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中學生使用問題導向鷹架學習電學概念理解

在國小,學生已學習過串聯與並聯的概念,表 4-2-1 中,前測概念有四題,

每題皆一分,前測概念發現,全體 47 人中有 32 人還記得串聯的部分(Mean = 0.68,

SD =0.47),但並聯就比較低;雖然沒學習過電壓表與電流表,因為有給電壓表

並聯和電流表串聯的圖,學生還是可以推論作答,或是以直覺或用猜的作答。電 壓表和電流表的部分,因為在國小是沒有學習過的,在後測概念可以更清楚的看 到,不管有沒有做學習單,他們並沒有因為做學習單的過程中,認真的去思考串 聯、並聯、電壓表及電流表的使用方法,只是按照直覺或有趣的關係,把科教館 面板所給的資訊操作出來,並填寫出來,所以由表 4-2-2 中,可以看到前測概念 的對照組雖比對照組略高,但後測概念卻是實驗組比對照組略高,表示給學生填 寫學習單的效果也是有些許效果。兩種鷹架式學習對於前後測概念之 ANCOVA 表 4-2-3 中,F 值為 0.138,P 值大於顯著水準,前後測概念並沒有顯著差異。

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表4-2-3、兩種鷹架式學習對於前後測概念之ANCOVA表

項目 平方和 df 平均平方和 F p η2

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表 4-2-1 前測概念中,串聯的部分,分數有 0.66 及 0.77,表示學生還記得串 聯的部分,但並聯的部分,分數有 0.48 及 0.73,忘記並聯的學生較多;然而因 為不了解電壓電流,所以在後測概念的作答上,第二部分、電路元件認識,有許 多的困難和無法釐清;即使看懂科教館的面板,也能仿照地做出來,但是卻無法 舉一反三並推出電壓表及電流表的使用,所以對照組和實驗組的後測概念的分數 狀況並沒有顯著差異。

後測概念有不會才是真實並正常的狀況,因為並沒有給予先前知識的複習及 教導電壓表、電流表的使用,看學生的狀況還記得串聯並聯,並透過科教館的學 習面板來了解使用方式,因為學生先前知識的不確實,所以也無法了解。

表 4-2-3 中指出,不管實驗組和對照組的前測概念、後測概念,均沒有顯著 差異。即使在過去國小學習過串聯、並聯,但前測概念的表 4-2-1 中可看出—學 生還記得串聯,但即使學生了解,也無法舉一反三的了解電路及電壓電流表的使 用;即使學習單寫得出來,但也只是按照科教館面版的提示操作而已。所以在前 測概念與後測概念的差異上並無顯著差異。

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第三節、中學生運用科學教育館常設展的科學態度

針對中學生的科學態度,因為採個人式,也在情境學習的狀況下,能有輕鬆 學習及終身學習的果效,也因為按照學生的學習程度來進行,所以在態度上的預 期結果能幫助學生能反省自己並主動學習,再多學一點,能自動地尋找生活中連 結的學習資源來增進科學學習。表 4-3-1 結果顯示:科學相關態度量表和後測概 念的相關係數為 0.42,呈現中度相關,達統計上的差異(α = 0.01);對於後測概 念減前測概念的分數狀況做相關係數為 0.36,呈現中度相關,達統計上的差異(α

= 0.05)。換句話說,在概念測驗與科學相關態度量表的部分具有相關性。本研究 結果顯示,在表 4-2-3 中,對照組與實驗組的前後測概念並沒有因為鷹架式學習 單而有所差異,亦即學生不會因為在科教館使用鷹架式學習單,而對學生在科學 相關態度上有顯著的幫助。

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表 4-3-2、科學相關態度量表之分析

問卷向度

實驗組(N=25) 對照組(N=22)

Mean SD Mean SD

二、對科學家的態度 32.32 3.87 31.91 4.15 三、對科學探索的態度 32.52 4.86 32.23 4.46 四、科學的態度 32.36 4.52 31.91 3.62 五、學習科學課程的樂趣 32.72 5.20 31.82 6.46 六、對於科學性休閒活動的態度 29.12 5.33 30.23 5.23 各組織五大類型總和 159.04 16.25 158.09 18.90

第二類型是「對科學家的態度」,實驗組分數為 32.32,對照組分數為 31.91,

對於觀看法拉第的兩組而言,並沒有因為教學法的不同而有差異。但對於每個學 生來說,看影片來認識科學家是有正面效果的,分數都偏向中性意見到同意

(30-40)之間,表示學生對於科學家的印象有因為學校的科學史以及非制式教育的 狀況下而有些許的改善。

第三類型是「對科學探索的態度」,實驗組分數為 32.52,對照組分數為

32.23,進行兩個常設展品的兩組,並沒有因為教學法的不同而有差異。但此類 型的分數都在 30-40 之間,學生表示對科學探索的態度是偏向中性意見到同意的 程度,對於每個學生來說,自己成為主人來進行操作,對學生來說是有正面效果

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的,學生是願意自己親身去了解和接觸,並藉由實驗和動手做來解決問題。

第四類型是「科學的態度」的部分,實驗組分數是 32.36,對照組分數是 31.91

,此類型的分數都在 30-40 之間,代表學生在對於科學的態度是偏向中性意見到 同意的程度,是有在接觸和意識的,能接受不同的意見和事物,並能夠對自己所 處的環境感到好奇並喜歡新事物,也同意接受新的想法。

第五類型是「學習科學課程的樂趣」的部分,實驗組分數是 32.72,對照組 分數是 31.82,此項目在各類的組別分數中,算是比較突出、多分的一欄,也是 些許差比較多一點點的項目,因為才剛從國小轉變成國中,對於科學的課程都尚 未有排斥的態度和想法,也同意能夠更多的學習關於自然科學的知識。

第六類型是「對於科學性休閒活動的態度」,實驗組分數是 29.12 對照組分 數是 30.23,此項目是五個項目中最低的,雖然實驗組跟對照組的分數有些許的 差別,但都明顯的偏低,原因可能是,因為還要花假日或其他可以放鬆的時間,

去接觸科學性需要思考的東西,要平常去思考,因為喜歡而看科學性的節目、動 手做科學實驗、放學後討論科學事宜、去非制式教育場所、參與社團、閱讀科學 雜誌等,總是要一直思考科學相關的事物,對國小升國中的學生來說,是件不太 容易的事情,但此研究的施測學生,仍願意花周末假期的時間來科教館參觀,並 參與研究,真的很難得,真的很優秀。

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第伍章、結論與建議

本研究主要探討中學生運用台灣科學教育館的展示,有採用問題導向之鷹架 和沒有採用的學習活動,對其學習電學的影響。研究目的如下:探討運用鷹架式 問題導向學習之方式時,學生對於電學之實驗的參與方式,對電學的概念理解及 科學態度。

針對研究目的所提出的研究問題如下,兩組學生對於電學之實驗的參與方式 有何不同? 兩組學生對於電學的概念理解是否有顯著差異? 兩組學生對於科學 學習相關態度是否有顯著差異?

本研究之結果,研究者認為,對於正式教育的時間與教學資源的界線,而學 習者又迫切需要在學校學習的狀況下,提倡問題導向學習及操作,能幫助學生獲 得問題解決的能力。此外,透過正式教育與問題學習特色發揮銜接的功能,可促 進學習者由問題學習的探討中發展問題解決的能力,而非僅限於在學校制式學習 中強調學科知識的學習模式。

近年來 PBL 大量廣泛被使用,且 PBL 也持續發展與轉型,目的是透過 PBL 提升學生遇到實際的問題時有思考解決的能力,因為學習更接近生活中的狀況,

讓學習遷移變得更容易。本研究中僅只落實由理論至實務的評量規劃,還有以模 糊式結構式問題來引導學生思考,因為尋找受試者有困難,所以無法以 PBL 的 合作學習模式來進行,改為使用鷹架式學習單來做個人學習及評量的部分。但由

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第四章分析結果之研究發現,整體來看,在科學教育館中使用鷹架式之學習單,

學生投入學習情形及學習成效並未達到顯著差異,亦即,無法明顯提升知識的獲 得,但對跟科學相關的其他事物,對於兩組學生的發展與學習也沒有很大的差異。

本章提出研究結論,並說明需改進之處,及建議未來的研究方向,與 PBL 教學設計之原則,提出個人的看見與建議。

第一節、結論

(一)慎選並規劃使用常設展的鷹架式問題解決學習活動,有助於協助學生投入 學習電學

選擇法拉第劇場和簡單的電路遊戲,主要是常設展品中的內容符合分析選定 課程概念內容的發展,加上科教館當中,每個區域的常設展品必有劇場及操作,

所以選擇這兩種常設展品,讓每個區域展品中,能夠透過引導的方式使學生的學 習能提升。

基於電的危險性極高,電學實驗對於學生來說很難接觸到,選定課程概念內 容與場域,希望給予學生主動學習的機會與空間。設計鷹架式問題解決學習活動 促進學生複習先前知識,也對於未來要接受的電學知識有所預備和接觸,有助於 協助學生投入科學的學習參與。學生在參與的過程中,開始之後馬上靜下來觀看 並思考,在觀看劇場及操作電路遊戲時,學生認為有學習單可以使自己更能分辨

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與確認問題的題意,並能提出自己不會的問題,幫助自己可以進一步探索,使學 生此次學習,物理知識稍微增進了。

透過 PBL 鷹架式學習單的引導,能使學生更進一步的認知自己的學習程度 與對待自己學習科學的參與狀況,使學生進入更深入的探索和解決問題,檢視自 己參與的狀況,也透過學生和教師真實的回應,對於學生學習科學是處於正向影 響的狀況。

再者,本研究的結果顯示,對於有使用鷹架式學習單的實驗組學生和沒有寫 學習單的對照組學生,在學習成果上沒有顯著差異,可能的原因如下:

在 PBL 的正常進行的課程當中,通常是一連串的課程教學與小組討論,提 供結構模糊的問題讓學生去討論並提出問題,並讓學生有時間去找資料和分析問

在 PBL 的正常進行的課程當中,通常是一連串的課程教學與小組討論,提 供結構模糊的問題讓學生去討論並提出問題,並讓學生有時間去找資料和分析問

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