臺灣博碩士論文加值系統

摘要
本研究旨在探討科技史導向教材融入自然與生活科技學習領域的教
學對國小學生科技素養之影響。研究目的先就科技史融入教材的設計原
則進行分析，再據以進行科技史導向教材設計，並以二班國小四年級學
生為實驗教學的實驗組與對照組，在自然與生活科技學習領域實施教學
實驗，教學實驗後分析本研究設計的科技史導向教材與一般教材，對於
學生學習問題解決能力與科技態度的影響， 並評估融入科技史導向教
材，對學生在自然與生活科技學習領域的學習成效。
研究結果顯示，實驗階段的自然與生活科技學習領域教材中，科技
史內容所佔的份量不足；科技史導向教材的設計採用核心概念問題化的
流程進行；教學實驗結果，採用科技史導向教材的學生，在成就測驗上，
對於高層次思考的問題，答對率較高，但與一般教材組的學生沒有顯著
差異；在科技態度方面與問題解決能力測驗的表現上，科技史導向教材
組的學生其表現優於控制組學生的表現。

The objective of this research is in discussing how by blending the
teaching material in the orientation of technology history into the teaching
on the field of nature and living technology learning, has affected the
technology literacy of the elementary school student. This research has first
analyzed on the design principle on blending history of technology into
teaching material, and based on the design of the teaching material on the
orientation of the technology history, and the experiment on implementing
instruction of the field on nature and living technology learning, afterward
to analyze how the teaching material on the orientation of the technology
history and the average teaching material has affected on students’learning
and problem solving ability and their attitude on technology, then to
evaluate the learning effects in blending in the teaching material of the
technology orientation on students’nature and living technology learning.
The research result has shown, within the teaching material of the
experimental stages of nature and living technology learning, the content of
technology history does not occupy much space; the design on the teaching
material of the technology history orientation has adapted the procedures of
the core concept questioning; the experiment result has shown, for the
students who have used teaching material of technology orientation, in the
achievement test, they have higher rate of answer correctly on the questions
that require higher level of thinking, but compare with the students from the
average teaching material group, there is no significant difference; in the
area of the technology attitude and the problem solving ability test, the
performance of the students from technology history orientation group is
better than the performance of the students from the control group.

V
目次
謝誌...................................................................................................... I
中文摘要............................................................................................ III
英文摘要............................................................................................ IV
目次.....................................................................................................V
圖次................................................................................................... IX
表次................................................................................................... XI
第一章緒論.........................................................................................1
第一節研究背景與動機....................................................................1
壹、研究背景..........................................................................2
貳、研究動機..........................................................................7
第二節研究目的............................................................................. 12
第三節研究範圍的界定.................................................................. 13
壹、名詞解釋........................................................................ 13
貳、研究假定........................................................................ 15
參、研究範圍........................................................................ 15
肆、研究限制........................................................................ 16
第四節研究問題與假設.................................................................. 17
壹、研究問題........................................................................ 17
貳、研究假設........................................................................ 18
第二章文獻探討................................................................................ 19
第一節科技史與科技教育.............................................................. 19
壹、科技史教材的運用現況................................................... 20
貳、科技史教學的功能.......................................................... 21
參、科技史料的運用原則...................................................... 27
肆、科技史料融入教材的方式............................................... 28
伍、科技史教材的教學理論基礎............................................ 30
陸、小結................................................................................ 33
第二節科技史導向教材設計........................................................... 34
壹、學習領域綱要中的科技史內容........................................ 36
貳、科技史的統整內容.......................................................... 37
參、科技史融入教材的方式................................................... 38
肆、科技史主題與能力指標的對應........................................ 42
VI
伍、科技史教學內容.............................................................. 43
陸、科技史主題舉隅.............................................................. 46
柒、小結................................................................................ 49
第三節科技史與科技素養.............................................................. 51
壹、科技史與科技認知.......................................................... 51
貳、科技史與科技態度.......................................................... 53
參、科技史與問題解決.......................................................... 55
肆、小結................................................................................ 59
第四節科技史教學效果的研究....................................................... 61
壹、科技史教學對問題解決能力的影響................................. 61
貳、科技史教學對科技態度的影響........................................ 63
參、科技史教學對學習成就的影響........................................ 64
肆、小結................................................................................ 66
第三章研究方法與設計..................................................................... 67
第一節研究架構............................................................................. 67
第二節研究方法............................................................................. 68
壹、文獻分析........................................................................ 68
貳、專家諮詢........................................................................ 68
參、科技史導向教材設計...................................................... 69
肆、準實驗設計..................................................................... 69
第三節研究工具............................................................................. 72
壹、科技史導向教材.............................................................. 72
貳、瑞文氏黑白圖形智力測驗............................................... 73
參、問題解決測驗................................................................. 74
肆、科技態度量表................................................................. 78
伍、自然與生活科技成就測驗............................................... 89
陸、小結.............................................................................. 109
第四節資料分析........................................................................... 111
壹、描述統計分析............................................................... 111
貳、變異數分析................................................................... 111
參、共變數分析................................................................... 111
第五節研究流程........................................................................... 113
第四章結果與討論.......................................................................... 115
第一節科技史導向教材發展的方式.............................................. 115
壹、科技史選材指標............................................................ 115
貳、科技史教材的發展流程................................................. 117
參、小結.............................................................................. 121
VII
第二節科技史導向教材內容的設計.............................................. 123
壹、教學目標的詮釋與對準................................................. 123
貳、科技史導向教材的科技史實呈現方式........................... 124
參、科技史導向教材與一般教材的內容比較........................ 127
肆、科技史導向教材實施方式............................................. 131
伍、小結.............................................................................. 132
第三節主要研究變項的描述分析................................................. 134
壹、科技態度得分情形........................................................ 134
貳、問題解決測驗得分情形................................................. 137
參、成就測驗得分情形........................................................ 141
第四節科技素養前後測差異分析................................................. 162
壹、科技素養前後測差異分析............................................. 162
貳、問題解決測驗前後測差異分析...................................... 165
參、科技態度前後測差異分析............................................. 168
第五節科技史導向教材實施效果分析.......................................... 174
壹、學生先備科技素養差異分析.......................................... 174
貳、不同教材對科技素養影響的整體分析........................... 174
參、不同教材對問題解決能力的影響.................................. 178
肆、不同教材對科技態度的影響.......................................... 182
第五章結論與建議.......................................................................... 187
第一節研究結論........................................................................... 187
壹、科技史導向教材的發展................................................. 187
貳、科技史導向教材內容的設計.......................................... 189
參、實驗教學前後學生的科技素養差異............................... 189
肆、科技史導向教材對學生科技素養的影響........................ 191
第二節研究建議........................................................................... 193
壹、對自然與生活科技教材發展的建議............................... 193
貳、對後續研究的建議........................................................ 194
參考文獻........................................................................................... 199
中文資料.............................................................................. 199
外文資料.............................................................................. 205
附錄........................................................................................... 211
附錄1： 成就測驗初稿.................................................................. 213
附錄2： 成就測驗定稿.................................................................. 219
附錄3： 國小學生科技態度量表(預試用卷) .................................. 223
附錄4： 國小學生科技態度量表(正式用卷) .................................. 227
附錄5： 「時間的主人」科技史教材............................................ 230
VIII
附錄6： 「水池的深淺看的準嗎？」科技史教材.......................... 245
附錄7： 「時間的主人」一般教材................................................ 262
附錄8： 「水池的深淺看的準嗎？」一般教材............................. 271
IX
圖次
圖2-1 科技史教學小品活動流程(研究者編)...................................... 40
圖2-2 科技史探究的合作學習模式(研究者繪製) .............................. 41
圖2-3 科技知識結構......................................................................... 52
圖3-1 研究架構圖............................................................................ 67
圖3-2 成就測驗草稿題數分配圖....................................................... 91
圖3-3 成就測驗草稿題數分配圖..................................................... 103
圖3-4 成就測驗定稿題數分配圖..................................................... 104
圖3-5 研究流程圖.......................................................................... 113
圖4-1 科技史例教材化的萃取流程................................................. 117
圖4-2 科技史實範例—史實內容與核心概念................................... 119
圖4-3 科技史實範例—圖例來源..................................................... 119
圖4-4 「時間的主人」單元的科技史例架構................................... 125
圖4-5 「水池的深淺看的準嗎？」單元的科技史架構.................... 126
圖4-6 「時間的主人」單元—科技史教材前導組織........................ 128
圖4-7 「水池的深淺看的準嗎？」單元—科技史教材前導組織...... 130
圖4-8 實驗組與控制組科技態度前測得分平均數與標準差比較...... 135
圖4-9 實驗組與控制組科技態度後測得分平均數與標準差比較...... 136
圖4-10 實驗組科技態度前後測得分比較........................................ 136
圖4-11 控制組科技態度前後測得分比較........................................ 137
圖4-12 實驗組與控制組問題解決前測得分平均數與標準差比較.... 138
圖4-13 實驗組與控制組問題解決後測得分平均數與標準差比較.... 139
圖4-14 實驗組問題解決測驗前後測得分比較................................. 140
圖4-15 控制組問題解決測驗前後測得分比較................................. 140
圖4-16 實驗組與控制組成就測驗前後測得分平均數比較............... 141
圖4-17 實驗組與控制組成就測驗前測答對率比較圖...................... 144
圖4-18 實驗組與控制組知識類成就測驗前測答題正確率比較........ 146
圖4-19 實驗組與控制組理解類成就測驗前測答題正確率比較........ 147
圖4-20 實驗組與控制組應用類成就測驗前測答題正確率比較........ 148
圖4-21 實驗組與控制組分析類成就測驗前測答題正確率比較........ 149
圖4-22 實驗組與控制組綜合類成就測驗前測答題正確率比較........ 150
圖4-23 實驗組與控制組成就測驗前測各類別答題正確率比較........ 151
圖4-24 實驗組與控制組成就測驗後測答對題數比較...................... 153
X
圖4-25 實驗組與控制組知識類成就測驗後測答題正確率比較........ 155
圖4-26 實驗組與控制組理解類成就測驗後測答題正確率比較........ 156
圖4-27 實驗組與控制組應用類成就測驗後測答題正確率比較........ 157
圖4-28 實驗組與控制組分析類成就測驗後測答題正確率比較........ 158
圖4-29 實驗組與控制組綜合類成就測驗後測答題正確率比較........ 159
圖4-30 實驗組與控制組成就測驗後測各類別答題正確率比較........ 160
圖4-31 二組學生成就測驗前後測各類題型答對率進步程度比較.... 161
圖4-32 實驗組科技素養前後測得分的平均數比較.......................... 163
圖4-33 控制組科技素養前後測得分的平均數比較.......................... 164
圖4-34 實驗組問題解決測驗前後測分測驗得分比較...................... 166
圖4-35 控制組問題解決測驗前後測分測驗得分比較...................... 168
圖4-36 實驗組科技態度前後測得分比較........................................ 170
圖4-37 控制組科技態度前後測得分比較........................................ 172
XI
表次
表2-1 九年一貫課程自然與生活科技學習領域的科技史主題........... 42
表2-2 科技史教學對問題解決影響研究一覽表................................. 62
表2-3 科技史教學對科技態度影響研究一覽表................................. 63
表2-4 科技史教學對學習成就影響研究一覽表................................. 64
表3-1 實驗設計................................................................................ 69
表3-2 準實驗研究樣本統計表.......................................................... 71
表3-3 問題解決測驗前測評分者信度............................................... 77
表3-4 問題解決測驗後測評分者信度............................................... 77
表3-5 預試對象統計表..................................................................... 79
表3-6 國小學生態度量表項目分析結果總表..................................... 80
表3-7 完成項目分析後的科技態度量表............................................ 83
表3-8 國小學生科技態度量表效度分析............................................ 85
表3- 9 科技態度分量表題數統計表.................................................. 88
表3-10 科技態度量表定稿................................................................ 88
表3-11 成就測驗初稿題目刪除意見................................................. 90
表3-12 成就測驗草稿題數分配表..................................................... 90
表3-13 預試對象與施測卷數............................................................ 91
表3-14 鑑別度評鑑標準................................................................... 92
表3-15 成就測驗鑑別度與難度分析結果.......................................... 92
表3-16 成就測驗預試保留及刪除題數分配摘要表.......................... 103
表3-17 成就測驗定稿題數分配比例摘要表.................................... 104
表3-18 成就測驗定稿分類對照表................................................... 105
表3-19 研究工具的發展與使用情況摘要表.................................... 110
表4-1 科技史實範例—概念問題化................................................. 120
表4-2 科技史導向教材目標詮釋流程(以時間單元為例).................. 123
表4-3 「時間的主人」單元的二種教材比較摘要表........................ 129
表4-4 「水池的深淺看的準嗎？」單元的二種教材比較摘要......... 131
表4-5 科技史導向教材與一般教材實施方式之比較........................ 132
表4-6 實驗組與控制組科技態度前測得分平均數與標準差摘要表.. 134
表4-7 實驗組與控制組科技態度後測得分平均數與標準差摘要表.. 135
表4-8 實驗組與控制組問題解決前測得分平均數與標準差摘要表.. 138
表4-9 實驗組與控制組問題解決後測得分平均數與標準差摘要表.. 139
表4-10 實驗組與控制組成就測驗前後測得分平均數與標準差摘要141
XII
表4-11 實驗組與控制組成就測驗前測各題答題狀況比較摘要........ 142
表4-12 成就測驗前測知識類題目答題正確率摘要表...................... 145
表4-13 成就測驗前測理解類題目答題正確率摘要表...................... 146
表4-14 成就測驗前測應用類題目答題正確率摘要表...................... 147
表4-15 成就測驗前測分析類題目答題正確率摘要表...................... 148
表4-16 成就測驗前測綜合類題目答題正確率摘要表...................... 149
表4-17 二組學生成就測驗前測各類別平均答對率比較摘要........... 150
表4-18 實驗組與控制組成就測驗各題答題狀況比較摘要............... 151
表4-19 成就測驗後測知識類題目答題正確率摘要表...................... 154
表4-20 成就測驗後測理解類題目答題正確率摘要表...................... 155
表4-21 成就測驗後測應用類題目答題正確率摘要表...................... 156
表4-22 成就測驗後測分析類題目答題正確率摘要表...................... 157
表4-23 成就測驗後測綜合類題目答題正確率摘要表...................... 158
表4-24 二組學生成就測驗後測各類別平均答對率比較摘要表........ 159
表4-25 二組學生成就測驗前後測各類題型答對率比較摘要........... 160
表4-26 實驗組學生科技素養前後測差異考驗摘要表...................... 162
表4-27 實驗組科技素養前後測得分的平均數與標準差摘要........... 163
表4-28 控制組學生科技素養前後測差異考驗摘要表...................... 164
表4-29 控制組科技素養前後測得分的平均數與標準差摘要表........ 164
表4-30 實驗組問題解決前後測差異分析摘要表............................. 165
表4-31 實驗組問題解決前後測分測驗得分平均數與標準差摘要.... 166
表4-32 控制組問題解決前後測差異分析摘要表............................. 167
表4-33 控制組問題解決前後測分測驗得分平均數與標準差摘要.... 167
表4-34 實驗組科技態度前後測差異分析摘要表............................. 169
表4-35 實驗組科技態度前後測得分的平均數與標準差摘要........... 170
表4-36 控制組科技態度前後測差異分析摘要表............................. 171
表4-37 控制組科技態度前後測得分的平均數與標準差摘要表........ 171
表4-38 學生先備科技素養差異考驗摘要表.................................... 174
表4-39 不同教材的受試者在科技素養之迴歸面同質性考驗摘要表176
表4-40 不同教材的受試者在問題解決之多變量共變數分析摘要表176
表4-41 不同教材的受試者在科技素養之單變量主要效果分析摘要177
表4-42 不同教材的受試者在科技素養之調整平均數...................... 177
表4-43 不同教材的受試者在問題解決之迴歸面同質性考驗摘要.... 178
表4-44 不同教材的受試者在問題解決之多變量共變數分析摘要.... 179
表4-45 不同教材的受試者在問題解決之單變量主要效果分析摘要180
表4-46 不同教材的受試者在問題解決之調整平均數...................... 181
表4-47 不同教材的受試者在科技態度之迴歸面同質性考驗摘要.... 182
XIII
表4-48 不同教材的受試者在科技態度之多變量共變數分析摘要.... 183
表4-49 不同教材的受試者在科技態度之單變量主要效果分析摘要183
表4-50 不同教材的受試者在科技態度之調整平均數...................... 184

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