臺灣博碩士論文加值系統

本研究採用從做中學及發現式學習理論，配合多媒體工具Squeak，開發一配合國小高年級自然科教學的學習環境。藉由提供多媒體工具Squeak以及一系列主題範例，讓學生在操作範例關卡的過程中，學習齒輪相關的知識原理以及Squeak的操作。最後再讓學生使用Squeak，透過彼此互相欣賞、交換的方式來製作個人的作品。目的是讓學生在親自動手操作的過程中，自己發現與學習到相關的原理與知識、以及其應用的方法。從做中學（learning by doing）及發現式學習（discovery learning）理論皆強調要學生親自動手、在學習活動中自行探索，進而才會發現相關的規律，並歸納出結論。同時也指出在自然科學教學中安排一些可以讓學生動手操作的活動，不但可以增加學生的學習興趣，在操作過程中也會使學生感受到知識、技能的迫切重要性。Squeak是一套融合了多媒體的物件導向式開發平台，其圖形化的操作介面，對於使用者來說較具吸引力，同時操作上也較為方便。另外Squeak全物件化的特性，讓它的每一個作品中的每一個物件皆可任意移動、複製、甚至是修改。Squeak也同時具備了使用者與設計者介面，讓使用者不僅可以欣賞與操作他人的作品，也可以根據自己的喜好來對作品做修改。另外本研究亦提供了一個可上傳與下載檔案的介面，讓使用者可以很方便地透過此介面來進行作品的觀摩與交換，藉此讓學生可以互相觀摩與切磋，以及增加學生彼此互動的機會。本研究實驗的範圍是國小高年級自然與生活科技課程中的「齒輪」單元。在根據學生問卷、老師與學生訪談後，歸納出以下的結論：
1. 將Squeak融入國小自然科教學中對學生有偏向正面的幫助。
2. 多數學生對於使用Squeak進行學習持傾向正面的態度。
3. 教師對於使用Squeak進行國小自然科的教學亦持正面的看法。

In this study, I integrated learning by doing and discovery learning theory with multimedia tool “Squeak” to develop a learning environment for elementary school students. By providing Squeak and serial sample projects, students can learn the knowledge about gears and understand how to use Squeak by using sample projects. Finally, I let students use Squeak and complete their projects by sharing objects in all projects. The purpose is that students can discover and learn related knowledge by making projects. Learning by doing and discovery learning theory all emphasize that students must doing by themselves and inquire in learning activities, and then they will discover related rules and make conclusions. These learning theories also indicate that if instructors arrange some doing activities in science class, students will not only learn more actively but also realize the importance of knowledge and skills. Squeak is a multimedia object-oriented develop platform. The graphic interface of Squeak attracts users and is easy to use. Because of the object-oriented feature, any object in Squeak projects can be moved, copied, and even altered by any user. Squeak provide the same interface for both users and developers, so users can not only look and manipulate but also alter projects that made by other users. In order to increase the chances of interactivity between users and provide a place for users to share projects, this study also provide a web site for project exchange. Users can look, manipulate, and exchange projects on this site. The experiment of this study is aimed at “gear” unit in elementary science course. According to the result of interview of teacher and students, the following conclusions are obtained:
1. Using Squeak in elementary science course can assist student learning.
2. Students don’t reject science course with Squeak.
3. Teacher confirm the effective of science teaching by using Squeak.

第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 3
1.3 研究目的 4
1.4 研究範圍與研究限制 5
1.4.1 研究範圍 5
1.4.2 研究限制 5
1.5 論文架構 6
第二章 文獻探討 7
2.1 電腦多媒體教學 7
2.2 從做中學 9
2.3 發現式學習 11
2.4 Squeak 12
第三章 系統設計與實作 18
3.1 Squeak物件實作功能 18
3.2課程概念與實驗環境 22
3.3 各主題範例關卡介紹 24
3.3.1 主題1：齒輪的轉向與轉速 25
3.3.2 主題2：三個齒輪的互動 26
3.3.3 主題3：齒輪與力 27
3.3.4 主題4：抬重物 28
3.3.5 主題5：輸送帶 30
3.3.6 主題6：齒輪與槓桿 31
3.3.7 主題7：自由設計 33
3.4 上傳/下載網頁介紹 33
第四章 實驗 36
4.1 實驗方法 36
4.2 第一階段實驗 38
4.2.1 實驗流程 38
4.2.2 實驗結果 38
4.3 第二階段實驗 39
4.3.1 實驗流程 40
4.3.2 第一次實驗結果 40
4.3.3 第二次實驗結果 47
4.3.4 訪談結果 54
4.4 學生作品分析 56
4.5 討論 59
第五章 結論與未來工作 61
5.1 結論 61
5.2 研究貢獻 62
5.3 未來工作 62
參考文獻 64
中文文獻 64
英文文獻 66
附 錄 69
附錄一 第二階段實驗第一次調查問卷 69
附錄二 第二階段實驗第二次調查問卷 71
附錄三 教師訪談題目 73

王美芬、熊召弟（民84）。國民小學自然科教材教法。台北：心理出版社。
王佩蓮、林碧楨（民82）。國小自然科學教學研究。台北：五南圖書出版公司。
布魯納（民84）。教育的歷程（The process of education：a landmark in educational theory，邵瑞珍譯）。台北：五南圖書出版公司。
杜威（民79）。民主主義與教育（林寶山譯）。台北：五南圖書出版公司。
杜威（民81）。學校與社會、兒童與課程（林寶山、康春枝譯）。台北：五南圖書出版公司。
杜威（民81）。經驗與教育（姜文閔譯）。台北：五南圖書出版公司。
林調風（民92）。e-Learning 多媒體教材之實作研究。國立中央大學碩士論文。
洪駿命、陳瑞梅、李俊銘、黃郁文（民93）。資訊融入自然與生活科技領域教學策略。數位學習電子期刊，第1期。台北：中華民國數位學習學會。
徐易稜（民90）。多媒體呈現方式對學習者認知負荷與學習成效之影響研究。國立中央大學碩士論文。
張春興（民85）。教育心理學。台北：東華書局。
黃佳祥（民93）。南部地區國民小學自然與生活科技領域實施現況之調查研究。國立臺南大學碩士論文。
黃仕棋（民93）。設計並建置一個應用於國小自然科實驗課程之行動學習環境。國立中央大學碩士論文。
詹偉德（民93）。結合數位學習輔具之整合型物理實驗學習系統。國立中央大學碩士論文。
詹德斌（民90）。多媒體資訊對新興金融產品宣導之研究。國立中央大學碩士論文。
楊接期、邱勇達（民94年5月）。以多媒體工具Squeak輔助國小自然科課程的學習。2005台灣數位學習研討會，國立台灣師範大學。
陳明溥（民84）。CAI之發展趨勢－多媒體電腦輔助教學。電腦輔助教學（二）。台中：資訊與教育雜誌社
蔡東鐘（民84）。多媒體在技學教育上的應用。電腦輔助教學（二）。台中：資訊與教育雜誌社
謝瑜萱（民93）。河川生態工法之網路化互動式多媒體教學。中華大學碩士論文。
鍾榮豪（民91）。多媒體電腦輔助教學學習成效之研究－以皮影戲戲劇教學為例。國立中央大學碩士論文。
鍾聖校（民84）。國小自然科課程教學研究。台北：五南圖書出版公司。
羅慶璋（民93）。國中網路虛擬物理實驗室。國立臺灣師範大學碩士論文。
科學學習心理學（熊召弟、王美芬、段曉林、熊同鑫譯，民90）。台北：心理出版社。
Akpan, J. P., & Andre, T., (2000). Using a computer simulation before dissection to help student learn anatomy. Journal of Computers in Mathematics and Science Teaching, Vol. 19, Issue 3, pp. 297-313.
Bruner, J. S. （1966）.Toward a theory of instruction. Cambridge, MA: The Belknap Press of Harvard University Press.
Deck, G. D. & Rodriguez J. L. R.（2004, January）. Squeak in Spain as part of the LinEx project. Creating, Connecting and Collaborating through Computing（C5）, 2004 , pp160-165. Kyoto, Japan.
Guzdial, M.（2001）. Using Squeak for teaching user interface software. ACM SIGCSE Bulletin , Proceedings of the thirty-second SIGCSE technical symposium on Computer Science Education, Volume 33 Issue 1.
Guzdial, M.（2001）. Use of collaborative multimedia in computer science classes. ACM SIGCSE Bulletin , Proceedings of the 6th annual conference on Innovation and technology in computer science education, Volume 33 Issue 3.
Hintze, J. & Masuch, M. （2004, January）. Designing a 3D authoring tool for children. Connecting and Collaborating through Computing（C5）, 2004 , pp78-85. Kyoto, Japan.
Jong, T. d. （1998）. Scientific Discovery Learning with Computer Simulations of Conceptual Domains. Review of educational research, Vol 68, pp. 179-202
Kafai, Y. B., Ching C. C., & Marshall S.（1997）. Children as designers of education multimedia software. Computer and Education, Vol 29, Issue 2-3, pp. 117-126.
Kawamura, T., Kawaguchi, Y., Nakanishi, S., & Sugahara, K. （2003, January）. Machine cycle CPU simulator for educational use based on Squeak environment. Creating, Connecting and Collaborating Through Computing（C5）, 2003 , pp120-121. Kyoto, Japan.
Kawamura, T., Nakatani, R., & Sugahara, K. （2005, January）. P2P e-Learning System and Its Squeak-Based User Interface. Connecting and Collaborating through Computing（C5）, 2005 , pp57-62. Kyoto, Japan.
Konomi, S., & Karuno, H.（2003, January）. Initial experiences of ALAN-K: an advanced learning network in kyoto. Creating, Connecting and Collaborating Through Computing（C5）, 2003 , pp96-103. Kyoto, Japan.
Maloney, J., Burd, L., Kafai, Y., Rusk, N., Silverman, B., & Resnick, M. （2004, January）. Scratch: a sneak preview. Connecting and Collaborating through Computing（C5）, 2004 , pp104-109. Kyoto, Japan.
Ogino, T., Takada, H., & Kambayashi, Y. （2004, January）. Visualizations and analyses of elementary school students – actions on squeak environments. Connecting and Collaborating through Computing（C5）, 2004 , pp42-47. Kyoto, Japan.
Pierce, J. S. （2003, January）. Introducing Alice to a Squeak wonderland. Creating, Connecting and Collaborating Through Computing（C5）, 2003 , pp40-43. Kyoto, Japan.
Pope, S. T.（2001）. Music and Sound Processing in Squeak Using Siren. Squeak: Open Personal Computing and Multimedia. US: Prentice Hall.
Ruger, M. （2004, January）. TranSqueak - making the world a smaller place: on-the-fly translation of Etoy projects and instant messaging. Connecting and Collaborating through Computing（C5）, 2004 , pp110-116. Kyoto, Japan.
Yamamiya, T. （2003, January）. LanguageGame - an interactive parser generator. Creating, Connecting and Collaborating Through Computing（C5）, 2003 , pp110-116. Kyoto, Japan.
Yamamiya, T.（2005, January）. Meta-Toys Workshop and Environment with Squeak. Connecting and Collaborating through Computing（C5）, 2005 , pp21-26. Kyoto, Japan.
Ye, J. & Peng, Z.（2004, January）. A Squeak-based educational software - Happy Learning. Creating, Connecting and Collaborating through Computing（C5）, 2004 , pp138-145. Kyoto, Japan.
Yokokawa, K. （2005, January）. Swimmy: A Framework of Multi-Agent Instruction System for Children. Connecting and Collaborating through Computing（C5）, 2005 , pp27-32. Kyoto, Japan.