研究情境與對象

分述如下：

第一節 研究方法與架構

本研究主要探討國小學童在透過利用電腦輔助繪製心智圖、電腦網路討論等資訊輔 助科技，並結合情境學習、合作學習及實驗活動等教學策略於自然與生活科技學習領域 課堂中，學生的科學探究能力的變化及教師因應改變之教學策略。因屬於持續變動的歷 程，因此採用行動研究法。

甄曉蘭(1995)指出，行動研究強調研究是一種方法，也是一種行動，更是一種學習 和成長的歷程。在教育界中，行動研究已被應用於學校本位課程的發展，專業發展，學 校改革計畫，和系統性的計畫與政策發展(Carr & Kemmis,1986)。行動研究是社會情境的 研究，是以改善社會情境中行動品質的角度來進行研究。簡單來說，行動研究就是教師 在其實際教學過程中遭遇問題，為了解決問題所採取的一種方法。

林生傳(2003)指出，教師行動研究可以應用各種方法，例如實驗法、觀察法、調查 法等。其中應用觀察法在行動研究中時，受限於研究者就是行動者，而且是工作負擔很 重的行動者，因此無法進行大量樣本的觀察，也無法進行多數班級的比較分析。至於行 動研究的時機有：

一、 教師面對新的需求，思索用新的方法來施教。

二、 教師思考用什麼方法來接近青少年。

三、 對教科書的評比。

四、 新舊課程的轉變。

五、 如何有效參與校務的計畫發展。

六、 面對職業倦怠，如何改弦更張追求成長。

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七、 教育行政機關交辦某項實驗，卻缺乏完備模式可循。

八、 配合教育學術研究機構。

九、 服務的學校提出改進計畫。

十、 特殊事故引出重大的問題討論。

基於上述，研究者將資訊科技、心智圖、實驗活動等教學策略融入於小組合作學習 中，期能一方面提升學生科學探究能力，另一方亦使研究者有所專業成長。其架構如圖 3-1-1：研究架構圖。研究者根據此一架構佈置教學情境，讓學生在學習過程中利於進行 科學探究。同時，研究者亦在此一情境下，針對教學歷程進行反思。

圖 3-1- 1：研究架構圖

小組合作學習

提升探究能力 心智圖

形成問題 的能力

分析結果 的能力 設計步驟

的能力

資訊融入 實驗活動

資料蒐集

的能力

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在學習新知識時，若有教師在適當時間助學生一臂之力，可以使學生的能力提升 (吳裕聖，2007)。也就是對學生給予適當的鷹架輔助，讓學生在學習的過程中降低學習 的困難度，因此以實驗活動、資訊融入、心智圖作為小組合作學習的鷹架。

以實驗活動作為小組合作學習的主要場域，每位組員依程度不同被指派工作或角色，

或可能同時兼任多重角色，在分工合作和社會互動中共同完成學習目標。在資訊融入部 分，利用網路搜尋的能力，提供學生更多的資料，增加討論的素材。設置網路討論區，

提供學生非面對面的討論模式，提高學生討論的意願。將實驗活動結合網路瀏覽及網路 討論區，最主要目的在使學生能夠突破課本的框架，增加學生的相關知識。

心智圖是多感官工具，可以幫助學生對資料的組織、整合及記憶(D’Antoni ,Zipp, &

Olson ,2009)。尤其以電腦繪製心智圖，可以提高圖形的編修能力、使用更多的色彩變化、

擁有更寬廣的繪製空間。將心智圖繪製應用於科學探究活中，對學生是一種新的體驗，

它有別於過去的文字記載方式，而使用更多的圖像。利用心智圖在學習上的樂趣是可以 更自由的利用圖形、色彩、排列、關聯、文字、想像、邏輯等加以設計，讓主題更具吸 引力。

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第二節 研究情境與對象

壹、 研究情境

研究對象的學校屬於鄉鎮型學校，全校 18 班。學區內以農業為主約佔 80%，小型 加工業為次。家長的經濟能力落差很大，小型加工業企業主經濟較為寬裕，務農及受薪 家庭則是小康至貧困。全校有 16%的新住民子女。

家長對子女的教育都非常重視但也忙於工作，普遍的觀念是孩子功課不好就送補習 班。學習就是認真聽講，不斷的精熟練習，考試一百分是最高的目標，尤其隔代教養的 家庭更是如此。因此對於開放性的學習都抱持懷疑的態度，甚至質疑其教學效果。對於 科學教育，家長普遍認為只要多記憶一些知識即可，考試前認真寫複習卷即可。

貳、 研究對象 一、 學生：

本研究以苗栗縣某國小九十九學年度第二學期六年級三個班學生做為研究對象，三 班人數同為 24 人。三個班於五年級時重新編班，三個班各有一名資源班學生。定期考 三班使用相同試卷，各科平均相差在 10 分以內。

因基於教學正常化之考量，避免因本研究而使教學秩序受到影響，因此本研究之教 學模式同時在三個班實施。而真正研究的對象學生則取甲班的D組、乙班的E組，丙班的 B組。分組依照合作學習模式採異質性分組，讓學生在異質伙伴中適應彼此，接納他人，

幫助同儕。小組成員間的差異性可以使不同觀念彼此交流，且經組員互動後，可增進同 儕間人際關係，降低能力差距間之隔閡，有效縮短高成就與低成就學生群體間學業上的 差異。每位組員依程度不同指派工作或角色。可能需要的角色有：

一、報告者(reporter)：報告小組討論的結果。

二、記錄者(recorder)：記錄小組討論的過程及成果。

三、閱讀者(reader)：將閱讀資料的重點唸給組員聽。

四、時間掌控者(time keeper)：控制小組時間的運用。

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五、器材準備者(materials manager)：負責準備需要用到的器材。

六、協調者(coordinator)：組織協調小組的運作方式，讓全組一直維持良好的運作。

七、操作者(operator)：實驗活動中負責操作儀器、實驗者。

根據上述，在進行異質性編組時，主要考慮的成員特性有學業成就、對自然課的學

(Paint.NET V3.10)繪圖。

二、 課程分析：

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在未接觸合作學習之前，一直認為將學生分組作實驗就是合作學習。另一方面雖然 知道科學探究非常重要，但一直不知道用什麼方法去提升學生的科學探究能力。再加上 學生家長普遍只注重學業成績，只要考試考好其他都不管了的心態，所以對使用的教學 策略一直沒有改變。但學生一直對於對科學教育採冷漠的態度，或是認為這是不重要的 學科，卻使研究者所苦惱。

基於對教育的堅持，研究者於三年前開始改變教學方法，課堂中加入遊戲，讓學生 有更多的時間探索、討論。這樣的改變、卻產生課堂秩序不佳、課程內容混亂的現象，

甚至家長的質疑。研究者也深深覺得，教學策略應該是系統化、結構化，不應該是隨興 的發展。因此希望透過本研究，釐清教學所遭遇的問題，並找尋可行的解決方案。

參、 教學情境

一、每班每週三節自然與生活科技領域課程，採二、一排法。連續兩節課時在自然 專科教室上課，一節課時在 E 化教室或電腦教室上課，自然專科教室及 E 化教 室都配有單槍投影機及電子白板。桌椅皆以分組教學方式排列，E 化教室每組 桌上配有個人電腦一部，自然專科教室則只有一部個人電腦。自然專科教室佈 置情形如圖 3-2-1：自然專科教室佈置圖。

圖 3-2- 1：自然專科教室佈置圖

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二、網路線上討論區之目的在於提供學生蒐集資料的結果發表，作為分組討論的素材。

亦可將分組討論的結果發表，所有學生都可瀏覽並發表其意見。因為不限時間及發 表者，因而增加討論的廣度。討論區首頁如圖 3-2-2：討論區首頁。

圖 3-2- 2：討論區首頁

三、研究者在討論區回答問題或提問，做為引導學生學習之一種方式。因可於課堂後實 施，使教學長度增加。學生亦可利用課後時間上網發表，增加學生科學探究的時間，

甚至引發家長的參與。

四、心智圖與概念構圖均有概念層次分層的優點，但心智圖運用顏色、符號、與圖案等 開放性特色，更能吸引學生的注意力(林惠珠，2006)。

電腦輔助繪製心智圖軟體是使用個人電腦搭配自由軟體 Freemind。學生分組討論時，

每一組有一部電腦可上網查資料或繪製心智圖。Freemind 可在教育部網站下載，其主要 功能就是繪製心智圖。其操作介面比較簡單，國小學童比較容易學習，避免使用太多時 間於軟體操作教學。使用 Freemind 繪製心智圖範例如圖 3-2-3：Freemind 繪製心智圖範 例。

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圖 3-2- 3：Freemind 繪製心智圖範例

肆、 教學活動設計

資訊融入教學並非有使用電腦或是資訊設備就算是資訊融入，更不應該為融入而融 入，將資訊科技強加於課程中，而是在適當課程中以適當教材並用適當的教學模式加以 融入。於是研究者將國小學童能操作，且目前學校普遍存有的資訊科技與合作學習加以 整合，例如電腦輔助心智圖繪製、網路討論區、網路瀏覽器、個人電腦、電子白板…等。

本研究教學活動設計是以合作學習教學設計為依據。

因學生所使用的課本為康軒版，因此教學活動設計亦以康軒版自然與生活科技 6 下 為基礎，教案如附錄五。

基於上述，研究者將教學活動設計分為下列幾個階段：

一、 分析階段：

（一）教學者：

簡單機械單元依據教材所料的教學目標如下：

1. 認識生活中的各種機械原理與作用。

2. 藉由實驗，知道槓桿原理達到省力或使工作方便、省時的效果。

3. 知道滑輪可以改變施力的方向，也可以省力。

4. 知道輪軸可以省力，以及輪軸的應用。

5. 知道齒輪、鏈條、皮帶和流體如何傳送動力。

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（三）教學資源：

自然專科教室各組配置一部電腦，可上網。有文書作業軟體、心智圖繪 製軟體，可供學生搜尋資料、整理資料及編寫實驗報告。學校主機提供架設 教學網站空間，開設討論區作為學生討論的空間。

二、 確認教學目標：

（一）能引發學生對科學學習的興趣。

（一）能引發學生對科學學習的興趣。