研究者服務學校是位於台南市柳營區內的一所鄉鎮型學校，臨近奇美醫院柳營分 院，社區居民多屬務農或工商之小康家庭。由於學校離新營約 5-10 分鐘車程，部份家 長存有「就讀大學校的學生將來才有競爭力」的迷思，對本校產生「磁吸效應」，所以 有些家長會將子弟送往新營區的小學就讀。但前任校長努力積極辦學，為讓學習多元 化，除一般學習課程外，還外聘教師教授書法課、舞蹈課；星期三下午開辦圍棋、心算、
直排輪、鋼琴等靜動態社團活動，讓學生有多元學習的機會；為方便雙薪父母接送小孩 放學，開辦課後託育班；為鼓勵學童閱讀，參與天下文化基金會所發起的「希望閱讀」
計畫。校方的努力得到社區家長的肯定，不但願意讓子弟留在社區學校就讀，也吸引不 少鄰近鄉鎮的學生越區就讀，而天下雜誌還曾以「讓偏鄉變成維也納」為題報導學校的 辦學成效。目前學校規模是每個學年一個班級，每班人數約 10-20 人左右。
貳、研究對象
研究者負責中年級「自然與生活科技」領域的教學工作，考量學生能力及研究的方 便性，研究者選擇四年級實施研究教學。教學班級共有 12 位學生(男生 8 人，女生 4 人)，
班級導師將全班學生平分為兩組，透過「代幣制度」建立獎懲標準，讓班上學生的行為 舉止有依循的標準;在班級內積極推動閱讀活動，曾獲閱讀推手評選榮獲個人組第一名;
指導學生參與校外作文比賽屢獲佳績。
參、研究場域
學校目前有一間自然專科教室，在 2009 年配合原台南縣政府政策，學校將自然專 科教室改為 E 化專科教室（如圖 3-2-1），將傳統黑板改為互動式電子白板，並在六張實
驗桌上共擺設 12 台學生電腦，希望藉由 E 化電子白板讓教學有創新變化，提升教師教 學品質和引發學生學習興趣。不過礙於電腦會吸引學生注意力，兩張未擺張電腦的實驗 桌也無法容納全班學生，且又考量到科學玩具需要走廊、戶外場地作為練習、競賽的空 間，爲求教學研究之便利及順暢，所以研究者都選擇班級教室（如圖 3-2-2）實施研究 教學活動。
圖 3-2-1 自然專科教室
圖 3-2-2 班級教室
肆、協同觀察教師
爲讓研究順利進行，特商請研究對象之班級的義工媽媽擔任「協同觀察教師」(以 下簡稱「協同教師」)，在進行研究教學前，已讓協同教師理解研究目的與教學構想。
協同教師畢業於國立臺灣大學，2002 年至台南師範學院修習職前國小師資在職學分班，
業已取得合格教師證。協同教師平時除協助班級導師處理班務外，也支援學校教學工 作，對研究對象的性情、學習狀況知之甚詳。主要是協助研究者做課堂教學之觀察，並 給予教學之建議，指出研究者活動設計上的疏失與盲點，以作為研究者修訂及改進之依 據。
伍、研究者角色
研究者畢業於某國立大學理學院，退伍後至師範院校修習國小師資在職學分班取得
科目除自然與生活科技領域之外，尚有資訊與健康與體育。為加強科學教育專業知能，
研究者於民國九十九年進入臺中教育大學科學應用與推廣所在職專班學習，藉此機會接 觸科學教育相關方面的新知，並反思研究者原先的自然科教學情況。
雖然國小自然課程裡會安排許多實驗操作或科學玩具製作活動，為吸引學生注意力 及提升學習動機，除課本提到的活動外，研究者會另外透過網路搜尋或至圖書館找尋符 合相關理論的實驗操作活動或科學玩具製作，當作補充教材。研究者發現學生在進行實 驗操作或科學玩具製作時，若遇到困難，不是請求老師協助或乾脆索幸不做，很少會自 動尋求問題解決之道。研究者常在課堂上跟學生溝通一個觀念「身為一位老師，對於學 生的提問，應該有義務回答，不過學生在提問前也可以先想想看，自己是否有能力獨力 解決，說不定學生可以想出比老師更好的解決方案。老師只是書看的比學生多，經驗較 豐富，但不見得比學生聰明有創意。遇到困難嘗試自己解決，如此才能提升自己的問題 解決能力。」研究者反思學生的行為也許跟教師的教學方式有關。研究者的教學仍是以 講述活動為主，進行實驗大都採食譜式教學，通常會先講解步驟，再請學生依序進行，
對於問題或實驗問題的思考、與問題的解決方法明顯不足，且過程中很少涉及科學過程 技能的教學。雖然大部份的學生自然科成績表現不差，但研究者總覺得科學教育不單是 科學知識的傳授，重要的是要培養學生問題解決能力。所以想藉此行動研究改善教學模 式，培養學生具有思考解決問題的能力。
本研究採行動研究，研究者於此研究中扮演角色包括教學者及研究觀察者二個角 色，分項詳述於下：
一、教學者
研究者同時亦為教學者，依照教學設計引導學生進行問題解決能力教學活動，且配 合教學時間施予學習單記錄學生的學習情形。
研究者將教學過程，學生學習情況以及教師之教學困境記錄下來，作為教學方式修 正的依據，紀錄方式包括：課堂中以錄影及錄音方式加以紀錄，並於課後描述教學過程 及學生反應，另外於課後訪談學生，了解學生對於教學方式接受程度，並且記錄教師教 學反思於日誌中。