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以認知師徒制觀點探討科展績優教師應用科學社團指導學生進行科學探究活動之個案研究

以認知師徒制觀點探討科展績優教師 應用科學社團指導學生進行科學探究活動之個案研究 中文摘要 本研究主要是探討一位科展績優教師應用學校的科學社團，指導具有科學性向或興趣的國中學生進行科學探究活動的方略，並試圖以Collins, Brown,＆Newman（1989）所提出認知師徒制理想學習環境的架構來分析社團活動內容、教師教學的方法、課程設計的順序、科學社團的組織運作以及教師建構同時指導多組學生進行科展研究的歷程，最後並探討社團學生科學本質、對生物學的態度以及對社團學習環境的感受作為科展績優教師應用科學社團指導學生進行科學探究活動的成效分析。 研究對象為台北縣某一所國中的科學研究社社員以及社團指導教師。本研究為個案研究，研究工具包括半結構式訪談、開放式回饋問卷、文件檔案資料收集（包括社團札記、實驗日誌、科展進度表以及網頁討論區）、科學本質量表、對生物學的態度量表以及建構主義學習環境量表。 本研究主要的發現如下：1.個案教師應用科學社團指導學生進行科學探究，是實踐認知師徒制的科學學習；2.在科學社團中，個案教師建立多方資源網絡，有助於各種學習經驗的傳承；3.個案教師運用多樣化的課程內容，培養社團學生科學探究的能力4.個案教師建置社團網頁模組有助於科學社團中科學社群的多元互動；5.個案教師運用多元評量的方式能有效指導學生進行科展專題研究；6.個案教師實施複式編組合作學習，可以強化社團學生分工合作的能力；7.應用科學社團指導學生進行科學探究活動可促進學生形成正向的生物學態度；8.應用科學社團指導學生進行科學探究活動可以增進學生對科學本質的理解；9.應用科學社團指導學生進行科學探究活動能提供學生在社會建構主義的學習環境下，進行有意義的科學學習。根據本研究上述的結果可以具體提供學校的科學教師應用科學社團推動科學教育的參考。

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九年級學生閱讀感應起電圖示理解情形之研究

摘要 根據視覺語法的觀點，本研究探討國三學生閱讀「感應起電」示意圖之讀圖理解表現情形，並分析性別與學習成就的效應，與學生讀圖文的習慣和偏好。 研究設計採調查研究和晤談兩部分。根據視覺語法中「敘述性結構」與「概念性結構」的「動作者」、「過程」、「目標」、「屬性」、「載體」等面向發展「感應起電讀圖理解測驗」，其重測信度為0.7，α係數為0.77。並發展「讀圖文習慣問卷」以及「讀圖歷程問卷」。研究對象為台北市某市立國中九年級72位學生，分別施以上述測驗，並以ANOVA等統計進行資料分析。晤談另外分層抽取12位學生參與訪談，以深入瞭解其圖形理解情形。研究發現如下： 一、不同學習成就學生在示意圖的「敘述性結構」與「概念性結構」理解上有顯著差異；差異的主要來源是「敘述性結構」中的「動作者」、「過程」、「目標」等面向，以及「概念性結構」中的「屬性」面向。此外，在「載體」面向方面，性別和學習成就間有顯著交互作用。 二、讀圖歷程方面，大部分學生以閱讀圖片標題為主，整張圖以Z字型方式閱讀；就圖中四部份則是以直線形由下而上方式閱讀，先閱讀文字接著再看圖。 三、在讀圖習慣與偏好方面，學生一致認為圖片具有輔助文字理解的功能，而高學習成就學生，偏好表格與流程圖等圖形表徵，中、低學習成就學生則偏好照片式的圖片，另外低成就學生也喜歡分解圖和掛圖式的圖形。針對不同特質學生給予不同表徵圖形的教學似有必要。 四、晤談結果顯示學生對圖形中的各成分的解讀存有另有概念；對於色彩模態、版面配置學生亦提供其想法。 最後根據上述研究結果對不同學習成就學生讀圖情形提出討論與建議。

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分享式的理化網站平台「理化小站」之建置及探討影響理化教師上站分享知識的因素

中文摘要 本研究實作一個架構於全球資訊網上的理化分享平台「理化小站」，讓國內的國中理化教師有一個知識分享的平台，形成一個網路虛擬社群，使理化教師可以跨校、跨地區、不受時空限制的進行互動討論、知識分享、資源共享、經驗交換與情感交流。 本研究主要藉由「理化小站」的架設和經營和發展的問卷「影響理化教師上網分享知識調查問卷」，來探討影響理化教師上站分享知識的因素，結論可作為教育領域推動知識分享和知識管理時的參考依據，可以促進理化教師知識分享的動機和交流。 本研究採用問卷調查法和網站資料庫所蒐集的資訊，以平均數、標準差、one sample t-test、two pair t-test、two sample t-test、 One-way ANOVA等統計方法，進行分析。依據分析結果，可以歸納出以下幾項結論： 一、 「工作環境」是影響理化教師上網分享的最重要因素，而「知識分享負面動機」是影響最小的因素。 二、 網站中的排名機制，不會促進理化教師教師上網分享知識。 三、 理化教師分享「外顯知識」的意願明顯高於分享「內隱外顯知識」和「內隱知識」。 四、　理化教師分享知識時是比較期望得到無形的報酬。 五、　男性理化教師對於影響因素「工作環境文化」的知覺較女性理化教師高。 六、　男性理化教師對於影響因素「外顯知識」和「內隱外顯知識」的知覺較女性理化教師高。 七、　化學系畢業的理化教師對於影響知識分享因素「網站設計」的覺知程度高於物理系畢業的理化教師。 八、　「工作環境」是影響理化小站會員上網分享的最重要因素，「期望報酬（無形）」是影響非理化小站會員上網分享的最重要因素，「知識分享負面動機」是影響理化小站會員和非會員最不重要的因素。 九、　情境題中，各層面的得分高低順序均為期望貢獻、期望關係、組織中自尊、期望報酬。 十、　內隱和外顯知識情境中，期望無形報酬均明顯高於期望有形報酬。 十一、理化小站會員在分享外顯知識時，期望得到有形報酬明顯小於非理化小站會員的理化教師。 十二、「網站連結」為滿意度最高的功能，最低的為「新聞區」。 十三、理化小站會員最喜歡下載的資源為「生活中的化學」。 十四、理化小站會員最喜歡新聞區中的「生活類新聞」。 十五、理化小站會員最喜歡討論區中的「理化教學議題討論區」。 十六、理化小站會員最喜歡連結的網站為「Java物理教學/示範實驗室-黃福坤」。 十七、理化小站中「特殊功能」的滿意度明顯高於「操作介面」、「網站資訊內容」、「資源分類架構」。 關鍵字：虛擬社群、知識管理、知識分享、網站滿意度

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神經系統圖形的表徵結構對於學生讀圖理解之影響研究

本研究旨在以系統功能語言為理論工具，探討不同表徵結構的神經系統圖形對學生讀圖理解之影響。 研究設計主要分為問卷調查、準實驗研究和晤談研究三部分。首先選取30位國一學生，閱讀並填寫「傳統神經系統圖形診斷問卷」，以便診斷康軒版七上自然與生活科技教科書的神經系統圖形，對於學生的閱讀時是否會造成困難。準實驗設計將學生隨機分為實驗組和對照組。實驗組學生閱讀由系統功能語言理論所設計成的「SFL神經系統圖形問卷」；對照組學生則閱讀「傳統神經系統圖形問卷」。準實驗研究之研究對象為國中已學習過神經系統的學生共140位，同時進行閱讀並填寫「SFL / 傳統神經系統圖形問卷」中的問題；晤談對象則依問卷的作答表現以階層式隨機抽取16位學生，進行深入晤談以瞭解學生對圖形的理解情形和觀感。 圖形診斷問卷的分析結果發現，學生在閱讀傳統神經系統圖形時，出現了許多的困難點。準實驗研究結果發現，閱讀SFL圖形顯著比閱讀傳統圖形更能增進學生的讀圖理解，並可減少另有概念的產生。此外，由晤談結果亦顯示，學生閱讀傳統圖形後產生許多另有概念，而閱讀SFL圖形則較少另有概念產生。最後本研究對SFL圖形提出更進一步的修正，並對未來研究方向提出建議。

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從突現過程本體面向探討生物恆定性概念改變－以七年級學生為例

摘要 生物恆定性的概念，在生物學當中是屬於重要且不容易學習的單元，學生必須要統合許多生理知識，並且要能掌握其抽象及複雜的動態整體觀，才得以架構出完整的恆定性概念。關於概念學習，Slotta 和Chi（2006）以本體論的觀點分析認為，若是先接受本體分類屬性的訓練，將有助於接下來學習具有此類本體屬性的概念。目前尚未有從概念本體面向來探討生物恆定性的概念改變，因此本研究設計含有突現本體屬性的多媒體教材，希望藉此提升學生學習恆定性概念的整體成效。 本研究欲探討的研究問題為：一、運用含有突現本體屬性的教學媒體對於生物恆定性概念的學習是否有幫助？ 二、經過教學後，是否有助於學生概念本體的跨越？ 三、成就測驗與概念本體得分是否有關？本研究選擇人體體溫恆定、水分恆定以及血糖恆定三個教學單元，以五班七年級學生共172人為研究參與對象，隨機分派為實驗A組、實驗B組以及對照組（C組）。這三組的學生將依不同的恆定單元採用不同的多媒體教學： 1.實驗A組的學生依次實施的是強調突現的體溫恆定教學、強調突現的水分恆定教學，最後則是未強調突現的血糖恆定教學。 2.實驗B組的學生依次實施的是強調突現的體溫恆定教學、未強調突現的水分恆定教學，最後則是未強調突現的血糖恆定教學。 3.對照組的學生依次實施的是未強調突現的體溫恆定教學、未強調突現的水分恆定教學，最後也是未強調突現的血糖恆定教學。 本研究的結果發現：一、就概念整體表現而言，利用含有突現本體屬性的多媒體教材的實驗組，學習成就表現顯著優於對照組。二、就概念本體得分而言，兩組實驗組優於對照組，而在本體跨越的維持情形也較佳。三、成就測驗與本體屬性得分之間呈顯著正相關。 綜上所述，使用含有突現本體屬性的多媒體教學策略，有助於生物恆定性概念的學習以及突現概念本體屬性的建立，而且在本體屬性跨越的維持情形也較佳。

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以多重表徵的模型教學探究高二學生理想氣體心智模式的類型及演變的途徑

在學習化學的歷程中，不論是物質三態、理想氣體模型、碰撞學說與平衡的相關概念的科學學習上，微觀的粒子概念是理解化學概念的重要基礎。然而,學生在日常生活的觀察之中，不容易察覺與體驗出化學概念中微觀世界的想法，導致在學習理想氣體粒子模型與氣體動力論困難重重，甚至對於氣體的巨觀現象做出許多錯誤的推理因，而產生許多的迷思概念或另有概念(Novick ＆ Nussbaum,1981；Millar,1990；Benson et al., 1993)。本研究根據文獻所提及氣體粒子的迷思概念/心智模式類型，設計出一系列相關氣體體積、壓力、蒸氣壓、擴散與微觀世界中氣體粒子運動關係的診斷式紙筆測驗(預試對像為高三學生，男：45，女：37，共計82人，信度為0.913)，來探討學生理想氣體心智模式的類型。在教學方面，根據理想氣體粒子模型的特性（剛性粒子、隨機運動等）設計符合其現象及屬性的多重表徵的模型教學，藉著分析心智模式類型的分佈與演變途徑，及比較教學前、後及延宕測驗中3C(Correctness、Consistency、Completeness)的演變情形（Chi ＆ Roscoe,2002；Vosniadou,2002；邱美虹,2006），來瞭解多重表徵的模型教學（實驗組為39人，男:27、女：12）是否比傳統文本教學（控制組為40人，男：32、女：8）更能有效增進學生對於理想氣體的科學學習與概念改變。 經過兩週(共計八節課)教學後，分析兩組學生教學前、後的正確性（correctness）、一致性(consistency)與完整性(completeness)，以及五次動態評量的答題情形，研究結果摘要如下： （1）在教學成效方面：實驗組與控制組兩組學生在教學前並未達顯著差異（paired-t test，正確性：t=.781，p=.440； 一致性：t=1.705，p=.081； 完整性：t=1.04, p=.306），教學後則達到顯著差異（ANCOVA ，正確性：F=36.4，p=.000； 一致性：F=40.9，p=.000；完整性：F=42.4，p=.000）。特別在微觀方面，實驗組的正確性顯著優於控制組（F=43.6，p=.000），顯示出藉由多重表徵的教學方式，的確有助於學生建立正確的微觀氣體粒子運動模型。 （2）在教學過程的動態評量中，兩組學生除了第二次評量未達顯著差異，實驗組在其他四次評量的得分率皆顯著優於控制組。 （3）研究者以學生回答診斷式試題中六題相關氣體壓力微觀的解釋理由，來判斷學生的心智模式，並歸類出學生的心智模式共有十大類型：科學模式、科學有瑕疵、科學＋其他、分子量模式、體積模式、引力模式、動能模式、活性模式、兩種心智模式並存的雙模式，以及不一致的混合模式。實驗組學生對於氣體壓力主要心智模式的演變途徑為：混合(30.1％)→科瑕(35.8％)→科瑕(46.1％)；控制組學生對於氣體壓力主要心智模式的演變途徑為：混合(45.0％)→混合(45.0％)→混合(37.5％)。實驗組學生心智模式的演變朝向科學模式/科學有瑕疵的方向邁進，控制組的學習活動中由於缺乏與現象相同屬性(動態－隨機)的多重表徵，較難引發學生建立正確的心象，因而控制組學生心智模式的改變並不多。 （4）多重表徵的模型教學與動態評量有助於學生建立突現過程本體：實驗組學生經由視覺混合、具體混合、數學混合與動作混合等多重表徵的模型教學後，建立了完整的剛性粒子的概念，並深入瞭解粒子微觀的運動是隨機的、瞭解氣壓的成因是快速運動的粒子對容器壁碰撞時的單位體積內動能轉移，因此教學後有48.7％的實驗組學生產生跨越本體及直接過程轉變成突現過程等較困難的概念改變，另外有20.5％的實驗組學生在學習過程中逐漸演變成突現過程。 （5）從學生開放式的問卷中，我們可以瞭解到大部分的學生對於多重表徵模型教學的情意面向是正面的反應居多。 本研究嘗試將多重表徵的模型教學融入理想氣體教學中，研究結果顯示教學成效顯著優於傳統文本教學，建議科學教師在課室活動中可以在時間許可下採用模型教學。藉由呈現模型與不同表徵之間的交互作用，幫助學生觀察並進一步瞭解現象中所蘊含的科學模型，藉以動態修正或精緻化個人的心智模式。 關鍵詞：多重表徵的模型教學、心智模式的演變途徑、概念改變

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教學對七年級學生理解科學文本語意的影響－以「植物的基本構造與功能」單元為例

本研究旨在探討學生對漢語特性及科學文本隱含語意的理解，並檢視教學對其理解科學文本的影響。 研究設計採準實驗研究和晤談研究兩種進程，以台北縣某國中七年級86 位學生為對象，發展「植物的基本構造與功能閱讀理解測驗」為測量學生閱讀理解測驗的工具，以瞭解學生在教學對七年級學生理解科學文本語意的影響。經過教學，一星期後進行後測。以相依樣本t-test、effect size、McNemar Test 等統計分析量化資料，並依據Mehan 的主題相關組(Topically Related Sets)以及Lemke 的主題類型（Thematic Pattern），分析教師口語教學內容，以詮釋教學的效應。晤談對象則隨機抽取10 位在教學前後想法改變的學生，以晤談深入瞭解教學對學生科學文本語意理解的影響。 研究結果發現：（1）漢語特性及科學文本隱含語意會造成學生閱讀理解的困難。（2）整體?看，教學顯著幫助學生對科學文本的理（p< .05），其效果量達Cohen's d 值為1.38。（3）透過主題類型分析教師教學口語之語意類型關係，可檢視教學對學生理解科學文本的關聯。最後針對未?研究、教學、以及教科書編寫等提出建議。

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探討教-學序列對八年級學生建立電解質概念及心智模式的影響

摘要 「電解質」是化學教材中相當重要的單元之一，從中小學乃至於大學有關化學的課程，該相關概念皆佔有相當重要的地位。而且「電解質」概念可說是後續進行酸鹼中和、電化學電池、電流的化學效應等相關電化學概念的基礎。但是學生在經過學習後卻仍存在有微觀的迷思概念。因此本研究希望設計一份試題協助教師進行診斷，了解學生在「電解質」概念上的迷思概念；並利用TLS（教-學序列）的設計原則設計一份針對學生迷思概念的教材。 依據上述的目的，本研究的問題有：（一）TLS是否可以幫助學生學習電解質概念？（二）TLS對學生學習電解質的心智模式的改變？因此本研究選取「解離」、「電中性」、「導電的原因」及「離子的運動情形」四個教學主題，並隨機選取兩班八年級學生作為對照組與TLS實驗組進行教學研究。 本研究的結果如下： 1.就學習的成效：兩組在教學前的前測成績並無顯著差異，經過教學後，在後測 及延宕測驗的成績上，TLS實驗組皆優於對照組，並且有顯著差異。 2.就概念的學習及電解質的心智模式一致性而言： （1）電解質導電的微觀解釋：後測中實驗組有82％的學生持有離子的心智模 式，對照組有48％的學生持有離子的心智模式。延宕測驗中實驗組有78 ％的學生持有離子的心智模式，對照組有52％的學生持有離子的心智模 式。 （2）電中性概念：後測中實驗組有59％的學生持有總電量的心智模式，對照組 中有48％的學生持有總電量的心智模式。延宕測驗中實驗組有67％的學生 持有總電量的心智模式，對照組中有49％的學生持有總電量的心智模式。 （3）通電前後粒子移動的概念：通電前粒子移動方向的概念部份，後測中實 驗組有83.9％的學生持有隨機運動的心智模式，對照組中有70.6％的學生持 有隨機運動的心智模式。延宕測驗中實驗組有74.2％的學生持有隨機運動的 心智模式，對照組中有67.6％的學生持有隨機運動的心智模式。通電後粒子 移動方向的概念部份，後測中實驗組有93.5％的學生持有正離子移向負極的 心智模式，對照組中有76.5％的學生持有正離子移向負極的心智模式。延宕 測驗中實驗組有93.5％的學生持有正離子移向負極的心智模式，對照組中有 79.4％的學生持有正離子移向負極的心智模式。 （4）.電解質部分解離的概念：後測中實驗組有59.4％的學生持有部分解離且 離子比分子多的心智模式，對照組有45.5％的學生持有部分解離且離子比 分子多的心智模式。延宕測驗中實驗組有46.9％的學生持有部分解離且離 子比分子多的心智模式，對照組有43.8％的學生持有部分解離且離子比分 子多的心智模式。 3.就情意面向而言：TLS實驗組學生認為此次的教學可以幫助理解且較有趣，對本次教學所抱持的態度是正向的。 綜合以上所述，本研究實驗組所使用的TLS教學策略似乎可以幫助學生建立較佳的「電解質」心智模式。

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運用4MAT系統於國中光合作用單元的成效

本研究的主要目的在探討依據4MAT系統設計的光合作用課程之成效，包括分析學生的學習風格、學習成就及概念獲得的情形，以及學生在教學活動中的學習偏好。為達成研究目的，以臺北市某國中七年級兩班普通班學生為研究對象，分別施予研究者設計的4MAT系統課程及以講述為主兩種課程，簡稱為4MAT組與講述組，兩組各有37人，授課時間約為150分鐘。研究過程包含使用David Kolb的學習風格量表來區分學生的學習風格，以統計軟體分析學習成就診斷測驗前後測的成績，來比較學生的學習成效，並晤談學生來瞭解其學習偏好。 結果發現：在教學後，兩組學生的成績均有顯著進步，4MAT組的後測成績優於講述組，但未達顯著差異。4MAT組課程較有利於低成就及中成就學生的學習表現，而講述組課程較有利於高成就學生的學習表現。另外，在概念獲得方面，4MAT組對較為抽象困難概念的釐清較佳；而講述組課程對基本知識的概念釐清較佳。以學習風格來看，4MAT組課程較能引導偏好具體經驗學習者的學習。同時，發現到不同學習風格學生在認知層次、概念獲得及學習偏好的表現均有不同，4MAT組課程對於第二類、第三類及第四類學習者來說，課程中的部分活動確實能符合他們的學習偏好。 根據本研究成果，4MAT系統確實可作為教學設計上的參考依據，它可以幫助不同學習風格學生的學習成效。教學過程中提供不同的學習活動，可以促進低成就學生的學習，也有助於偏好具體經驗學習的學生。

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探究學習環與鷹架輔助學習單對八年級學生線上探究行為之影響

導因於線上資源的增加，學生使用線上資源的人數也跟著增加，然而學生線上搜尋資源的行為卻存有非常多的隱憂。本研究旨在開發一個線上探究學習環和線上探究鷹架學習單來輔助學生線上探究過程的困難，此線上探究學習環的過程包括(1)定義問題(2)計畫(3)搜尋(4)評估(5)產出(6)評鑑。本研究選取台北市士林區某國中八年級八位學生當研究對象，先設計三個不同的探究任務，再重複三次線上探究活動，收集學生的線上探究側錄影片，學習歷程檔案和探究後概念測驗卷以做質性的分析。目的在探討三次探究活動中因教師搭配學習環和鷹架學習單，學生在每次任務中的探究行為，概念理解及作品品質的發展情況，並分析影響最後作品品質的因素。 研究結果發現到鷹架探究活動對學生在作品的合適度、作品豐富度、作品統整技巧，概念理解程度、定義問題能力、關鍵字建立品質、造訪網頁行為、探究時間的分配上皆有正向的幫助，但是學生使用資源的方式和評估網頁資源的方式並不會因為鷹架探究活動而有所改變，作品低分群的學生在探究過程中對鷹架的依賴性比作品高分群的學生多。而關鍵字建立品質較佳、造訪網頁數較多、搜尋及作品時間花較多和自我反思能力較強的學生，最後所完成的作品也會有較高的品質。可見本研究的線上探究活動可以提升學生線上探究大部分的能力，而教師也應該設計更合適的線上探究活動來輔助學生在線上探究上的困難，以提升學生在獲取資訊和取用資訊的能力。