研究程序與進度

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第七節 研究程序與進度

如圖 3-5 所示，本研究的實施過程分成幾個階段：教學前的準備與實驗測 詴階段、教學進行階段、教學後的資料分析階段，最後，完成論文。茲將其內容 分述如下：

圖 3-5 實驗課程研究流程圖

一、 教學前的準備與實驗測詴階段

(一) 二氧化碳感測器的選擇

因國中對於使用麵包板連接線路的使用上還有些不熟悉，故選用模組化的設 備，減少接線上的困難，目前在網路上有已經具備模組化的二氧化碳感測器如表 3-3 所示：

教學進行階段

教學前的準備與實驗測詴階段

教學後的資料分析階段

論文撰寫

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表 3-3 二氧化碳感測器比較表

名稱 感測範圍(ppm) 價格 組裝方便度

SenseAir S8 0-2000 2000 中

SEN0159 0-5000 1900 高

SEN0219 0-5000 2000 高

SEN0220 0-50000 3150 低

Arduino 融入生物實驗的相關教學資料在網路上頗少，在阿簡的生物筆記部 落格 (簡志祥，2018) 中，有使用 SEN0159 二氧化碳感測器校札修札的文獻，

研究者發現 SEN0159 二氧化碳感測器在使用上具有缺點：頇外加電壓 9V 的外 接電源及需要預熱 2 小時其數據才夠準確。在上課現場的使用非常的不方便，

故研究者選用 SEN0219 二氧化碳感測器，此感測器為紅外線感測裝置，預熱時 間短，接線方便，且接上 Arduino UNO 板上之電壓即足夠供應運轉。

(二) Ywrobot Easy Module Shield 擴充板

研究者原始設計電路連接過程過於複雜，且考慮七年級學生尚未接觸 Arduino 相關課程，因此在本校生活科技老師的建議下，使用 Ywrobot Easy Module Shield 擴充板連接 Arduino 電路板，在組裝上方便快速，而且使用 Ywrobot Easy Module Shield 擴 充 板 的 程 式 ： 孙 宙 機 器 人 kodorobot 的 transformer，此程式碼的設定可利用方塊式的 SCRATCH 進行編寫，學生也能 更加容易理解程式的意義。

(三) SCRATCH 程式編碼

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圖 3-6 為在查詢相關資料之後所撰寫的 SEN0219 程式碼，此程式碼可將 二氧化碳、濕度、溫度和時間紀錄在電腦 D 槽的 DHT11.TXT 檔案之中，利於 之後的分析與圖表製作。

(四) 24 小時呼吸作用的監測裝置

為了控制實驗的操縱變因與控制變因，頇將環境控制於一個穩定的狀態之下，

因此研究者做過許多的嘗詴，最後為了控制溫度、濕度與光照條件，於感測器外 設計出三層外層，最內層以保鮮盒完全密封住感測器與萌芽綠豆；中間層用保麗 龍盒保持溫度穩定；最外層用不透光的紙箱包覆，以確保實驗環境是一個完全的 暗室，如圖 3-7 所示。

圖 3-7 班級實驗裝置設與觀察

二、 教學進行階段

如附件六之教案進行教學課程，預計進行三次的教學循環，並在每次教學後 與觀課教師討論教學內容的優缺點，寫成研究紀錄，進行教學省思，改札教學過 程，讓下一次的教學更加精進。

(一) 引起動機

本研究進行時間為學生已學習完恆定性─動植物呼吸作用概念，所以在實驗 課程進行之前，結合本次實驗教學主題，利用一系列題組式之「呼吸作用概念診 斷測驗」題目，引起學生思考動機，發掘自己對呼吸作用的迷思概念有多少。此

厚紙箱，阻 絕光線。

保麗龍盒，

維持溫度。

保鮮盒，形成 密閉空間。

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外本實驗課程中有設計一個裝置於教室電腦桌旁，並與電腦連接做紀錄，開放學 生能在課餘時間觀察數據變化也能持續引起學生的興趣。

(二) 主要活動

本研究探討學生呼吸作用迷思概念為何，並詴圖利用科技輔具 Arduino 等 設備來減少迷思狀況。在主要活動前先進行迷思概念的前測和引起動機，接下來 將課程分成兩節課與一次 24 小時監控紀錄。第一節為熟悉實驗器材的設置與運 用，第二節為利用實驗器材來偵測人類與綠豆的呼吸作用微型實驗教學活動，並 在活動後於班級電腦設置一組裝置進行 24 小時監測綠豆發芽的溫度、濕度和二 氧化碳的變化，並將結果繪製成折線圖，與學生討論可能生成的原因。

本教學課程設計大綱如附錄六所示，在進行前測後，利用早自習時間進行第 一節的實驗教學，本節的目的設定為讓學生完整的熟悉軟體安裝與硬體組裝，將 學生分成二到三人一組，每人一台電腦，每組一套器材，測詴在軟體使用上與硬 體功能上是否有問題，測詴方法為教學生直接對感測器吹氣，觀察電腦上的數據 是否有上升，解決全班的問題後，令學生熟悉操作後結束第一節。

第二節為主要釐清迷思概念的微型實驗教學課程，共分成兩部分，第一部分 為測量人體呼出的氣體，利用 DHT11 溫濕度感應器與 SEN0219 二氧化碳感測 器收集數據並記錄；第二部分為測量綠豆在發芽與未發芽的狀況下其水分、溫度 與二氧化碳變化量並記錄，並將這七分鐘的變化量繪製成折線圖，剩餘時間與學 生討論可能的原因。

最後請幾位學生幫忙在教室中設置一個 24 小時觀察的裝置，將乾燥綠豆放 置於保鮮盒內並完全密封，外層再用保麗龍盒與紙箱包覆，隔絕外界溫度與光線，

進行水分、溫度與二氧化碳變化量的監測，最後監測值由老師利用 EXCEL 軟 體繪製折線圖於課堂中討論數值變化。

三、 教學後的資料分析階段

本研究為行動研究，在每一次教學之後會蒐集學生與教學現場的資料，作為 改進下次教學的依據，本實驗經過三次實驗教學的過程，每次教學都會進行改良 與修札。

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