臺灣博碩士論文加值系統

本研究目的是探討有無自行實驗設計及不同討論策略教學，對學生科學概念、科學探究能力的學習成效以及科學態度與自主設計實驗之表現。
研究以準實驗研究法進行，教學單元為國小三年級之「空氣」、「溶解」，採一般教學做為對照組（N=53），另以研究者任教國小三年級學生做為研究對象實施實驗教學，實驗組均有自行設計實驗，共四班82名學童，實驗組A（N=41）採用小組討論策略運用於自然課教學中，實驗組B（N=41）採用全班討論策略運用於自然課教學中。
研究工具包括自行研發具信效度之檢測學生空氣、溶解兩概念的「科學概念成就測驗」；評量學生觀察與定題、規劃與執行、分析與發現、討論與傳達四向度的「科學探究能力測驗」以及「科學態度量表」，進行量化資料的蒐集，並以成對樣本t檢定及單因子共變數分析、二因子混合設計變異數分析進行統計分析，輔以學習單、個別訪談等質性資料進行分析。
研究結果發現：
一、科學概念學習成效：透過自主設計實驗能培養學生主動建構知識的能力，提升科學概念學習成效。
二、科學探究能力學習成效
（一） 透過自主設計實驗培養學生過程技能，可以有效提升科學探究能力學習成效，於「觀察與定題」、「討論與傳達」探究向度，更有顯著的成效。
（二） 小組討論比起全班討論策略有彼此接納、支持的歷程，更能提升科學探究能力。
三、科學態度表現情形：經自行設計實驗教學，能保留學生自主空間進行探究，可以維持學生良好的科學態度。
四、自行設計實驗表現
（一） 經由重複練習，加強學習保留與遷移，可以提升學生的自主設計實驗表現。
（二） 透過小組的影響力，可以提升學生自主設計實驗的完成度。

This study aims to investigate the effects of scientific concepts, scientific inquiry ability and the circumstances of self-designed experiment, science attitude with independent experiment design and discussion strategies.
Quasi-experimental research was conducted in this study. “Air” and “Dissolution” are the teaching units. The research is for the 135 third-grade students in elementary school, including of 53 students as the control group and 82 students in 4 classes as the experimental group who were taught with independent experiment design. The 82 experimental group students were classified into experimental group A (N=41) and experimental group B (N=41). The group A were taught with group discussion strategy; the group B were taught with whole-class discussion strategy in science class.
The research instruments include “Science achievement concept test” which can evaluate air and dissolution concepts , “Science inquiry ability test” which can measure four scientific inquiry scale of “Observing and identifying”, “Planning and executing”, “Analyzing and finding”, “Discussing and communicating” and “Science attitude scale” had been proved with validity and reliability. Statistics method used including paired Sample t-test, one-way analysis of covariance and two-way mixed analysis of variance applied with the qualitative data analysis of worksheets and interview records of the students.
The results of the study found that:
1. Scientific concepts learning outcome: through self-designed experiments, students can develop the ability to construct knowledge and improve the effect of scientific concept learning.
2. Scientific inquiry ability learning outcome:
(1) Self-designed experiments can improve the effect of scientific inquiry ability and show a significant difference in “Observing and identifying” and “Discussing and communicating” two scientific inquiry scale.
(2) The group discussion has a mutual acceptance and support process compared to the whole-class discussion strategy, which can enhance the scientific inquiry ability.
3. Science attitude circumstances: self-designed experiments can maintain a good scientific attitude by reserving opportunities for independent inquiry.
4. Self-designed experiments circumstances:
(1) Strengthening “learning transfer” by repeating practice can improve the effect of self-designed experiments.
(2) Through the influence of the group, the completion of the self-designed experiment content can be improved.

摘　　要 i
ABSTRACT iii
目　　次 v
表　　次 vii
圖　　次 ix
第一章 緒論 1
第一節 研究背景與動機 1
第二節 研究目的 4
第三節 名詞釋義 5
第四節 研究範圍與限制 6
第二章 文獻探討 9
第一節 科學探究能力 9
第二節 討論教學策略 18
第三節 教材分析與相關研究 23
第三章 研究方法 27
第一節 研究流程與架構 27
第二節 研究對象 37
第三節 研究工具 37
第四節 資料收集與分析 47
第四章 研究結果與討論 51
第一節 「科學概念」的成就表現情形 51
第二節 「科學探究能力」的學習表現情形 57
第三節 不同討論策略教學後學生的「科學態度」表現情形 71
第四節 不同討論策略教學的自行設計實驗表現 73
第五節 學生對於自行設計實驗及討論策略的看法與晤談紀錄 82
第五章 結論與討論 93
第一節 結論 93
第二節 建議 95
參考文獻 97
中文部分 97
英文部分 103
附錄一：教師手冊之教學內容及時間安排 109
附錄二：專家問卷（專家審查綜合意見表） 110
附錄三：科學成就概念正式試卷 128
附錄四：科學成就概念預試難度、鑑別度分析表 132
附錄五：科學探究正式試卷 133
附錄六：科學探究預試難度、鑑別度分析表 142
附錄七：科學態度量表 143
附錄八a：空氣砲學習單1 144
附錄八b：空氣砲學習單2 145
附錄九a：溶解學習單1 146
附錄九b：溶解學習單2 147
附錄十a：手動發電車學習單1 148
附錄十b：手動發電車學習單2 149

一、中文部分
丁曉雯（2008）。以探究式教學提升學生探究能力與學習動機之行動研究（未出版之碩士論文）。國立彰化師範大學，彰化市。
王文科、王智弘（2010）。教育研究法。臺北市：五南。
王志偉（2018）。食譜式實驗轉化為探究式實驗教學對國小三年級學童探究能力表現之研究—以「廚房裡的科學－加快砂糖溶解的速度」活動為例（未出版之論文）。國立臺北教育大學，臺北市。
王金國（2000）。簡介小組討論教學法，教育研究，8，137-147。
白佩宜（2009）。探討不同探究式教學法對高一學生科學探究能力成長之影響（未出版之碩士論文）。國立臺灣師範大學，臺北市。
白佩宜、許瑛玿（2011）。探討不同探究式教學法對高一生科學探究能力與學習環境觀感之影響。課程與教學季刊，14 （3），123-156。
甘漢銧、陳文典（2005）。「科學過程」技能, 2018年12月13日。取自http://www.phy.ntnu.edu.tw/nstsc/doc/book94.11/03.doc。.
林宣安（2016）。化學探究教學：氧化還原反應的國中探究教學。臺灣化學教育，13，11-12。
林進材（2009）。有效教學－理論與策略。臺北：五南。
林建毅（2015）。透過IESWE探究教學模組提升學生科學探究能力與科學本質之研究（未出版之碩士論文）。國立東華大學，花蓮縣。
林寶山（1994）。教學論－理論與方法。臺北市：五南。
林寶山（1998）。教學原理與技巧。臺北市：五南。
林嘉琦（2005）。應用POE教學策略探討學習「溶解」單元概念改變之情形（未出版之碩士論文）。國立高雄師範大學，高雄市。
林顯輝（2006）。九年一貫課程「自然與生活科技領域」科學探究能力之培養研究-總計畫（II）。行政院國家科學委員會專題研究成果報告（編號：NSC-95-2511-S-27-001）。
任宗浩（2012）。素養導向的命題。查詢日期2019年1月10日，網址：https://www.naer.edu.tw/ezfiles/0/1000/img/30/869068255.pdf。
任宗浩（2018）。還給學生學習探究的權利!。科學研習月刊，57（6），2-5。
吳百興（2018）。建構高中學生探究能力之影響模式：從學習經驗、科學好奇心以及科學投入的因素進行探討（未出版之博士論文）。國立臺灣師範大學，臺北市。
李莘怡（2006）。溶解迷思概念概念改變研究（未出版之碩士論文）。國立臺中教育大學，臺中市。
李思嫺（2012）。運用網路資源進行探究教學-以四年級月相概念學習為例（未出版之碩士論文）。國立交通大學，新竹市。
李國平（2010）。探究教學對於國小學童科學學習成效影響之後設分析（未出版之碩士論文）。國立屏東教育大學，屏東縣。
沈文蓓（1997）。小學高年級學生小組討論之歷程分析（未出版之碩士論文）。國立臺南師範學院，臺南市。
何義青（1987）。國中學生數學態度及其相關因素之研究。國立政治大學學報，55，171-217。
邱俊智（2000）。教學策略「討論教學法」之教學研究。網路社會學通訊期刊，86。
東慶瑋、段曉林（2011）。以探究教學提升國中學生科學探究能力與自我效能之行動研究（未出版之碩士論文）。國立彰化師範大學，彰化市。
周漢光 （1998）。討論教學法在中文教學上的應用。教育研究學報，13（2），275-291。
周俊良（1994）。兒童哲學與教育關係之研究（未出版之碩士論文）。國立高雄師範大學，高雄市。
洪文東（2004）。以探究式教學活動設計提升學生科學探究能力。臺北市：行政院國家科學委員會（編號：NSC93-2511-S-153-004）。
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。
柯正峰（1989）。升大學補習班學生學習態度、對補習班態度及生活型態之研究（未出版之碩士論文）。國立臺灣師範大學，臺北市。
柯虹如（2006）。從科學玩具遊戲教學探討國小學童的科學相關態度（未出版之碩士論文）。國立臺北教育大學，臺北市。
高博銓（2014）。有效教學的理念與策略。實踐大學教學發展中心家庭研究與兒童發展學系（所）簡報檔。
高慧蓮（2005）。九年一貫課程「自然與生活科技領域」科學探究能力之培養研究－科學探究能力之評量（I）。行政院國家科學委員會專題研究成果報告（編號：NSC-93-2511-S-153-006）。
翁秀玉（2010）。發展國小學生科學探究能力自編課程之行動研究。教育部98年度中小學科學教育專案計畫，嘉義市。
翁明芳（2003）。促進國中學生在自然與生活科技學科中參與小組討論之行動研究（未出版之碩士論文）。國立彰化師範大學，彰化縣。
教育部（2000）。國民中小學九年一貫課程總綱。臺北市：國家教育研究院。
教育部（2018）。十二年國民基本教育課程綱要：自然科學領域。臺北市：國家教育研究院。
教育部（2019）。十二年國教自然科學領域課程手冊。臺北市：國家教育研究院。
陳美如（2001）。合作探究教學觀察：多元文化觀點。教育研究資訊, 9（4）, 43-65。
陳裕政（2012）。國小六年級學生學習動機、科學態度與科學探究能力之相關研究（未出版之碩士論文）。國立屏東大學，屏東縣。
陳振威（2000）。探究式教學法。檢索日期2018年10月15日，網址：http://nature.ckps.tpc.edu.tw/sci_edu/teach_method/探究式教學法.htm.。
陳君婷（2011）。探討科學推理融入科學探究課程對國小學生探究能力與科學推理之影響（未出版之碩士論文）。國立交通大學教育，新竹市。
陳梅香（2010）。探討鷹架式網路形成科學議題課程對國小學生形成科學議題能力與科學探究能力之影響（未出版之碩士論文）。國立交通大學，新竹市。
張明彥（2018）。幼兒園進行引導式科學探究教學知行動研究－以幼兒浮沉概念為例（未出版之碩士論文）。國立屏東大學，屏東縣。
張淑涵（2008）。融入對談的探究教學對國中學生學習動機和學習成就影響之行動研究（未出版之碩士論文）。國立彰化師範大學，彰化縣。
彭天音（2010）。探討氣象探究網路競賽中學生科學探究能力的表現（未出版之碩士論文）。國立臺灣師範大學，臺北市。
郭文禎（1999）。國小學生投入實驗生活的方式與其對實驗看法之關係（未出版之碩士論文）。國立彰化師範大學，彰化市。
郭生玉（1999）。心理與教育測驗。臺北市：精華。
郭生玉（2004）。教育測驗與評量。臺北市：精華。
單文經、侯秋玲（2008）。探究取向的課程與教學。教育研究與發展期刊，4（2），63-84。
游佾蓁（2010）。討論教學法在歷史教學上的應用—以國二「中國近代史」單元教學為例（未出版之碩士論文）。國立臺灣師範大學，臺北市。
曾崇賢、段曉林、靳知勤（2011）。科學教育學刊，19（2），143-168。
黃永和、李佳潔（2013）營造討論的學習環境：一個班級的教學實踐經驗。新竹教育大學教育學報，30（2），29-64。
黃明輝（2017）。漸進式探究實驗以提升問題解決能力。大學教學實務與研究學刊。1（2），69-93。
黃湘武（1993）。皮亞傑認知心理學與科學教育，科學教育月刊，37，12-16。
黃寶鈿（1990）。溶液相關概念之認知發展層次的研究。國科會專題研究報告 （編號：NSC78-0111-S003-018-D） 。
黃博俊（2016）。實施實驗式探究教學對於國小五年級學生科學探究能力表現之研究（未出版之碩士論文）。國立嘉義大學，嘉義市。
黃琡尹（2011）。『全班對話式討論』應用於中學物理科教學之初探（未出版之碩士論文）。國立臺灣師範大學，臺北市。
新竹縣國民教育輔導團 (2014)。新竹縣國民小學自然與生活科技領域教學現況研究。檢索日期2018年12月1日，網址：https://eb1.hcc.edu.tw/edu/data/page/20150423110731006.pdf。
楊雅玲（2014）。合作學習教學策略應用於國小三年級溶解概念學習成效之研究（未出版之論文）。國立臺北教育大學，臺北市。
楊曉琪（2010）。國中課室實行小組討論對學生學習動機影響之行動研究（未出版之碩士論文）。國立彰化師範大學，彰化市。
趙占良（2007）。高中生物課教材中的科學方法體系。中學生物教學，3，4-7。
賓靜蓀（2017）。臺灣學生缺乏探究力，親子天下雜誌，86，60-63。
歐陽鐘仁（1990）。國家科學委員會主編。現在啟發式科學教學研究。臺北市：幼獅。
魏明通（1997）。科學教育。臺北市：五南。
顧炳宏、林建隆、溫媺純（2009）。新式科學探究活動開放程度分類表的研究與建構（「2009中華民國物理學會年會研討會」發表之論文）。國立彰化師範大學，彰化市。
顧炳宏、陳瓊森和溫媺純（2011）。從學生的表現與觀點探討引導發現式教學作為發展探究教學之折衷方案角色的成效-以密度概念為例。科學教育學刊，19（3），257-282。
顧炳宏（2013）。探究活動開放程度分類表的發展與不同開放程度探究教學活動之成效比較研究（未出版之博士論文）。國立彰化師範大學，彰化縣。
鄭美紅、蔡慶麟（2004）。情境討論與科學探究--紙手巾大測試。亞太科學教育論壇，5，3-5。
蔡執仲、段曉林和靳知勤（2007）。巢狀探究教學模式對國二學生理化學習動機影響之探討。科學教育學刊，15（2），119-144。
劉宏文（2001）。高中學生進行開放式探究活動之個案研究（未出版之博士論文）。國立彰化師範大學，彰化縣。
劉湘瑤（2016）。科學探究的教學與評量。科學研習，55（2），5-11。
劉龍格（2017）。以PISA科學素養溶入iPos探究教學對學生學習成效之影響－以五年級「力與運動」為例（未出版之博士論文）。國立屏東大學，屏東縣。
簡美容（2001）。國小學童對溶解相關概念認知之研究（未出版之碩士論文）。國立臺北師範學院，臺北市。
簡志祥（2015）。十二年國教實施～自然科學怎麼教？。檢索日期2018年11月5日，網址：http://www4.hc.edu.tw/epaper/no81/tendency.asp。
顏瓊芬、黃世傑（2003）。學生在開放式科學探究過程中互動模式之研究。科學教育學刊，11（2），141-169。
蕭月穗（2000）。國小教室中的小組合作學習。國教之聲，33（4），14-21。
蕭景隆（2014）。以情境式數位遊戲提升學生解釋科學現象及科學探究能力之研究（未出版之碩士論文）。國立臺北教育大學，臺北市。
鐘曉蘭（2014）。探究活動融入學校本位課程之學習效益，臺灣化學教育，4，25-28。


 
二、英文部分
Abd-E1-Khalick, F., Boujaoude, S., Duschl, R., Ledermen, N. G., Mamlok-Naaman, R., Treagust, D., & Tuan, H. L. (2004).Inquiry in science education:International perspectives. Science Education, 88, 394-419.
American Association for the Advancement of Science(1993). Benchmarks for science literacy. New York: Oxford University Press.
Andersson, B. (1984). Chemical reaction. EKNA: University of Gothenburg.
Barron, B. & Darlin-Hammond, L. (2008). Teaching for meaningful learning : A review of research on inquiry-based and cooperative learning. San Francisco, CA: Jossey-Bass.
Basaga, H., Geban, O., & Tekkaya, C. (1994). The effect of the inquiry teaching method on biochemistry and science process skill achievements. Biochemical Education, 22(1), 29-31.
Brickhouse, N. W. (1990). Teachers' Beliefs About the Nature of Science and Their Relationship to Classroom Practice. Journal of Teacher Education, 41(3), 53-62.
Brooks, J. G. & Brooks, M. G. (1993) . In search of understanding:the case for constructivist classrooms. Alexandria, VA: Association for Supervision and Curriculum Development.
Chin, C., Brown, D. E., & Bruce, B. C. (2002). Student-generaed questions: A meaningful aspect of learning in science. International Journal of Science Education, 24(5), 521-549.
Colburn, A. (2000). An inquiry primer. Science Scope, 23(6), 42-44.
Colburn, A. (2004). Inquiring scientists want to know. Educational Leadership, 62(1), 63-66.
Driver, R. (1985). Beyond appearances: the conservation of matter under physical and chemical transformation. In R. Driver (Ed.), Childrens’ ides in Science. Milton: Keynes Open University Press.
Ebenezer, J. V. & Erickson, G. L. (1996). Chemistry Students’ Conceptions of Solubility：A Phenomenongraphy, Science Education, 80, 181-201.
Flick, L. B. (1995). Complex instruction in complex classroom: A Synthesis of research on inquiry teaching methods and explicit teaching strategies. Paper presented at the meeting of the National Association for Researchin Science Teaching, San Francisco, CA.
Flick, L. B. (2000). Cognitive scaffolding that fosters scientific inquiry in middle level science. Journal of science Teacher Education, 11(2), 109-129.
Gabel, D. L., Rubba, P. A., & Franz, J. R. (1977). The effect of early teaching and training experiences on physics achievement, attitudes toward science and science teaching, and process skill proficiency. Science Education, 61, 503-511.
Gall, M. D. & Gall J. P. (1976). The discussion Method. The Psychology of Teaching Method. Chicago:The University of Chicago Press.
Gallas, K. (1995). Talking their way into science: Hearing children’s questions and theories, responding with curricula. New York: Teachers College Press.
Garrison, D. R., Anderson, T., & Archer, W. (2000). Critical Inquiry in a Text-Based Environment: Computer Conferencing in Higher Education. The Internet and Higher Education, 2, 87-105.
Germann, P. J., Aram, R., & Burk, G. (1996). Identifying patterns and relationships among the responses of seventh-grade students to the science process skill of designing experiments. Journal of Research in Science Teaching: The official Journal of the National Association for Research in Science Teaching, 33(1), 79-99.
Gibson, H. L. & Chase, C. (2002). Longitudinal impact of an inquiry-based science program on middle school students’ attitude toward science. Science Education, 86(5), 693-705.
Hegarty-Hazel, E. (1986). Lab work. SET: Research information for teachers, number one. Canberra. Australia: Australian Coun¬cil for Education Research.
Herron, M. D. (1971). The nature of science enquiry. School Review, 79(2), 171-212.
Jarrett, D. (1997). Inquiry strategies for science and mathematics learning. Portland, OR: Northwest Regional Educational Laboratory.
Johnson, D. W. & Johnson, R. T. (1994)。Learning Together and Alone: Cooperative, Competitive, and Individualistic Learning (Fourth Edition). Edina:Minn.
Keys, C. W. & Bryan, L. A. (2001). Co-constructing inquiry-based science with teachers: Essential research for lasting reform. Journal of research in science teaching, 38(6), 631-645.
Khishfe, R. & Abd-El-Khalick, F. (2002). Influence of explicit and reflective versus implicit inquiry-oriented instruction on sixth graders’ views of nature of science. Journal of Research in Science Teaching, 39(7), 551-578.
Krajcik, J., Czerniak, C. M., & Berger, C. F. (1988). Teaching children science: A project-based approach. Boston: McGraw-Hill.
Lawson, A. E. (2002). Science teaching and development of thinking. Belmont, CA: Wadsworth.
Lawson, A. E. (2004). How students think. Paper presented at Enhancing Science Reasoning for Better Science Teaching. Taiwan: National Taiwan Normal University.
Lederman, N. G. ＆ Lederman, J. S. (2002). Scientific Inquir: How Is It Defined/Usedin Curriculum Reform. Singapore: Allen & Unwin.
Luft, J. A. (2001). Changing inquiry practices and beliefs: The impact of an inquirybased professional development programme on beginning and experienced secondary science teachers. International Journal of Science Education, 23(5), 517-534.
Martin-Hansen, L. (2002). Defining inquiry: Exploring the many types of inquiry in the science classroom. The Science Teacher, 69(2), 34-37.
Minner, D. D., Levy, A. J., & Century, J. (2010). Inquiry-based science instruction-What is it and does it matter? Results from a research synthesis years 1984 to 2002. Journal of Research in Science Teaching, 47(4), 474-496.
Oregon Department of Education (2002). CAM Assessment: Implementation Guide. Salem, OR: Author. Retrieved Octorber 15, 2018 from http://www.ode.state.or.us.
National Research Council (1996). National science education standards. Washington DC, USA: National Academy Press.
National Research Council (2000). Framework for science education. Washington DC, USA: National Academy Press.
National Research Council (2012). Inquiry and the national science education standards: A guide for teaching and learning. Washington, DC: National Academy Press.
Piaget, J. (1932). The Moral Judgement of the child. London: Kegan Paul.
Piaget, J. (1955) The Language and Thought of the Child. Meridian Books. Cleveland and New York: The World Publishing Company.
Piaget, J. (1970). Science of Education and the psychology of the child. Research in Science Teaching, 19, 113-121.
Portsmore, M. (2015, July). Engineering education for children: design & creativity in the classroom.Paper presented at the KASE International Conference. Daejeon, South Korea.
Prieto,T., Blacoc,A., & Rodrigues, A. (1989). The ideas of 11 to 14-year-old students about the nature of solution. International Journal of Science Education, 11(4), 165-176.
Schwab, J. J. & Brandwein, P. F. (1962). The teaching of science as enquiry. Cambridge, MA: Har¬vard University Press.
Schwab, J. J. (1963). Biology teachers handbook. New York: Wiley.
Scott, P. H., Mortimer, E. F., & Aguiar, O. G. (2006). The tension between authoritative and dialogic discourse: A fundamental characteristic of meaning making interactions in high school science lessons. Science Education, 90, 605-631.
Stavy, R. (1990). Children’s conceptior of changes in the state of matter:From liquid(or solid)to gas. Journal of Research in Science Teaching, 27(3), 247-266。
Tachibana, C. (2016). Effective teaching: To be an effective educator, get active, science (AAAS) careers. doi: 10.1126/science.opms.r1500157
Tamir, P. (1989). Training teachers to teacheffectively in the laboratory. Science TeacherEducation, 73(1), 59-69.
Tamir, P. (1991). Practical work in schoolscience: An analysis of current practice. In B. E. Woolnough (Ed.), Practical science (p.89-100). Great Britain: Open University Press.
Tobin, K. G. & Capie, W. (1982). Relationships between formal reasoning ability, locus of control, academic engagement and integrated process skill achievement. Journal of Research in Science Teaching, 19, 113-121.
Van der Valk, T. & de Jong, O. (2009). Scaffolding science teachers in openinquiry teaching. International Journal of Science Education, 31(6), 829-850.
Vygotsky, L. S. (1978). Mind in society: The development of higher psychological process. Cambridge, MA: Harvard University Press.
Vygotsky, L. S. (1986). Thought and language. Cambridge, MA: MIT Press.
 
Wells, G. (1995).Language and the inquiry-oriented curriculum. Curriculum inquiry,　25(3),233-269.
Windschitl, M. (2003). Inquiry projects in science teacher education: What can investigative experiences reveal about teacher thinking and eventual classroom pratice? Science Education, 87(1), 112-143.
Wolf, S. J. & Fraser, B. J. (2008). Learning environment, attitudes and achievement among middle-school science students using inquiry-based laboratory activities. Research in Science Education, 38(3), 321-341.
Zohar, A. (2004). Higher order thinking in science classrooms: Students’ learning and teachers’ professional development. Dor¬drecht, Netherlands: Kluwer.