研究背景與動機

本章分別就本研究之研究背景與動機、研究目的與待答問題、研究範圍與限 制以及重要名詞釋義四個部分進行詳述。

第一節 研究背景與動機

培養國民具有科學素養與態度，已是國際共同的趨勢，更是近代科學教育最 重要的課題。九年一貫課程綱中指出學習科學之目的在於能夠學會觀察、詢問、

規劃、實驗、歸納、研判，並培養出批判、創造等各種能力，因此學習科學能夠 幫助學習者發展問題解決的能力；此外，課綱中亦指出外自然、科學與技術是一 脈相連、前後貫通的，自然與生活科技之學習應以實作的方式來進行，強調手腦 並用、活動導向以及知能與態度並重，由此可知透過實際操作的學習活動來進行 學習，可以讓學習者親自體驗實驗的歷程，且有助於自然與生活科技領域的學習。

再者綱要中亦提到，學習自然與生活科技領域的最終目的是希望能培養國民的科 學與技術的精神及素養，讓我國學生在國際上更具優勢與競爭力(教育部，2008)，

因此，科學學習在教育上扮演重要的角色，更是現代人不可或缺的能力。

國際學生能力評量計畫 (Programme for International Student Assessment，簡 稱 PISA)在科學評量上強調學生在三個層面的能力：辨識科學議題 (identify scientific issues)、解釋科學現象 (explain phenomena scientifically)以及運用科學證 據 (use scientific evidence)，充分反映現代社會對人力素質的要求。比較 PISA 2009 與 PISA 2006 顯示臺灣學生在科學素養表現呈現微幅的下降，由於不同國家、不 同年份 PISA 評量結果的量尺是相同的，因此我國科學素養降低 12 分，這是相當 值得注意的。此外我國在 PISA 2009 科學素養表現中，百分等級 5 和百分等級 95 的兩組學生分數差異幅度較大，顯示在追求未來整體高科學素養表現的同時，縮 短個別差異的幅度仍有改善的空間(臺灣 PISA 國家研究中心，2011)。

現今科學領域的教課書經常陳列太多表面、未深入著墨的科學概念，但是科 學主要的知識卻是經由教科書來傳遞的 (DiGisi & Willett, 1995)，比如國小的電磁 作用單元就是一個例子。國小整體磁學的學習內容可以分為「磁」與「電流磁效 應」兩個概念，由於磁學是較為抽象且複雜的，根據 Barrow (1990)指出學習者對 於「磁」概念的迷思，有一部分是來自教材及老師教學的混淆而導致的，此外許 多研究也顯示國小學生對於磁學有許多的迷思概念 (鄭如琳，1999； 林明軫，1993；

時德平，2001；楊志強，2001；葉誌鑑，2001；王嘉德，2004)。

由上述可知，國小的自然與生活科技教學裡，學生難以從教科書完全習得並 了解磁學的概念，對於主動思考科學內容、運用科學知識於日常生活中更是難上 加難，楊進忠 (2005)指出磁學的課程應該以操作來進行，讓學習者能夠獲得學習 成就並享受樂趣，而科學教育學者也呼籲教學者必須在教室中培養學生對科學本 身的興趣 (Collette & Chiapetta, 1994; 高慧蓮，2006)，因此教學者需要營造科學 教學的環境，配合適當的科學教材與引導方式，將科學融入教學中，比如利用數 的議題。例如 Kolb(1984)在體驗式學習理論強調，學習是經由學習者的經驗轉化 而 來 ， 體 驗 式 學 習 循 環 包 括 ： 具 體 經 驗 (Concrete Experience) 、 反 思 觀 察 (Reflection Observation) 、 抽 象 概 念 (Abstract Concept) 和 主 動 驗 證 (Active Experimentation)四個階段，有助於學習者建構知識並建立深層的理解。由此可知 數位模擬結合體驗式學習策略，或許有助於提升國小學生在電磁作用單元學習上 的學習成效與學習動機。

除了設法改善教學方法之外，尚需考量學習者對於自己學習科學的情感投入 (Affective Engagement)的看法，因為學習者的科學情感投入程度，會影響其學習 科學的態度，也是學習者能否專注於科學學習任務的因素之一，並間接影響學習 者的學習效果。所以，在採取數位模擬作為科學學習的方式時，應該要了解科學 情感投入的程度，是否會影響學習者使用數位模擬學習科學的學習成效和動機，

以及學習者使用數位模擬的感受傾向。再者，學習者利用數位模擬進行學習的看 法可能會影響其投入於學習活動的程度與學習成效，所以應該了解在不同的數位 模擬環境與科學情感投入程度中，學習者對於以數位模擬學習活動學習科學的看 法。此外，數位模擬是否能激發學習者 ARCS 的學習動機(A 注意力、R 相關性、

C 自信心、S 滿足感)？學習者的科學情感投入程度與學習動機、學習成效的關係 如何？學習者對於利用數位模擬學習科學的意向為何？都是需要再深入探討的 議題。

故本研究融合體驗式學習，探討不同的數位模擬(電腦模擬、擴增實境模擬) 與科學情感投入(高科學情感投入、低科學情感投入)對於國小五年級學習者電磁 作用單元之學習成效與動機的影響，並探究學習者運用資訊科技學習科學的感受。

期望能以數位模擬之體驗式學習的方式，讓學習者在模擬情境中體驗學習活動裡 的實驗歷程，使其不僅能學習到電磁作用單元的概念，還能在情境中應用所學，

達到深層理解的目的。