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系統識別號 U0002-1707200801340100
中文論文名稱 高中科學探究教學之個案研究:以一個新興科技探究模組課程實施為例
英文論文名稱 A Case Study of Scientific Inquiry Teaching of an Innovative Technology and Science Inquiry Curriculum in a Senior High School
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 教育科技學系碩士班
系所名稱(英) Department of Educational Technology
學年度 96
學期 2
出版年 97
研究生中文姓名 楊詩敏
研究生英文姓名 Shih-Min Yang
學號 695730183
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2008-06-18
論文頁數 179頁
口試委員 指導教授-高熏芳
委員-佘曉清
委員-張瓊穗
中文關鍵字 科學探究教學  教學設計  教學實踐 
英文關鍵字 scientific inquiry teaching  instructional design  teaching enactment 
學科別分類 學科別社會科學教育學
中文摘要 本研究之目的在探討台北高中(化名)參與「新興科技探究課程」之四位教師其「植物的生殖生態」、「燃料電池基本原理與實驗」、「天文觀測與CCD攝影」及「液晶顯示原理與實驗」模組課程之教學設計與科學探究教學的實踐現況。透過個案研究的方法,以觀察、訪談以及文件分析等方式進行資料的蒐集,並以教學設計、科學探究教學等相關理論為基礎進行資料分析。
本研究將教師科學探究之教學設計分為「分析」、「設計」、「發展」、「執行」及「評鑑」等五個面向進行探討;而將教師科學探究之教學實踐分為「學習者主體性」、「教師提問引導」、「學生科學探究能力之提升」、「多元化評量」及「科學探究程度」來進行分析說明。研究結果發現如下:
一、教師教學設計:台北高中教師在教學設計中具備有「分析」、「設計」、「發展」的概念,但仍欠缺「執行」、「評鑑」的教學設計相關規劃。教師多以自身專長、學生專題計畫需求、現有學校設備以及教學資源作為教學主題的考量,並利用校園中相關之教學環境進行教學設計,發展出「新興科技探究課程」之教學計畫表、學習單、學習手冊、投影片等教學材料,並擬以個人學習單以及同儕互評表作為評量的工具。然而教師似乎忽略「科學探究」的重要性,因此在教學內容規劃中有關提升科學態度層次的教學較少。此外,教師對實際執行教學的時間亦未有事先的規劃,評鑑上多注重總結性評鑑的執行,忽略形成性評鑑及教師自我的評鑑。
二、教師教學實踐:台北高中教師重視學生的想法,會以鼓勵的方式來引導學習者主動發現問題並提出問題。教師也知道要善用提問來讓學生思考,利用合作學習的方式讓學生進行學習活動,並知悉要利用多元化的方式來評量學生的學習。然而在教學過程中,部分教師主導性仍強烈,對於「問題」的屬性以及「提問」的技巧並不熟習,且由於教師自身於評量能力上的缺乏,因此無法將評量工具、評量準則與教學目標做連結來有效評量學生,而是希望藉由外部評鑑的方式來協助以彌補足自身在評量相關知能的不足。此外,也因為教師對於教學方法的認知與教學時數的限制,導致教師無法有效進行系統化的探究教學活動。
本研究提出以下建議:
一、對台北高中教師的建議
(一)對教師教學設計的建議
1.教師進行教學設計前應先對學習者進行分析,以了解學生實際的需求。
2.教師應參與進修課程、同儕教學視導、協同教學或行動研究以了解自我教學現況,並可透過讀書會閱讀、討論與科學探究教學、評量等相關的知識。
3.教師應著重教學目標、學習目標的分析與設計,並強化課程設計的連結性與統整性。
4.教師應著重教學設計中執行與評鑑階段的規劃,以提升教學效能。
(二)對教師教學的建議
1.教師應以引導式或開放式的科學探究教學來進行教學活動,並進行多元化的評量。
2.教師應以長期且逐步漸進的教學來培養學生的探究能力。
3.教師應拋開升學的迷思,以學生科學探究能力培養為主要的教學目標。
4.教師應多鼓勵學生主動提問,並提供學生自我省思及評量的機會。
二、對未來研究的建議
1.可針對教師教學及學校本位課程開發之成效做進一步的探討。
2.可針對學生科學探究之學習成效做進一步的探討。
英文摘要 The purpose of this study was to investigate scientific inquiry teaching of four teachers who participated in designing and implementing an Innovative Technology and Science Inquiry Curriculum in Taipei High School (pseudo name). Data collection techniques, such as observation, students/teachers interviews and document analysis were applied in this qualitative case study. The interpretation was generated based on the analysis of theories of instructional design and scientific inquiry teaching.
Instructional design was divided into five parts in this study: analysis, design, development, implementation and evaluation. Teaching enactment was analyzed in five elements: learner induction, teachers’ questioning, students’ scientific inquiry abilities, alternative evaluation and levels of scientific inquiry. The conclusions of the research were summarized as follows:
1.Teachers’ instructional design: The teachers have gone through “analyses”, “design” and “development” during the instructional design process. However, “implementation” and “evaluation” were not completed for their instructional design. Most teachers made their instructional design decisions based on their own professional discipline, students’ college entrance needs, facilities and equipments resources available in the school. Besides, the teachers used a lot of materials already developed for their school environment for teaching. They also expected to use individual writing assignments and peer-evaluation as the learning assessment tools. It seemed that teachers were not really familiar with the essence of scientific inquiry teaching and did not really know how to implement the teaching process. Neither did they consider the formative evaluation of their instructional design, nor did they master the assessment techniques and measurement criteria of student learning.
2.Teaching enactment: The teachers at Taipei High School did encourage students to find out problems and ask questions. They also respected students’ opinions and used questioning technique to guide students learning. Besides, they employed “cooperative learning” to teach students and used alternative assessment to assess students learning. However, most of the teachers dominated a leading role in the classroom and they were not familiar with the questioning skills and types of questions. The teachers also lacked of assessment skills, so they were not able to select appropriate assessment tools to match with the assessment criteria. Moreover, because of the constraints of teachers’ knowledge of varieties of teaching method and school time schedule that teachers were not able to implement systematic scientific inquiry teaching effectively.
The suggestions are summarized as follows:
1.For the teachers at Taipei High School
(1)In terms of instructional design
a.It is suggested that teachers have to analyze the learning needs and learners before they start to design the curriculum.
b.It is suggested that teachers need to understand their teaching circumstances by taking parts in professional growth such as advanced studies, teaching supervision, team teaching or action research. Besides, it is suggested that teachers equip themselves with the knowledge and skills of scientific inquiry teaching and assessment by means of reading and discussing with their peers.
c.It is suggested that teachers should align learning objectives of each teaching units with the entire goal of the innovative curriculum.
d.It is suggested that teachers should acquire knowledge and skills on the “implementation” and “evaluation” stages of instructional design, in order to enhance their teaching effectiveness.
(2)In terms of teaching enactment
a.It is suggested that teachers can use guided or opened inquiry teaching techniques as well as alternative assessment approaches for their teaching.
b.It is suggested that teachers should have a comprehensive and progressive inquiry teaching plan to cultivate students’ inquiry abilities.
c.It is suggested that teachers should avoid misconception of the only purpose of higher school teaching as college preparation and focus on cultivating students’ inquiry abilities.
d.It is suggested that teachers have to encourage students asking questions voluntarily and provide the opportunities for students to reflect upon and evaluate themselves.
2. For the future research:
a. There is need to investigate the effectiveness of scientific inquiry teaching and school-based curriculum development.
b. There is need to investigate students’ learning outcomes on scientific inquiry learning.
論文目次 第一章 緒論.......................................................................................................1
第一節 研究背景與動機....................................................................................1
第二節 研究目的與問題....................................................................................6
第三節 研究範圍與研究限制............................................................................7
第四節 名詞釋義................................................................................................8
第二章 文獻探討...............................................................................................9
第一節 科學探究的意涵....................................................................................9
第二節 科學探究的教學..................................................................................20
第三節 教學設計..............................................................................................38
第四節 國內科學探究教學相關實徵研究......................................................58
第三章 研究方法.............................................................................................74
第一節 研究架構..............................................................................................74
第二節 研究步驟與流程..................................................................................77
第三節 研究情境與參與者..............................................................................80
第四節 研究者的角色......................................................................................86
第五節 資料蒐集的方式..................................................................................88
第六節 研究資料分析與解釋..........................................................................94
第七節 效度的檢核..........................................................................................98
第四章 研究發現與討論.................................................................................99
第一節 教學設計............................................................................................100
第二節 教師科學探究教學............................................................................123
第五章 研究結論與建議...............................................................................143
第一節 研究結論............................................................................................143
第二節 研究建議............................................................................................145
參考文獻...........................................................................................................147
中文文獻.........................................................................................................147
西文文獻.........................................................................................................151
附錄...................................................................................................................154
附錄一 教師教學計畫....................................................................................154
附錄二 訪談同意書........................................................................................174
附錄三 教師第一次訪談大綱........................................................................175
附錄四 教師第二次訪談大綱........................................................................176
附錄五 學生訪談大綱....................................................................................177
附錄六 訪談空白分析表................................................................................178
附錄七 資料分析舉例....................................................................................179
圖 次
圖2-1-1 科學探究的歷程與成分………………………………….…….………..11
圖2-1-2 國小階段科學探究能力成份……………………..………….…….……14
圖2-2-1 探究活動的分類向度……………………..………………………..…….27
圖2-2-2 5E學習環與NRC. K-12學生五大探究能力之對應圖…………..…….31
圖2-2-3 Creative problem solving (CPS) 模式……………………..……….……32
圖2-2-4 Creative inquiry model (CIM) 循環模式……………………..…………34
圖2-3-1 Morrison、Ross與Kemp的模式………………………………………….43
圖2-3-2 Seels與 Glasgow 的ISD模式2…………………………………………44
圖2-3-3 Bates的模式……………………………………………………………...45
圖2-3-4 Smith與Ragan的模式…………………………………………………...46
圖2-3-5 Dick、Carey與Carey的模式……………………………………………..48
圖2-3-6 教學設計的核心要素……………….……………………………………51
圖3-1-1 互動設計模式………………………………………………………..…….74
圖3-1-2 設計研究互動模式圖…………………………………………………….75
圖3-1-3 研究架構圖……………………………...…………….…………………76
圖 3-2-1 研究流程圖………………………………...……………………………79
圖 3-6-1 分析性抽象化階梯……………………………………………………….94

表 次
表2-1-1 各學者之科學探究能力………………………………………………….15
表2-1-2 科學探究能力說明與特徵……………………………………………….19
表2-2-1 科學探究的基本特徵和探究型態的變異……………………………….23
表2-2-2 發展科學探究技巧的方法……….………………………………………24
表2-2-3 探究活動的開放層次…………………….………………………………26
表2-2-4 科學探究的四個階層…………………………………………………….29
表2-3-1 依特徵進行分類的教學設計模式……………………………………….49
表2-3-2 教學設計的基本要素與內涵……………………………………………51
表2-4-1 國內相關實徵研究比較………………………………………………….64
表3-3-1 課程實施教學時間表……….…………………………………………....81
表3-3-2 台北高中科學探究課程研究之參與者………………………………….82
表3-5-1 課程研發會議觀察時間一覽表……..…………………………………...88
表3-5-2 教學觀察時間一覽表..…………………………………………………...89
表3-5-3 相關文件蒐集一覽表…………………………………………………….91
表3-5-4 教師訪談時間與對象一覽表…………………………………………….92
表3-5-5 學生訪談時間與對象一覽表…………………………………………….93表3-6-1 資料形式編碼…………………………………………………………….95
表3-6-2 研究對象編碼…………………………………………………………….95
表3-6-3 編碼符號對照表…………………………………...……………………. 95
表3-6-4 研究主題編碼……………………………………………………………..96
表4-1-1 台北高中教師教學設計結果彙整表……………………………………121
表4-2-1 台北高中教師科學探究教學實踐…………………………………..…141
參考文獻 中文文獻
王文中(1999)。教育測驗與評量:教室學習觀點。台北:五南出版社。
王美芬、熊召弟(1995)。國民小學自然科教材教法。台北:心理出版社。
王德麟(2005)。探究導向教學在國中學生自然科密度單元學習成效之影響。國立高雄師範大學科學教育研究所碩士論文,未出版,高雄。
毛松霖、張菊秀(1997)。探究式教學法與講述式教學法對國中學生地球科學氣象單元學習成效之比較。科學教育學刊,5(4),461-497。
江玟均(2007)。探索中的探索:高中科學探究課程發展歷程中教師專業成長之研究。淡江大學教育科技研究所碩士論文,未出版,台北。
何仕仁 (2003)。以科學探究的歷程輔助科學課程與教學之進行。菁莪,15(3),57-64。
沈翠蓮(2001)。教學原理與設計。台北:五南。
邱美虹、周金城(2005)。美國百年科學教育的發展。教育資料與研究雙月刊,64,19-40。
邱榮章(2006)。探究教學活動對國中學生「自然與生活科技」科影響之行動研究。國立彰化師範大學科學教育研究所碩士論文,未出版,彰化。
林淑靜(2006)。國中自然與生活科技領域實施開放式探究教學之研究-以「磁與電流」單元為例。國立彰化師範大學科學教育研究所碩士論文,未出版,彰化。
林清雄(2005)。多元智慧論融合科學探究法之教學模式研究。國立台灣師範大學化學研究所碩士論文,未出版,台北。
林進材(2000)。有效教學:理論與策略。臺北,五南。
李志鴻(2006)。探究式教學模組對國中生學習成效與動機之影響-以力矩單元為例。國立彰化師範大學物理研究所碩士論文,未出版,彰化。
李宗薇(1993)。師院社會科教學研究課程應用教學設計之實驗研究。台北,師大書苑。
李琪明(2007)。德智體群美五育理念與實踐。台北:教育部。
吳文宗(2005)。專題導向探究式實驗教學之研究。國立彰化師範大學科學教育研究所碩士論文,未出版,彰化。
吳佳蓮(2005)。科學探究活動中國小五年級學童科學解釋能力及認識論之研究。國立台灣師範大學科學教育研究所碩士論文,未出版,台北。
吳坤璋、吳裕益、黃台珠(2005)。科學探究能力測驗的編製與信、效度考驗。測驗學刊,52(2),119-148。
洪文東(2005)。九年一貫課程「自然與生活科技」學習領域科學探究能力之培養研究─以探究式教學活動設計提升學生科學研究能力( І ),行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告,(NSC 93-2511-S-153-004)。
洪文東(2007)。探究式化學單元教學活動設計與評估:以「水溶液的性質」為例。美和技術學院學報,26(1),15-42。
洪振方(2003)。探究式教學的歷史回顧與創造性探究模式之初探。高雄師大學報,15,641-662。
施貴善(2005)。探究式教學對理化學習環境及學生學習動機之影響。國立彰化師範大學科學教育研究所碩士論文,未出版,彰化。
侯雅齡(2000)。如何有效運用多元評量結果。測驗與輔導,159,3339-3341。
陳文典(2002)。自然與生活科技學習領域之學習成就科學素養的評量。載於教育部九年一貫課程推動工作小組主辦之「七大學習領域─學習手冊及教學示例」研討會論文集(頁77-120),台北。取自:http://teach.eje.edu.tw/9CC/textbook%20source/0725teach/study/natural/05.DOC
陳向明(2002)。社會科學質的研究。台北:五南。
陳桂香(2007)。實施探究教學對國二學生科學學習成效之影響。國立彰化師範大學科學教育研究所碩士論文,未出版,彰化。
陳姿妙(2006)。利用探究式教學提昇七年級學生科學學習成效之行動研究。國立彰化師範大學科學教育研究所碩士論文,未出版,彰化。
陳麗美(2004)。提升不同學習風格學生於科學探究活動中學習成效之行動研究。國立彰化師範大學科學教育研究所碩士論文,未出版,彰化。
教育部(2003)。國民中小學九年一貫課程綱要─「自然與生活科技學習領域」。台北市:教育部。
教育部(2003)。高級中學課程標準暨綱要。2007年10月1日。取自:http://www.edu.tw。
教育部(2008)。普通高級中學課程綱要。2008年4月18日。
教育部(2003)。科學教育白皮書。2007年7月30日。取自:http://www.nsc.gov.tw/sci/lp.asp?ctNode=2532&CtUnit=1559&BaseDSD=7
許榮富(1992)。形成假說技能之評量模式及其測量本質的分析研究。師大學報,37,395-457。
張文華、郭重吉(1995)。科教革新中評量理念的重建。教育研究雙月刊,45,23-30。
張芬芬譯(2005)。Mattew B. Miles和A. Michael Huberman著。質性研究資料分析。台北:雙葉書廊。
張祖忻、朱純、胡頌華編著(1995)。教學設計基本原理與方法。台北:五南。
張清濱(2000)。探究教學法。師友,395,45-49。
張惠博、黃文吟(2000)。科學學習的評量理念。科學教育,231,49-57。
張靜儀(1995)。自然科探究教學法。屏師科學教育,1,36-45。
彭森明(2006)。學習成就評量發展趨勢。教師天地,145,4-11。
湯偉君、邱美虹(1999)。創造性問題解決模式的沿革與運用。科學教育月刊,223,2-20。
葉俊緯(2006)。利用網路環境進行探究導向教學之行動研究。國立彰化師範大學科學教育研究所碩士論文,未出版,彰化。
黃婉鈴(2004)。以科學探究教學模組提升國小中年級學童科學過程技能之行動研究。國立屏東師範學院數理教育研究所,未出版,屏東。
楊鍾鳴(2005)。探究式實驗教學與食譜式實驗教學對國二學生探究能力、過程技能、學習成就之影響。國立高雄師範大學科學教育研究所,未出版,高雄。
廖祐杰(2006)。在職教師實施科學探究教學之行動研究。國立彰化師範大學科學教育研究所碩士論文,未出版,彰化。
歐陽鍾仁(1987)。科學教育概論。台北:五南出版社。
鄭美虹(2005)。科學習作之設計與評量。台北:五南出版社。
鄭淵全(2000)。國民小學教學評量之評析。初等教育學報(新竹師院),7,105-123。
鄭麗華(2002)。以探究式實驗活動提升國二學生參與實驗活動及過程技能之行動研究。國立彰化師範大學科學教育研究所碩士論文,未出版,彰化。
鄭湧涇(2005)。我國科學教育改革的回顧與展望。科學教育月刊,284,2-35。
劉宏文(2001)。高中學生進行開放式科學探究活動之個案研究。國立彰化師範大學科學教育研究所博士論文,未出版,彰化。
蔡執仲、段曉林(2005)。探究式實驗教學對國二學生理化學習動機之影響。科學教育學刊,13(3),289-315。
賴廷維(2007)。以探究式教學法發展國中光學教學模組之行動研究。國立彰化師範大學物理學系碩士論文,未出版,彰化。
魏明通(1997)。科學教育。台北:五南。
謝莉文(2005)。鷹架式科學探究課程研發與實踐的個案研究。國立台灣師範大學地球科學研究所碩士論文,未出版,台北。
韓順興(2005)。創造性探究教學對國中生理化科學習動機、創造力與學習成就之影響。國立彰化師範大學科學教育研究所碩士論文,未出版,彰化。
顏弘志(2004)。從建構主義看探究教學。科學教育研究與發展,39,1-14。
西文文獻
American Association for the Advancement of Science (1985). Project 2061 .
Retrieved August 20, 2007, from http://www.aaas.org.
Bates, A. W. (1995). Technology, open learning and distance education. London: Routledge.
Colburn, A. (2000). An inquiry primer. Science Scope, 23(6), 42-44.
Chippetta, E. L., Koballa, T. R., & Collette, A. T. (1998). Science Instruction in the Middle and Secondary Schools (4th ed.). Ohio: Merrill.
Dick, W., Carey, L., & Carey, J. (2001). The systematic design of instruction (5th ed.). New York: Longman.
Doran, R., Chan, F., & Tamir, P. (1998). Science educator’s guide to assessment. Arlington: National Science Teachers Association.
Gustafson, K. L. & Branch, R. M. (2002). Survey of instructional development models (4th ed.). Syracuse, New York: Eric Clearinghouse on Information & Technology.
Heinich, R., Molena, M., Russel, J., & Smaldino, S. (1999). Instructional media and technologies for learning (6th ed.). Upper Saddle River, NJ: Merrill, Prentice-Hall.
Jacobson, W. J., & Bergman, A. B. (1987). Science for children: A book for teachers. New Jersey: Prentice-Hall.
Jones, R. W. (1998). Overcoming an all-too-common problem: Solving the mismatch between science curricula and assessment. Australian Science Teachers Journal, 44(3), 19-30.
Khattri, N., & Kane, M. B. (1995). How performance assessments affect teaching and learning. Educational Leadership, 53(3), 80-83.
Kim, H., Hannafin, M., & Kim, M. (2004). Online case-based learning: Components, applications, and assessment. Distance Learning, 1(5), 23-31.
Lederman, N. G.. (2001). The many flavors of scientific inquiry. Paper presented at the National Association for Research in Science Teaching National Meeting, St. Louis, MO, March 2001.
Ledford, B. R. (1996). Instructional design. Unpublished manuscript, Auburn University. Technology Research & Development, 44(2), 43-58.
Mattheis, F. E., & Nakayama, G.. (1989). Effects of a laboratory-centered inquiry program on laboratory skills, science process skills and understanding in middle grades students (ERIC Document Reproduction Service No.ED307148)
Merrill, D. M., Drake, L., Lacy, M. J., & Pratt, J. (1996). Reclaiming instructional design. Educational Techmology, Sep-Oct, 5-7.
Morrison, G., Ross, S., & Kemp, J. (2001). Designing effective instriction (3rd ed.). New York: John Wiley & Sons.
National Research Concil (1996). National science education standards. Washington, D.C.: National Academy Press.
National Research Council (2000). Inquiry and the national science education standards. Washington, D.C.: National Academy Press.
Palincsar, A. S., Magnusson, S. J. & Vincent, M. (2002). Supporting guided-inquiry instruction. Teaching Exceptional Children. 34(3), 88-91.
Seels, B. & Richey, R. C. (1994). Instructional technology: The definition and domains of the field. Washington, D.C.: Association for Educational Communications and Technology.
Smith, P. L. & Ragan, T. J. (2005). Instructional design (3rd ed.). Hoboken, NJ: John Wiley & Sons.
Trowbridge, L.W., Bybee, R.W. & Powell, J. C. (2000). Becoming a secondary school science teacher: Strategies for developing scientific literacy (7th ed.). NJ: Prentice-Hall.
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