本研究旨在設計新的教學模式—「整合式實驗教學」。經由前面的討論，本 節將對整合式實驗教學做完整的說明，包含：理論架構與內涵、主題與目標、前 導教學探討、教學活動等。
壹、整合式實驗教學的理論架構與內涵 一、理論架構
根據前面的探討，本研究所設計的整合式實驗教學其理論架構如下列所示：
（一）以建構主義教學觀為基礎：教師應該扮演協助學生建構知識的促進者，提 供學生建構知識的鷹架，由學生主動建構知識，並藉由小組合作學習方式，
讓學生有機會澄清和精緻化他們的知識。
（二）教學設計：以Dick & Reiser（1989）提出的有效教學模式進行教學設計。
先擬定教學目標及行為目標，分析學生特質，測試及發展教材與活動，實 施教學，最後針對教學成效實施評量，依據評量檢討改進教學。
（三）教學法的選擇：在儀器操作方面實施練習教學法培養學生操作技能；以講 述教學進行一般驗證式實驗的講解與說明；以探究式實驗教學法進行引導 探究實驗及開放式引導探究實驗。
二、內涵
研究者針對整合式實驗教學的內涵做下列說明：
（一）整合式實驗教學是以學生為學習主體，以學生的先備知能為起點，以實驗 教學目標為依歸，配合不同教學法及實驗類型的特點，所設計的教學模式。
（二）整合的意義是為了達到最終的教學目標，整合的項目是多元的，說明如下：
1、實驗主題的整合：以電路實驗為例，可以安排多個主題，例如分壓電路、
RC/RL 基本交流電路等，這些實驗的儀器大同小異，學生只要在一開始學 會儀器操作，接下來的時間就可應用在科學概念及探究技能的學習，增進
得到具體的科學概念，對實驗也產生了興趣。要有效達到教學目標，必須 在教學中適當安排不同類型的實驗，讓學生進行有順序、層次的實驗學習，
在每個階段中學習相關知識與能力，並以此作為進行下一個階段的基礎知 能，讓學生不斷進行概念和知能的修正與建構。
3、實驗工具的整合：不管是真實儀器、虛擬儀器或模擬軟體都有其特點，可 以在實驗中依照目標及性質做適當的選用，如此可讓整體的實驗課程功能 更強大。
貳、整合式實驗教學的主題與目標
本研究根據Dick & Reiser（1989）提出的有效教學模式進行教學設計，以 RC/RL 基本交流電路為題。現行RLC 電路實驗因內容太多且數學原理難度較高，學生往 往不易掌握其概念，學習效果不佳。普通物理實驗教學的對象一般為大一學生，
其對RLC 電路的認知主要來自於高中物理課程及大一普通物理課程。高中課程方 面對電阻有詳細介紹，對電容只有簡介其結構、原理，對電感及RLC 電路則完全 沒提到。一般學習RLC 電路之前，應先學習 RC、RL 電路作為先備知能。大一普 通物理課程中，電路主題通常安排在下學期課程，教學內容亦會因教授的不同而 有差異，且電路的概念較為抽象，學生往往不易對其有深刻的瞭解。因此，本實 驗以RC 電路的充放電特性、RC 電路的頻率響應、RL 電路的頻率響應為主題進 行實驗。
依據文獻的討論及上述實驗主題，本實驗教學的目標及具體內容如表 2.4.1 所示。
表 2.4.1 實驗教學目標及具體內容
（三）培養探究能力
能利用儀器及既有知能，針對實驗問題能自行設計電路圖、實驗步驟，然後進行 實驗，觀察、分析及歸納，最後解決實驗問題。
（四）引起學習興趣
學生對於實驗教學能有正向的反應及回饋。
參、整合式實驗教學的前導教學探討
在教材及教學活動發展方面，研究者先進行兩次前導教學探討。研究對象為 修習普通物理實驗課程同一系的學生，依據學號分成單數班及雙數班進行實驗教 學。單數班實際進行實驗學生共 55 人，雙數班實際進行實驗學生共 58 人。兩班 學生在大學入學測驗成績上均為全國學生的前 1％。第一次實驗教學以單數班進 行，結束後針對實驗教學成效進行討論與反省，並做教學上的改進。接著將第一 次的教學內容修改後進行第二次實驗教學，最後依據兩次前導教學探討的成效及 改進，並參考相關文獻，完成整合式實驗教學的設計。以下針對兩次前導教學探 討進行說明。
一、第一次前導教學探討：單數班
依據前述的的實驗主題及教學目標，在教學模式中先進行課前測驗瞭解學生 的先備知識，接著講述ELVIS 系統的操作方法（與目前的普通物理實驗教學相 同），之後以探究式實驗教學法中的開放式引導探究 2b 層次進行實驗教學。在此 選擇開放式引導探究實驗 2b 層次是想要瞭解在入學測驗成績在全國前1％的學生 能否突破探究層次的限制，進行較高層次的探究實驗。第一次前導教學探討內容 如表2.4.2 所示。教學活動手冊及記錄單請參考附錄一。相關實驗教學結果與討論 如下。
（一）實驗教學結果
在既定實驗時間三小時中，大多數學生只能完成第一個實驗（分壓器實驗），
即學生無法在既定時間內完成所有實驗的學習與討論，因此實驗教學成效不佳。
示學生能夠瞭解分壓器的概念，但在實驗進行中發現學生在實驗儀器操作學習及 影響學習成效。Taconis、Ferguson-Hessler 和 Broekkamp（2001）主張使學生能夠 增加長期記憶以及形成新知識表徵的方法，必須讓學生擁有該實驗單元的基本知
2、在探究式實驗教學部分
從表 2.4.4 中可知，學生對於以開放式引導探究式實驗教學持負面的評價，
可能原因如下：（1）儀器操作不熟練的影響、（2）開放性層次太高無法配合學生 的先備知能、（3）記錄內容太多造成學生負擔（4）時間不足。關於開放性層次問 題，要讓學生進行哪一個層次的探究實驗，必須依學生平時學習狀況來決定（劉 宏文、張惠博，2001）。臺灣的大學生在中學階段的實驗學習經驗以一般驗證式實 驗為主，因此降低探究的開放層次及以漸進式的進行開放層次提昇應是可行之 道。在書面記錄方面，隨著開放層次的降低，同時也減少了學生負擔。另外學生 對於分組討論及團隊學習亦給予正面的評價。
3、在時間因素方面
學生反應均為實驗太多做不完，這也會對學生的學習成效及意願有影響。而 可能的原因為儀器的不熟練、對新的教學法不適應。因此在課程的安排上如何安 排適當的實驗課程是重要的。
二、第二次前導教學探討：雙數班
依據第一次前導教學探討的缺點及討論，將實驗教學活動作下列的調整：（1）
增加儀器操作練習課程、（2）探究式實驗的開放層次降低為開放式引導探究 2a 層 次、（3）實驗內容方面只安排儀器操作練習課程及分壓器實驗（4）調整書面記錄 單的相關內容。教學活動手冊及記錄單請參考附錄二。
表 2.4.4 關於探究式實驗教學教師觀察與學生回饋
教 師 觀 察 學 生 回 饋
1.探究層次太高，雖然學生知道物理知 識，但要設計實驗驗證仍有困難。
2.學生不清楚做什麼。
3.小組分享活動不易進行。
1.寫報告花太多時間（問題項目太多）。
2.要記錄的太多，不知如何寫。
3.建議提供實驗步驟。
4.分組報告時有不同收穫。
5.團隊學習很好。
6.新的方式會害怕。
（一）實驗教學結果
經由儀器練習實驗之後，學生在操作上遇到的問題大幅減少，也增加後續實 驗進行的流暢度。在時間部分學生能有充裕時間完成實驗，對探究實驗的接受度 也提高，在時間配合的情形下，學生進行小組分享也較第一次前導教學探討時順 利。
（二）討論
在儀器訓練方面，考慮將分壓器實驗直接與儀器訓練實驗結合，讓學生有明 確主題進行儀器練習，以提高成效。在教學內容方面，以漸進提高探究層次的方 式，增加學生的接受度及學習成效，並能培養學生探究能力。
肆、整合式實驗教學的教學活動
依據教學目標及前導教學探討的結果，研究者提出兩種整合式實驗教學模式 如表2.4.5 所示。在實驗的安排上，考量學生的先備實驗技能，及探究實驗的實施 應該是有層次的循序漸進，所以先以練習教學法進行實驗儀器訓練教學，藉由學 生在中學時期已經熟悉的電阻元件及電路分壓定律概念進行ELVIS 的操作練習，
讓學生在明確的學習內容中熟悉ELVIS 的操作。接著以探究式實驗教學進行引導 探究式實驗（實驗教學I）或以講述教學進行一般驗證式實驗（實驗教學 II），最 後再以探究式實驗教學進行開放式引導探究實驗的教學。兩種整合式實驗教學模 式說明如表2.4.6 所示。
表2.4.5 兩種整合式實驗教學
課程次序 整合式實驗教學I 整合式實驗教學II 一 實驗儀器訓練教學 實驗儀器訓練教學
二 驗證式實驗 引導探究式實驗教學
表 2.4.6 整合式實驗教學模式簡表