研究背景與動機

第一章 第一章

第一章 緒論 緒論 緒論 緒論

對國小學童而言，奈米科技教學是一個新的科技議題，如何提升國小學童學 習奈米的興趣與動機，則為一個教學的挑戰，本研究以教學時間分配作為教學策 略，分析學童學習奈米科技的知識與態度變化來探討此教學策略的成效。以下就 本研究的背景與動機、目的與問題、名詞解釋及研究限制作一描述。

第一節 第一節 第一節

第一節 研究背景與動機研究背景與動機研究背景與動機研究背景與動機

二十一世紀將是奈米的世紀，因為奈米科技已經廣泛應用在日常生活中，從 民生消費性產品（如：奈米電冰箱、奈米洗衣機、奈米鞋…等等）到尖端的高科 技領域（如：奈米微型機械、奈米級的醫藥、奈米機器人...等等），都能找到與奈 米科技相關的技術應用與產品，相信在未來的世界裡，將會有更多奈米相關產品 被陸續研發出來。因為奈米科技是未來科技研發與產業發展的驅動力，它對人類 生活的影響是全面的，而奈米科技所衍生的新材料、新特性以及量測技術的影 響，也將遍及各個產業界，其重要性及發展性不容我們小覷，因此身處在二十一 世紀的人們都應該要認識、了解何謂奈米科技。

在目前新興科技中，政府將網路通訊科技、生物科技、奈米科技並列為重點 產業，重視科技教育發展，有助於提升國家競爭力（李隆盛，2000）。在人類生 活日新月異的變遷之下，奈米科技已經是本世紀最重要的科技之一，世界各國也 紛紛投入大量人力與資金，因此為了增加國家競爭力，奈米科技的研究與發展更 是刻不容緩。更有人預言奈米科技將為人類帶來第四波工業革命，其對人類健 康、財富與安全的影響將與二十世紀的抗生素、積體電路與人造高分子並駕齊驅

（呂世源，2002）。奈 米 科 技 的 影 響 是 長 遠 的 ， 對 整 體 知 識 經 濟 的 未 來 發 展 勢 必 也 會 帶 來 很 大 的 衝 擊 。 政 府 在 所 執 行 關 於 奈 米 人才培育的計畫中，

乃是希望能提供我國發展奈米科技所需之各種跨領域人才，而首要任務就是建立 奈米科技人才之培育機制，建構具跨領域、創造力、國際觀、智財權觀…等之學 習主體，並串聯自幼稚園、小學、中學、高中（K-12）、大學、研究所、在職訓 練甚至是終身學習（Life Long Learning），同時希望結合學術界與產業界來形成 一個知識供應鏈。為了有效推廣奈米科技教育，我們應該將奈米科技教育普及於 一般大眾，並在學校課程中，融入奈米科技新知，以培養學童探索奈米科技的興 趣與動機，進而成為專業的人才。

新興科技的崛起，除了著重在人才的培育之外，也應該普及大眾，透過科 普教育，可以培養學生對科技的興趣與發展學生的潛能，讓他們從活動中學習科 學和技能。在實施科技教育的幾項策略中，就包含了將新興科技融入各科教學（廖 居治，1997），2004

年翰林出版社所發行的六年級國語課本第十二冊第四課---「奈米」的世界，即粗略性的介紹奈米科技；此外，現行的小學課程中，對於奈 米科技的推廣，也傾向於將奈米科技融入自然與生活科技領域教學中，在奈米科 技教育尚未列入的正式課程之前，這是學童學習奈米科技最重要的管道之一。但 是據曾國鴻、陳沅（2005）研究中發現，能清楚界定奈米科技的教師少於 20 ％，

陳麗文、陳淑思（2006）調查中部地區國民小學教師對奈米科技之認識的研究中 發現，若將奈米科技概念融入自然與生活領域對教師首要的影響，教師們（36.2

％）認為本身專業知識不足，恐會增加教師的教學負擔，（20.5 ％）擔心上課時 數不夠，造成教師必須趕進度。不過他們（25.5 ％）也認為此舉可以早培養科技 人才，增加我國科技產業競爭力。由此可見，依現行的推廣策略將奈米科技融入 正式課程的教學，教師們認為需要但有其困難點，尚需克服的。

就目前奈米科技教育在國小推動推動的情形來看，其所面臨的瓶頸是教師專 業知識的缺乏與額外的課程所引起的趕課壓力。因此，在教師專業知識不足方 面，除了加強種子教師的培訓之外，也可以訓練專業的教育人員，組成推廣小組

從事教學活動，來因應這個過渡時期。另外，課程安排方面，為了不影響原有的 課程進度，造成教師趕課的壓力，或許可以選擇在零碎的教學時間實施，例如：

每天利用二十分鐘的晨光時間，讓學童學習奈米科技，以刺激學生的學習興趣與 動機，都是可嘗試的方向。

在教學的歷程中，教師若能重視學生的認知歷程，善用教學策略，將能促進 教學效果，並有助於教學目標的達成。依記憶理論的觀點，記憶是學習的開始，

當訊息由一開始的收錄轉變成長期記憶後永久保存，這就是學習的歷程，若訊息 從長期記憶再一次被提取就是回憶。1885－1909 在 Ebbinghaus 所提的記憶理論 中，便指出學習的分段會影響回憶的好壞，又 Bahrick ＆ Phelps 也進一步證實分 散學習（distributed learning）比集中學習（massed learning）更有效果（Robert, 2006）。此外，Glenberg（1977, 1979）則認為記憶凝固時期，大腦會將新訊息統 整合為記憶，每一次學習都有機會將訊息固化為長期記憶，所以學習分段比一次 密集學習能回憶出更多訊息另一方面。從認知負荷理論的觀點來看，為了避免學 生因為缺乏先備知識的連結而產生認知負荷，因此，將上課時間切割成多段的分 散式教學應可以應用在新興科技推廣，以增加其記憶次數及降低一次的學習負 荷。不過，自然與生活科技領域在學校的課程安排中，仍以連續的兩節課為教學 時間為主，這是著重在學習的完整性，不宜切割成較零碎的段落，屬於課程集中 的安排。由於推廣教學進行時，有時會受到學校空堂時間的限制，反而不能進行 較長時間的推廣教學。有鑑於此，本研究探討不同的教學時間分配方式，對學生 學習奈米科技的成效影響。

第二節 第二節 第二節

第二節 研究目的與研究目的與研究目的與研究目的與問題問題問題問題

為加速推動奈米科技教育，普及學童對奈米科技的認識，我們試圖找出合適 的學習策略，以提升學童對奈米科技的學習成效。本研究目的在於探討採用不同

教學時間分配方式，對學生學習奈米科技的成效影響。本研究的教學時間分配方 式有二，一為集中式教學，上課時間是連續 80 分鐘的教學；另外，則是分散式 教學，每次上課 20 分鐘，四次共 80 分鐘，依此兩種不同的教學方式在國小階段 推廣奈米科技教育，並檢討其成效性。

基於前述研究動機與背景，本研究的問題包含：

壹、教學時間分配的方式，對五年級學童學習奈米科技之學習成就有何影響？

貳、教學時間分配的方式，對五年級學童學習奈米科技之學習態度有何影響？

第三節 第三節 第三節

第三節 名詞解釋名詞解釋名詞解釋名詞解釋 壹壹

壹壹、、、 奈米科技、 奈米科技奈米科技奈米科技

「奈米」是一種長度單位，指的是十億分之一公尺；所謂的「奈米科學」

是將奈米尺度下所觀測到的自然現象，歸納發展出來的科學理論；然而「奈 米科技」主要包括：（1）奈米物理學或介觀物理；（2）奈米化學；（3）奈米 材料學；（4）奈米生物學；（5）奈米電子學；（6）奈米加工學；（7）奈米力 學（馮遠榮，2002）。

貳 貳 貳

貳、、、集中式教學、集中式教學集中式教學集中式教學（（（massed learning）（ ）））

本研究為連續兩節課的教學，僅一次上課次數，共八十分鐘。

参 参 参

参、、、分散式教學、分散式教學分散式教學分散式教學（（distributed learning）（（ ）））

本研究為每次二十分鐘的教學，分四次上課次數，共八十分鐘。

肆 肆 肆

肆、、、學習成就、學習成就學習成就學習成就

本研究所探討的學習成就學習成就學習成就學習成就乃是指學童在研究者自編的「奈米科技知識測 驗卷」所得之分數，得到的分數越高者，即表示奈米科技學習成就越好。

伍 伍 伍

伍、、、學習態度、學習態度學習態度學習態度

本研究所探討的學習態度學習態度學習態度學習態度乃是指學童在研究者自編的「奈米科技學習態

度問卷」所得之分數，得到的分數越高者，即表示奈米科技學習態度越正向。

第四節 第四節 第四節

第四節 研究範圍與限制研究範圍與限制研究範圍與限制研究範圍與限制

本研究之研究樣本以台中市某一所國小五年級學生為對象，並未做全國性抽 樣，在研究推論上有其之限制，不宜擴大推論。

第二章 第二章

第二章 第二章 文 文 文 文獻探討 獻探討 獻探討 獻探討

本章之探討共可分為三節，第一節先討論奈米科技教育的現況，第二節討論 奈米科技教育的相關研究，第三節討論教學策略之理論依據，以下就本研究分節 詳述如下：

第一節 第一節 第一節

第一節 奈米科技奈米科技奈米科技奈米科技教育的現況教育的現況教育的現況 教育的現況

隨著「奈米科技」的發展，我們日常生活中有越來越多的機會接觸到「奈米」。 事實上「奈米」是長度單位，十億分之一公尺為 1 奈米( nm )，物質在奈米尺寸 下的特殊物理、化學和生物性質或現象，能將原子或分子組合成新的奈米結構，

以其為基礎，設計、製作、組裝成新材料、器件或系統，產生全新的功能，並加 以利用的知識和技藝就是「奈米科技」。

壹、奈米科技的重要性

二十一世紀的科學家正宣告奈米時代來臨了，「1996年

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二十一世紀的科學家正宣告奈米時代來臨了，「1996年

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