研究架構與教材設計

第三節 研究架構與教材設計

本研究透過相關文獻的分析，以 5E 學習環為理論基礎，並採用 ADDIE 系 統化設計模式，逐步建立起教學與課程之設計。期望 讓教學者在教學中有較便捷

可供參考的課程設計模式；並在教學中省思與修正，透過檢視學生在科學學習成 效的表現與教學者使用教案情形，修正 5E 系統化教學設計。整個研究架構可以 分為兩個主要部分「製作 5E 系統教案階段」、「修正 5E 系統教案階段」。研究架 構如圖 3-3-1 所示：

修正 5E 系統化教案 評鑑階段

製作 5E 系統化教案 設計階段

5E 學習環系統化教學設計之理論基礎 教學策略

之相關理論

教學設計模式 之理論基礎 教案教材

之分析設計

文獻探討

ADDIE 系統化設計 5E 學習環

5E 系統化 教案設計模式 投入

探索

解釋

精緻化

評鑑

分析

設計

發展

實施

評量

協同研究者 修正

協同教學、晤談 研究者

調查表、晤談 學生

修正

觀察、協同教學

圖 3-3-1 研究架構圖

一、教材範圍選定

研究者選定「簡單機械」單元作為研究之題材，主要為教學實務上問題。

在教學中常會發現不只學生對於力傳遞的流程不瞭解，若非相關科系的教學 者也容易對該單元概念似懂非懂，大都只能以口頭講述為主，無法採用較恰 當的教學策略來協助學童的學習；對於力的傳遞部分，受限於無法實際直接 觀察，故學童對於該單元的學習，常以自己的想法來解釋易於形成另有概念。

因此本研究在於嘗試透過設計 5E 系統化教學設計於簡單機械單元課 程，營造探究式的教學環境，並透過學生學習情形回饋修正教學設計。研究 者的教材設計以翰林版之「自然與生活科技」第八冊課本為標準。

二、5E系統化教學設計之流程

教學時所使用的教材，選自國小六年級下學期「簡單機械」單元，係依據民 國九十二年所修訂的國民中小學九年一貫課程綱要之「自然與生活科技學習領 域」能力指標，參考 5E 學習環教學策略並以 ADDIE 系統化教學設計模式編寫 教學活動(見附錄一)，先與三位自然科教師共同討論，針對不適當之處加以修 正，再請一位專精科學教育的教授給予意見進行初步修訂。

本研究之教學設計是以 ADDIE 的作為教學設計格式架構，5E 學習環作為教 學策略參考進行課程教學設計，。

（一）5E 學習環教學過程說明

研究者的課程內容設計為個案學校所採用的自然與生活科技課本為主，並以 其他版本的內容為輔，設計出以 5E 探究教學模式為主軸的教學過程。其中，教 學活動內容規劃為：參與、探索、解釋、精緻化、評量 5 個階段。教學過程簡 要說明如下，教案內容詳見附錄一。

本研究設計 5E 學習環概念課程，教學時間六節課，共計 240 分鐘。教學活

動依主題區分為投入(E1)、探索(E2)、解釋(E3)、精緻化(E4)與評鑑(E5)等五階 段教學活動。教學主題分別為：鐵尺翹翹板、槓桿實驗器、生活中的槓桿工具，

教學概念及 5E 學習環教學流程之簡要說明如附錄四所示：

（二）ADDIE 系統化教案格式

本研究教學設計格式係參考 ADDIE 系統化教學設計模式，是依據分析、設 計、發展、實施、評量五階段 鋪陳編排。故下述教案內容將分為上、中、下三部 分，並由 ADDIE 系統化五階段依序介紹與說明。教學設計上部分以 ADDIE 的分析、

設計項目內容為主；教學設計中部分主要為課程內容格式以發展、實施項目為架 構；教學設計下部分則是以評量項目為參考，如表 3-3-1 所示

表3-3-1 5E系統化教案架構說明表

1.分析：分為確定教學目標、分析學習者、教學內容分析三部分探討

(1) 確定教學目標 — 教學目標為教學的核心，整個教學設計必須依據教學 目標來設計。教學時，清楚的學習目標能協助引導學生往正確的目標方向。

因此，本研究教案為使教學者掌握明確的教學目標，將 5E 學習環各步驟搭 配並註明於其中。如表 3-3-2 註一所示

(2) 學習者分析 — 5E 學習環教學是以學習者為中心，需要事先分析學習 1.確定教學目標

2.學習者分析 3.教學內容分析

4.編寫學習目標 5.標準參照測驗

6.發展教學策略（5E）

7.選擇與製作教材

8.教學課程 9.實施形成性 總結性評量

分析 設計 發展 實施 評量

教案 上部分 1-5

教案 中部分 6-8

教案 下部分 9

者個人與環境分析，找出學習者的先備知識、學習風格等起點行為及年齡、

先備知識為何；分析學習者的起點行為(entry behaviors)特性

 一般特徵：平均年齡十一歲、六年級、環境為海邊漁村觀光之學生 E2 ：（T1）引導學生探索（T2）思考方向（T3）小組合作與實作（T4）觀

察記錄來整合意見與想法

(3) 學習內容分析 — 教材是整體教學中相當重要的一環，在掌握了課程總 目標方向後，由易至難逐步進行規劃，以便能夠符合實際的教學需要，達到 預定的教學目標。本研究針對由易而難的教學內容階層分析，採用概念構圖

（繪圖）（如圖 3-3-2）的方式呈現。將先備經驗、單元原理、概念的歸納 與分類具體說明詮釋。

圖3-3-2 力學概念圖：（學習內容分析）

2. 設計：依據第一階段分析的結果，撰寫具體單元學習(行為)目標，選擇 練習方式、設計標準參照測驗。

(4) 具體的學習目標 — 單元學習目標有助於學習成果的觀察，並作為教學 評鑑的準則（Dick & Carey, 2005）老師也能以此來改進教學的品質。因此，

在本研究教學設計，研究者先參考九年一貫單元能力指標及分析階段 5E 學 習目標進行具體描述轉化，把具體的學習目標融入於課程活動後。與活動

槓桿原理

三類槓桿

定義：力臂與力的大小的乘積，稱為力矩。

力矩(L) 力的大小(F) 力臂(d) 公式： 力矩＝力臂×作用力 Ｌ＝ｄ×Ｆ 六下 摩擦力

施力(F1)

施力臂(L1) 抗力（F2）

抗力臂（L2）

支點（O）

等臂槓桿

省力槓桿

費力槓桿

輪軸 滑輪 四上力與運動

下方的形成性評量做一統整對照，如表 3-4-6 教案下部分註一。其中，為使 教學者理解單元內九年一貫能力指標轉化項目，將能力指標置於學習目標後 並用（）來作為註記。

(5) 設計標準參照測驗 — 設計規劃能夠瞭解學習者學習情況的評量工 具，提供給教學者檢驗教學活動是否達到學習目標。此部分與 5E 學習環中 的評量階段架構相近，便將此部分於教學目標最後做一簡要描述，並於課程 內容與總結性評量中實際規劃執行。

3. 發展：包含教學方法及策略的擬定(5E學習環)，選擇與製作教材工具。

(6) 教學方法及策略的擬定 — 教學策略是教學目標的執行手段，包括課程 的安排劃分及教學風格的取決。研究中運用 5E 學習環教師與學生活動（附 錄三）作為教學策略的流程，並附上編號 E1T1 以便於與其他項目區分核對。

E1 代表學習環第一階段；T1 則是此階段的教師活動一。

(7)選擇與製作教材工具 — 本研究為能使教學者能更加便捷使用及充分有 效運用教案設計空間，除在教案上部分註三完整陳述外，亦將教材按照使用 時機編列於教案下部分課程活動下方並用★作為註記。以求教學者在短時間 內掌握使用技巧，豐潤活化學習效果。

4.實施：將設計的方案執行正式教學內容。

(8)課堂上實施教學內容 — 研究者依照前三階段所考量教學的難易程度、

邏輯順序、教材單元的多寡等。擬定教學流程如教學者用語、學生反應、時 間分配等執行面的安排，以利教學流暢。而教學者可以依據先前所標記 E1T1 步驟與各項說明進行比對，清楚掌握教材含意，如表 3-3-3 教案下部分所 示

表3-3-3 5E系統化教案下部分: 活動設計內容（實施階段）

（1-3-3-3）（2-3-1-1）

處理方案：

5.評鑑包含形成性評鑑和總結性評鑑。

(9) 形成性評鑑 — 形成性評鑑乃審查教學的各步驟進行，發出回饋的訊 息來決定是否需要修正。因此本研究在 5E 學習環每個階段教學內容下方表 格，針對每一活動進行設計形成性評鑑，使教學者在教學現場立即進行。教 學後能夠馬上掌握學習情況，並做出適當的補救教學。此外，針對容易出現 的教學困難情境也提供可能的解決方法，以促進教學過程的順利運作。

(10) 結性評鑑階段（成效評估）— 總結性評鑑則是在階段性教學結束後，

評斷其教學成效是否達到預期水準。研究中將搭配 5E 學習環最後一階段的 評量，藉由使用學生學習單測驗對學生進行施測，以瞭解學生整體概念理解 表現，並與 ADDIE 第二部分的設計標準參照測驗進行搭配。