與大學合作專題指導

圖 7 專題研究再實施歷程架構表

壹、 計畫---導入大學資源 一、專題研究III計畫

107學年度首屆數理實驗班同學升高二，專題研究 III首度與大學合作，

以進入大學實驗室的方式進行。女中設備組與大學理學院對口接洽，邀請 大學應用科學系、生命科學糸、應用數學系協調教授共同指導 專題。配合 兩校的作息時間後，決定以專題研究III的2節，外加班級活動、綜合活動 各1節，合計4小時，排定每週五的上午 4節課至大學實驗室進行專題研究。

女中至大學約半小時的車程，採租用遊覽車來回接送，去程8:00女中開車，

約8:30抵大學，回程約11:30由大學發車，約12:00返抵女中，在大學進行 研究時間約計3小時。

學生30位，以3人成一組，共計10組，每組尋找共同的主題， 分為生 物、化學、地科、物理、數學 5種科目，每科由1位校內教師(即高一專題 研究之任課教師)指導，為避免有些科目過於熱門 致組數過多，造成另外 有些科目没有學生，規定每位教師指導2~3組為原則，另外每組並邀請1位

第三循環 專題研究再實施歷程

計畫--課程計畫

專題研究III 專題研究IV

行動--課程實施

分組方式 外部資源 研究主題 培力再分組

觀察--成效評估 競賽成果 科學自我效能 反思--限制因應 時間限制

師資限制

大學教授協同指導。

全學期以完成一項專題製作的表現任務，5個科目專題研究課程設計 大同小異，共同有蒐集研究資料及文獻探討、擬定科展題目、分組實驗、

分組報告同學回饋等，各組的進度由學生、校內 分科教師及大學教授共同 討論自主完成。

二、專題研究IV計畫

高二下的專題研究IV，設定在女中校內進行不再前往大學，配合3月 校內科展評審及5月初花東區科展競賽的時程，課程實施分為三階段，第 一段是開學到3月中旬，所有學生延續專題研究III，以完成校內科展競賽 作品為目標，3月中旬辦理校內科展作品分享與評審，擇優參加花東區科 展。受限花東區科展送展件數，依本校班級數至多只有6件，11組作品必 然有同學無法報名花東科展，因此進入課程的第二階段，參加花東區科展 同學自主繼續完成花東區科展的準備，未能參加科展的同學，則由各科展 開能力競賽的基本能力培訓。直到5月初花東區科展結束，展開課程的第 三階段，全體學生加入分科的能力競賽的培訓。

行動---課程實施 一、分組方式

學生要找到志同道合的研究夥伴，確定成員共同興趣，還要考慮一個 學期內能有初步結果的研究主題，是分組研究開啟的關鍵歷程。依學校歷 年科展報名的大數據，我們預估在女校生物科應較為搶手，而數學類可能 較為冷門，為避免研究主題集中在某幾科，不得不事先規範 5科目每科至 多允許3組研究，一來均衡教師指導的工作量，也為了避免對外參加競賽 校內相互競爭。本屆由導師與學生約定分組分科規則， 學生2~3人組好隊 經該科任課教師同意，依登記先後順序至各科額滿為止，以決定研究科別。

過程中導師觀察到有的學生很快完成組隊報名的動作，而生物、化學科是 率先額滿的組別，集合了較有 組織力、執行力的學生。而作決定相對困難、

最後尚未組隊的學生，也只能選擇剩下的科 別，而不能任選自己所愛。相 對更弱勢的是高二轉組進來5名的學生，只有遞補4名轉出學生的在各科留 下的空位，或只能選擇未滿的科別。

二、外部資源

學生確定好組別及研究方向，如何 引進大學端教授的指導，又是另一 個關鍵。首屆高一下5月，安排數理班女學生至大學與指導教授們分科 面 對面座談，學生們說出自己有興趣的主題，老師則介紹指導學生正在做的 實驗或研究方向，兩者尋求共同工作的可能。有些主題由於實驗設備的限 制或教授無法指導學生想做的研究方向，最後大都是以學生配合教授專長 以及實驗室所能提供的資源，重新發展可行的研究計畫。

高二上扣除校內有英語話劇、讀書心得發表等活動的週次，共計有 12 週的週五上午，高二實驗班學生搭乘專車至東大，由設備組與各科協調 教 師輪流帶隊，到大學後各組分至各教室或實驗室進行專題研究。

三、確認主題

107 學年高二實驗班學生30位，原計每組3人，共10組，由於有些組 由2名同學組成，研究志趣不同也難以合併，因此實際執行共有 11組，總 計有生物類有3組，由生命科學系2位教授協助指導，地科、化學、物理類 各2組，由應用科學系4位教授協助指導，數學類有2組。由應用數學系2位 教授協助指導。每位教授指導1~3組。

表 24 專題研究 III 107 學年度分組研究主題及指導教授科系統計表

組

序 類別

指導教授 科系

專題研究主題

1 生物 生命科學系 「蜂」起「麴」湧——歐洲蜂與紅麴菌共生關係 之研究

2 生物 生命科學系 植物逆境探討：紫外線對多肉植物的影響 3 生物 生命科學系 人類伺機性多重抗藥性菌株 Serratia

marcescens 內含可能抗藥性來源的質體分析 4 地科 應用科學系 與大氣擦出火花——流星來了

5 地科 應用科學系 ｢震｣的有關係——地震與電離層垂直全電子含 量相關性之研究

6 化學 應用科學系 焦焦碳點，洋蔥之中——烤洋蔥碳點之性質分析 7 化學 應用科學系 「烯」世之「材」——高品質石墨烯水相分散液

的製備及抑菌效果之研究

8 物理 應用科學系 光年之外——小行星體模擬 9 物理 應用科學系 手機光鮮亮麗背後的奧妙 10 數學 應用數學系 賭博與投資股票的風險分析

11 數學 應用數學系 基於開放資料之水資源分析與視覺化專題研究 四、培力再分組

高二下隨著校內、花東科展的結束，專題研究 也陸續告一段落，隨之 展開的是能力競賽的基本能力訓練，教師共備時討論要不要學生重新分組 ? 考量第一輪的分組限制，學生未必在自己有興趣或專長的領域，因此決議 能力競賽培訓，學生可依自己的喜好重新分組，而且各組没有人數上的限 制。結果選擇化學科人數多逹十幾位，其次是生物科，而數學、物理、地 科學生人數相對稀少。與研究者接觸時間最多的物理科專題研究的5名學 生，只有1名續留在物理組，其他改加入生物或化學組。而 4位選擇物理科 能力競賽培訓，其中 2位在校內能力競賽物理組果然名列前茅，高三時代 表學校參加花東區物理科能力競賽。

觀察---課程成果 一、各項競賽成果

首屆數理實驗班學生以專題研究成果參加各項科學競賽的成績表現 如下表。

表 25 數理實驗班 108 年參加各項競賽成果

108年3月校內科展及108年5月花東區科展結果 類別 校內科

展名次

花東區科

展名次 專題研究主題

農業與食

品科學 特優* 佳作 「蜂」起「麴」湧——歐洲蜂與紅麴菌共生關 係之研究

生物 佳作 植物逆境探討：紫外線對多肉植物的影響 生物 特優* 人 類 伺 機 性 多 重 抗 藥 性 菌 株 Serratia

marcescens 內含可能抗藥性來源的質體分析 地科 佳作 與大氣擦出火花——流星來了

地科 佳作 ｢震｣的有關係——地震與電離層垂直全電子含

量相關性之研究

化學 特優* 特優* 焦焦碳點，洋蔥之中——烤洋蔥碳點之性質分 析

化學 特優* 佳作 「烯」世之「材」——高品質石墨烯水相分散 液的製備及抑菌效果之研究

物理 優等 光年之外——小行星體模擬 物理 特優* 手機光鮮亮麗背後的奧妙 數學 佳作 賭博與投資股票的風險分析

數學 佳作 基於開放資料之水資源分析與視覺化專題研究 註:*晉級參加上一級比賽，校內→分區→全國。

108 年 1 月 6 日參加在高雄國光高中舉辦之全國高中生高瞻計畫成果發表 10 件專題研究作品全數獲得金牌獎。

108 年學生個人參加第 18 屆旺宏科學獎：

歐洲蜂與紅麴菌可能共生關係探討，獲得銀牌。

焦焦炭點，洋蔥之中—烤洋蔥碳點之性質分析，獲得佳作。

高品質石墨烯水相分散液的製備及抑菌效果之研究，獲得佳作。

二、科學實務自我效能

本研究採用科學實務自我效能問卷(劉宇真，2016)，計有8個向度各5 個問題，共計40個問題，量度學生從事科學實務時如何看待他們自身所具備 的科學能力。問卷調查對象為105學年度入學的三甲，以及106學年度入學的 二甲實驗班學生，實施日期為108年5月，問卷採Google表單，每個題目以非 常不符合至非常符合，採用1~4分的線性刻度選項，由學生在網路填答 。

如前文所述，數理實驗班學生的學業表現，等同自然學程最前段的班 級，如與同屆其他班級比較，在程度上有明顯落差，因此在問卷調查部分，

只能選定上一屆自然學程最前段班學姐做為對照。由於首屆數理實驗班的 專題研究課程，皆安排在高一、二，因此選擇 5月高二下的專題課程進入 尾聲，把握對照組的高三即將畢業進行問卷施測。分析對照組問卷填答人 數不高，可能因高三指考生仍在備戰狀態，願意 填答的局限在已經考上大 學的學生，因此問卷回收的比率就偏低。實驗組和對照組的全班人數和有 效填答人數如下表。

表 26 科學實務自我效能問卷填答人數

使 用 數

8 獲取、評估、和傳達信息 17.556 16.545

3.計畫與執行

當然不免對週五下午在校的課程學習也有所影響。學生們還利用寒暑假或 週末的時間，自行前往實驗室進行實驗。

二、師資的限制

畢竟每位教授都有研究、教學或行政的負擔，不一定有意願或時間指

畢竟每位教授都有研究、教學或行政的負擔，不一定有意願或時間指