課程與教學實驗

壹、 引起動機

本研究進行時間為七年級下學期，學生已學習完上學期的光合作用概念，所 以在課程進行前，測驗卷的情境結合本次教學實驗主題，設計一系列題組式概念 題目進行提問，為引起學生學習與思考動機，在測驗光合作用概念自編試卷時就 將實際物品的情境水瓶放在台前，讓學生自由觀察引起動機。並將實驗裝置就固 定設於教室後方櫃子，開放學生自行在課餘時間觀察也能持續勾起學生的興趣。

實驗物品右邊照光左邊用紙箱蓋住 孔雀魚與水草虎耳

圖 四–1 實驗教學的設置與學生的觀察

貳、 主要活動

本研究探討學生光合作用概念與光合迷思概念為何，並試圖改變及改善迷思 狀況，所以在主要活動前先進行概念前測和引起動機，接下來持續進行一輪四天 的實驗教學活動，每日帶學生量測早、中、晚共三次的溶氧量和酸鹼度實驗數據，

並將此實驗執行兩輪，讓每個學生都能充分參與實驗歷程，教學實驗共進行八天。

實驗教學設計大綱與教學設計表放置於附錄一，在前測進行後，馬上進行持 續性的實驗觀察與量測數據記錄，每次由研究者或實驗小幫手帶領兩名學生認識 操作溶氧量的儀器和酸鹼計，示範操作一到兩瓶數據以後，換學生自己親自操作 儀器，並分工合作完成每次的實驗活動，最後再由上筆實驗數據的紀錄判斷這次 數據紀錄的合理性與邏輯性，並由研究者口頭詢問學生氧氣量上升和下降的原 因；以及再次說明酸鹼度與二氧化碳的關係，係因為二氧化碳溶於水呈現酸性，

易使酸鹼計數據下降，因此數據愈低的水瓶其二氧化碳含量愈多。

此兩次實驗教學的實驗生物，動物角色都是孔雀魚，水草部分有更換，前四 天的第一次實驗的水草為虎耳，因氧氣的性質不易溶於水，所以燈光下當虎耳進 行光合作用時，偶爾能用肉眼觀察到葉子上有氧氣的氣泡存在，但不明顯；後四 天的第二批實驗水草更換為水蘊草，因水蘊草為陰性水草，在光照不強之下仍擁 有代謝旺盛的光合作用，故燈光底下的水蘊草不僅葉面上有氣泡，水中也會不斷 出現氣泡上升到葉面上，讓學生直接經驗和觀察光合作用產生氧氣的現象。

圖 四–2 實驗教學的設置與孔雀魚和水蘊草(1、2、3 瓶照光)

圖 四–3 實驗教學的設置-孔雀魚和水蘊草(4、5、6 瓶黑暗，蓋紙箱)

圖 四–4 實驗教學的設置與孔雀魚和水蘊草(4、5、6 瓶黑暗，蓋紙箱)

圖 四–5 教學實驗中的水蘊草光合作用時氣泡十分明顯易觀察 黑暗組

(蓋紙箱)

光照組 (照檯燈)

參、 統整活動與回饋分享

實驗期間，另有兩節課的課堂教學，第一堂為讓學生統整檢討並針對前測試 卷中的錯誤題目進行問答與講解，並說明和澄清一些由教學實驗無法觀察出的概 念如迷思三、四、五、六，透過再次介紹和複習光合作用總反應式和呼吸作用總 反應式，與重新區分辨別光合作用和呼吸等代謝作用的執行條件，聯結兩種代謝 作用的關係，幫助學生釐清兩者意義與目的。

第二堂為數據分析課，首先由研究者帶學生觀察實驗數據的變化，向學生提 問溶氧量上升的意義，促使學生將溶氧量上升數據與光合作用連結，再請學生觀 察那些水瓶溶氧量是下降的，並請學生嘗試說明溶氧量下降的原因，推動、協助 學習者自行說明並解釋溶氧量數據的變化的意義；相同的，也先由研究者帶學生 瞭解酸鹼度和二氧化碳的關係以後，再由學生書寫回饋實驗數據升降的意義。

圖 四–7 學生對數據的分析與說明(一)

此 學 生 可 以 直 接 觀 察 出 三 日 數 據 變 化 的 規 律 規 則，並合併一致的 走 向 來 書 寫 數 據 變 化 的 原 因 是 源 於 哪 一 種 代 謝 作 用的進行，並說明 釋 放 的 氣 體 為 何，表示該學生光 合 作 用 觀 念 清 楚 且十分正確。

圖 四–8 學生對數據的分析與說明(二)

圖 四–9 學生對數據的分析與說明(三)

多數學生選擇分開來觀察和說明數據變化原因，該學生能先清楚陳 述氣體升降，再連結光合作用觀念，表達清楚且書寫工整。

該學生能仔細說明氣體升降，並知道哪一個實驗組光合作用特別旺 盛，並針對控制組的數據升降做可能的解釋和說明。

肆、 形成性評量與總結性評量

研究中學生的形成性評量主要來源有四，一為數據分析回饋表、二為研究者 的教學活動期間的觀察、三為師生間的口頭問答與對話，與四研究者利用 Excel 做出實驗數據的曲線圖，並運用一天早自修期時間將實驗的數據和曲線圖紀錄紙 本發給學生，讓學生自行觀察圖形變化的規律性後，將學生的口頭回饋用來評估 與診斷。

學生的數據回饋分析於如上一頁所附的照片，而實驗期間所有的實驗數據紀 錄皆放在附錄二中，Excel 數據曲線圖紀錄放置在附錄三。唯附錄的實驗數據紀 錄中，在第二輪的水蘊草與孔雀魚實驗裡，編號第四瓶只放置小魚的水瓶在第二 天溶氧量已下降到 14.8%，學生觀察裡頭的孔雀魚不是死亡就是已奄奄一息，在 生命教育的考慮之下，和學生共同決定撤掉第四瓶的觀察，只留剩下的六瓶水域 環境繼續偵測。

學生總結性評量來源主要依靠兩輪實驗教學後進行的後測來進行診斷，後測 試題難度與前測試題相同，概念也一樣，只是後測試題圖形有調整設置，題目間 的問法也有微調，避免學生作答只憑藉先前記憶而非思考而得，後測評量也和前 測評量一樣，都使用單選題和配合複選題來進行計分，配合題全對才給分，評估 學生是否有概念上的轉變與澄清，則使用總分來觀察，並配合質性分析，觀察學 生的概念是否轉變與光合迷思是否變少，前後測和延宕測的光合作用概念自編試 卷文本放置於附錄四。