目即使在教學後仍然低於40%，因此無法將顫抖與呼吸作用連結。 2、學生在教學後，不論巨觀或微觀答題表現皆有顯著進步。在延宕測驗中，在巨觀答題的退步未達顯著，但在微觀答題退步達顯著。 3、七年級學生的人體體溫恆定性心智模式類型有科學模式、運動模式、外因模式、不調節模式和混合模式。 4、學生在「體溫來源」、「血液循環與體溫」、「運動、食慾與體溫」和「運動、血液循環與體溫」四個命題陳述中，心智模式一致性較低。前測和後測時在「氣候溫暖」的一致性較低，到了延宕測驗才具有較高的一致性。在「寒冷時運動」的情境中，學生在三次測驗的一致性都偏低。 5、個案教師教學時較少連結生活經驗與微觀機制且未說明「氣候溫暖」和「寒冷時運動」時產熱方式和散熱方式的變化，使學生產生另有概念和降低答題一致性。 研究結果顯示學生較熟悉可觀察到的巨觀現象，而不瞭解微觀機制，且在某些情境答題一致性偏低。教學應強化巨觀和微觀的連結，並涵蓋更多情境。未來研究中可以跨年級研究並結合人體體溫恆定相關「結構」和「功能」以獲得更多心智模式類型。

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「板橋模式」內涵之探討－以1970年代台灣國民小學自然科學實驗課程為中心

本研究目的在探討「板橋模式」的內涵-1970年代國內首次以課程實驗計劃方式，進行小學自然科學課程的研究發展，由於此計劃樹立我國課程研究發展模式的典範，對於日後相關課程研發有深遠的影響，因此引發進行本研究的動機。為了達成研究目的，本研究設計採用口述歷史研究法，研究者依據相關文書資料發展訪談大綱，以訪談大綱作為探究研究目的的研究工具，向參與此計畫的教育界耆老們進行訪談，蒐集多位耆老的口述資料後，以口述資料做為本研究資料分析主要來源，再引入關鍵文件資料進行補述與考證作業，彙整分析相關資料後，最後完成本研究結果報告。 研究結果顯示，理想的自然科學課程發展模式－「板橋模式」的內涵在於（一）建構完整的自然課程發展哲學基礎、（二）由小學教師負責教材編輯、（三）落實完整的課程研發過程，包含研究、執行和評估工作、（四）新課程進行大規模的實驗，落實「尊重學生」的精神。本研究報告內容力求周詳地陳述1970年代台灣國民小學自然科學實驗課程之發展歷程與相關後續推廣工作的進行，藉由探究「板橋模式」的內涵以期能作為往後我國課程研究發展的重要參考資料。

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利用眼球追蹤技術探討科學圖文閱讀歷程與概念理解之關係

由於教科書是學生閱讀學習的主要依據，而且科學教科書中充斥著許多不同類型的圖片，科學教科書的圖文閱讀歷程與概念理解之間是否存在關係值得進一步探討。本研究主要使用眼球追蹤系統，針對高一學生的化學教科書圖文閱讀歷程進行紀錄，並且使用半結構式問卷測驗概念理解程度，進而探討閱讀歷程與概念理解之間的關係。眼球追蹤資料透過彙整後，使用SPSS 19軟體進行描述性統計、相關分析，並與概念理解分數進行單因子變異數分析（ANOVA）。結果發現，學生在文字部份所花費的凝視時間，普遍都比在圖片部份高。並且閱讀科學圖片本身就足以協助對文本概念的理解，理論示意圖會達到更關鍵的效果。

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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

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。

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等量公理概念層次工具之開發

本研究對等量公理進行概念分析，探討等量公理所包含的概念成份及成份間的關係，並據此提出等量公理的概念結構，發展等量公理概念的層次性，最後嘗試建立評量學生對等量公理層次瞭解的工具。 本研究採用文獻分析法與調查研究法，進行方式是透過對所蒐集文獻的分析，以及使用自行開發的題目，並採用蓋特曼量表的理念對等量公理作層次性的評量。本研究的研究對象是以便利取樣選取台北市某國中七年級的五個班級，合計共安排159名學生進行調查。 研究分析的結果顯示，等量公理包含了「相等概念」與「等量操作」兩種概念，且等量公理的概念內涵具有層次性，由低至高的順序分別為：（一）相等概念；（二）等量公理基本理解；（三）等量公理交叉應用。 據本研究所蒐集的資料，有證據顯示，通過第一層的學生約為76.73%；通過第一層與第二層的學生約32.08%；通過第一、第二和第三層的學生約18.88%，而符合蓋特曼量表之常態表現的學生佔全體總數88.68%。 研究結果部分顯示，本研究題目可作為初步判別學生對等量公理概念瞭解程度的依據，故此份題目可提供教師作為教授等量公理課程時，判斷學生在學習上的差異，藉以發現學生在等量公理之學習狀況進行更深入的瞭解，並對於學習狀況較不足的學生，進行補救教學設計之依據。 關鍵字：等量公理、相等概念、等量公理基本理解、等量公理交叉應用、等量公理概念層次

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坊間科學實驗教室學習環境下學生人格特質與創造力表現之相關研究

本研究旨在探討在坊間科學實驗教室的學習環境下，學生人格特質與創造力的表現以及兩者之間的關係。研究採單一組前後測設計，以宜蘭縣某坊間科學實驗教室學生共計140人做為研究對象。研究工具包含「陶倫斯創造思考測驗語文版」以及「國小人格特質量表」，本研究回收的有效問卷共120份，有效問卷回收率為85.7%；在資料處理與分析上，本研究採用敘述性統計、t考驗、單因子變異數分析、皮爾遜積差相關、多元迴歸等統計方法分析結果。 　　主要研究結果包括： （一）坊間科學實驗教室中的學生人格特質以經驗開放性最多，神經質者最少。 （二）不同背景變項的學生人格特質差異，在神經質方面，實驗興趣高者小於低者，家長學歷高者小於低者；在經驗開放性方面，家長學歷高者大於低者；在友善性方面，家長學歷高者大於低者；在嚴謹自律性方面，男性小於女性，實驗興趣高者大於低者，家長學歷高者大於低者。 （三）學生在接受了八週的坊間科學實驗教室的課程之後，不管在流暢力、獨創力、變通力還是整體創造力上，其創造力後測成績比起前測都有顯著的進步。 （四）喜歡實驗程度較高與家長學歷較高的坊間科學實驗教室學生，不論在流暢力、獨創力、變通力以及整體創造力上的表現，都比喜歡實驗程度較低與家長學歷較低的學生好；而坊間科學實驗教室的女生在變通力上的表現比男生要好。 （五）外向性可以有效預測流暢力、獨創力、變通力與整體創造力。而經驗開放性可以有效預測變通力與整體創造力。

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科學史與科學概念教學順序對學生科學認識觀與學習動機之影響

本研究針對高中一年級基礎物理「光電效應」單元，設計三組教學方式：「科學史─科學概念教學」(後稱歷史概念組)、「科學概念─科學史教學」(後稱概念歷史組)以及「傳統教學」(後稱對照組)，探討科學史教學對學生學習的影響以及科學史教學和概念學習的順序關係。本研究共270人，每組90人。利用研究工具「科學認識觀問卷」、「科學學習動機問卷」、「隨堂學習單」並分析學生小考和段考成績，「科學認識觀問卷」和「科學學習動機問卷」以相依樣本t考驗和MANCOVA分析，「科學概念問卷」以ANOVA分析。 結果發現，在科學概念問卷中，三組學生無顯著差異，顯示相較於傳統教學，科學史教學並未對學生產生不利影響；在科學認識觀問卷中，概念歷史組有最佳成效，對照組則顯著退步；科學學習動機問卷中，各組均有退步趨勢，顯示學生學習動機下降；在學生對光電效應單元的看法中，概念歷史組和對照組均顯著優於歷史概念組，顯示不恰當的教學順序可能造成學生學習受挫。實驗結果顯示出概念歷史組的教學成效最好，歷史概念組對光電效應課堂看法觀感最差，對照組科學認識觀顯著下降，顯示恰當的教學順序能促進學生學習，不恰當的順序則導致學生學習認知負荷增加，建議進行科學史融入教學前學生可先行學習科學概念。

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在高中階段教導學生運用對稱觀念思考物理現象之可行性探討－以光學為例

本研究的主要目的是開發一套運用「對稱性思維」理解物理現象的學習方法。在前實驗研究設計架構之下，以小規模教學實驗的方式進行高中生光學單元的教學研究。本研究採取立意取樣方式挑選6位宜蘭縣某校的高一學生參加。並初步嘗試以對稱性的觀點來呈現光學教材。主要以引領學生透過掌握對稱性質來思考物理問題和鼓勵他們多利用對稱性思維的方式來進行這12節課的教學。透過前後測的對照來評估此方法的可行性和學生對此創意課程的接受情況。資料分析參照多方資料進行詮釋，例如透過影像紀錄、建構反應式試題、結合選擇題和開放式問答的態度問卷以及個別訪談。並配合量化資料分析作混合方法的研究。 　　此創意課程的主要特色就是盡可能凸顯高一光學單元內容中的對稱性。研究的基本假設是認為學生能理解物理學中對稱性的意涵。然後，整個課程就強調使用對稱性思惟來學習科學。教材的內容依序是對稱性的介紹、光的直進性、面鏡成像、透鏡成像、光的本質。並透過教學和探究實驗活動讓學生瞭解其中對稱性，像是光徑的可逆性、視差法、凸透鏡成像的共軛、透鏡與面鏡成像差異其背後的規律性、…等。有兩個主要的紙筆式研究工具。第一個是光學概念評量試題，目的用來評量學生在教學前後對於光學概念的瞭解情形。第二個是課後問卷，用來調查學生對於此實驗教學的感受，以及蒐集這群學生對於課程的意見。 　　研究結果發現，6位學生中經過本實驗教學，雖然成績進步幅度在統計上未達顯著，但是這可能是由樣本數太少，導致t考驗的統計考驗力不足之故，因此宜同時估計此前後測設計的效果量約為.40，屬於接近中等程度的效果量。根據質性資料的分析結果，的確反映出學生普遍能夠建立起正確的光學概念。此外，部分學生經過本實驗教學能夠思考物理現象背後的對稱性，甚至能夠利用對稱性思維來思考。多數學生認為本實驗教學能提供機會讓他們學會欣賞自然現象背後的規律性、對稱性。本研究之發現確實反映出藉由對稱性來學習光學是一個可行的方式。建議未來能夠以大樣本的研究設計來進行驗證。總之，將此類設計應用在其他物理主題的學習似乎頗富願景。

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統計分布對於科學概念學習影響之探討 －以馬克士威速率分布為例

本研究目的在於探討統計分布概念的理解是否影響學生學習以分布為基礎的科學概念，因此研究者提出「以統計分布為基礎的資料處理教學模式」(Distribution-Data Handling teaching model, DDH teaching model)，並探究該模式是否有助於學生瞭解此類科學概念。本研究以馬克士威速率分布(Maxwell distribution)的概念為例，研究對象為高中3年級的資優學生，已具有氣體動力論的先備知識。採準實驗研究設計，控制組接受直述模式教學，實驗組接受DDH模式教學，兩組學生皆於課程實施前、後進行統計分布概念與馬克士威速率分布概念的前測、後測，並以態度問卷與半結構式晤談瞭解學生的想法。 研究發現：(1) 統計分布的概念會與以分布為基礎的科學概念彼此對應，學生愈能掌握統計分布的整體特徵，對於馬克士威速率分布概念的學習成效愈佳，愈能以整體的角度來分析氣體運動速率分布，且較能完整詮釋溫度與分子量兩變因對於速率分布函數的影響。(2) 只聚焦於單一或是少數分布特徵的學生，較無法掌握整體的運動速率分布情形，在條件改變時，僅留意部分數值發生的變化，而非掌握了速率分布的整體變化。(3) 透過資料處理與統計分布結合的方式，學生能建構出大量氣體分子的整體速率分布概念，且更能體會各個統計量的內涵，對於速率分布能有全面性的瞭解。

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發展地球科學日月地關係之動畫輔助評量

本研究之目的在發展動畫輔助評量，來降低學生答題時非必要之外在認知負荷，此多餘認知負荷與評量目標無關，但可能導致學生解題錯誤，進而影響作答表現。本研究評量內容為國中自然科之地球科學天文月相單元，受試對象為105名九年級學生，其中49名分配到動畫輔助評量組，另外56名為圖文評量組。在評量信度方面，動畫輔助評量的信度為0.6，圖文評量信度為0.5。此外，本研究也試圖分析空間能力及作答成績間的關連性。 研究結果發現，動畫輔助評量組學生的表現顯著高於圖文評量組，且在解題過程有較低的認知負荷；另外，學生對於動畫輔助評量的接受程度亦較圖文評量高。除此之外，學生的空間能力與評量表現有某種程度相關，動畫輔助評量對高空間能力組的學生較低空間能力組有助益，但低空間能力組的學生則未達顯著。因此，在未來的研究上，動畫輔助評量的設計應更仔細考慮學生個體的空間能力差異。