本研究為三年期，以下逐年說明研究方法
第一年 一、理解理論的建立
文獻搜尋、分析、批判、整合形成具體理解理論，進行科學教育學者及資深國小自 然科教師效化過程。
迷思概念文獻與現場相關資料
(1)收集國內外相關概念的研究結果、分類、迷思概念成因、相關工具等。
(2)使用已開發之工具收集指導教師教學現場學生的迷思概念類型、比例及其成因。
(3)以訪談配合其他方法如預測－觀察－解釋、圖片、繪圖等策略收集學生及教師 所具有之迷思概念及其成因，並進行分類及計算其比例
二、促進科學理解教學評量模式建立
文獻搜尋形成具體理解理論與教學評量設計模式或策略、評斷規準等。
(1)以九年一貫課程綱要、地區性議題、教師的專長與興趣篩選重要的概念與問題 為課程設計架構
(2)參考以研究為基礎的教學策略與學習策略，設計教學活動，以促成學生理解。
(3)理解的評量：選用適當的評量方式，並顧及理解的各層面，收集理解的證據，
需考慮評量與課程的銜接度、密合度，以及理解的層次、評判規準，以發展觀點，進 行具有信度、效度的評量。
三、促進科學理解教學評量標準建立
經由文獻分析與專家座談建立 (1)促進科學理解教學目標標準 (2)促進科學理解教學模式標準 (3)促進科學理解評量標準。四、參與教師培訓模式的建立
收集相關文獻，建立教師專業成長之培訓模式。
第二年
四、教師培訓與專業成長
依據第一年所發展之教師專業成長模式及相關策略，本研究採研究者與教師合 作進行促進科學理解之教學與評量課程設計。研究者與三位資深優秀之國小自然科 教師，組成研究團隊，定期進行討論，並進入教師教室進行教學觀摩，收集課程設 計、教學評量實務、學生學習情況、學習理解文件等資料。以多重資料、多重研究 者提昇研究的信、效度。
五、教學成效初探
為初步了解教師所設計單元課程的成效，研究團隊選擇所設計的一個單元「生 鏽」進行教學成效初探。以下分別說明研究對象、研究工具、資料的蒐集情形：
(一)生鏽單元
1.研究對象本研究以高雄市某國小六年級兩個常態編班的班級，共計 61 位學生參與本研究。
其中一個班為實驗組，進行促進理解教學設計教學；另外一班為對照組，以傳統式教學 法為主要教學方式。兩組學生均未告知正在進行實驗教學。因受限於學校行政及家長對 於教學上的要求，為確定實驗組與對照組的差異確實來自本實驗的研究處理，故選取高 雄市某國小兩位教學年資、學經歷相當之教師進行授課。
2.研究工具
參照九年一貫課程之科學評量及了解學生對課程之理解程度，應以多元化的評量來 評測學生的學習成效，本研究所使用的工具有五種：對生鏽探究活動的態度量表、科學 態度量表、生鏽單元過程技能與思考智能測驗及生鏽單元科學認知測驗。各研究工具的 使用時機如圖 4-2：
圖 4-2.研究工具使用時機
教學活動實施前
教學活動實施
實驗組（促進理解的教學）
對照組（一般教學）
教學活動實施後
1.對生鏽探究活動的態度量表 2.科學態度量表
3.生鏽探究活動問卷
4.生鏽單元過程技能與思考智能 測驗
1.對生鏽探究活動的態度量表 2.科學態度量表
3.生鏽探究活動問卷
4.生鏽單元過程技能與思考智能 測驗
5.生鏽單元科學認知測驗
施測
施測
茲將上述研究工具的設計內容分別說明如下：
林湘萍(2007)採用 Germann（1988）的「對科學的態度量表」(Attitude toward Science in School Assessment，簡稱 ATSSA)，並參考林世娟（民 89）的「對種植活 動的態度量表」所編製，編製後經由學生測試並訪談，將題目中題意不清或容易混淆的 句子編修，再請研究者所任教學校的兩位自然科專任教師及自然科成長團之三位國小自 然科專家教師審閱修正，接著以研究者所服務的學校之六年級五個班級的學生進行預 試。施測後信度（Cronbachα）為.9073，而成正式問卷（見附錄二）。
全量表共十四題，為避免學生用猜測及提高問卷可信度，故採用 Likert 四分量表，
該量表所測量的態度僅限於「對科學科目的態度」。在 Germann 的研究報告中，信度
（Cronbachα）為.95，在構念效度方面，內部相關性（item-total correlation）係 數為.61~.89。因素分析後，保留的十四題只有一個因素，並用以四次實測，得因素負 荷量分別為 64.9％，69.8％，67.4％，59.2％。在運用該量表時，可將其中的「科學」
一詞，改成「物理」、「化學」或「生物學」等三科，分別應用。
(3)科學態度量表
本問卷是林湘萍(2007)參考王貴春（2000）所編製之「自然科學習態度問卷」及陳 英豪等人（1990）編製的科學態度量表，並依據九年一貫課程綱要自然與生活科技領域 科學素養之科學態度相關能力指標所修改編制而成預試問卷。經由學生預試後，刪除題 目中較不佳的題目，施測後 5 整份問卷信度（Cronbachα）為.8985，而在喜歡探討評 測細目部份信度為.7875；在發現樂趣評測細目部份信度為.8119；在細心切實評測細目
表 4-1.生鏽單元過程技能與思考智能測驗題目之雙向細目表
過程技能 思考智能 合計
生鏽觀察 一-1 一-2 2
生鏽原因的探討 二-1、二-2 二-3、三-1 三-2、三-3 四-2、六-1
四-1、六-2、七 11
防鏽的方法 五-2 五-1、五-3 3
合計 10 6 16
(5)生鏽單元科學認知測驗
林湘萍(2007)自編之測驗工具，本測驗的範圍為國小六年級「生鏽」單元，此測驗 的目的在了解學生接受「促進理解教學設計」教學之後對科學認知的學習成效。本測驗 正式題本有兩大題共二十五小題，施測時間為 40 分鐘。正式試題以 Cronbachα係數考 驗內部一致性分析，得到信度係數為.726。(如附錄六)
3.研究資料的蒐集與分析
(1)資料蒐集：在單元教學之前進行「對生鏽探究活動的態度量表」、「科學態度量表」、
「生鏽探究活動問卷」及「生鏽單元過程技能及思考智能測驗」，在單元教學結束 後的一週內進行「對生鏽探究活動的態度量表」、「科學態度量表」、「生鏽探究活 動問卷」及「生鏽單元過程技能與思考智能測驗」與「生鏽單元科學認知測驗」。
(2)資料分析：將資料以 SPSS 套裝軟體進行分析。採共變數分析法，以促進理解教學 設計教學及一般教學法為自變項，「對生鏽探究活動的態度量表」、「科學態度量表」
及「生鏽單元過程技能及思考智能測驗」的前測分數為共變量，而「生鏽單元科 學認知測驗」則以五年級自然與生活科技領域成績為共變量，後測分數為依變項，
進行獨立樣本單因子共變數分析，以了解經由不同教學模式的學習者，在科學過 程技能、思考智能、科學認知及科學態度上的學習成效是否有顯著差異。此外，
為了解實驗之實際效果程度，再進行實驗效果量之計算。
第三年 一、成效評估
本研究採用準實驗研究法，選定二個單元主題進行研究。將參與研究的國小分成實 驗組及對照組，實驗組的教師依據促進科學理解的教學與評量課程設計模式來設計課 程，並於自己的教學現場中實施；對照組的教師則依據該校選定的教科書版本內所規劃 的教學設計進行現場教學，本研究將收集分析參與學生的科學理解證據，並探討以「促 進科學理解教學模式設計的教學」與「一般式的教學」兩種不同的教學法對學生的學習 成效上差異情形。以下將以選定的二個單元主題分別說明研究對象、研究工具、資料的
科 學 素 養 科 學
概 念
蒐集情形：
(一)植物單元
1.研究對象本研究以高雄縣市六所國小五年級常態編班的班級，共計十班，分成實驗組、對照 組各五班，選定五年級植物單元進行研究，實驗組以促進理解教學評量模式所設計的植 物單元教案進行教學，對照組則以一般教學為主，即以教科書內容為主要依規，教師演 講搭配學生動手實驗進行教學。兩組學生均未告知正在進行實驗教學。為確定實驗組與 對照組的差異確實來自本實驗的研究處理，選取高雄市六所國小六位教師其教學年資、
學經歷相當之教師進行授課。
2.研究工具
本研究所使用的工具有五種：「建構主義取向學習環境量表」、「後設認知評量量 表」、「國小高年級學生對自然科學的態度」、「促進理解評量試題：植物世界面面觀」、「植 物生長與發育測驗」。
茲將上述研究工具的設計內容分別說明如下：
(1)國小高年級學生對自然科學的態度
本問卷採用吳穎沺(民 92)所設計之量表，原施測對象為國小高年級學生，施測時機 為研究前、後測之用。全量表共十四題，採 Likert 五點量表，量表內容分為兩個向度：
一是對科學的態度，信度為.77。二是對學習科學的態度，信度為.70。量表中的反向題 題號為 3、4、5、7、11、1４。(如附錄七)
圖 4-3 研究工具使用時機
教學活動實施前
教學活動實施
實驗組（促進理解的教學）
對照組（一般教學）
教學活動實施後
1.國小高年級學生對自然科學的 態度量表
2.建構主義式學習環境量表 3.後設認知評量量表
1.國小高年級學生對自然科學的 態度
2.建構主義取向學習環境量表 3.後設認知評量量表
4.促進理解評量試題：植物世界 面面觀
5.植物生長與發育二階段測驗
施測
施測
(2)建構主義取向學習環境量表
本問卷是吳穎沺(民 92)參考 Tsai(2000)將 Taylor & Fisher(1991)所開發的 CLES 問卷(Constructivist Learning Environment survey)改編成的中文版，再依研究對象 改編成建構主義取向學習環境量表，本問卷題目為二十四題，共分四個四向度：社會性 協商、先備知識、學生自主、以學生為中心，而其信度值 a=0.88 正向題二十題，反向 題四題，採用 Likert 五點量表。(如附錄八)
(3)後設認知評量量表
本問卷是測驗學生自然科學習經驗的量表，依據研究需要，採用何偉雲、謝居盛、
施焜燿(2004)的「後設認知評量測驗試題」改編而成，全量表共十四題，採用 Likert 四點量表。（如附錄九）
本研究以高雄縣市四所國小五年級常態編班的班級，共計十四班，分成實驗組、對
本研究以高雄縣市四所國小五年級常態編班的班級，共計十四班，分成實驗組、對