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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:李家萱
研究生(外文):Chia-hsuan Lee
論文名稱:高中生物實驗數位教材設計開發及評鑑
論文名稱(外文):Design, Development and Evaluation of Digital Teaching Materials for High-school Biology Laboratory Curriculum
指導教授:陳碧祺陳碧祺引用關係
指導教授(外文):Pi-Chi Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄師範大學
系所名稱:教育學系
學門:教育學門
學類:綜合教育學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:189
中文關鍵詞:高中生物科實驗課程數位教材ADDIE模式
外文關鍵詞:biology in high schoollaboratory curriculumdigital teaching materialsADDIE Model
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  實驗課程是高中生物科教學中重要的一環,除知識傳遞外,亦可提升學生科學興趣、培養學生科學素養。但實務面上,卻往往因為時間、資源、學生素質等因素,造成教師教學的許多限制。因而,各式實驗課程輔助教材應運而生,其中,數位教材的應用隨著數位普及逐漸成為趨勢。無奈現有的數位教材,雖品質優良,卻不一定符合第一線教師教學所需;同時對數位教材的修改是非常困難的。

  本研究嘗試從生物科授課教師角度,以高中生物實驗中「蛙的外部形態與內部構造之觀察」及「DNA 的粗萃取」二單元為例,以ADDIE模式開發數位教材。目的在於(1)設計開發符合學生學習需求及教師授課需求的生物實驗課程數位教材;(2)所設計之教材能夠提升學生學習動機並有助學生自主學習;(3)套用ADDIE的教材設計模組,使生物教師能夠在有限的經費及資源下,快速完成符合個別化需求的數位教材。

  依循ADDIE模組,本研究分為分析、設計、發展、實施及評鑑五階段。分析階段,透過教學需求分析及學習者分析得到教師及學生對數位教材需求,目標分析及內容分析決定教材內容,並在環境及軟硬體分析後決定以Microsoft Office PowerPoint 2003/2007輔以Adobe Presenter Version 6.0(試用版)做為開發工具。設計階段,則分別針對教學流程、腳本及介面進行設計。發展階段,則在素材蒐集後,依序完成簡報製作、數位教材錄製及匯出。實施階段則分別邀請自願學生10位進行學習者試閱、邀請4位專家進行專家試閱及在教學現場試用,並於實施後進行評鑑。評鑑分為二階段,在形成性評鑑(含專家評鑑及學習者評鑑)後,進行分析、回應及修正,再進行二次形成性評鑑(含專家評鑑及學習者評鑑)。

  在專家二次形成性評鑑中,在「教材內容與架構」、「教材設計」及「媒體與介面設計」三面向,各項指標平均得分均有4分以上之正向回饋;在學習者二次形成性評鑑中,「學習興趣」、「實驗內容理解」及「自主學習意願及數位教材評價」三面向,各項敘述平均得分均有3.5分以上之正向回饋。可見本數位教材無論作為教學輔助或提供學生自主學習而言,皆屬於相當優質的教材。

  本研究結果發現:(1)設計開發的生物實驗課程數位教材符合學生學習需求及教師授課需求;(2)所設計之教材確實能提升學生學習動機,但學生主動學習與否,則與學生潛在「動機」較為有關;(3)套用ADDIE的教材設計模組,確實有助於生物教師在有限的經費及資源下,快速完成符合個別化需求的數位教材;(4)數位教材輔助生物科實驗教學,需注意使用時機、使用方式及學生學習情形,才能獲得最大成效。
Laboratory curriculum is an important part of the teaching of biology in high school. It can not only deliver knowledge to student, but also enhance their scientific insight and arouse their interests in science. Practically, however, time, resources, student quality and other factors posed limitations to the running of laboratory curriculum. Thus, a variety of supporting materials for laboratory curriculum came into being. Among them, digital teaching materials are becoming a trend because of the popularization of information technology. However currently existing digital teaching materials, though of good quality, often do not meet the requirement of teaching, and it is very difficult for biology teacher who want to use these material to modify them.

This study attempted to develop digital teaching materials from biology teachers' point of view using ADDIE model. Two labs of the high school biology laboratory curriculum were used as examples, which are: "observation of external morphology and internal structure of a frog" and "the crude extraction of DNA". The purposes of the study include the following four points: (1) to design and develop digital teaching materials of biological experiments curriculum which is consistent with the needs of teaching and learning; (2) the designed teaching materials should be able to enhance students’ learning motivation and facilitate their self-learning; (3) to apply the ADDIE model on creating biology digital teaching material, which make easy for biology teachers to create their own teaching materials that line with individual demand, under the limited funding and resources.

In compliance with the ADDIE model, this study was divided into five phases, including analysis, design, development, implement and evaluation. In the analysis phase, teachers’ and students’ demand of digital teaching materials were obtained through the "teaching needs analysis" and "learner analysis". The teaching materials were determined based on the results of "objectives analysis" and "content analysis". After the "analysis of environmental, software and hardware", we decided to use Microsoft Office PowerPoint 2003/2007 and Adobe Presenter Version 6.0 (beta) as development tools. In the design phase, we designed the processes, scripts and interfaces of teaching. In the development phase, after collecting components, we created the powerpoint files, recorded them and exported them into digital teaching materials. During the implementation phase, we invited 10 voluntary students and 4 experts to read the materials. Besides, we also applied these materials in the field of teaching. After implementation, we conducted evaluation of the digital teaching materials. Evaluation was divided into two stages. In the first stage, we conducted formative evaluation (including expert evaluation and learner evaluation), and then we modified the content of the teaching materials based on our analysis of evaluation and feedback. In the second stage, we then conducted a second formative evaluation (including expert evaluation and learner evaluation).

In secondary expert formative evaluation, the three categories, including "content and structure of teaching materials", "design of teaching materials" and "design of media and interface", received positive feedbacks, with the average score of all indicators in a whole category above 4 points. In secondary learners formative evaluation, the three categories, including "learning interest", "understanding of experimental content", and "willingness of self-learning and overall evaluation", received positive feedbacks with their average scores of all the descriptions within the category above 3.5. These results suggested that these digital materials were of high quality, no matter served as supportive materials for teachers or as self-learning materials for students. .

We found in this study that: (1) our design and development of digital teaching materials for biological laboratory curriculum met both the learning needs of students and teaching needs of teachers; (2) the digital teaching materials could really improve students' motivation to learn, but whether a student learning actively or not is more related to individual’s potential motivation; (3) applying the ADDIE model did help biology teachers with limited funds and resources to quickly create digital teaching materials that meet the individual demand; (4) in order to get the maximum effect, we should pay attention to the timing, manner, and students’ learning attitude when using digital teaching materials in biological laboratory curriculum.
目錄

誌謝............................I
摘要............................III
Abstract.......................V
目錄............................IX
表目錄..........................XI
圖目錄..........................XIII
第一章 緒論......................1
第一節 研究背景與動機............1
第二節 研究目的.................3
第三節 待答問題.................3
第四節 研究範圍與限制............4
第二章 文獻探討...................7
第一節 生物科實驗的教學..........7
第二節 數位學習與數位教材........13
第三節 數位教材與課程開發模式.....15
第四節 數位教材設計與設計原則.....19
第五節 高中生物科數位教材發展現況..23
第三章 研究方法與設計..............25
第一節 研究流程.................25
第二節 研究方法與研究工具.........27
第三節 課程架構及教學內容規劃.....34
第四節 教材設計開發流程..........36
第四章 研究結果與討論..............43
第一節 分析....................43
第二節 設計....................58
第三節 發展....................65
第四節 實施與評鑑...............86
第五節 討論....................138
第五章 結論與建議.................145
第一節 結論....................145
第二節 建議....................148
第三節 省思....................152
參考文獻.........................153
附錄一、訪談約定書.................157
附錄二、訪談大綱(教師版)..........158
附錄三、訪談大綱(學生版)..........159
附錄四、專家評鑑問卷...............160
附錄五、學習者評鑑問卷.............164
附錄六、教育部「數位學習教材認證指標及評定規準」168
附錄七、「蛙蛙實驗室」數位教材圖例...172
附錄八、「DNA現形記」數位教材圖例....179



表目錄

表1- 1 普通高級中學生物科課程綱要中各冊探討活動整理一覽.5
表2- 1 生物實驗目的分類一覽表.......................10
表2- 2 四種系統化教學設計模式比較一覽表..............18
表3- 1 訪談資料編碼說明表..........................30
表3- 2 專家評鑑量表評鑑項目........................32
表3- 3 學習者評鑑量表評鑑項目.......................33
表3- 4 本研究數位教材專家評鑑之專家名單..............40
表3- 5 本研究數位教材學習者評鑑之學生基本資料.........41
表4- 1 本研究開發之生物實驗課程數位教材目標分析一覽表..51
表4- 2 Adobe Presenter Version 6.0(試用版)及EverCam7比較表.54
表4- 3 教材內容與架構面向專家評鑑結果分析.............88
表4- 4 教材設計面向專家評鑑結果分析..................89
表4- 5 媒體與介面設計面向專家評鑑結果分析.............90
表4- 6 「蛙蛙實驗室」專家評鑑質性回饋一覽表...........91
表4- 7 「DNA現形記」專家評鑑質性回饋一覽表...........92
表4- 8 學習興趣面向學習者評鑑結果分析................94
表4- 9 實驗內容理解面向學習者評鑑結果分析.............95
表4- 10 自主學習意願及數位教材評價面向學習者評鑑結果分析 96
表4- 11 「蛙蛙實驗室」學習者評鑑質性回饋一覽表.........98
表4- 12 「DNA現形記」學習者評鑑質性回饋一覽表.........99
表4- 13 「蛙蛙實驗室」教材內容與架構面向評鑑回饋分析及回應一覽表.101
表4- 14 「蛙蛙實驗室」教材設計面向評鑑回饋分析及回應一覽表......105
表4- 15 「蛙蛙實驗室」依據面向評鑑回饋分析及回應一覽表..106
表4- 16 「蛙蛙實驗室」其他評鑑回饋分析及回應一覽表.....109
表4- 17 「DNA現形記」教材內容與架構面向評鑑回饋分析及回應一覽表..110
表4- 18 「DNA現形記」教材設計面向評鑑回饋分析及回應一覽表.......115
表4- 19 「DNA現形記」媒體與介面設計面向評鑑回饋分析及回應一覽表..117
表4- 20 教材內容與架構面向專家二次形成性評鑑結果分析...124
表4- 21 教材設計面向專家二次形成性評鑑結果分析........125
表4- 22 媒體與介面設計面向專家二次形成性評鑑結果分析...126
表4- 23 「蛙蛙實驗室」專家二次形成性評鑑質性回饋一覽表..127
表4- 24 「DNA現形記」專家二次形成性評鑑質性回饋一覽表..127
表4- 25 學習興趣面向學習者二次形成性評鑑結果分析.......129
表4- 26 實驗內容理解面向學習者二次形成性評鑑結果分析....130
表4- 27 自主學習意願及數位教材評價面向學習者二次形成性評鑑結果分析.131
表4- 28 「蛙蛙實驗室」學習者二次形成性評鑑質性回饋一覽表.132
表4- 29 「DNA現形記」學習者二次形成性評鑑質性回饋一覽表.133
表4- 30 「蛙蛙實驗室」二次形成性評鑑回饋分析及回應一覽表.134
表4- 31 「DNA現形記」二次形成性評鑑回饋分析及回應一覽表.136



圖目錄

圖2- 1戴爾經驗塔..................................9
圖2- 2 數位教材構成要素............................14
圖2- 3 Dick, Carey &; Carey 模式..................15
圖2- 4 Kemp環形教學模式...........................16
圖2- 5 原型模式與螺旋模式..........................17
圖2- 6 ADDIE模式.................................18
圖3- 1 研究流程流程圖..............................26
圖3- 2 本研究中之ADDIE系統開發歷程..................28
圖4- 1 Adobe Presenter V 6.0(試用版)輸出頁面範例及說明(Outline)......................................56
圖4- 2 Adobe Presenter V 6.0(試用版)輸出頁面範例及說明(Thumb)........................................56
圖4- 3 Adobe Presenter V 6.0(試用版)輸出頁面範例及說明(Notes)........................................57
圖4- 4 Adobe Presenter V 6.0(試用版)輸出頁面範例及說明(Search).......................................57
圖4- 5 「蛙的外部形態與內部構造之觀察」教學流程........59
圖4- 6 「DNA 的粗萃取」教學流程.....................59
圖4- 7 助教「蛙蛙」設定(正、反)....................60
圖4- 8 助教「洋蔥先生」設定.........................61
圖4- 9 「蛙的外部形態與內部構造之觀察」主題命名及設計...61
圖4- 10 「DNA 的粗萃取」主題命名及設計...............62
圖4- 11 投影片基本版面設計概念圖.....................63
圖4- 12 紙娃娃模式教材示意圖........................64
圖4- 13 蛙的解剖操作過程及實驗結果部分照片............66
圖4- 14 DNA粗萃取操作過程及實驗結果部分照片...........67
圖4- 15 研究者手繪「蛙蛙實驗室」全零件圖..............68
圖4- 16 研究者手繪「DNA現形記」全零件圖..............69
圖4- 17 利用Adobe Photoshop CS3將「零件」切割(範例)70
圖4- 18 利用Adobe Photoshop CS3中「魔術棒工具」及「背景橡皮擦工具」將「零件」背景轉為透明(範例).......................70
圖4- 19 「零件」背景透明化(範例)...................71
圖4- 20 利用「儲存為網頁與裝置用」將圖片儲存為GIF檔案格式(範例)71
圖4- 21 以「投影片母片設定」來規範投影片中包含色調、字型等(「蛙蛙實驗室」,冷色調)....................................72
圖4- 22 以「投影片母片設定」來規範投影片中包含色調、字型等(「DNA現形記」,暖色調)....................................73
圖4- 23 實驗過程照片依序加入(範例).................74
圖4- 24 以「自訂動畫」中的「進入」安排實驗流程照片依序出現(範例)75
圖4- 25 使所有投影片上的照片「對齊」(範例)..........75
圖4- 26 以「自訂動畫」中「進入」使「零件」「出現」效果範例.......76
圖4- 27 以「自訂動畫」中「結束」使「零件」「消失」或「離開」製作過程(範例).........................................77
圖4- 28 以「自訂動畫」中「結束」使「零件」「消失」或「離開」效果範例..............................................78
圖4- 29 以「自訂動畫」中「強調」使「零件」產生「放大」「縮小」等效果製作過程(範例)....................................79
圖4- 30 以「自訂動畫」中「強調」使「零件」「放大」效果範例......80
圖4- 31 以「自訂動畫」中「影片路徑」使「零件」以各種路徑移動的製作過程(範例).........................................81
圖4- 32 以「自訂動畫」中「影片路徑」使「零件」產生向上移動效果範例82
圖4- 33 將腳本鍵入「備忘稿」中(範例,粗框處)........83
圖4- 34 Adobe Presenter V 6.0(試用版)常用功能說明.84
圖4- 35 Adobe Presenter V 6.0(試用版)錄製頁面及功能說明....84
圖4- 36 Adobe Presenter V 6.0(試用版)「Publish」(出版)及功能說明............................................85


中文文獻

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