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研究生： 林宛柔
Wan-Jou Lin
論文名稱： 科學探究學習系統之開發與評估
Development and evaluation of the ” Scientific inquiry learning system”
指導教授： 吳穎沺
Ying-Tien Wu
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 資訊電機學院 - 網路學習科技研究所
Graduate Institute of Network Learning Technology
論文出版年： 2016
畢業學年度： 104
語文別： 中文
論文頁數： 128
中文關鍵詞： 探究 、科學過程技能 、科學態度 、實驗探究 、鷹架
外文關鍵詞： Inquiry, Science process skill, Scientific attitudes, Inquiry-based experiments, Scaffold
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    • 科學展覽活動為全國各國中小學校，在科學教育領域的一項重要活動，此競賽
    是為了提升學生對於科學學習的興趣及探究科學的能力，但學生在未接觸科展活動
    時，缺乏獨立完成探究的技能，故本研究旨在設計出一套輔助教與學的科學實驗探
    究系統，從中引導學生在科展活動前透過鷹架進行科學探究實驗（inquiry-based
    experiments），期待學生從實驗探究的過程中習得科學過程技能，且提高學生的科
    學態度。在進行系統評估時，採取立意取樣，針對 52 名國小生進行問卷調查，並
    蒐集學生對於系統操作的意見回饋。研究結果發現學生對於系統在知覺有用性、知
    覺易用性及使用意願皆給予正面回饋，且認為此系統提供的學習鷹架功能是有用的
    且易於使用的，針對科學過程技能的方面有達到顯著差異，而在基本過程技能（basic
    process skills）方面未達顯著差異，但在統整過程技能（integrated process skills）方
    面，有達到顯著的差異，且實驗組的統整技能之平均進步分數高於控制組，由此可
    得知對於實驗探究及科學過程技能的學習是有所助益的。最後，本研究依據結果與
    討論提出教學實務、系統設計及未來研究之建議。

    Science Fair is an important activity in the field of science education for primary
    and junior-high schools in Taiwan. Science Fair aims to raise students’ interest in science
    learning and their scientific inquiry abilities. However, most of students do not have the
    abilities to complete the science inquiry alone when they do not have experience of
    participating Science Fair. The purpose of this study is to guide the students doing the
    inquiry-based experiments before Science Fair, and to provide the system scaffolds
    helping students to learn Science Process Skill instructions, the ability used in Science
    Fair. Science Process Skill Instructions regards as the ability which you solve the science
    problem. In the Taiwan’s essentials of the 9-Year integrated curriculum, Science Process
    Skill instructions can be classified into 5 items: “observing”,” comparison and
    classification”, “organization and the associated”, ”induction , analysis and inference” and
    “ communicating”. Learners acquire these abilities by doing experience themselves and
    from the experiment to explore in the process of for the purpose of inquiry experiments.
    While assessing system, we use “purposive sampling.”. 52 elementary students are
    invited to use the system and evaluated the system with a quantitative survey. Their
    responses on the quantitative questionnaire of the system showed that they are satisfied
    and think this system is useful and user-friendly. They expressed high willingness to use
    the system continuously. Both Scientific Process Skills and Integration Process Skills
    improve significantly showed in the questionnaire, but there is no significant difference
    in Basic Process Skills. In additions, the average improvement score about Integration
    Process Skills of the experimental group is higher than the control group, which indicates
    that this system is useful in developing students’ Scientific Process Skills. In the
    conclusion of this study, this study point out some suggestions on teaching practices,
    improvement on the system design, and future research.

    摘要 I Abstract ........................................................................................................................... V 致謝詞 ........................................................................................................................... VI 目錄 ......................................................................................................................... VII 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 研究問題 ....................................................................................................... 4 第四節 名詞釋義 ....................................................................................................... 5 第五節 研究限制 ....................................................................................................... 6 第二章 文獻探討............................................................................................................. 7 第一節 探究與實驗活動 ............................................................................................ 7 壹、 何謂「探究」？ .......................................................................................... 7 貳、 科學探究的類別與層次 .............................................................................. 7 參、 探究式實驗教學及其應用 .......................................................................... 9 肆、 小結 ............................................................................................................ 11 第二節 科學過程技能 ................................................................................................ 12 壹、 「科學過程技能」的定義及內涵 ............................................................ 12 貳、 科學過程技能之研究 ................................................................................ 16 參、 小結 ............................................................................................................ 18 第三節 相關系統分析與比較 .................................................................................... 19 壹、 相關系統介紹 ............................................................................................ 19 貳、 相關系統比較 ............................................................................................ 21 第四節 綜合探討 ........................................................................................................ 22 第三章 系統設計與實作 .............................................................................................. 23 第一節 系統開發方式 ................................................................................................ 23 壹、 系統開發人員架構 .................................................................................... 23 貳、 系統開發流程 ............................................................................................ 24 第二節 系統設計規劃 ................................................................................................ 25 壹、 系統設計特色 ............................................................................................ 25 貳、 系統流程規劃 ............................................................................................ 26 參、 系統鷹架功能設計 .................................................................................... 28 第三節 系統架構與系統功能模組 ............................................................................ 31 壹、 系統架構 .................................................................................................... 31 貳、 系統功能模組 ............................................................................................ 32 參、 系統功能與鷹架功能設計對照 ................................................................ 34 第四節 系統配置 ........................................................................................................ 36 壹、 硬體設施 .................................................................................................... 36 貳、 軟體設施 .................................................................................................... 36 參、 使用環境建議 ............................................................................................ 36 第五節 系統與各角色功能畫面 ................................................................................ 37 壹、 系統介面設計 ............................................................................................ 37 貳、 教師畫面說明 ............................................................................................ 40 參、 學生畫面說明 ............................................................................................ 53 第四章 研究方法........................................................................................................... 63 第一節 研究對象 ........................................................................................................ 63 第二節 研究設計 ........................................................................................................ 64 第三節 系統評估流程 ................................................................................................ 65 壹、 實驗設計 .................................................................................................... 65 貳、 實驗流程 .................................................................................................... 66 第四節 研究工具 ........................................................................................................ 68 壹、 學生對於「科學探究學習系統」之「科學態度量表」 ........................ 68 貳、 學生對於「科學探究學習系統」之「科學過程技能量表」 ................ 69 參、 學生對於「科學探究學習系統」之「知覺鷹架有用性量表」 ............ 71 肆、 學生對於「科學探究學習系統」之「科技接受量度」 ........................ 72 第五節 資料處理與分析 ............................................................................................ 73 第五章 結果與討論 ...................................................................................................... 74 第一節 學生對於科學探究學習系統之科學態度 .................................................... 74 第二節 學生對於科學探究學習系統之科學過程技能 ............................................ 76 壹、 整體科學過程技能分析 ............................................................................ 76 貳、 分項測驗分析 ............................................................................................ 77 第三節 學生對於科學探究學習系統之知覺鷹架有用性 ........................................ 79 壹、 概念鷹架 .................................................................................................... 80 貳、 程序鷹架 .................................................................................................... 81 參、 後設認知鷹架 ............................................................................................ 82 肆、 互動工具 .................................................................................................... 83 伍、 點擊鷹架行為與科學過程技能的相關性 ................................................ 84 第四節 學生對於科學探究學習系統之使用意願 .................................................... 87 壹、 對於系統的使用意願 ................................................................................ 87 貳、 對於系統的知覺有用性 ............................................................................ 88 參、 對於系統的知覺易用性 ............................................................................ 89 第六章 結論與建議 ...................................................................................................... 90 第一節 結論 ................................................................................................................ 90 壹、 學生對於使用系統的有用性、易用性及使用意願持正面態度 ............ 90 貳、 對於參與本研究的學生觀點，覺得系統的鷹架功能是有用的 ............ 90 參、 使用科學探究學習系統是能夠增進學生的科學過程技能 .................... 90 第二節 建議 ................................................................................................................ 91 壹、 系統設計與改良建議 ................................................................................ 91 貳、 教學實作建議 ............................................................................................ 92 參、 未來研究建議 ............................................................................................ 92 第七章 參考文獻........................................................................................................... 93 附錄 96 附錄一、康軒_105_六下_第一單元_簡單機械教學手冊 ................................... 96 附錄二、科學過程技能量表（前後測問卷） ..................................................... 97 附錄三、科學態度 ............................................................................................... 107 附錄四、知覺鷹架有用性量表 ........................................................................... 108 附錄五、科技接受度量表 ................................................................................... 110 附錄六、實驗組_學生實驗學習單 ..................................................................... 111

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