第三章 研究方法 研究方法 研究方法 研究方法
第一節 研究情境 研究情境 研究情境 研究情境
第三章 第三章
第三章 研究方法 研究方法 研究方法 研究方法
第一節 第一節
第一節 第一節 研究情境 研究情境 研究情境 研究情境
壹 壹 壹
壹、、、、 研究源起研究源起研究源起研究源起
研究者擔任國中自然科學教師的八年時間裡，主要的教授對象為國中二年級及三 年級學生，內容可大致區分為「理化」和「地球科學」領域。「理化」領域的部份大 多可以透過對某項定理或公式的理解，順利應用於問題的解決，例如透過對牛頓三大 運動定律的理解，預測物體的運動情形；然而在「地球科學」領域中，大部份的主題 無法單純只藉由一個定理或是公式就可以完整解釋，而學生所統一使用的教材─課本
─對諸多地球科學方面方知識，僅介紹「現象」，很少使用完整的篇幅說明這些現象 背後的成因，例如會提到「夏至時，太陽從東偏北的方位升起；春分及秋分時，從正 東方升起…」，卻未提及這個現象僅限於發生在北迴歸線上的地區，也未對現象的成 因多作說明，圖 3-1-1 及斜體字部份即為節錄自學生課本的內容。
圖 3-1-1 太陽視運動(引自沈保全等，2010)
在台灣地區觀察太陽方移動軌跡，可以發現一年中日出與日落的方位有規 律性的變化（如圖3-1-1）。以日出為例，夏至時，太陽從東偏北的方位升起；
春分及秋分時，從正東方升起；冬至時，則從東偏南的方位升起(引自沈保全等，
2010)。
在教學現場，學生經常會發問，希望老師可以解釋各種現象的成因，事後在與學 生聊天時得知，學生認為額外的補充雖然讓課堂上需要吸收的資訊量變多了，但是由 於這些補充的內容可以幫助他們理解這些現象的前因後果，反而讓學生更能夠相信課
法：若要讓學生接受新概念，則這個新的概念必須是解釋得通，並且可以被理解的（熊 召弟等譯，1996）。
這些學生在升學進入高中後，偶爾仍會回到國中校園打球、運動，部份學生很興 奮的表示過去研究者在課堂上所補充的內容，在高中的課程中仍然用得上，而且可以 讓他們學習高中地球科學時，比其他同學更容易了解高中課堂中的內容。
在課堂上補充額外的內容時，為了幫助學生課後能複習這些內容，研究者會要求 學生們抄額外的筆記，其間發現許多學生無法在聽講同時抄筆記(或畫圖)，尤其地球 科學領域的筆記中有許多內容是需要以「圖形」來表達，在筆記中繪圖讓許多學生不 知所措，因為他們覺得要把黑板上的圖形畫下來是件很困難的事。有研究指出，學生 認為做筆記時較困難的情況，就是要將「圖表」、「圖形」或「照片」紀錄下來，成為 筆記的一部份(Meter et al., 1994 )，尤其是在課程進行間，學生若要同時顧及「理解」、
「學習」，以及「作筆記」等方面，需要極度專注，以及耗費極大的認知能量（cognitive effort）(Piolat et al., 2005)
為了幫助學生解決抄筆記速度上及繪圖上的困擾，在抄筆記困難度較高的課程中
（筆記量較多，或是圖形較複雜的部份），研究者會先行在 A4 紙上擬好筆記的初稿（請 參閱圖 3-1-2）其中包含了文字部份的大綱，以及繪製完成一半的圖形，將這份初稿 影印給全班學生，讓學生可以在大綱的後面接著補上上課的筆記內容，或是在我黑板 上的圖形畫完之後，學生再依樣完成描繪，完成筆記(請參閱圖 3-1-3)，這個做法得到 了許多學生正向的回饋。
圖 3-1-2 筆記初稿
綜合上述，額外補充課程內容對學生在地球科學的學習上，助益似乎大於負擔，
而且提供筆記初稿能減少學生做筆記時及認知的困難度，使學生更能將專注於「聽講」
及「理解」上。
然而，這些額外的補充在課程進行時也有其風險存在：首先，這可能會使得課程 進度較慢，可能會壓縮到練習考試的時間（在實務上，通常都會在段考前一～二週就 把進度上完，其它時間用作試題練習及考試）。現行的段考或是課堂中的隨堂考試，
大約需要在 35～40 分鐘內回答總共約 40 題的選擇題及填充題，作答時間壓力不小，
因此機械式的「練習考試」有其必要性；然而，在課堂上補充額外的學科知識，難免 會拖慢上課進度，有可能使得學生「練習考試」的次數減少。雖然，「課堂上練習考 試的次數」與「學生學習成就（段考成績）」之間的關聯性在文獻上並未獲得確認（學 生除了「課堂練習」，在放學後還有「假日輔導課」、「補習」等額外練習考試的機會），
就教學實務的經驗上來說，「課堂練習的減少」與「學習成就」之間的關聯性應該是 存在的。
研究者所提供的筆記初稿僅為輔助性質，為記憶提取的工具，知識的主要內容仍 主要仰賴課堂上的講述才能完整地傳達給學生，對於上課當天請假的學生，或是其它 班級也想獲得補充的學生無法單純只透過筆記的完稿來獲取完整的資訊。而在日後的 課堂上，有時會藉由先前補充的內容來解釋當前課程中某現象的成因（例如：會利用
「地球自轉運動與時區」的概念來解釋「不同月相的月出、月落時間」的概念），若 有學生不巧錯失了先前補充的內容，將可能造成當前主題學習上的困擾。
鑑於上述教學方式對學生帶來的幫助(多花時間額外解說各種現象背後的原因)，
以及可能產生的風險(減少了學生練習、考試的時間)，研究者嘗試針對相關文獻所提 到的，同時亦出現於學生現在教材中，容易令學生產生迷思概念或是學習困擾的主題 進行科學閱讀文本創作。研究者將文本使用的情境設定在授課時數有限，並且受到教 學進度壓力，教師無暇於課堂上對所欲教學的天文現象進行額外補充說明的情境。文 本內容將配合課程內容，力求文字敘述的完整，並且配合充足附圖，嘗試讓文本成為 傳遞資訊的主體，協助學生藉由自行閱讀達成各主題內容概念的學習。
貳 貳 貳
貳、、、、 研究者背景研究者背景研究者背景研究者背景
研究者於高中時期即對地球科學領域相當感興趣，並且於民國八十五年以推薦甄 試方式進入國立台灣師範大學地球科學系，在大學期間修習多門天文領域課程，諸如 天文學、太陽系、天文觀測…等。
在教學信念與風格方面，研究者認為在教授天文學時，應力求知識的完整性，過 度省略或簡化教學內容，不但無法減輕學生負擔，反而會增加學生在理解知識時的困 擾。近年來，各界為了減輕學生壓力，力求簡化課本內容，減少課文篇幅、減少插圖，
研究者認為這將會造成學生學習理解上的困擾，教師在課堂上的講解就變得非常重 要，因為學生若無法在課堂上即時吸收、紀錄教師的上課內容，而課本所含的內容亦 相當有限，在複習時將會得不到足夠的資源以幫助學習。
因此，研究者在教學時，會提供完整的知識架構，以幫助學生學習理解，例如在 教學「四季成因」主題時，研究者會將各種現象的成因做整體性的講解：先以講解及 使用插圖的方式讓學生了解地球─太陽間的運轉模型（如圖 3-1-2 及圖 3-1-3），再進 一步講解四季變化、晝夜長短差異、極區永晝─永夜…等現象。研究者相信，唯有當 學生得以理解現象背後的成因，學生才能真正學會、真正相信該科學概念的真實性，
並且使其有機會對該概念有所應用。
研究者在進行本行動研究之前，曾經有過多次相關的實務經驗：為改善教學成 效，因應實務需求，做過多次試驗性的教學嘗試，諸如課堂上採用多媒體教學、配合 網站架設及資源分享教學、延伸性教材及科學遊戲融入教學…等，唯當時未有完整之 行動研究知能，未能將教學過程以文字或其它方式具體保留下來，僅在個人實務經驗 方面獲得增長。
參 參 參
參、、、、 研究對象與情境研究對象與情境研究對象與情境研究對象與情境
本校三年級學生共計 22 個班，本研究的對象為其中 4 個班的學生。本校於國中 一年級新生入學時即進行各科學科能力測驗，並依其進行 S 型常態編班，因此同年級 的各個班級在學習能力方面理應傾向平均、一致，唯受各班導師、任課老師教學風格 及班級次文化之影響，三年級各班之平均學習成就有些微差異。
研究者進行本行動研究之學校為台中市海線地區之大型學校（每個年級約 20 個 班級，全校共計約 60 個班級，學生人數約 2000 人），由於與鄰近其它學校相較之下，
多年來在升學成效方面的表現相對優異，因此該校約有 1/4 的學生為跨區就讀（這些 學生原本應該就讀他們住家附近的其它學校）。學生家長多以經商為主（自行開業或 受顧他人），務農、從事公職或醫事等專業領域者為相對少數。
在整體學習文化方面仍以升學為主，這一點從學生、家長對學校社團活動及各項 課外比賽參與意願相對低落的程度可見一斑：本校於九十九學年度上學期僅成功開設
人）；同一時段，報名參加校外各項藝文比賽（作文、演說、繪畫、音樂…等）者不 超過 100 人次；相對地，學生家長相當積極地向校方爭取增加課後輔導、晚自習留校、
假日留校自習等措施，並且報名人數履次超出校方人力所能負荷的範圍。
以本校地球科學（包含天文領域）教學現況而言，由部份三年級學生及三年級導 師反映，學生無法僅藉由閱讀課本內容來了解其中的概念，並且由於多數自然科教師 為非地球科學領域相關科系畢業，過去亦缺乏相關學習經驗，因此在課堂上多半遵循 課本內容進行教學，且礙於教學進度壓力，經常無法多花時間另行講解，可能因此造 成新概念無法完全與學生的先備知識進行連結，造成學習上的困擾。學生對這種情形
以本校地球科學（包含天文領域）教學現況而言，由部份三年級學生及三年級導 師反映，學生無法僅藉由閱讀課本內容來了解其中的概念，並且由於多數自然科教師 為非地球科學領域相關科系畢業，過去亦缺乏相關學習經驗，因此在課堂上多半遵循 課本內容進行教學，且礙於教學進度壓力，經常無法多花時間另行講解，可能因此造 成新概念無法完全與學生的先備知識進行連結，造成學習上的困擾。學生對這種情形